способ изготовления буровинтовой сваи.

Формула изобретения

Способ изготовления буровинтовой сваи в устойчивом грунте, характеризующийся тем, что он предусматривает бурение с выемкой грунта скважины винтообразной формы с крупной резьбой механизмом для бурения, состоящим из неподвижной относительно грунта во время бурения части, крепящейся на транспортном средстве, и подвижной части с редукторами, резцами для нарезки резьбы, шнеком для выемки грунта с окном в верхней части и складным коробчатым рукавом, в который грунт поступает через окно шнека и выпускается наружу, причем скважину бурят за один проход, затем осуществляют подъем подвижной части механизма для бурения, укладку и перемещение его на новое место работы, а скважину проверяют и бетонируют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ изготовления винтонабивных свай и устройство для его осуществления, которые предназначены для сооружения всевозможных фундаментов и анкерных опор из свай шурупообразной формы, изготавливаемых непосредственно в грунтах осадочного происхождения с помощью полого наконечника с винтовым выступом на нем и трубчатой штанги, погружаемых в грунт и извлекаемых под воздействием усилий вращения и осевой подачи (патент RU 2076173 С1). Способ изготовления винтонабивной сваи, при котором в грунте образуются канавки путем ввинчивания в него за счет уплотнения окружающего грунта полого наконечника с винтовым профилем поверхности, нижнее отверстие которого закрыто башмаком, теряемым в скважине при вывинчивании, для подачи арматуры и последующего бетонирования. Недостатком данного способа является то, что данное устройство ввиду недостатка мощности не может сделать сваю высокой несущей способности, так как ее диаметр небольшой и глубина резьбы тоже невелика. Для существенного увеличения этих параметров необходимо принципиальное изменение конструкции устройства.

Задачей изобретения является способ изготовления буровинтовых свай (БВС), предназначенный для устройства фундаментных опор зданий и сооружений из бетонных и железобетонных свай винтообразной формы в любых устойчивых осадочных грунтах.

Поставленная задача решается за счет того, что способ изготовления буровинтовой сваи в устойчивом грунте согласно изобретению предусматривает бурение с выемкой грунта скважины винтообразной формы с крупной резьбой механизмом для бурения, состоящим из неподвижной относительно грунта во время бурения части, крепящейся на транспортном средстве, и подвижной части с редукторами, резцами для нарезки резьбы, шнеком для выемки грунта с окном в верхней части и складным коробчатым рукавом, в который грунт поступает через окно шнека и выпускается наружу, причем скважину бурят за один проход, затем осуществляют подъем подвижной части механизма для бурения, укладку и перемещение его на новое место работы, а скважину проверяют и бетонируют.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 изображен общий вид механизма на транспортном средстве в рабочем положении, которым может быть осуществлено бурение скважины БВС;

на фиг.2 - то же, вид сверху;

на фиг.3 показан общий вид механизма для бурения;

на фиг.4 - разрез 1-1 с фиг. 3;

на фиг.5 - разрез 2-2 с фиг. 3;

на фиг.6 - разрез в-в с фиг. 3;

на фиг.7 - разрез с-с с фиг. 3;

на фиг.8 - разрез d-d с фиг. 3;

на фиг.9 - разрез е-е с фиг. 3;

на фиг.10 - разрез а-а с фиг. 4;

на фиг. 11 - разрез g-g c фиг. 10;

на фиг. 12 - разрез f-f c фиг. 10.

Способ заключается в том, что механизм производит бурение скважины готовой винтообразной формы с крупной резьбой, а затем она заполняется бетоном с установкой арматуры или без нее. Общий вид машины для бурения, которая состоит из транспорта с электроисточником (дизельгенератора или стационарным) и механизма для бурения скважины, показан на фиг. 1 и 2.

