Основное руководство по выбору бурильных штанг для роторных буровых установок: различия в условиях эксплуатации между бурильными штангами с фрикционным и механическим креплением, а также практическая адаптация к конкретным условиям применения.

В процессе строительства различных свайных фундаментов буровая штанга роторной буровой установки является ключевым компонентом, передающим крутящий момент, обеспечивающим давление при бурении и воспринимающим нагрузку бурового инструмента, напрямую определяя эффективность бурения, устойчивость бурения, частоту отказов оборудования и общую стоимость строительства. Будь то свайные фундаменты городских зданий, фундаменты муниципальных железнодорожных линий или крупномасштабные свайные фундаменты, такие как мосты высокоскоростных железных дорог и фундаменты ветроэнергетических установок, соответствующие типы буровых штанг также существенно различаются из-за различий в геологических условиях, твердости и глубине бурения. В настоящее время в Китае основные буровые штанги для роторного бурения делятся на две категории: фрикционные буровые штанги и буровые штанги с механической блокировкой. Эти два типа буровых штанг имеют существенные различия в конструкции, принципах передачи усилия, несущей способности и износостойкости, и каждая из них ориентирована на адаптацию к условиям строительства. Многие строительные компании слепо следуют трендам при выборе бурильных штанг, не учитывая твердость пласта и условия строительства. Это легко может привести к таким проблемам, как проскальзывание бурильных штанг, быстрый износ, слабое давление, застревание или заглубление штанг, и даже их разрушение, что серьезно задерживает сроки строительства и увеличивает потери на техническое обслуживание оборудования. Сочетание общепринятых условий строительства в отрасли, четкое разграничение основных характеристик бурильных штанг с трением и штанг с механическим заклиниванием, а также освоение научно обоснованных основ выбора и сценариев практического применения являются основополагающими задачами для повышения качества и эффективности строительства свайных фундаментов, снижения затрат и потребления ресурсов.

Современное состояние применения буровых штанг в отрасли, а также их выбор и адаптация определяют комплексные преимущества строительства свайных фундаментов.

В настоящее время строительство свайных фундаментов характеризуется сложным геологическим строением, сжатыми сроками строительства и высокой стандартизацией формирования пор. Повсюду встречаются сложные чередующиеся геологические структуры, такие как слои мягких грунтов и ила, песчано-гравийные прослойки, выветренные и твердые горные породы. Различные пласты предъявляют совершенно разные требования к передаче крутящего момента бурильной штанги, ее несущей способности и ударопрочности. Бурильная штанга, являясь центральным узлом передачи мощности в буровых установках, подвергается интенсивным условиям эксплуатации, таким как высокочастотные ударные нагрузки, осевая сжимающая нагрузка и трение при возвратно-поступательном расширении в течение длительного времени. Разумность выбора и адаптации напрямую влияет на скорость бурения, вертикальность скважины, срок службы бурильного инструмента и безопасность строительства. В настоящее время некоторые строительные бригады в отрасли полагаются только на опыт при выборе бурильных штанг, игнорируя основные факторы соответствия, такие как твердость пласта, глубина бурения и тоннаж буровой установки. Неправильное использование буровых штанг с механическим креплением в мягких грунтах приводит к потере энергии и повышенному износу, в то время как неправильное использование буровых штанг с фрикционным креплением в твердых горных породах приводит к проскальзыванию бурения, замедлению потока и резкому снижению эффективности строительства. Благодаря постоянному совершенствованию методов управления требования В строительстве свайных фундаментов точное разграничение буровых штанг с фрикционным и механическим креплением в зависимости от реальных условий строительства, стандартизация стандартов выбора и адаптация к сценариям применения стали важнейшими звеньями для стандартизации операций на строительных площадках.

Подробное объяснение принципа работы бурильной штанги с фрикционным механизмом, использующей трение для гибкой передачи мощности.

Буровая штанга с фрикционным механизмом имеет многоступенчатую телескопическую конструкцию, в которой отсутствуют жесткие механические точки крепления между секциями штанги. Она полностью основана на силе трения между контактирующими поверхностями секций штанги для передачи вращательного момента и осевой силы сжатия. Внутренние и внешние стенки буровой штанги обработаны с высокой точностью, а зазоры равномерно подобраны. При вращении буровой установки статическая сила трения, создаваемая плотной посадкой секций штанги, приводит в движение буровой ковш, обеспечивая синхронное вращение во время бурения. Во время работы под давлением используется давление системы наддува корпуса машины, а давление вниз передается за счет сопротивления трения контактирующих поверхностей. Общая конструкция проста и компактна, обеспечивает плавное и бесшовное расширение и сжатие соединений штанги, чувствительное и легкое выдвижение и вытягивание, малый общий вес буровой штанги, низкую нагрузку на холостом ходу буровой установки и низкий расход топлива. оборудованиеВ процессе работы буровой штанги с фрикционным приводом отсутствуют жесткие механические зацепления или удары, уровень рабочего шума низкий, амплитуда вибрации низкая, износ между секциями штанги равномерный, и редко встречаются механические поломки, такие как обрушение точек заклинивания и заклинивание штанги. Ежедневная разборка и техническое обслуживание просты и удобны, затраты на обслуживание низкие, а стабильность работы в течение длительного времени высока. Подчеркиваются основные преимущества: гибкая передача, малый вес и долговечность, а также простота эксплуатации и обслуживания.

