Преимущества и недостатки геотехнического бурения; Почему CPT может быть вашим лучшим вариантом
Как мы отмечали в предыдущем посте о качестве почвы, существует множество причин, по которым необходимо проверять почву.
Для некоторых приложений важно получить данные о почве, которая находится под землей, и во многих случаях получение данных из глубины участка может быть полезным или необходимым.
Когда большинство людей представляет себе, как можно собирать данные из почвы, находящейся глубоко под землей, они представляют себе использование какой-либо буровой установки. Конечно же, существуют специальные виды буровых инструментов, которые позволят вам глубоко бурить землю и извлекать образец почвы на глубине для анализа.
Преимущества и недостатки геотехнического бурения
Использование геотехнического бурения, будь то оборудование малого или большого диаметра, позволяет пользователям видеть извлекаемое твердое тело.
Это может быть полезно для понимания топологии недр, если целью является создание многомерной карты геологических условий недр. Однако использование геотехнического бурения для получения образцов грунта для испытаний имеет существенные недостатки.
Одним из недостатков является то, что операция бурения предназначена только для получения образцов, вы не можете собрать данные из самого бурения, и поэтому все эти инвестиции в оборудование, труд и время имеют ценность только в том, что они представляют образец для тестирования.
Другим недостатком является то, что отбираемая почва затем должна быть протестирована с использованием определенного типа лабораторного оборудования.
Это часто означает изъятие большого количества образцов с объекта, их безопасную и организованную доставку в лабораторию где-нибудь, желательно поблизости, и ожидание результатов лаборатории.
Если есть очевидные противоречия в данных или определенная часть сайта нуждается в дополнительной оценке, весь процесс необходимо снова запустить с нуля.
Возможно, самым большим недостатком геотехнического бурения является то, что процесс бурения образца и его извлечения может существенно изменить физические характеристики самого образца.
Образец может быть «нарушен» в том смысле, что в пограничном слое между двумя типами почвы почвы могут быть перемешаны, и определить четкое граничное условие становится труднее.
Образец, вероятно, разрыхлен, и почва, которая действительно достаточно твердая, может оказаться менее плотной или связной, чем она есть на самом деле. Процесс сверления может повлиять на размер зерна извлекаемого образца.
Введение в испытание на проникновение конуса (CPT)
CPT (испытание на проникновение конусом) быстро завоевывает признание в инженерном сообществе, потому что оно устраняет все эти и другие недостатки.
Акт «толкания», когда инструмент CPT продвигается в землю, генерирует данные для оценки.
Не нужно тратить время, энергию и ресурсы на рытье ям (и, возможно, на их засыпку или заделку) только для того, чтобы получить образец того, что находится глубоко внизу. CPT предоставляет вам данные, которые вам нужны, по мере того, как вы достигаете необходимой глубины.
CPT — это тест In Situ, предоставляющий преимущества, которые особенно полезны, если у вас нет времени, денег и рисков, связанных с отправкой образцов в лабораторию.
Образцы не могут быть неорганизованными или потерянными, потому что CPT использует регистратор данных, чтобы гарантировать, что все взятые корневые данные будут записаны и сохранены в хорошо организованном формате.
Инженеры могут собирать данные в режиме реального времени и, как следствие, двигаться вперед намного быстрее (что может обеспечить огромную экономию на общих затратах по проекту).
Владельцы площадок и инженеры могут запросить дополнительное зондирование «на месте», чтобы подтвердить данные или заполнить пробелы в информации между точками, определенными для зондирования на плане площадки.
CPT измеряет свойства почвы в естественных условиях, в которых находится почва. Будь то экстремальное давление, воздействие подземных вод или условия, существующие в определенном пограничном слое.
Таким образом, данные CPT, помимо того, что они дешевле и быстрее, имеют тенденцию быть более точным представлением фактических условий под землей.
Геотехническое бурение может дать пользователям преимущество в полевых условиях, поскольку оно может повысить ценность набора зондирований CPT на участке. Путем бурения скважины (или нескольких скважин, если кажется, что условия резко меняются на оцениваемом участке) ваши данные CPT могут быть сопоставлены с эталонными данными, включая визуальный обзор бурения на участке.
Это помогает владельцам площадок и инженерам помещать данные зондирования CPT в контекст и является хорошей проверкой качества того, что данные CPT правильно интерпретируются для площадки.
Геотехническому бурению не хватает точности и эффективности, которые предлагает CPT
Хотя геотехническое бурение может показаться достаточным вариантом для исследования недр, геотехническое бурение не обеспечивает той точности и эффективности, которые может предложить конусное испытание на проникновение (CPT).
Преимущество геотехнического бурения в том, что оно использует многие приемы обычного бурения скважин. Поскольку операции бурения и технический анализ, такие как лабораторные испытания, являются отдельными, геотехническое бурение может потребовать менее квалифицированных операторов на месте, чем CPT.
Однако за эффективность приходится платить, поскольку часто образцы отправляются в отдельную лабораторию для тестирования. Это требует дополнительного времени и денег при увеличении земляных отходов.