Предлагаемый способ может выполнить бурение скважины для сваи высокой несущей способности. Общий вид механизма для бурения скважины (в дальнейшем - механизма) показан на фиг. 3. Механизм состоит из двух основных частей: неподвижной относительно земли в рабочем положении (Н) и подвижной (П). Неподвижная часть состоит из стального трубчатого корпуса 1 с установочным хомутом (фиг. 3, сеч. а-а) 46 для крепления к подвижной базе транспорта (фиг. 1), закрытого верхней 2 и нижней 3 стальными литыми крышками, прикрепляемыми к корпусу по окружности болтами 4. Для направления движения подвижной части служат направляющие профили (швеллеры) 5 (сеч. в-в), которые расположены по осям А и В в диаметрально противоположных направлениях трубчатого корпуса. Для принудительного движения подвижной части служат две резьбовые штанги 6, расположенные по оси А, закрепляемые на верхней и нижней крышках гайками 7 (сеч. в-в). В верхней крышке 2 предусмотрена крышка люка 8 (фиг. 3, 1-1) для доступа сверху по лестнице 9, а в трубчатом корпусе 1 предусмотрена дверь 10 (на одном уровне с желобом 11) для доступа снизу внутрь механизма. Для выпуска грунта предусмотрены желоб 11 (фиг. 3, 1-1) и вибратор 12. В нижней крышке 3 сидит подшипник 13 с защитными пластинами 14. Подвижная часть состоит из двух частей - бурового ствола и подвижной платформы. Буровой ствол состоит (фиг. 3, сеч. а-а) из бура, т.е. стальной трубы 15, к которой приварены резцы - малый (ведущий) 16 и большой (ведомый) 17 (сеч. f-f) и шнека 18, который расположен внутри трубы 15 и служит для бурения и подачи грунта наверх. В нижней части шнека имеется съемная режущая часть 19 и опорное кольцо 20 с подшипником 21. Шнек приводится во вращение шестерней 22 (шестерня шнека), осевая нагрузка шнека передается через упорный подшипник 23 на верхнюю площадку платформы 24. Нагрузка шнека от собственной массы и грунта передается на опорный подшипник 25. Бур приводится во вращение шестерней 26 (шестерня бура). Буровой ствол, как и вся подвижная часть механизма, опирается на нижнюю площадку 30 платформы с помощью опорных подшипников 31 и сверху, и снизу, которые удерживают его посредством опорных колец 33, прикрепляемых болтами к стальной трубе 15. В поперечном направлении буровой ствол работает в подшипнике 32.

Подвижная платформа состоит из литого стального корпуса стаканного вида 30 и двух площадок: верхней 24 и средней 27. В нижней половине платформы расположены редукторы привода бура и продольного хода подвижной части. В верхней половине расположены электродвигатель бура и продольного хода подвижной части, его червяк и приводная шестерня, а также электродвигатель и редуктор шнека (сеч. d-d). Продольный ход подвижной части (возвратно-поступательное движение) производится с помощью двух шестерен 28 на опорных подшипниках 29, расположенных сверху и снизу, которые вращаются на винтовых штангах 6 и обеспечивают строго заданный расчетный ход бурового ствола и всей подвижной части. Жесткая зависимость заложена между числом оборотов бура и числом оборотов шестерни продольного хода подвижной части 28 для выдерживания расчетного шага резьбы в грунте. Электродвигатели бура и шнека могут работать отдельно друг от друга. Для работы шестерни бура 26 (сеч. а-а) служат электродвигатель бура и редуктор ее привода (сеч. d-d, сеч. с-с), работающие следующим образом. Электродвигатель бура, расположенный на средней площадке 27, снабжен червячной передачей, которая передает усилие на шестерню 35 и затем через шестерни 36, 37 и 38 на шестерню 26 бура. К шестерне 26 жестко привязаны шестерни 39, 40, 41, 42, которые передают строго заданное число оборотов шестерням продольного хода 28 и всей подвижной части. Таким образом, за один полный оборот шестерни 26 две шестерни 28 совершают тридцать один оборот каждая и осуществляют подачу (ход) всей подвижной части (в том числе и бура) на расстояние, равное шагу резьбы в грунте. Для работы шестерни шнека 22 (сеч. а-а) служат электродвигатель шнека и редуктор его привода (сеч. d-d), расположенные на средней площадке 27. Электродвигатель шнека через червячную передачу дает усилие на шестерни 43, 44, 45, 46 и на шестерню шнека 22. Электродвигатели бура и шнека снабжены реверсами для вращения и передачи усилий в обоих направлениях.

