УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

Устройство для расширения скважин в грунте.
Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для образования скважин различного назначения в уплотняемых грунтах и формования набивных свай.
Известно устройство 1 для расширения скважин, содержашее пневмопробойник и расширитель, смонтированный на передней конусной части корпуса пневмопробойника. При проходке глухих скважин пневмопробойник легко извлекается из скважины, но расширитель остается в грунте.
Известно устройство 2, включаюшее пневмопробойник и расширитель, состояший из продольных секций, соединенных между собой и пневмопробойником гибкой связью для извлечения расширителя из образованной скважины. Иа корпусе пневмопробойника имеется выступ для осевой фиксации продольных секций расширителя. На носовой части расширителя установлено разжимное пружинное кольцо. Оно служит для радиальной фиксации секций расширителя при монтаже расширителя на корпусе пневмопробойника. Жесткость разжимного пружинного кольца должна быть небольшой, чтобы расширитель разъединялся на отдельные секции при извлечении устройства из образованной скважины. При движении устройства вперед усилия со стороны грунта сжимают расширитель, препятствуя разъединению его секций, а выступ на корпусе пневмопробойника препятствует осевому перемешению расширителя по корпусу пневмопробойника в сторону хвостовой его части. После окончания прохождения скважины пневмопробойник извлекается назад тросом, а за ним последовательно извлекаются секции расширителя. Однако при работе устройства в неоднородных и слабых грунтах усилия со стороны грунта, препятствуюшие разъединению секций расширителя, могут оказаться недостаточными. Секции расширителя, разжав пружинное кольцо, будут
- г -ч о. 2
Е 02 F 5/16
вдавлены в грунт. Целостность расширителя нарушается и дальнейшее продвижение устройства внеред, а, следовательно, и расширение скважины станет невозможным. Таким образом, недостатком этого устройства является низкая эксплуатационная надежность.
Известно устройство 3, взятое за прототип, которое повышает эксплуатационную надежность конструкции. Это достигается за счет того, что в устройстве для расширения скважин в грунте, включаюш;ем пневмопробойник, установленный на корпусе пневмопробойника расширитель, выполненный в виде продольных секций, соединенных между собой и с пневмопробойником при помош;и гибкой связи, и приспособление для осевой и радиальной фиксации секций расширителя. Продольные секции расширителя выполнены по наружной боковой поверхности ступенчатыми, а приспособление для их радиальной фиксации выполнено в виде кольцевого элемента, охватывающего меньшую ступень каждой продольной секции. Такое выполнение конструкции устройства исключает радиальнзто подвижность продольных секций расширителя и обеспечивает работоспособность устройства в любых уплотняемых грунтах. Приспособление для радиальной фиксации продольных секций расширителя - кольцевой элемент - размеш;ен в хвостовой части расширителя. Такое конструктивное решение позволяет несколько снижать радиальную фиксацию продольных секций расширителя во время извлечения устройства из скважины.
Кольцевой элемент в известном устройстве соединен гибкой связью с пневмопробойником и с одной из секций расширителя, что обеспечивает их последовательное извлечение из готовой скважины. Однако в связи с тем, что секции расширителя имеют контактные, соседние друг с другом, поверхности, направленные строго по радиусам, то в скважине, после выхода из неё пробойника и кольцевого элемента, они под напором грунта сдавливаются и заклинивают друг друга, что затрудняет, а на неоднородных и тяжелых грунтах может привести к невозможности извлечения первой и, соответственно, связанных с ней последующих секций расширителя из скважины.
Задачей полезной модели было исключение возможности заклинивания секций расширителя в выполненной скважине.
Задача решается устройством для расширения скважин в грунте, содержащим пневмопробойник, установленный на пневмопробойнике составной расширитель, выполненный в виде продольных, ступенчатых по наружной боковой поверхности секций, соединенных между собой при помощи гибких связей, и установленное на хвостовой части расширителя приспособление радиальной фиксации его секций, в котором, согласно предложению, по меньшей мере, одна из секций выполнена клинообразной в поперечном сечении, с направлением клина от центра, с возможностью извлечения первой из скважины, а две соседние с ней слева и справа секции имеют эквидистантные с её поверхностями наклонные контактные поверхности.
