устройство для образования скважин способом уплотнения грунта в стенке скважины

Формула изобретения

1. Устройство для образования скважин способом уплотнения грунта в стенке скважины, содержащее расширитель в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником, жестко соединенным трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, винтовой лидер, винтовая лопасть которого имеет такие же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы расширителя, источник газодинамического импульса, соединенный с трубчатым валом, отличающееся тем, что винтовой лидер оснащен механизмом разрушения препятствий, а трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса полой штангой, внутри которой смонтирован трубопровод для подачи сжатого воздуха для привода механизма разрушения препятствий.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм разрушения препятствий выполнен в виде пневматического ударника, корпусом которого является вал винтового лидера, на конце которого на пружине установлен рабочий инструмент, а внутри - подвижный поршень-боек и воздухораспределительное устройство для подвода воздуха под поршень-боек и отвода его в атмосферу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению фундаментов на набивных сваях, а также для бестраншейной прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач.

Известны устройства для образования скважин в грунте способом раскатки. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является винтовая свая, содержащая расширитель в виде ступицы с винтовой лопастью и конусным наконечником, жестко соединенным трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с винтовым лидером, винтовая лопасть которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы расширителя, и источник газодинамического импульса, соединенный с трубчатым валом [1].

Недостатком известного устройства является то, что при встрече с препятствием в виде камня или валуна в грунте винтовой лидер упирается в него, в результате чего момент на ввинчивание сваи возрастает, что в конечном счете приводит к потере скважины.

Цель изобретения - повышение эффективности действия устройства.

Для достижения поставленной цели винтовой лидер оснащен механизмом разрушения препятствий, а трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса полой штангой, внутри которой смонтирован трубопровод для подачи сжатого воздуха приводу механизма разрушения препятствия, при этом механизм разрушения препятствия выполнен в виде пневматического ударника, корпусом которого является вал винтового лидера, на конце которого на пружине установлен рабочий инструмент, а внутри - подвижный поршень-боек и воздухораспределительное устройство для подачи воздуха под поршень-боек и отвода его в атмосферу.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для образования скважин способом уплотнения грунта в стенке скважины, на фиг.2 - разрез винтового лидера, оснащенного пневматическим ударником для разрушения препятствий.

Устройство для образования скважин способом уплотнения грунта в стенке скважины содержит расширитель в виде ступицы 1 с винтовой лопастью 2 и конусным наконечником 3, жестко соединенным трубчатым валом 4 с выхлопными отверстиями 5, ориентированными перпендикулярно его оси, с валом 6 винтового лидера, винтовая лопасть 7 которого имеет такую же навивку и шаг, что и винтовая лопасть ступицы расширителя (фиг.1). Винтовой лидер оснащен механизмом разрушения препятствий, выполненным в виде пневматического ударника, корпусом которого является вал винтового лидера, внутри которого на пружине 8 установлен рабочий инструмент 9, подвижный поршень-боек 10, воздухораспределительное устройство 11 для подвода воздуха под поршень-боек и отвода его в атмосферу. Трубчатый вал соединен с источником газодинамического импульса 12 полой штангой 13, внутри которой смонтирован трубопровод 14 для подачи сжатого воздуха для привода пневматического ударника (фиг.2).

Для образования скважины вал 6 винтового лидера устанавливают в нужную точку и вращают штангу 13. Винтовой лидер, вращаясь вместе с штангой, ввинчивается в грунт, образуя лидерную скважину, и увлекает за собой трубчатый вал 4, а вместе с ним конусный наконечник 3 расширителя и ступицу 1 в грунт. При ввинчивании винтовой лопасти 2 ступицы расширителя в грунт происходит изоляция лидерной скважины от поверхности грунта, а момент на ввинчивание устройства возрастает. В этот момент срабатывает источник газодинамического импульса 12. Ударная волна микровзрыва через отверстия 5 отжимает грунт от трубчатого вала 4, который является эпицентром взрыва, расширяя лидерную скважину до нужного размера. В осевом направлении газодинамическое воздействие на грунт не распространяется, так как торцы расширяемой скважины изолированы с одной стороны винтовой лопастью 7 анкера, а с другой конусным наконечником 3 и винтовой лопастью 2 ступицы, в результате чего осевое давление газа при расширении скважины воспринимается этими элементами, дополнительно нагружая на растяжение трубчатый вал 4.

В результате расширения скважины газодинамическим воздействием уменьшается осевое усилие, необходимое на образование скважины, а следовательно, уменьшается момент, необходимый на завинчивание устройства. В случае возникновения препятствия перед винтовым лидером в виде большого камня или валуна, который препятствует осевому перемещению устройства, момент вращения достигает максимального значения и тогда начинает работать механизм разрушения препятствия. Для этого по трубопроводу 14, смонтированному внутри полой штанги 13, от источника подается сжатый воздух, который с помощью распределительного устройства 11 приводит в возвратно-поступательное движение поршень-боек 10. Поршень-боек, ударяя по наковальне рабочего инструмента 9, разрушает препятствие перед винтовым лидером, пружина 8 обеспечивает возврат рабочего инструмента после удара поршня-бойка в исходное положение, что позволяет энергию удара полностью сконцентрировать на разрушение препятствия. Механизм разрушения препятствия по своему действию аналогичен пневматическому отбойному молотку.

После разрушения препятствия момент на ввинчивание устройства уменьшается и процесс проходки скважины продолжается. После проходки скважины на проектную длину реверсируют вращение штанги 13, в результате чего винтовые лопасти лидера и расширителя 2, которые по диаметру больше диаметра скважины, вывинчиваются из нее, оставляя на ее поверхности винтовой след, который увеличит несущую способность набивной сваи, устанавливаемой в такой скважине. При образовании проходных скважин для бестраншейной прокладки коммуникаций устройство демонтируют с двух сторон.

Применение предлагаемой конструкции позволит значительно увеличить диаметр скважины, получаемой способом уплотнения грунта в стенке скважины, снизить энергоемкость, повысить производительность и длину прокладки скважин, при этом наличие в винтовом лидере механизма для разрушения препятствий приводит к минимальным потерям скважин, особенно в грунте с включением камней и валунов.

Источники информации

1. Пат. 2341620 Российской Федерации МПК E02D 5/56 Винтовая свая / Ромакин Н.Е., Ромакин Д.Н., Максимов В.П.: заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет". - № 2007106993/03; заявл. 26.02.07.; опубл.20.12.08.; бюл. № 35.