Как роторно-струйная буровая установка высокого давления создает грунто-цементные колонны?

Как установка роторно-струйного бурения высокого давления создает грунто-цементные колонны?

Создание грунтоцементных колонн с использованием роторной машины высокого давления.реактивная буровая установкапредставляет собой сложную технику улучшения грунта, которая превращает слабый, сжимаемый грунт в стабильные, несущие нагрузки. Этот процесс, известный во всем мире как струйная цементация, включает смешивание на месте естественного грунта с цементным раствором, закачиваемым под чрезвычайно высоким давлением. Полученные в результате грунто-цементные колонны или панели могут значительно увеличить несущую способность, уменьшить осадку и обеспечить удержание грунта или гидравлические изолирующие стены. Эффективность этого метода зависит от огромной энергии, передаваемой струей жидкости под высоким давлением для эрозии и одновременного перемешивания почвы.

Процесс начинается с установки установки роторно-струйного бурения высокого давления в назначенном месте колонны. Затем буровая установка бурит направляющую скважину на необходимую глубину обработки, используя бурильную колонну относительно малого диаметра, часто с помощью жидкости или воздуха низкого давления для удаления шлама и стабилизации ствола скважины. Эта начальная фаза бурения гарантирует, что колонна струйной цементации может беспрепятственно достичь целевой зоны. После достижения желаемой глубины приступают к струйной цементации. Бурильная колонна соединена с насосом высокого давления, способным создавать давление обычно от 400 до 600 бар, а иногда и выше. Этот насос прокачивает раствор через буровые штанги и выводит его через специально разработанные сопла, расположенные в основании монитора или струйной головки.

Суть технологии заключается в мониторе и струйном действии. Поскольку раствор выбрасывается из форсунок со сверхзвуковой скоростью, он образует последовательную высокоэнергетическую струю, которая с силой разрушает окружающую матрицу почвы. Затем установка роторно-струйного бурения высокого давления начинает вращаться и медленно вытягивает бурильную колонну от забоя скважины вверх. Комбинация вращения и вывода тщательно контролируется, чтобы обеспечить одинаковый диаметр колонки. Эрозионная сила струи создает полость, которая одновременно заполняется и перемешивается с раствором цементного раствора. Параметры скорости отбора, скорости вращения и давления насоса точно калибруются в зависимости от типа почвы и желаемого диаметра колонны; например, более медленный отбор и более высокое давление обычно приводят к увеличению диаметра колонны.

Существует несколько систем струйной цементации, и установка роторно-струйного бурения высокого давления может быть сконфигурирована для наиболее распространенной из них, системы с одной жидкостью, описанной выше. В этой системе раствор раствора сам по себе действует как режущая и смешивающая среда. Частицы грунта дробятся и смешиваются с цементным раствором с образованием однородного грунтоцементного материала. Свойства последней колонны, такие как ее прочность и проницаемость, зависят от исходных характеристик грунта, водоцементного соотношения в растворе и эффективности смешивания. В результате этого процесса образуется значительное количество грунта – смеси избыточного цементного раствора и вытесненной почвы – который возвращается на поверхность по кольцевому пространству скважины. Эти отходы необходимо утилизировать и собрать в систему локализации для последующей утилизации или переработки.

Успешное выполнение этого метода зависит от строгого контроля качества и понимания взаимодействия грунта и струи. Операторы установки роторно-струйного бурения высокого давления должны постоянно контролировать и записывать все ключевые параметры, включая скорость потока, давление, скорость вращения и скорость подъема. Предпроизводственные испытания или испытательные колонны часто проводятся для подтверждения проектных предположений и уточнения эксплуатационных параметров для конкретных условий площадки. Эти испытательные колонны впоследствии выкапываются или берутся керны для проверки их геометрии и проверки прочности извлеченных образцов грунта и цемента. Контролируя подачу энергии и кинематику струи, роторный двигатель высокого давленияреактивная буровая установкасоздает предсказуемый и надежный столбец грунта и цемента, который эффективно укрепляет грунт.