Целесообразно приспособление радиальной фиксации секций расширителя выполнять в виде упорной гайки, в которой выполнен упорный бурт, а гайку монтировать на пробойнике и соединять гибкой связью с клинообразной секцией расширителя и (или) с пневмопробойником.
Целесообразно, расширитель выполнять из пяти секций, первая из которых выполнена клинообразной, а соседние, симметричные ей, слева и справа, выполнены зеркальными и имеют эквидистантные наклонные контактные поверхности, с наклоном от центра к периферии.
Такое выполнение конструкции устройства позволяет освобождать продольные секции расширителя не только от радиальной фиксации перед извлечением расширителя из образованной скважины, но и от сдавливания грунтом скважины, включая его в работу по выталкиванию первой секции, что исключает заклинивание расширителя в скважине и позволяет легко извлекать секции расширителя. Возможно конструктивное исполнение расширителя с парой симметрично расположенных клинообразных секций.
На фиг. 1 изображен схематично расширитель в сборе; на фиг. 2 расширитель предлагаемого устройства (разрез А-А на фиг. 1) с указанием порядка извлечения секций, отмеченных цифрами со штрихом.
Устройство для расширения скважины в грунте включает в себя пневмопробойник и составной расширитель. Расширитель состоит из продольных секций 1, выполненных ступенчатыми по наружной боковой поверхности. Меньшая ступень 2 расположена в хвостовой части секции. Упорная гайка 3 смонтирована на пробойнике 4 и является приспособлением радиальной фиксации продольных секций 1 расширителя, и имеет упорный бурт 5 для осевой фиксации расширителя. Гибкая связь для извлечения устройства из образованной скважины выполнена, например, в виде отрезков троса 6, концы которых закреплены соответственно на корпусе пневмопробойника 4, на приспособлении радиальной фиксации в виде упорной гайки 3 и на соответствующей - первой, выполненной клинообразной в поперечном сечении, с направлением клина от центра к периферии продольной секции 1 расширителя. Гибкая связь между элементами устройства на фиг. 1, 2 условно не показана. До начала работы устройства упорная гайка 3 устанавливается на пневмопробойник, продольные секции расширителя монтируются на корпусе пневмопробойника таким образом, что гайка 3 надевается на меньшую ступень расширителя.
Работает устройство следуюш;им образом.
Устройство своей передней частью перемеш;ается в расширяемую скважину 7 и запускается в работу. Под действием ударной нагрузки устройство движется вперед, оставляя за собой скважину 8. Бурт 5 гайки 3 препятствует продольному перемещению расширителя вдоль корпуса пневмопробойника, а сама гайка 3 препятствует перемещению его секций в радиальном направлении. После окончания расширения скважины извлекают пневмопробойник 4. Вслед за пневмопробойником 4, извлекается гайка 3, связанная отрезком троса 6 с первой секцией l расширителя, выполненной клинообразной и выдавленной усилиями со стороны грунта. При дальнейшем
извлечении устройства расширитель под напором грунта, включенного в работу, распадается на отдельные секции, которые выталкиваются, не заклиниваясь, и последовательно легко извлекаются из образованной скважины 8.
Предлагаемое устройство для расширения скважин в грунте было изготовлено и апробировано на предприятии-заявителе в г. Н. Новгороде. Испытания подтвердили исключение заклинивания расширителя в выполненных скважинах как на смешанных грунтах, так и тяжелых почвах в условиях болотистой местности. Устройство просто и надежно как в изготовлении, так и в работе. Выполнение задания с применением предложенной конструкции позволило сократить производственные затраты. При изготовлении устройства не требуется спецтехники и сложной технологии, материалы доступны.
Источники информации.
1.Руководство по проходке горизонтальных скважин при прокладке инженерных коммуникаций. М.: Стройиздат, 1982, с. 28, рис. 13 «Устройство для расширения скважин (аналог).
2.А.с. СССР № 214413, кл. E02F 5/16, 1966, «Устройство для расширения скважин в грунте (аналог).
3.Патент РФ № 2057887 «Устройство для расширения скважин в грунте, кл. Е21В 7/28, E02F 5/16, оп.1996 г. (прототип).