Wiertła rdzeniowe z okrągłymi wiertłami

Wiertnice rdzeniowe z okrągłymi wiertłami stanowią specjalistyczny system wiercenia w ramach szerszego spektrum sprzętu do osadzania w skałach, stosowanego w budowie fundamentów głębokich. Ta kategoria obejmuje zespoły wiertnicze wyposażone w połączenia wierteł z okrągłym trzpieniem, które są zaprojektowane do odzyskiwania nienaruszonych rdzeni skały oraz jednoczesnego posuwania otworów przez kompetentne formacje skalne napotykane pod powierzchnią gruntów. Okrągłe wiertła—charakteryzujące się cylindrycznymi połączeniami trzpieniowymi zamiast gwintowanych lub klinowych interfejsów—zapewniają uproszczony mechanizm połączeniowy odpowiedni do aplikacji na umiarkowanej głębokości oraz formacji, w których jakość odzyskiwania rdzeni i wydajność wiercenia muszą być zrównoważone z praktycznością operacyjną. Podstawowy obszar zastosowań tych systemów obejmuje fundamenty osadzone w skałach dla ścian szczelinowych, zasłon odcinających, systemów pali sekwencyjnych i instalacji śrubowych, które sięgają w skałę. W budowie zasłon odcinających wiertnice rdzeniowe umożliwiają wykonawcom weryfikację kompetencji skały, ocenę profili wietrzenia oraz potwierdzenie odpowiedniej głębokości osadzenia, jednocześnie posuwając otwór do późniejszej instalacji osłony lub operacji iniekcyjnych. W przypadku wykopów ścian szczelinowych systemy te ułatwiają ekonomiczne wiercenie przez pośrednie warstwy skalne oraz weryfikację warstw nośnych przed budową fundamentów pali. Konfiguracja z okrągłym trzpieniem okazuje się szczególnie skuteczna w warunkach mieszanych, gdzie naprzemienne warstwy gleby i słabej skały wymagają częstych zmian wierteł i szybkiej mobilizacji. Operacyjnie, zespoły wiertnicze działają w trybie wiercenia udarowego lub obrotowego, w zależności od charakterystyki formacji skalnej. Wiertnica—pusta stalowa rura—posuwa się w skałę pod wpływem obrotu i obciążenia osiowego, podczas gdy elementy tnące na końcu wiertła stopniowo łamią i fragmentują materiał skalny. Materiał rdzeniowy wchodzi do wnętrza wiertnicy; w miarę postępu wiercenia rdzeń pozostaje wewnątrz wiertnicy i jest następnie odzyskiwany poprzez jej wyciąganie. Ten mechanizm odzyskiwania zapewnia bezpośrednią informację geologiczną niezbędną do podejmowania decyzji projektowych dotyczących fundamentów. Połączenie z okrągłym trzpieniem umożliwia łatwe zaangażowanie i disengagement wiertła bez specjalistycznych narzędzi, co ułatwia szybsze cykle wymiany wierteł w heterogenicznych sekwencjach skalnych. Konfiguracje sprzętu w tej kategorii różnią się w zależności od wytrzymałości skały, głębokości wiercenia i wymagań projektu. Standardowe średnice wahają się od 75 do 150 milimetrów dla typowych zastosowań fundamentowych, a długości wiertnic zazwyczaj wynoszą od 1,0 do 1,5 metra. Dostępne są konfiguracje jedno- i dwu-rurkowe; systemy dwu-rurkowe zawierają wewnętrzną obracającą się rurę, która redukuje utratę rdzenia w pękniętych lub niestabilnych formacjach. Style wierteł obejmują wiertła diamentowe impregnacyjne, wiertła z wkładkami węglika tungstenowego oraz wiertła diamentowe osadzone na powierzchni, wybierane w zależności od przewidywanych litologii, od miękkich skał osadowych po granit i formacje metamorficzne. Kryteria wyboru obejmują przewidywaną wytrzymałość skały (mierzoną wytrzymałością na ściskanie jednowymiarową), stopień wietrzenia, stopień pęknięcia, wymagany procent odzysku rdzenia, głębokość wiercenia oraz harmonogram projektu. Wykonawcy oceniają systemy z okrągłym trzpieniem w porównaniu do alternatyw z połączeniem gwintowanym na podstawie wymagań dotyczących prędkości wiercenia, oczekiwań dotyczących żywotności wierteł w określonych typach skał oraz logistyki zakupu wierteł. Wybór średnicy rdzenia równoważy wymagania dotyczące jakości próbek do analizy geotechnicznej z czasem wiercenia i pojemnością ładunkową sprzętu. Normy branżowe regulujące te systemy obejmują ISO 2113 (Wiercenie diamentowe w badaniach geologicznych—Procedura i sprzęt) oraz ASTM D2113 (Wiercenie rdzeniowe diamentowe w badaniach terenowych), które określają klasyfikacje średnic rdzeni, metryki odzysku i protokoły jakości. Praktyka europejska odnosi się do EN 12716 (Wykonanie specjalnych prac geotechnicznych—Jet grouting i mieszanie gruntów) tam, gdzie ma to zastosowanie do metod budowy ścian zasłonowych.