Хотя и геотехническое бурение, и CPT предоставляют подходящие возможности для получения полезной информации, использование CPT дает гораздо больше преимуществ, чем геотехническое бурение. CPT — это не только экономичный вариант, но и моментальное получение электронных данных для просмотра.
Вы обнаружите, что, когда вы приступите к CPT, ваши клиенты ценят немедленные результаты, которые вы можете им предоставить, а также вашу способность брать пробы в большем количестве мест быстрее, чем это могут сделать геотехнические буровые установки, часто в соотношении 3:1.
Мало того, что CPT является лучшим вариантом для повышения квалификации, это обычно более дешевое решение, предоставляющее больше данных.
Если вам интересно узнать больше о бизнесе CPT, мы рекомендуем вам подписаться на наш блог!
Получить каталог продукции Vertek
Сотрудничайте с мировым лидером в разработке и производстве передовых приборов для исследования почвы на месте.
Горизонтально-направленное бурение против шнекового бурения
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) и шнековое бурение являются отличными вариантами бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций и трубопроводов большого диаметра. Однако у каждого есть области, в которых они превосходят другие в конкретных проектах подземной инфраструктуры.
По словам Тода Майкла, менеджера по бестраншейным технологиям в Vermeer, и Дэйва Гасмовича, менеджера по развитию бизнеса в Vermeer MV Solutions, Inc., ГНБ и шнековое бурение дополняют друг друга в проектах бурения больших диаметров. «Хотя наклонно-направленное бурение используется для всего, от небольших волоконно-оптических каналов до крупных нефте- и газопроводов, как только монтируемые инженерные сети достигают диаметра от 24 до 60 дюймов (от 60.9 до 152.4 см) или больше, шнек бурение становится жизнеспособным вариантом», — сказал Гасмович.
Майкл добавил, что водопровод, канализация, электричество и природный газ, а также нефте- и газопроводы — все это приложения, подпадающие под эту категорию размеров. «Местоположение проекта, материал грунта, требования к расстоянию и уклону являются факторами, определяющими, какой метод следует использовать», — пояснил он.
Чтобы определить, когда следует использовать установку ГНБ или шнековый буровой станок, важно понимать преимущества и недостатки каждого бестраншейного метода.
Преимущества ГНБ для отверстий среднего и большого диаметра
ГНБ является предпочтительным в отрасли бестраншейным методом прокладки подземных коммуникаций на больших расстояниях. «Расстояние и диаметр буровых установок среднего и большого размера, которые могут работать, а также возможность управления — вот основные причины, по которым ГНБ так широко используется», — сказал Майкл. «Скважины ГНБ до 8,000 футов (2,438.4 м) и более 30 дюймов (76.2 см) в диаметре становятся все более и более распространенными в наши дни. Эти типы бурения выполняются в городских районах, а также в более сельских районах, где копание может быть связано с экологическими проблемами».
Когда (и когда нет) использовать наклонно-направленное бурение
Водно-болотные угодья, реки, озера и гористая местность — вот лишь несколько примеров некоторых экологических зон, где обычно требуется ГНБ. Тем не менее, благодаря мощной технологии слежения и различным типам оснастки, доступным для буровых установок, существует несколько условий, при которых нельзя использовать ГНБ.
Майкл сказал, что состояние грунта не является причиной того, что большинство подрядчиков по ГНБ выбрали бы другой бестраншейный метод, например бурение шнеком, для выполнения бестраншейных работ большего диаметра. Вместо этого решение сводится к деталям проекта, в том числе к тому, под чем проходит отверстие, расстоянием до отверстия, радиусом изгиба продукта и требуемым расстоянием отступа для достижения желаемой глубины.
«При бурении ГНБ бригады используют буровые растворы для промывки канала ствола до того, как инженерные коммуникации, обсадная колонна и трубопровод будут установлены на место», — пояснил Майкл. «Чтобы обеспечить циркуляцию бурового раствора во время отвода, бригадам необходимо предусмотреть дополнительное пространство в скважине — обычно с перерезом около 25%. В большинстве проектов наличие дополнительного пространства между установленной линией и землей не имеет значения. Тем не менее, некоторые инженеры, участвующие в проектах пересечения основных автомобильных и железных дорог, предпочитают бурение шнеком в этих местах».
Для скважин большего диаметра помимо ГНБ требуется оборудование — системы смешивания буровых растворов, системы рециркуляции/реклаймеры бурового раствора, экскаваторы для перемещения буровых штанг и так далее. Эти требования к оборудованию могут быть еще одной причиной, по которой подрядчик может рассмотреть возможность шнекового бурения на более коротких расстояниях.
Наконец, допустимый радиус изгиба буровой штанги и установленного изделия влияет на расстояние отвода сверла. «Большая глубина и жесткие трубы, такие как стальной корпус, требуют выстрелов большего диаметра», — сказал Майкл. Он добавляет, что при более длинных работах это обычно нормально, но когда скважина проходит под проезжей частью или железной дорогой, отступа может быть недостаточно, и даже если он есть, ГНБ может быть не таким экономичным, как другой бестраншейный метод. .
