устройство для образования скважин в грунте способом прокола

Классы МПК:E02F5/18 горизонтально расположенных выработок 
E21B7/26 бурение без выемки разбуренной породы, например с помощью самоходных землеотвальных устройств
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-01-11
публикация патента:

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образованию скважин под набивные сваи при возведении фундаментов под здания и сооружения. Устройство для образования скважин в грунте способом прокола содержит полый рабочий наконечник конической формы, закрепленный на переднем по направлению прокола конце напорной штанги и подающий механизм. В стенке полого рабочего наконечника сделаны отверстия, а на его внешней поверхности установлена упругая непроницаемая оболочка, закрепленная к вершине и основанию рабочего наконечника. Внутренняя полость рабочего наконечника герметично соединена с полой напорной штангой, другой конец которой соединен с источником пульсирующей жидкости или газа. Повышается производительность. 1 ил.

устройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215

Формула изобретения

Устройство для образования скважин в грунте способом прокола, содержащее полый рабочий наконечник конической формы, закрепленный на переднем по направлению прокола конце напорной штанги, и подающий механизм, отличающееся тем, что в стенке полого рабочего наконечника сделаны отверстия, а на его внешней поверхности установлена упругая непроницаемая оболочка, закрепленная к вершине и основанию рабочего наконечника, при этом внутренняя полость рабочего наконечника герметично соединена с полой напорной штангой, другой конец которой соединен с источником пульсирующей жидкости или газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образованию скважин под набивные сваи при возведении фундаментов под здания и сооружения.

Известно устройство для образования скважин в грунте способом прокола, содержащее полый рабочий наконечник конической формы, закрепленный на переднем по направлению прокола конце напорной штанги, и подающий механизм.

Недостатком этого устройства является большое напорное усилие, необходимое на образование скважины, что ведет к потере устойчивости штанги, исправлению скважины, ограничению длины прокола и дополнительным затратам на устройство подпорных стенок и конструкцию напорных устройств.

Цель изобретения - снижение напорного усилия, необходимого на образование скважины.

Для достижения поставленной цели в стенке полого рабочего наконечника сделаны отверстия, а на его внешней поверхности установлена упругая непроницаемая оболочка, закрепленная к вершине и основанию рабочего наконечника, при этом внутренняя полость рабочего наконечника герметично соединена с полой напорной штангой, другой конец которой соединен с источником пульсирующей жидкости или газа.

На рис.1 представлен общий вид устройства для образования скважин в грунте способом прокола. Устройство содержит полый рабочий наконечник 1 конической формы, в стенках которого сделаны отверстия 2, на его внешней поверхности установлена упругая непроницаемая оболочка 3, закрепленная к вершине и основанию рабочего наконечника. Рабочий наконечник через фланец 4 с отверстием 5 герметично соединен с полой напорной штангой 6, другой конец которой соединен с источником пульсирующей жидкости или газа 7.

Для образования скважины рабочий наконечник 1 устанавливают в нужную точку и с помощью подающего механизма и напорной штанги 6 погружают в грунт. Одновременно с этим включают в работу источник пульсирующей жидкости или газа 7, который с определенной частотой через полую штангу 6 подает и возвращает внутрь полого рабочего наконечника 1 определенный объем рабочей жидкости или газа, в результате чего избыточное давление жидкости или газа через отверстия 2 в стенках рабочего наконечника 1 воздействует на упругую непроницаемую оболочку 3, закрепленную у вершины и основания конуса. Как только давление жидкости или газа внутри рабочего наконечника превысит напряжения текучести грунта, упругая оболочка вытесняет грунт по всей рабочей поверхности конуса, образуя зазор 5 между корпусом рабочего наконечника и внутренней поверхностью упругой оболочки. После сброса давления внутри корпуса рабочего наконечника упругая оболочка возвращается в исходное положение, а между ней и грунтом остается свободное пространство по объему, равное объему вытесненного грунта. Штанга перемещает рабочий наконечник в направлении прокола скважины, вводя его в соприкосновение с грунтом, и цикл повторяется.

Величина свободного перемещения рабочего наконечника за один цикл пульсации упругой оболочки составит

устройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215

где устройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215 - зазор между внешней поверхностью упругой оболочки и поверхностью конической скважины, равный деформации упругой оболочки под действием сжатой жидкости или газа; устройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215 - половина угла при вершине конуса рабочего наконечника.

Так как tgустройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215 <tgустройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215 , где устройство для образования скважин в грунте способом прокола, патент № 2487215 - угол трения между грунтом и оболочкой, то при расширении грунта конусный наконечник самозаклинивается и не передает осевую реакцию на штангу, а напорное усилие штанги необходимо только на преодоление сил трения устройства о стенки скважины при перемещении его в направлении проходки в момент сброса давления в рабочем наконечнике.

При образовании скважин в грунтах с нежестким скелетом (глина, суглинок, водонасыщенные грунты) наибольший эффект дает жидкостный пульсатор с малой частотой и большим ходом оболочки. На грунтах с жестким скелетом (песчано-гравийные, супеси) эффективнее применять воздушный пульсатор с малым ходом оболочки и высокой частотой пульсации. Такой режим подобен вибрационному воздействию оболочки на грунт, в результате чего происходит значительное снижение сил трения и сцепления между частицами грунта в зоне уплотнения, что ведет к значительному снижению напряжений текучести грунта, а следовательно, требует меньшего давления импульса.

Применение предлагаемой конструкции устройства для образования скважин в грунте в виде полого рабочего наконечника конической формы, в стенках которого сделаны отверстия, а на его внешней поверхности установлена упругая непроницаемая оболочка, закрепленная к вершине и основанию рабочего наконечника, при этом внутренняя лопасть рабочего наконечника герметично соединена с полой напорной штангой, другой конец которой соединен с источником пульсирующей жидкости или газа, позволит значительно снизить величину напорного усилия, необходимого для образования скважины, т.к. в отличие от прототипа скважина образуется за счет сжатия грунта пульсирующей упругой непроницаемой оболочкой, установленной на внешней поверхности конического рабочего наконечника, а напорное усилие штанги необходимо только на преодоление сил трения устройств о стенки скважины при перемещении его в направлении прокола в момент сброса давления в рабочем наконечнике стенки скважины. Снижение напорного усилия в свою очередь позволит увеличить длину и точность прокола скважины, снизить затраты на устройство подпорных стенок и конструкцию напорных устройств.

Источники информации

1. С.Г.Васильев. Закрытая прокладка коммуникаций. - Львов: Выща школа. 1974. - С.8.

Класс E02F5/18 горизонтально расположенных выработок 

способ управления направлением движения рабочего органа для проходки скважин в плывунах и болотистых грунтах -  патент 2518644 (10.06.2014)
способ бестраншейной прокладки труб в грунте -  патент 2516630 (20.05.2014)
способ сооружения скважины -  патент 2515647 (20.05.2014)
способ бестраншейной прокладки пучка труб в грунте -  патент 2502848 (27.12.2013)
способ бестраншейной прокладки труб в грунте -  патент 2501913 (20.12.2013)
устройство для бестраншейной замены трубопровода -  патент 2500946 (10.12.2013)
способ прокладки магистрального трубопровода через дорогу -  патент 2498142 (10.11.2013)
установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов -  патент 2496946 (27.10.2013)
способ образования скважин в грунте для бестраншейной прокладки коммуникаций (варианты) -  патент 2495198 (10.10.2013)
устройство для изменения траектории скважины -  патент 2491391 (27.08.2013)

Класс E21B7/26 бурение без выемки разбуренной породы, например с помощью самоходных землеотвальных устройств

Наверх