Бурение скважины для БВС с помощью механизма выполняется следующим образом. Механизм ставится в рабочее (вертикальное или наклонное) положение (фиг. 1) и фиксируется неподвижно относительно поверхности грунта либо с помощью упоров на транспорте (фиг. 2), или упоров на самом механизме, если они предусмотрены. С помощью поворотной платформы па транспорте (фиг. 2) механизм наводиться на заданную точку бурения и окончательно выверяется. Затем начинается бурение скважины, при котором неподвижная часть механизма находится в одном неподвижном положении относительно поверхности грунта, а подвижная его часть производит рабочий цикл бурения. Для этого включаются электродвигатели (сеч. а-а, сеч. d-d) бура и шнека. Конструкцией предусмотрено их вращение во время рабочего хода в противоположных направлениях для уменьшения нагрузки на корпус 1 неподвижной части механизма и улучшения подъема грунта шнеком. Одновременно с началом вращения бура и шнека начинается подача вниз (продольный ход) бурового ствола и всей подвижной части механизма. Это происходит вследствие вращения двух шестерен 28, которые двигаются по резьбовым штангам и через опорные подшипники 29 передают нагрузку на корпус подвижной платформы 30, которая в свою очередь подает буровой ствол через опорные подшипники 31 на опорные кольца 33, прикрепленные болтами к трубе 15 бура. Конструктивно движение двух шестерен подачи 28 находится в жесткой взаимосвязи с вращением бура (сеч. с-с). Это необходимо для выдерживания расчетного шага резьбы в грунте. После начала рабочего хода бурового ствола и захода его в грунт начинается процесс бурения. Он состоит из одновременно выполняемых процессов бурения отверстия скважины режущей частью 19 шнека и нарезки резьбы в грунте резцами 16 и 17. Режущая часть 19 шнека съемная, служит и в качестве направляющей, а также воспринимает через опорное литое кольцо 20 и подшипник 21 часть горизонтальных рабочих нагрузок. Опорное кольцо 20 (сеч. g-g) имеет отверстия для пропуска грунта от бурения отверстия наверх. Подшипник 21 имеет надежную защиту от попадания в него грунта с помощью пыльников и стальных защитных пластин с двух сторон. Нарезка резьбы в грунте осуществляется вращением резцов 16 (ведущий) и 17 (ведомый) (сеч. а-а, сеч. f-f), причем площадь их резания рассчитана так, чтобы моменты вращения были одинаковыми и горизонтальные нагрузки на трубу 15 и режущую часть шнека 19 были минимальными. Оба резца выполнены наклонно по линии нарезки резьбы и ведущий резец 16 осуществляет нарезку первым, а ведомый 17 завершает ее. Грунт после нарезки резьбы через окна под резцами в трубе 15 поступает вместе с грунтом отверстия снизу в шнек, который поднимает его для выпуска. В верхней части шнека предусмотрено окно, через которое грунт поступает в складной коробчатый рукав 34 и выпускается в отверстие через желоб 11 (сеч. в-в). В нижней неподвижной части рукава имеется площадочный вибратор 12 (сеч. а-а) для облегчения выпуска грунта наружу. Горизонтальные усилия от вращения бура во время бурения скважины воспринимают подшипники 13 и 32. Подшипник 13 - скользящий, имеет двойную защиту (сверху и снизу) из стальных пластин против попадания грунта. Эти пластины 47 (сеч. в-в), кроме того, очищают трубу 15 бура от грунта при движении в обоих направлениях. Они - плавающие, крепятся к нижней крышке 3 (сеч. а-а) в вертикальном направлении и снабжены двумя стяжными пружинами так, что имеют возможность двигаться в горизонтальном направлении, охватывая трубу 15 во время ее работы. Подшипник 32 сидит жестко на трубе 15 и закрыт опорными подшипниками 31 сверху и снизу. Для нормального выхода грунта за один оборот бура шнек 18 должен делать двадцать пять оборотов. В необходимых случаях шнек 18 может выводить грунт и после остановки бура, который потом можно включить снова. Таким образом, производится проходка скважины до расчетной глубины, затем останавливается бур, шнеком 18 выводится грунт, если это необходимо, и затем включается обратный ход (реверс) электродвигателя бура и он выходит из скважины назад в это же пробуренное отверстие. Машина для бурения передвигается на новое место, а пробуренная скважина осматривается и подготавливается к бетонированию. Качество скважины можно проверить приборами, если она малого размера, или путем визуального осмотра специальными приспособлениями, если она крупного размера. Процесс армирования и бетонирования скважины осуществляется по известной технологии бетонирования буронабивных свай бетононасосами.