Подробное объяснение принципа работы буровой штанги с механической фиксацией, основанного на механических точках фиксации для обеспечения надежной и жесткой передачи усилия.

Буровая штанга с механической блокировкой также имеет многоступенчатую телескопическую конструкцию, но в месте соединения каждой секции штанги специально разработана конструкция с механическими жесткими фиксирующими зубьями и точками фиксации, что относится к жесткой механической конструкции передачи зацепления. Во время бурения фиксирующие зубья секции штанги точно зацепляются и фиксируются вращением буровой штанги, образуя жесткую общую конструкцию. Крутящий момент и давление передаются непосредственно через механическую точку фиксации, без использования силы трения контактной поверхности для выполнения работы. После машина Буровая штанга с механической блокировкой обладает чрезвычайно высокой жесткостью и прочностью, а также выдающейся устойчивостью к кручению, ударам и перегрузкам. Она способна выдерживать высокий крутящий момент, высокое давление и интенсивные операции по разрушению горных пород без потерь или проскальзывания при передаче мощности. При бурении в горные породы высокой твердости она может непрерывно выдавать стабильное давление разрушения без снижения мощности или проблем с холостым ходом. По сравнению с буровыми штангами с фрикционной блокировкой, буровые штанги с механической блокировкой имеют больший общий вес, и для совместной работы требуется точная центровка. Телескопическое движение относительно громоздко, а частое врезание и удары блокирующих зубьев во время работы могут легко привести к износу. Техническое обслуживание и уход требуют регулярной проверки состояния блокирующих зубьев, а процесс эксплуатации и обслуживания относительно сложен. Основное внимание уделяется высокой прочности, высокой жесткости и мощным характеристикам разрушения горных пород.

Разница в основных характеристиках двух типов бурильных штанг, а также интуитивное различие между методами передачи и недостатками конструкции.

Основные преимущества бурильных штанг с фрикционным креплением заключаются в гибкой передаче крутящего момента, плавном выдвижении и сжатии, низком износе, низком энергопотреблении и малом количестве дефектов. Недостатками являются ограниченная несущая способность и недостаточная прочность передачи крутящего момента. При работе с твердыми породами они подвержены таким проблемам, как проскальзывание штанги, прорыв давления и застой грунта, что делает их непригодными для высокоинтенсивных работ по разрушению горных пород. Характеристики фрикционной передачи определяют их пригодность только для неглубокого бурения в мягких геологических условиях, а эффективность передачи мощности значительно снижается в условиях твердых пород, что приводит к серьезным задержкам в строительстве. Бурильная штанга с механическим креплением использует зубья для надежной фиксации, практически без потерь крутящего момента и передачи давления. Она обладает отличной ударопрочностью и устойчивостью к перегрузкам, не проскальзывает и не падает во время высокоинтенсивных работ по разрушению горных пород. Эффективность бурения высока, но ее недостатки заключаются в большом собственном весе, высокой нагрузке на оборудование и высоком расходе топлива. Длительное использование фиксирующих зубьев подвержено износу, а частая разборка и сборка могут легко привести к таким проблемам, как неточное позиционирование точки фиксации и заклинивание штанги. Стоимость ежедневного обслуживания и замены деталей выше, а время эксплуатации и обслуживания увеличивается. Существуют два типа буровых штанг: гибкие и жесткие, а также мягкие и твердые, имеющие взаимодополняющие недостатки в характеристиках керна. Универсальных заменителей не существует, и точный выбор должен производиться в соответствии с потребностями.

Буровые штанги с фрикционным бурением подходят для строительных работ, таких как закладка традиционных свайных фундаментов в неглубоких, средних и глубоких скважинах в мягких породах.

