УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ В ГРУНТ

Устройство для погружения обсадной трубы в грунт предназначено для применения в строительной индустрии. В частности - для возведении фундаментов мостов в русле рек без водоотвода.
Известно, что при устройстве буровых свай предварительно пробуривают скважины, размещают в них арматурный каркас и заполняют скважину бетонной смесью.
Современные способы бурения позволяет быстро и экономично разрабатывать и удалять грунт в разнообразных геологических условиях на большую глубину. Находят применение два основных способа бурения скважин: вращательный и ударный (Б.В.Бобриков, И.М.Русаков, А.А.Царьков «Строительство мостов», Москва, «Транспорт», 1987).
При вращательном бурении породу в забое скважин разбуривают бурами различных типов, вращающимися ротором через опущенные в скважину жесткие штанги или турбобурами, а извлекают эжекторами, шнеками или с использованием принудительного циркулирующего глинистого раствора. Для защиты стены скважины в дисперсных грунтах применяются обсадные трубы, погружаемые в скважину вращением ротора. Вращательное бурение осуществляют при помощи буровых станков. Например, буровым агрегатом ЦНИИСа, или МБС-1,7. Буровые станки снабжены стационарными платформами, включающими направляющую для установки обсадной трубы, ротор, телескопическую буровую штангу, гидравлическую тягу для погружения и вращения обсадной трубы. Для размещения бурового оборудования устраивают грунтовые островки, подмости на сваях или плавучие плашкоуты из понтонов. При устройстве буровых свай в акваториях, для ограждения от воды, по оси каждой скважины погружают в грунт дна обсадную трубу или железобетонную оболочку, входящую в конструкцию сваи. Буровой способ устройства скважин весьма эффективен, и отличается большой производительностью. Однако, наряду с очевидными преимуществами, вращательному бурению присущи серьезные недостатки. Буровые установки стоят порядка одного-полутора миллионов долларов. Транспортировка установки к месту устройства буровых свай очень дорога, а для монтажа буровой установки необходимо устраивать специальные площадки. Применение буровых установок оправдано, когда необходимо пробурить много скважин в местностях с относительно ровным рельефом, а вот использовать их для устройства небольшого количества скважин, притом в местностях с неровным ландшафтом - в оврагах, поймах рек, - нерационально, и невозможно.
В качестве прототипа можно выбрать способ ударного бурения. При ударном бурении породу в забое скважины разрушают или разрыхляют ударами сбрасываемого с
некоторой высоты долота, желонки или бура-грейфера, а извлекают из скважины желонками, грейферами, а также эрлифтами и гидроэлеваторами. Разновидностью ударного бурения является ударно-канатное бурение, при котором долото или бур-грейфер подвешиваются на стальном тросе к специальным станкам и циклически сбрасываются в забой. Для крепления стенок дисперсных грунтов применяются стальные обсадные трубы, погружаемые в скважину по мере углубления и извлекаемые по мере заполнения ее бетонной смесью. До заполнения обсадных труб бетонной смесью, в нее устанавливается арматурный каркас. Для устройства скважин ударным бурением применяют станки ударно-канатного действия (УКД) типа «Като» японского производства, станки отечественного производства СП-45, БС-2, или УГБ-3 УКА производства Новочеркасского машиностроительного завода, или экскаватор - драглайн. Станок УКД снабжен устройством, включающим платформу, конструктивно жестко связанную с остовом станка, и снабженную вертикальным направляющим для установки обсадных труб. Метод ударного бурения относительно недорог, но, опять таки, применять его при устройстве русловых опор невозможно без применения мер по водоотводу. В связи с тем, что обсадные трубы извлекаются из скважины, для поднятия бетонной опоры выше уровня грунта, приходится дополнительно применять специальные опалубки, например, скользящие. При устройстве бетонных опор в руслах рек и оврагах применение станков ударно-канатного действия ограничено из-за конечной длины стрелы станка. Опоры можно устраивать только в зоне досягаемости станков.
Целью изобретения является снижение себестоимости строительства мостов и сокращение сроков их возведения.
Достигается данная цель при помощи устройства для погружения в грунт обсадной трубы. Устройство включает в себя переносное пролетное строение и установленную на ней каретку. Каретка может передвигаться по горизонтальным направляющим пролетного строения, и фиксироваться на нужном месте стопорным механизмом. На каретке смонтирована вертикальная направляющая для установки обсадной трубы.
На фиг.1 приведен фрагмент конструкции устройства для погружения в грунт обсадной трубы, где 1 - переносное пролетное строение. 2 - каретка, 3 - горизонтальные направляющие переносного пролетного строения. 4 - вертикальная направляющая каретки для установки обсадной трубы, 5 - обсадная труба, 6 - стопорный механизм каретки. На фиг.2 приведен фрагмент конструкции устройства в аксонометрии. На фиг.3 приведен пример монтажа устройства через русло реки, где 7 - русло реки, 8 - станок ударно-канатного действия (драглайн), 9 - навесной инструмент-грейфер, 10 - настил из плит, 11 - берега реки.
Устройство для погружения обсадной трубы в грунт работает следующим образом:
Перед производством работ устройство перекидывается через русло реки 7 и устанавливается горизонтально на грунтовой или бетонной подушке берегов 11 (см. Фиг.3).
Передвинув каретку 2 по горизонтальным направляющим 3 на место будущей опоры, ее фиксируют стопорным механизмом 6. После этого в вертикальную направляющую каретки опускается обсадная труба 5. На трос стрелы станка ударно-канатного действия (драглайна) 8 навешивается бур-грейфер 9, и с определенной высоты несколько раз кидается в обсадную трубу и извлекается из нее, высыпая захваченный грунт. Образуется скважина. Потом бур-грейфер отцепляется, и драглайном на торец обсадной трубы устанавливается забивная головка (на чертеже не указана). Затем к тросу цепляется забивной снаряд, который с небольшой высоты несколько раз кидается на забивную головку, тем самым, погружая обсадную трубу на глубину, выбранную буром-грейфером. Указанный цикл повторяется до достижения проектной глубины. После этого в обсадную трубу опускают арматурный каркас и заливают бетонной смесью. Так продолжают работы до тех пор, пока стрела ударно-канатного станка достает места производства работ. Когда возводимая опора оказывается вне зоны досягаемости вылета стрелы, на переносное пролетное строение укладываются бетонные плиты 10, и ударно-канатный станок заезжает на них. Таким образом, при помощи доступной техники можно соорудить фундаменты мостов в условиях с самым сложным рельефом, не отводя русло реки от фундаментов.