Преимущества шнекового бурения
Шнековое бурение является одной из старейших форм бестраншейной технологии. Он по-прежнему актуален и сегодня, потому что он экономически эффективен на расстоянии 600 футов по сравнению с другими методами установки большого диаметра. Его также продолжают использовать, потому что работы по канализации можно выполнять на уровне земли.
«Шнеково-сверлильные станки могут устанавливать обсадные трубы диаметром от 4 до 72 дюймов (от 10.2 до 182.9 см) и длиной до 600 футов (182.9 м), — пояснил Гасмович. «Такая универсальность означает, что шнековое бурение можно использовать для установки всего, от небольшого канализационного или водопроводного трубопровода, помещенного в стальной корпус, до водопропускной трубы под железнодорожным полотном или шоссе».
Компания Gasmovic также отметила, что шнековое бурение является одним из немногих бестраншейных методов, при котором подрядчики могут точно контролировать качество укладываемого продукта. «Во многих населенных пунктах есть самотечные канализационные системы, и качество линий становится невероятно важным при ремонте или расширении системы», — пояснил он. «Шнековые расточные станки обеспечивают подрядчикам высокий уровень контроля уклона. Кроме того, существует возможность использования системы рулевого управления, такой как система управления по цели (OTS) или система управляемых скальных пород (SRS). Используя одну из этих двух систем — OTS для грязи, песка и глины или SRS для твердой породы или твердого булыжника — бригады могут отслеживать уклон устанавливаемой обсадной колонны, а также направлять ее слева направо».
Кроме того, поскольку шнековое бурение обычно выполняется из входной ямы, вырытой на заданной глубине, а также из выходной ямы на той же глубине, расстояние отступа минимально.
Когда (и когда нет) использовать шнековое бурение
В отличие от скважин ГНБ, которые возвращают продукт на место, шнековые буровые установки проталкивают обсадную колонну через скважину во время ее бурения без использования бурового раствора. Существует минимальный перерез между обсадной трубой и грунтовым материалом, а положительное давление на грунт вокруг ствола скважины не создается. Это идеальная ситуация для бурения под основными автомагистралями и железными дорогами, потому что это помогает снизить риск вздутия, которое может быть вызвано другими бестраншейными методами, а также помогает уменьшить опасения по поводу непреднамеренного возврата.
Кроме того, поскольку уклон скважины можно контролировать, шнековое бурение является отличным бестраншейным методом прокладки канализационных и водопроводных линий. «Во многих случаях муниципалитеты могут избежать перекопки улиц при ремонте боковой канализации», — сказал Гасмович. «Квалифицированные бестраншейные бригады выроют входной котлован, установят шнековую бурильную машину с управляемой головкой и проложат новый отвод на месте, выходящий через существующую ремонтную скважину. Все это можно сделать, сохраняя контроль качества».
Далее Gasmovic сообщил, что, хотя многие бестраншейные работы можно выполнять с помощью шнековых бурильных машин, максимальная длина бурения обычно не превышает 600 футов (182.9 м) в зависимости от грунтовых условий. Кроме того, почти все шнековые буровые установки включают в себя забивание стальных кожухов. Таким образом, несмотря на то, что некоторые регулировки рулевого управления могут быть выполнены, все отверстия должны быть практически прямыми.
«Еще одно соображение, которое подрядчики должны иметь в виду при бурении шнеком, — это существующий уровень грунтовых вод в этом районе», — добавил Гасмович. «Бурение на глубине у уровня грунтовых вод может стать настоящей проблемой, потому что бригадам приходится откачивать воду из входных и выходных ям».
Идеальное сочетание бестраншейных технологий
Майкл и Гасмович согласны с тем, что выбор между ГНБ и шнековым бурением довольно прост. Большие расстояния с большим количеством рулевого управления лучше подходят для наклонно-направленного бурения. Короткие скважины большего диаметра под автомобильными и железными дорогами, а также работы на уклоне — хорошие ситуации для использования шнекового сверлильного станка. Во многих проектах водоснабжения, канализации и трубопроводов ответом может быть использование обоих бестраншейных методов.
Если у вас есть вопросы о ГНБ или шнекобурах, обратитесь к местному дилеру Vermeer. Они могут помочь вам подобрать ГНБ Vermeer нужного размера или шнековый буровой станок. Вы также можете узнать больше о буровых станках Vermeer и буровых станках McLaughlin.
Корпорация Vermeer и Vermeer MV Solutions, Inc. оставляют за собой право вносить изменения в конструкцию, конструкцию и технические характеристики продукта; добавить улучшения; или прекратить производство или распространение в любое время без предварительного уведомления или каких-либо обязательств. Показанное оборудование предназначено только для иллюстративных целей и может отображать дополнительные аксессуары или компоненты, характерные для их глобального региона. Для получения дополнительной информации о технических характеристиках машины обратитесь к местному дилеру Vermeer.
Vermeer и логотип Vermeer являются товарными знаками Vermeer Manufacturing Company в США и/или других странах. McLaughlin является товарным знаком McLaughlin Group Inc. © 2021 Vermeer Corporation. Все права защищены.