Буровые штанги с фрикционным приводом идеально подходят для строительства в различных мягких, рыхлых и малотвердых грунтах и являются основным выбором в традиционном гражданском строительстве свайных фундаментов. Они подходят для однородных мягких грунтов, таких как илистые грунты, глина, ил, засыпные грунты и рыхлые песчаные слои. Области применения – традиционные инженерные проекты, такие как фундаменты городских зданий, небольшие муниципальные свайные фундаменты и фундаменты обычных дорог. Глубина бурения в основном соответствует обычным неглубоким и среднеглубоким скважинам, без необходимости проведения высокоинтенсивных работ по разрушению горных пород. Такой тип строительства имеет преимущества низкого сопротивления бурению, отсутствия необходимости в чрезмерном крутящем моменте, гибкой передачи энергии буровыми штангами с фрикционным приводом, быстрого расширения и сжатия, высокой эффективности строительства и низких эксплуатационных и ремонтных затрат. Строительный процесс не подвержен обрушениям или заклиниваниям, а оборудование может работать непрерывно в течение длительного времени. В то же время, на строительных площадках со стабильным графиком, строгим контролем бюджета и длительной частой заменой оборудования, использование буровых штанг с фрикционным приводом позволяет эффективно снизить расход топлива и затраты на техническое обслуживание, обеспечивая баланс между эффективностью строительства и экономичностью эксплуатации. Это наиболее экономически выгодный вариант для строительства фундаментов из свай в мягких грунтах.

Буровые штанги с механизированной фиксацией подходят для строительных работ, таких как бурение глубоких скважин для возведения тяжелых свайных фундаментов в сложных твердых скальных породах.

Буровая штанга с фиксатором специально разработана для тяжелых условий бурения в высокотвердых и сложных композитных породах, подходит для геологических условий, включая плотные песчано-гравийные слои, сильно выветренные и умеренно выветренные горные породы, твердые коренные породы, карстовые комплексы и т. д., где сопротивление бурению и сложность разрушения породы высоки. Области применения в строительстве сосредоточены на высококачественных проектах свайных фундаментов большого диаметра и глубины, таких как фундаменты мостов высокоскоростных железных дорог, фундаменты крупных ветроэнергетических установок, морские муниципальные сооружения и глубокие фундаменты для сверхвысоких зданий. Этот тип строительства требует высокого крутящего момента и сильного разрушения породы, бурения под высоким давлением и непрерывным давлением, а буровые штанги с фиксатором склонны к проскальзыванию и поломкам. Необходимо полагаться на жесткие фиксирующие зубья буровой штанги с фиксатором для передачи усилия и обеспечения непрерывного и стабильного бурения. Характеристики ударопрочности, кручения и достаточной мощности буровой штанги с механизированной блокировкой позволяют эффективно справляться со сложными ситуациями, такими как прерывистое бурение в твердых породах, межслойные препятствия и внезапные изменения сопротивления бурению, предотвращать проскальзывание бурового раствора и застой в проходческом отрезке, обеспечивать эффективность и качество строительства глубоких скважин и свайных фундаментов большого диаметра, а также повышать безопасность сложных и высокорискованных работ по устройству свайных фундаментов.

Научный подход к выбору и практические принципы буровых штанг, в сочетании с точным подбором условий работы, позволяют повысить качество и снизить затраты.

Выбор буровых штанг на строительной площадке должен строго соответствовать основным практическим принципам: геологический приоритет, глубина бурения, соответствие буровой установке и учет стоимости, исключая слепой выбор и произвольное смешивание. На ранней стадии строительства, на основе геологического отчета, необходимо точно оценить мягкость и твердость геологических пластов, распределение межслоевых промежутков и данные о твердости горных пород на строительной площадке. Буровые штанги с фрикционным приводом непосредственно используются для обычного бурения в чистых мягких грунтах, обеспечивая баланс между эффективностью и экономичностью; когда пласт содержит твердые межслоевые промежутки, такие как галька, выветренные породы и твердые породы, или когда глубина бурения велика и требования к диаметру скважины велики, в условиях тяжелых работ стандартно используются буровые штанги с механическим приводом. В то же время, необходимо учитывать тоннажность буровых установок, соответствующий требованиям к буровым штангам: для обычных работ с буровыми штангами с фрикционным приводом подходят буровые установки малого и среднего размера, а для сложных работ – буровые установки большого тоннажа для тяжелых работ. В процессе строительства необходимо исключить смешивание и замену двух типов бурильных штанг. Следует проводить регулярные проверки и техническое обслуживание для контроля износа бурильных штанг. В условиях мягких грунтов износ бурильных штанг не должен вызывать заклинивание оборудования, а в условиях твердых пород трение при бурении недопустимо. Благодаря научному подбору можно максимизировать эффективность бурения, минимизировать износ оборудования и оптимизировать затраты на строительство.