устройство для сооружения буронабивных свай

Формула изобретения

1. Устройство для сооружения буронабивных свай, включающее бурильную колонну, состоящую из полых шнеков и лопастного шнекового долота, содержащего корпус, лопасти и конический наконечник с пилотным резцом, отличающееся тем, что на нижнем торце корпуса долота в промежутках между лопастями выполнены пазы, расположенные напротив друг друга, для размещения в них выступающей части конического наконечника, расположенной на его верхнем торце и воспринимающей крутящий момент и осевое усилие от корпуса долота, а на боковой поверхности конического наконечника жестко смонтированы элементы фиксирующего устройства конического наконечника для взаимодействия с корпусом долота в его рабочем положении, при этом элементы фиксирующего устройства конического наконечника выполнены в виде планок со сквозными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, а на верхнем торце конического наконечника имеются кольцевые выступы, соединенные посредством тросиков с корпусом долота.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе долота выполнены сквозные отверстия, соосные с отверстиями в планках конического наконечника для размещения фиксаторов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина тросиков больше расстояния от места крепления их на кольцевых выступах конического наконечника до места крепления их на корпусе долота на величину, равную величине зазора между верхним торцом конического наконечника и нижним торцом корпуса долота в его транспортном положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в строительстве при возведении фундаментов зданий, мостов, эстакад, путепроводов и других специальных сооружений.

Известен способ изготовления буронабивной сваи, при котором формирование ее производится путем завинчивания в грунт полой бурильной колонны, состоящей из инвентарной трубы и винтового наконечника. При достижении глубины, соответствующей длине изготавливаемой сваи, в полость инвентарной трубы подают твердеющий материал с одновременным извлечением инвентарной трубы и оставлением винтового наконечника в скважине («Строительство и городское хозяйство в Санкт-Петербурге и Ленинградской области», № 60, 2003).

К недостаткам описанного способа относятся большие энергетические затраты при внедрении винтового наконечника в грунт и отсутствие возможности создавать значительные осевые усилия при бурении в стесненных условиях малогабаритными буровыми установками. Внедрение винтового наконечника в плотные грунты практически невозможно малогабаритными буровыми установками. Невозможность извлечения из скважины винтового наконечника значительно увеличивает стоимость производимых работ.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к изобретению является способ возведения буронабивной сваи в грунте, который осуществляется устройством, включающим бурильную колонну, состоящую из полых шнеков и лопастного шнекового долота, содержащего корпус, лопасти и конический наконечник с пилотным резцом. (Патент РФ, № 2208088, Е02D 5/56, 7/22, опублик. 10.07.2003).

Описанный способ возведения буронабивной сваи и устройство для его осуществления имеют ряд существенных недостатков. Завинчивание под давлением обсадной трубы с винтовой навивкой из арматуры круглого сечения по всей длине трубы (наподобие шнековой спирали) и коническим разрыхлителем в грунты даже со средней несущей способностью требует применения тяжелых буровых установок большой мощности со значительным крутящим моментом, что не всегда возможно вблизи уже существующих фундаментов из-за их больших габаритов. Невозможность извлечения из скважины наконечника в нижней части вместе с обсадной трубой, заполненной бетонной смесью, в качестве сваи слишком увеличивает стоимость строительства фундамента.

Ожидаемый технический эффект от использования изобретения заключается в расширении области применения буронабивного способа сооружения свай, повышении производительности, качества и снижении себестоимости изготовления свай.

Указанный технический эффект достигается тем, что в устройстве для сооружения буронабивных свай (далее - устройство), включающем бурильную колонну, состоящую из полых шнеков и лопастного шнекового долота, содержащего корпус, лопасти и конический наконечник с пилотным резцом на нижнем торце корпуса долота, в промежутках между лопастями выполнены пазы, расположенные напротив друг друга, для размещения в них выступающей части конического наконечника, расположенной на его верхнем торце и воспринимающей крутящий момент и осевое усилие от корпуса долота, а на боковой поверхности конического наконечника жестко смонтированы элементы фиксирующего устройства конического наконечника для взаимодействия с корпусом долота в его рабочем положении, при этом элементы фиксирующего устройства конического наконечника выполнены в виде планок со сквозными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, а на верхнем торце конического наконечника имеются кольцевые выступы, соединенные посредством тросиков с корпусом долота.

