Explicación detallada del uso de plataformas de perforación rotativa

La tecnología de construcción del equipo de perforación rotativa es una avanzada tecnología para la construcción de cimientos por pilotes. Fue inventada por los italianos después de la Segunda Guerra Mundial. Más tarde, se utilizó a gran escala debido al pleno desarrollo de la construcción en Europa y Japón, lo que la hizo más completa y funcional. Se ha convertido en la principal herramienta para formar hoyos en la construcción de cimientos por pilotes en la edificación de ferrocarriles, carreteras, obras hidráulicas, y es utilizada por trabajadores y personas en todo el mundo.

Sitio de construcción de plataforma de perforación rotativa

1. Introducción básica de la plataforma y tecnología de perforación rotativa

La plataforma de perforación rotativa cuenta con las características de gran potencia, alto par de salida, gran presión axial, maniobrabilidad flexible, alta eficiencia en la construcción y múltiples funciones. Puede adaptarse a las condiciones del suelo y geológicas en la mayoría de las áreas de nuestro país. Actualmente, las plataformas de perforación rotativa se han utilizado ampliamente en diversos proyectos de pilotes colocados in situ. Las perforadoras rotativas se utilizan principalmente para realizar los orificios destinados a los pilotes de cimentación. Las brocas vienen en diversas formas, como cubos giratorios, espirales cortas, brocas de núcleo, entre otras. Según las diferentes condiciones geológicas, es posible reemplazar las brocas para lograr alta velocidad y calidad en la formación del orificio. El equipo está compuesto principalmente por un dispositivo de desplazamiento, el motor principal, el marco de conexión, el mástil, el cabrestante auxiliar, el cabrestante principal, la cabeza motriz y la tubería de perforación.

El principio básico de funcionamiento de la plataforma de perforación rotativa es: contar con el cabezal de potencia para proporcionar torque que actúe sobre la tubería de perforación y la broca, permitiendo así que la broca gire y corte el suelo; al mismo tiempo, el cilindro hidráulico presurizado transmite presión a la tubería de perforación y a la broca mediante el cabezal de potencia, logrando la presurización de la broca. Perfora hacia abajo. Cuando el material excavado entra en la broca, el cabrestante principal levanta la broca junto con la tubería de perforación fuera del agujero, y descarga el suelo con la ayuda del mecanismo especial de la broca. Cierra la puerta del cubo, baja la varilla de perforación, vuelve a colocar la broca en el pozo de inspección, continúa perforando y repite el proceso anterior para formar un agujero de pilote [1].

La tecnología de pilotes perforados por rotación es conocida como la "tecnología de construcción ecológica". Se caracteriza por su alta eficiencia en el trabajo, buena calidad de construcción, menor contaminación por polvo y lodo, alta eficiencia laboral, excelente calidad constructiva, gran capacidad de adaptación y bajo nivel de ruido durante la construcción. Las ventajas de producir menos lodo y no contaminar el medio ambiente la hacen adecuada para su uso en la construcción de viaductos urbanos. Aunque la tecnología de perforación rotativa tiene muchas ventajas, también existen algunos factores restrictivos en la promoción y aplicación de esta avanzada tecnología:

(1) El equipo es costoso.

(2) Costos operativos más altos.

(3) Limitado por la cantidad de ingeniería.

(4) Limitado por el terreno de construcción [2].

2. Análisis de casos

La construcción de un determinado viaducto en una ciudad ha sido tomada como ejemplo para ilustrar la aplicación de plataformas de perforación rotativa en la construcción de cimientos de pilotes para viaductos urbanos. El viaducto está ubicado en el centro de la ciudad, con alta densidad poblacional y tráfico intenso a lo largo de la línea. El terreno del sitio es llano, con relieve plano y un alto nivel freático, lo que requiere una construcción de gran complejidad. Los principales requisitos son los siguientes:

1. La estructura es sencilla, atractiva y fácil de mantener y reparar, y debe cumplir con los requisitos de seguridad en la operación del vehículo, comodidad de los pasajeros, planificación urbana, paisaje urbano, economía, impermeabilidad, resistencia al fuego y protección ambiental.

2. Debe cumplir con los requisitos de durabilidad, así como con los requisitos de resistencia, rigidez, estabilidad, resistencia al viento, resistencia a los terremotos, control de fisuras, entre otros, y satisfacer las exigencias del proceso de construcción.

3. Cumplir con los requisitos de límites de construcción, el tránsito sobre vías férreas, autopistas, ríos y desagües de inundaciones, y se deben considerar plenamente el impacto de la deformación estructural, el asentamiento de cimientos y otros factores desfavorables.

4. Considere de manera integral la configuración de interfaz del equipo y otras instalaciones auxiliares, y reserve una conexión confiable con la estructura principal elevada para garantizar la instalación y el uso normales del equipo relacionado.

3. Tecnología de construcción y procedimientos operativos para plataformas de perforación rotativa

El proceso de construcción de la plataforma de perforación rotativa para este proyecto.

Los pasos principales del proceso se describen en detalle a continuación:

1. El tubo protector está enterrado. El enterramiento del tubo protector marca el inicio de la construcción de la máquina de perforación rotativa. Es fundamental verificar si la posición en plano y la verticalidad del tubo protector son precisas, así como asegurarse de que el entorno alrededor del tubo protector y su fondo estén herméticos e impermeables para la máquina de perforación rotativa. La calidad de la pila se ve muy influenciada por este proceso. Según las condiciones geológicas, la longitud del tubo protector enterrado puede alcanzar los 6,0 m. En este proyecto, la longitud del tubo protector es de 4 a 6 m, con un diámetro interior de 1,05 m y un diámetro exterior de 1,11 m. Al enterrar el tubo protector, utilice un nivel para comprobar su verticalidad. Generalmente, la parte superior del tubo protector queda 0,3 m por encima del terreno original, lo que facilita la colocación de la broca y protege el orificio de la pila.

