دستگاه حفاری چرخشی، یک تجهیزات شکل‌دهی سوراخ که در سال‌های اخیر پذیرش گسترده‌ای یافته است، به یک روش شناخته شده در ساخت فونداسیون‌های زیرزمینی تبدیل شده است. به عنوان سریع‌ترین تکنیک نوآورانه ساخت سوراخ شمع، شمع‌های ریخته‌گری در محل حفاری چرخشی به دلیل راندمان بالا، کیفیت برتر و حداقل آلودگی گرد و غبار و دوغاب، به عنوان یک "فرآیند ساخت و ساز سبز" مورد استقبال قرار می‌گیرند. با این حال، برخی مسائل پدیدار شده است. این مقاله دستگاه‌های حفاری چرخشی را با دستگاه‌های حفاری ضربه‌ای و چرخشی سنتی مقایسه می‌کند و توصیه‌های عملی برای انتخاب تجهیزات مناسب شکل‌دهی سوراخ در ساخت فونداسیون شمع ارائه می‌دهد.

در اینجا یک تجزیه و تحلیل و مقایسه بین سه نوع رایج دستگاه حفاری وجود دارد: ضربه‌ای، چرخشی و حفاری چرخشی.

1. تجزیه و تحلیل دریل ضربه‌ای

دستگاه‌های حفاری ضربه‌ای تجهیزات شکل‌دهی سوراخ همه‌کاره‌ای هستند که سیستم‌های مکانیکی و هیدرولیکی را با هم ترکیب می‌کنند. آن‌ها با شرایط زمین‌شناسی متنوع، از جمله خاک‌های لومی، خاک‌های شنی، لایه‌های شن، سنگ‌ریزه‌ها، تخته سنگ‌ها، سنگ نرم و سنگ سخت سازگار هستند. این دستگاه‌ها به ویژه برای راندن شمع‌های سنگی در مناطق کوهستانی و تپه‌ای مؤثر هستند. هنگام مواجهه با لایه‌های خاک نرم، اپراتورها می‌توانند موقتاً خاک سطحی را برای تثبیت دستگاه حفاری جایگزین کنند.

دریل‌های ضربه‌ای را می‌توان با توجه به شرایط واقعی سایت خود مونتاژ کرد و با عملکرد ساده مشخص می‌شوند. از نظر طراحی ساختاری و پیچیدگی عملیاتی، دریل‌های ضربه‌ای از دستگاه‌های حفاری چرخشی و حفاری چرخشی عملکرد بهتری دارند. هنگامی که فقط شرایط زمین‌شناسی را بدون در نظر گرفتن عواملی مانند برنامه پروژه یا راندمان اقتصادی در نظر بگیریم، دریل‌های ضربه‌ای همچنان کاربرد جهانی دارند. در مورد سرعت شکل‌گیری سوراخ، دریل‌های ضربه‌ای در مقایسه با دستگاه‌های حفاری چرخشی و حفاری چرخشی در محیط‌های زمین‌شناسی خاص کم می‌آورند. در هزینه هر متر خطی برای حفاری تک سوراخ، دریل‌های ضربه‌ای بالاترین راندمان را نشان می‌دهند، دریل‌های چرخشی کمترین راندمان را دارند، در حالی که دستگاه‌های حفاری چرخشی جایگاه میانی را اشغال می‌کنند.

2. تجزیه و تحلیل دستگاه حفاری چرخشی

هر دو دستگاه حفاری با گردش مثبت و گردش معکوس برای خاک خشک، لایه‌های خاکی حاوی شن یا سنگ‌ریزه کوچک و سنگ نرم مناسب هستند. با این حال، برای لایه‌های سنگ تمپر بزرگ یا لایه‌های سنگ سخت توصیه نمی‌شوند. دستگاه‌های گردش مثبت برای لایه‌های لجن و لایه‌های ماسه ریز تا متوسط ​​و درشت نیز قابل استفاده هستند. برعکس، دستگاه‌های گردش معکوس در لایه‌های شنی ممکن است در صورت ناکافی بودن پارامترهای فرمولاسیون دوغاب یا سرعت حفاری بیش از حد، باعث بروز حوادث در چاه شوند.

دستگاه‌های حفاری چرخشی به ویژه برای ساخت شمع‌های حفاری شده در دشت‌های داخلی با لایه‌های آبرفتی ضخیم و سواحل جزر و مدی مناسب هستند. از نظر سرعت شکل‌گیری سوراخ، دستگاه‌های حفاری چرخشی از دریل‌های ضربه‌ای عملکرد بهتری دارند اما از حفارهای چرخشی عقب‌تر هستند. از دیدگاه هزینه مهندسی، دستگاه‌های حفاری چرخشی در میان سه نوع تجهیزات حفاری، اقتصادی‌ترین هستند و مقرون به صرفه‌ترین گزینه هستند.

