БУРОВОЙ СТАВ

Полезная модель относится к буровой технике, а именно к полым проходным шнекам для устройства буроинъекционных свай.
Известен буровой став, выполненный в виде колонны, состоящей из набора последовательно соединенных между собой полых герметичных шнеков, при этом головной шнек снабжен буровым наконечником и сдвижным золотником с окном для закачки бетона в скважину и по крайней мере один из полых герметичных шнеков выполнен утолщенным. /Патент РФ №95687, кл. E02F 5/16, публ. 10.07.2010/.
При бурении скважины с помощью данного устройства грунтовая масса поднимаясь по шнеку с уширенным стволом, в зауженном сечении, имеет большую скорость, чем в следующей секции, и только на стыке со следующей секцией шнека, происходит замедление течения грунтовой смеси и образуется пробка. Таким образом, пробка образуется только в месте контакта секции шнека с уширенным стволом с секцией шнека с основным стволом. В результате объем образованной пробки и плотность грунта в ней недостаточные для достижения начального напряженно-деформированного грунта.
Техническая задача заключается в упрощении технологии, снижении трудоемкости и повышении производительности за счет увеличения скорости прохождения грунта и упрощения прохождения грунта через узкое горло при создании плотной и достаточной по объему грунтовой пробки.
Поставленная задача достигается тем, что буровой став, в виде колонны, состоящей из соединенных между собой секций полых герметичных шнеков одной длины с ребордой диаметром соответствующим заданному размеру полости скважины, смонтированного на головном шнеке бурового наконечника и устройства для закачки бетона в скважину, согласно полезной модели, снабжен секцией полого герметичного шнека с уширенной ребордой диаметром превышающим диаметр реборды основных секций шнека в 1,1-1,2 раза длиной секции не более 5 диаметров уширенной реборды, при этом секция с уширенной ребордой расположена между головной и основными секциями шнека и соединена с ними с возможностью опрессовки грунта до достижения начального напряженно-деформированного состояния массива грунта. Причем, по крайней мере, на одной из секций бурового става, реборда может быть выполнена в противоположном направлении основной реборде. Буровой наконечник может быть выполнен в виде теряемого наконечника или сдвижного золотника с окном для закачки бетона в скважину, или с окном для закачки бетона в скважину и открывающимся клапаном. Кроме того, крайняя верхняя секция штампа бурового става соединена с устройством для подачи бетона в полость шнека.
Предлагаемая конструкция бурового става отличается тем, что буровой став снабжен секцией полого герметичного шнека с уширенной ребордой диаметром превышающим диаметр реборды основных секций шнека в 1,1-1,2 раза длиной секции не более 5 диаметров уширенной реборды, при этом секция с уширенной ребордой расположена между головной и основными секциями шнека и соединена с ними с возможностью опрессовки грунта до достижения начального напряженно-деформированного состояния массива грунта.
Такое конструктивное решение бурового става позволило замедлить перемещение грунта вдоль полого герметичного шнека с уширенной ребордой. Согласно закону гидравлики при расширении потока грунтовой массы происходит замедление ее течения. Грунтовая масса, поднимаясь по реборде первого головного полого герметичного шнека и достигнув нижнего края полого герметичного шнека с уширенной ребордой, встречает препятствие в виде грунтовой массы, перемещающейся более медленно по шнеку с уширенной ребордой, уплотняется и образует грунтовую пробку.
Технический результат заключается в увеличения скорости прохождения грунта и упрощения прохождения грунта через узкое горло при создании плотной и достаточной по объему грунтовой пробки для создания начального напряженно-деформированного состояния грунта. Грунтовая пробка при дальнейшем углублении скважины постепенно занимает всю длину шнека с уширенной ребордой, превращаясь в уплотненный грунтовый сальник, препятствующий пробою раствора при опрессовке скважины.
На фиг. 1 представлен буровой став; фиг. 2 - фрагмент секции става с ребордой, выполненной в противоположном направлении основной реборде.
Буровой став состоит из набора последовательно соединенных между собой полых герметичных шнеков. На первом головном герметичном полом шнеке 2 установлены: буровой наконечник 1 и сдвижной золотник с окном для закачки бетона (на чертеже не обозначено). За первым головным полым герметичным шнеком 2 установлен полый герметичный шнек 3 с уширенной ребордой 4, диаметр D которой превышает диаметр d реборды остальных полых герметичных шнеков в 1,1-1,2 раза, причем длина данного шнека L составляет не более пяти диаметров D уширенной реборды. По крайней мере, на одном из полых герметичных шнеков 2 может быть выполнена реборда 5 противоположного остальным шнекам направления. /Фиг. 2/. Длина и диаметр уширенной реборды зависит от грунтовых условий и определяется расчетным путем.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Бурение скважин с помощью предложенного бурового става производят до заданной глубины с вращением по часовой стрелке. Затем производят обратное вращение бурового става с одновременным его подъемом на высоту одной секции шнека. При этом происходит открытие окна сдвижного золотника в первом головном шнеке 2 для закачки бетона в скважину. Одновременно происходит формирование уплотненной грунтовой пробки между шнеками 2 и 3. Грунтовая масса, поднимаясь по реборде первого головного полого герметичного шнека 2 и достигнув нижнего края полого герметичного шнека 3 с уширенной ребордой 4, встречает препятствие в виде грунтовой массы, перемещающейся более медленно по шнеку с уширенной ребордой, уплотняется и образует грунтовую пробку.
Грунтовая пробка при дальнейшем углублении скважины постепенно занимает всю длину герметичного полого шнека 3 с уширенной ребордой 4, превращаясь в уплотненный грунтовый сальник, препятствующий пробою раствора при опрессовке скважины.
Формирование грунтовой пробки, которая препятствует прорыву бетона при повышении давления, выполняют при помощи герметичного полого шнека 3 со встречной ребордой 5 путем создания встречного движения грунта при бурении на определенном участке шнека. Благодаря такой конструкции бурового става при бурении скважины до заданной глубины и закачки бетона в скважину, происходит формирование уплотненной грунтовой пробки между полым герметичным шнеком 3 с уширенной ребордой 4 и головным герметичным полым шнеком 2. Это происходит за счет разности диаметров реборд первого и последующего шнеков, приводящей к разности скоростей поступления грунта по уширенной и обычным ребордам. Частицы грунта, имея разную скорость движения при их столкновении образуют пробку. При использовании шнеков с противоположно направленной ребордой грунтовые потоки при бурении движутся друг против друга и в средней части такого шнека создается грунтовая пробка, способствующая возможности создания повышенного давления в скважине достаточного для опрессовки грунта до достижения начального напряженно-деформированного состояния массива грунта.