2. Modulación del lodo. Este viaducto presenta características de alto nivel de agua subterránea debido a la fina capa de arena, limo y arena gruesa presentes en la roca y el suelo de la cimentación, y los diversos índices de desempeño del lodo son particularmente importantes. El material del lodo es bentonita o arcilla, poliacrilamida y sosa cáustica. La adición de una cantidad adecuada de sosa cáustica puede aumentar la viscosidad del lodo. Experimentos relevantes han demostrado que las partículas de arcilla del lodo están suspendidas uniformemente, con menor sedimentación y un rendimiento estable, lo que cumple con las necesidades de perforación.

3. Construcción de perforación. Cuando la broca alcanza una profundidad predeterminada, gire el cubo de la perforadora y aplique presión para comprimir el suelo dentro del cubo, cierre la parte inferior del cubo y levante este último para descargar el suelo en el sitio de acopio. Preste atención al nivel de agua subterránea en el agujero y añada agua a tiempo para evitar derrumbes. Durante la construcción de la plataforma de perforación, asegúrese de que la superficie del lodo nunca esté por debajo del fondo del cilindro protector, para garantizar la estabilidad de las paredes del agujero.

Controlar razonablemente la velocidad de perforación y elevación del cubo de perforación. La velocidad de perforación de la plataforma de perforación rotativa debe controlarse estrictamente durante el proceso de perforación, y la velocidad de elevación del cubo de perforación se debe mantener entre 0,70 y 0,85 m/s. Si la velocidad de la plataforma de perforación es demasiado rápida al subir y bajar el cubo de perforación, el lodo entre la pared exterior del cubo y la pared del pozo lavará la pared del pozo; sumado a la gran presión negativa generada en el fondo del cubo de perforación, lo que provocará que la pared del pozo se contraiga y colapse. Cuando el cubo está en una capa de limo o subarena, su velocidad de elevación debe ser más lenta. Para mantener la tubería de perforación vertical al perforar o al pasar por la unión de capas blandas y duras, es recomendable avanzar lentamente. Durante el proceso de perforación, el suelo acumulado en el orificio y el suelo disperso sobre el terreno deben eliminarse en cualquier momento.

4. Limpiar el pozo. La limpieza del pozo es una parte importante en la construcción de pilotes perforados para garantizar la calidad del mismo. Los requisitos de calidad del pozo, el espesor del sedimento en el fondo del agujero, la cantidad de escoria de perforación presente en el fluido circulante, y la capa de lodo en la pared del pozo se aseguran mediante la limpieza del pozo. El método de limpieza del pozo utilizando la tecnología de perforación rotativa de circulación positiva consiste en: después de terminar el pozo del pilote, se eleva la herramienta de perforación entre 20 y 50 m, y se utiliza una bomba grande para inyectar lodo nuevo cuyos indicadores de rendimiento cumplan con los requisitos, manteniendo la circulación positiva durante más de 30 minutos. Si el lodo que sale del pozo está prácticamente libre de espuma al tocarlo a mano, y si la diferencia entre la profundidad medida del pozo y la profundidad real de perforación está dentro de los 30 cm, la limpieza del pozo se considera completada en ese momento.

5. Fabricación e instalación de jaulas de acero. La producción de la jaula de acero requiere que el marco de soporte de acero cortado se coloque en el mismo plano horizontal y se alinee con la línea central a intervalos de 2 a 3 m, y luego se coloque la armadura principal de longitud fija directamente sobre el marco de soporte para soldadura. Enhebre la estribo dentro de la barra principal según los requisitos del diseño y asegúralo perpendicularmente a la barra principal para su soldadura por puntos o amarre. Después de soldar los estribos a la armadura principal o atarlos, enrolla los aros alrededor de ellos a un intervalo especificado, átalos con alambres de amarre y fíjalos mediante soldadura por puntos a intervalos regulares. El izado de la jaula de acero debe realizarse en tres puntos para mantener coincidentes los ejes de la jaula. Al introducirse en el pozo, la jaula de acero siempre debe mantenerse vertical, alinearse con la posición del orificio y colocarse suavemente para preservar la estabilidad y evitar colisiones con la pared del pozo. Si encuentra obstáculos, identifique inmediatamente la causa y prohíba agitarla o aplicar impactos forzados.

6. Vertido de concreto bajo el agua. El vertido de concreto bajo el agua es el último proceso crítico. La calidad de la construcción afectará seriamente la calidad de la pilota colada en sitio. Por lo tanto, se deben prestar atención a los siguientes puntos durante la construcción:

(1) El catéter debe ser ajustado y de longitud moderada, y asegurarse de que el extremo inferior esté a una distancia de 32 a 50 cm del fondo del orificio.

(2) La mezcla del concreto debe ser uniforme, y el asentamiento debe controlarse entre 18 y 23 cm.

(3) El vertido de concreto debe realizarse de manera continua, y está estrictamente prohibido interrumpir el vertido [3].

Cuarto, la conclusión

La cimentación de pilotes del viaducto adopta un método de construcción con plataforma de perforación rotativa, el cual presenta las ventajas de una calidad de construcción confiable, velocidad rápida, alta eficiencia, gran adaptabilidad y protección ambiental. Se puede observar en este caso que, a pesar del alto costo de inversión de las plataformas de perforación rotativa, bajo condiciones geológicas adecuadas, el índice final de beneficio económico integral sigue siendo mejor que el de las plataformas de perforación rotativa ordinarias.

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