3. کاستی‌های دستگاه‌های حفاری ضربه‌ای و چرخشی

همانطور که در بالا بحث شد، هر دو دستگاه حفاری ضربه‌ای و دستگاه‌های حفاری چرخشی ویژگی‌های مشترکی دارند که تجهیزات مقرون به صرفه با عملکرد ساده هستند. پس از دهه‌ها انتخاب بازار، آن‌ها به ماشین‌آلات اصلی برای شکل‌گیری سوراخ فونداسیون شمع تبدیل شده‌اند. با این حال، با پیشرفت جامعه، برخی از کاستی‌های غیرقابل حل به تدریج پدیدار شده‌اند:

آلودگی محیط زیست، سازگار با محیط زیست نیست

هر دو ساخت دیوار دوغابی و تخلیه رسوبات معلق به دوغاب نیاز دارند. با این حال، تولید دوغاب باعث آلودگی محیط زیست در محل ساخت و ساز و مناطق اطراف می‌شود و نمی‌تواند نیازهای فزاینده جامعه مدرن برای شیوه‌های ساخت و ساز سازگار با محیط زیست را برآورده کند. استفاده از دوغاب بازیافتی مستلزم حوضچه‌های دوغاب است که فضای ساخت و ساز قابل توجهی را اشغال می‌کنند.

شکل‌گیری سوراخ کند

با توجه به الزامات کیفیت ساخت و ساز معمولی و شرایط کلی لایه‌های زمین‌شناسی، دستگاه حفاری چرخشی می‌تواند حدود 8-10 متر در روز سوراخ کند. با این حال، سرعت شکل‌گیری سوراخ حفاری ضربه‌ای کندتر است.

سازگاری ضعیف

علاوه بر سازگاری قوی دستگاه‌های حفاری ضربه‌ای، دستگاه‌های حفاری چرخشی نمی‌توانند با لایه‌های سخت‌تر فراتر از لایه‌های فرسوده قوی مقابله کنند. هر دو دستگاه حفاری ضربه‌ای و دستگاه‌های حفاری چرخشی فقط می‌توانند سوراخ‌های عمودی را حفاری کنند، نه سوراخ‌های مواد.

درجه اتوماسیون پایین

شدت کار کارگران عملیاتی زیاد است. محیط کار ضعیف است و درجه اتوماسیون دریل‌های ضربه‌ای و دریل‌های چرخشی بالا نیست. اساساً عملیات گوش‌گیر است. محیط کار کارگران سخت است که با روند اجتماعی فعلی انسانی‌سازی و اتوماسیون بالا مطابقت ندارد.

4. تجزیه و تحلیل دستگاه حفاری چرخشی

سلامت محیطی

هنگامی که هزار سوراخ تشکیل می‌شود، هیچ آلودگی برای سایت و محیط اطراف وجود ندارد. حتی زمانی که از گل استاتیک برای تشکیل سوراخ استفاده می‌شود، در مقایسه با آلودگی دریل‌های ضربه‌ای و دریل‌های چرخشی، دستگاه‌های حفاری چرخشی آلودگی کمتری را برای سایت ایجاد می‌کنند.

شکل‌گیری سریع انجام می‌شود

در سازندهای زمین‌شناسی استاندارد، دستگاه‌های حفاری چرخشی 4 تا 6 برابر سریع‌تر از دستگاه‌های حفاری معمولی به نرخ شکل‌گیری سوراخ می‌رسند. هنگام ساخت فونداسیون شمع پل در فاصله 10 متری طول در لایه‌های معمولی، فرآیند حفاری استانداردهای کنترل کیفیت برای فونداسیون شمع واجد شرایط را برآورده می‌کند. در حالی که حفاری چرخشی معمولاً 24 تا 36 ساعت طول می‌کشد، اپراتورهای ماهر حفاری چرخشی با راهنمایی فنی می‌توانند حفاری فونداسیون شمع را تنها در 6 تا 9 ساعت تکمیل کنند. این مزیت قابل توجه دستگاه‌های حفاری چرخشی را در ساخت فونداسیون نشان می‌دهد.

سازگاری قوی

دستگاه‌های حفاری چرخشی را می‌توان به انواع مته‌ها مجهز کرد. انواع رایج شامل مته‌های چرخشی و سطل‌های چرخشی است. علاوه بر این، ابزارهای تخصصی مانند مته‌های هسته‌گیر استوانه‌ای، دریل‌های پایه گسترده، دریل‌های ضربه‌ای و دریل‌های مخروطی گیره‌ای برای شرایط زمین‌شناسی مختلف طراحی شده‌اند. این دستگاه‌ها می‌توانند از لایه‌های ماسه، لایه‌های خاک، لایه‌های سنگی و سایر سازندها عبور کنند. این ماشین‌ها که به عنوان "دریل‌های چرخشی" شناخته می‌شوند، می‌توانند به طور مستقل حرکت کنند و از موقعیت‌یابی دقیق و راحت قبل از حفاری اطمینان حاصل کنند. آن‌ها نه تنها می‌توانند شمع‌های عمودی را حفاری کنند، بلکه قادر به ساخت شمع‌های شیب‌دار نیز هستند.

 فوق‌العاده

شدت کار عملیاتی کم است. محیط کار راحت است. دستگاه حفاری چرخشی محصولی است که قدرت بالا، هیدرولیک کامل، مکاترونیک و راحتی عملیاتی (انسانی‌سازی) را ادغام می‌کند. این تجسم فناوری پیشرفته مدرن است که تجسم وحدت انسانی‌سازی، هوش و راندمان بالا است.