А также тем, что в корпусе долота выполнены сквозные отверстия, соосные с отверстиями в планках конического наконечника, для размещения фиксаторов.

И тем, что длина тросиков больше расстояния от места крепления их на кольцевых выступах конического наконечника до места крепления их на корпусе долота на величину, равную величине зазора между верхним торцом конического наконечника и нижним торцом корпуса долота в его транспортном положении.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено схематическое изображение шнекового лопастного долота в рабочем положении, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3-шнековое лопастное долото в транспортном положении.

Устройство для сооружения буронабивных свай состоит из бурильной колонны, состоящей из полых шнеков (на чертежах не показана) и шнекового лопастного долота (фиг.1), содержащего корпус 1 с ребордой 2, лопастей 3 с рабочими органами 4, конического наконечника 5 со сменным породоразрушающим пилотным резцом 6. В нижнем торце корпуса долота выполнены пазы 9, расположенные напротив друг друга в промежутках между лопастями 3, в которые в рабочем положении долота входит выступающая часть 8 конического наконечника 5, расположенная на его верхнем торце. Выступающая часть 8 конического наконечника 5 воспринимает крутящий момент и осевое усилие от корпуса долота, необходимые для разрушения горной породы. На боковых поверхностях конического наконечника 5 жестко смонтированы элементы фиксирующего устройства конического наконечника 5, которые выполнены в виде планок 10, и взаимодействуют с корпусом 1 долота в его рабочем положении. В планках 10 выполнены сквозные отверстия 13 (см. фиг.3), в которых размещены фиксаторы 11 из легко разрушаемых материалов. На верхнем торце конического наконечника имеются кольцевые выступы 7, соединенные посредством тросиков 12 с корпусом долота 1.

В корпусе долота 1 выполнены сквозные отверстия 14 (см. фиг.3), соосные с отверстиями 13 в планках конического наконечника, для размещения в них фиксаторов 11. Длина тросиков 12 больше расстояния от места крепления их на кольцевых выступах 7 конического наконечника 5 до места крепления их на корпусе долота 1 на величину, равную величине зазора 15 (см. фиг.3), между верхним торцом конического наконечника 5 и нижним торцом корпуса долота 1 в его транспортном положении.

Устройство работает следующим образом. На поверхности собирают бурильную колонну, состоящую из полых шнеков и породоразрушающего инструмента, представляющего собой шнековое лопастное долото с пустотелым корпусом 1 и отсоединяющимся коническим наконечником 5, извлекаемым из скважины. Конический наконечник 5 своей выступающей частью 8 вставляют в пазы 9 на нижнем торце корпуса долота 1 до упора. При этом сквозные отверстия 13 на планках 10 конического наконечника 5 совмещаются со сквозными отверстиями 14 на корпусе долота 1, а кольцевые выступы 7 входят в полость корпуса 1. В этом положении тросики 12, жестко соединенные с кольцевыми выступами 7 конического наконечника 5 и корпусом долота 1, деформируются во внутренней полости корпуса 1. После этого в сквозные отверстия 13 и 14 вставляются фиксаторы 11 из легко разрушаемого материала (например, из тонкой алюминиевой проволоки) и долото принимает рабочее положение.

Пробурив скважину до проектной глубины сваи, бурильную колонну приподнимают на величину, превышающую величину зазора 15 между нижним торцом корпуса долота 1 и верхним торцом конического наконечника 5. Затем через полые шнеки колонны начинают подачу твердеющей смеси. При достижении определенного давления твердеющей смеси на конический наконечник 5 фиксаторы 11 срезаются и конический наконечник 5 выходит из корпуса долота 1, опускаясь вниз на величину вытянутых тросиков 12, т.е. повисает на них, образуя зазор 15, через который твердеющая смесь изливается в образовавшуюся полость скважины.

Отрыв конического наконечника 5 от корпуса долота 1 и вскрытие зазора 15 фиксируется на поверхности резким падением давления на манометре. После вскрытия зазора 15 продолжают подъем бурильной колонны с одновременным заполнением полости скважины твердеющей смесью. После полного извлечения бурильной колонны из скважины в нее опускают металлический каркас. Буронабивная свая готова.

Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства имеет следующие преимущества перед известными:

1. Расширение области применения буронабивного способа сооружения свай.

2. Повышение производительности, качества и снижение себестоимости изготовления свай.