УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ДНА СКВАЖИНЫ
WELL BOTTOM CLEANING DEVICE

Изобретение относится к области свайного фундаментостроения и может применяться для зачистки дна скважины, преимущественно при устройстве буронабивных свай с уширенной пятой.
Известна система Е.Л. Хлебникова для устройства буронабивных свай с уширенным основанием. Механизм Хлебникова состоит из уширителя и цилиндрической фрезы с режущим дном (ковшовый бур). Функцию грунтосборника в данной системе выполняет ковш, расположенный под уширителем (Костерин Э.В. Основание и фундаменты: Учеб. Для вузов по спец. «Строительство автомобильных дорог и аэродромов» и «Мосты и транспортные тоннели». 1990 г., стр.191-193).
Недостатком аналога является низкая его эффективность, обусловленная конфигурацией пробуренного тела вращения, усложняющей расчет несущей способности сваи и увеличивающей расход бетонной смеси, так как не обеспечивается расширение дна скважины и невозможна зачистка плоского дна.
Известен снабженный грунтосборником расширитель скважины, принятый в качестве прототипа, содержащий приводную траверсу с шарнирно закрепленными на ней лопастями и взаимодействующий с ними механизм перемещения лопастей, лопасти содержат радиально установленные ребра, снабженные фигурной направляющей кромкой, режущие элементы на их нижних торцах и элементы наружного кожуха, а механизм перемещения лопастей содержит каретку с установленными на ней роликами, взаимодействующими с фигурной направляющей кромкой ребер, при этом каретка установлена на двутавровой стойке с возможностью вращения на подшипниковом узле, а в основании стойки установлен грунтосборник, выполненный с возможностью боковой разгрузки, при этом стойка подшипникового узла закреплена в основании грунтосборника (Патент РФ №2377366 C1, дата приоритета 16.04.2008, дата публикации 27.12.2009, авторы Буланкин Н.Ф., Король В.А., прототип).
Недостатком прототипа, в котором грунтосборник и расширитель скважины совмещены в дном устройстве, является низкая его эффективность, обусловленная сложной конфигурацией уширенного дна скважины, при этом не обеспечивается расширение дна скважины, а функция грунтосборника ограничена отсутствием радиального перемещения, в связи с чем невозможна зачистка плоского уширенного дна.
Задачей изобретения является создание эффективного устройства для зачистки плоского уширенного дна скважины.
Для решения поставленной задачи в устройстве для зачистки дна скважины, содержащем приводной элемент со штангой, на нижнем конце которой закреплен грунтосборник, согласно изобретению, штанга шарнирно закреплена в приводном элементе и установлена с возможностью перемещения грунтосборника в радиальном направлении и вращения относительно оси приводного элемента, в котором дополнительно размещен и установлен механизм перемещения штанги, выполненный на основе зубчатого зацепления, при этом приводной элемент выполнен полым, в его полости установлен приводной осевой элемент с зубчатой нарезкой, взаимодействующей с шестеренкой, закрепленной на конце штанги и являющейся элементом шарнирного соединения штанги с приводным элементом, грунтосборник выполнен в виде шарнирно закрепленного на нижнем конце штанги ковша с боковым расположением заборной части, со скошенной боковой стенкой, обращенной к уширяемой стенке скважины, и с плоским дном, ось шарнирного соединения ковша со штангой расположена перпендикулярно к оси, проходящей через центр тяжести ковша, и к боковой заборной части ковша, которая снабжена по периметру режущей кромкой, а между дном и верхней стенкой ковша установлены направляющие перегородки.
Согласно изобретению, ковш выполнен утяжеленным.
На фиг.1 схематично представлена конструкция заявляемого устройства для зачистки дна скважины, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6. схематично представлено устройство для зачистки дна скважины в рабочем положении.
Заявляемое устройство для зачистки дна скважины содержит полый приводной элемент 1, шарнирно закрепленную в нем штангу 2 с грунтосборником 3 на нижнем конце и механизм перемещения штанги, выполненный на основе зубчатого зацепления. Штанга 2 установлена с возможностью перемещения грунтосборника в радиальном направлении и вращения относительно оси приводного элемента 1. Верхний конец штанги, шарнирно закрепленный в приводном элементе 1, снабжен шестеренкой 4, расположенной в пазу 5, выполненном в приводном элементе 1. В полости приводного элемента установлен приводной осевой элемент 6 с зубчатой нарезкой 7, взаимодействующей с шестеренкой 4, закрепленной на верхнем конце штанги и являющейся элементом шарнирного соединения штанги 2 с приводным элементом 1. Грунтосборник 3 выполнен в виде шарнирно закрепленного на конце штанги ковша с боковым расположением заборной части. Ковш снабжен плоским утяжеленным дном 8 и скошенной боковой стенкой 9, обращенной к уширяемой стенке скважины. Боковая заборная часть ковша снабжена по периметру режущей кромкой 10, а между дном и верхней стенкой ковша V-образно установлены направляющие перегородки 11, удерживающие грунт при подъеме устройства. Во избежание отклонения дна ковша от горизонтального положения ось шарнирного соединения 12 ковша со штангой расположена по центру тяжести ковша перпендикулярно боковой заборной части.
Заявляемое устройство для зачистки дна скважины используют в качестве оснастки к буровой машине при возведении буронабивных свай с уширенной пятой.
Проходку скважины производят буровой машиной с помощью шнекового бурового става на полную глубину. Далее с помощью расширителя разрабатывают уширенное дно скважины. Затем к бурового ставу присоединяют устройство для зачистки дна скважины. Погружение устройства для зачистки дна скважины осуществляют при опущенном положении штанги 2, фиксированном посредством приводного осевого элемента 6. При подаче приводного осевого элемента 6 штанга 2 отклоняется и перемещает ковш 3 в радиальном направлении, при этом ковш продолжает занимать горизонтальное положение. Двигаясь от центра к стенке скважины за счет механизма перемещения штанги и вращаясь вокруг оси приводного элемента 1, ковш собирает грунт по всей площади уширенного дна. Горизонтальное расположение ковша обеспечивает использование утяжеленного дна ковша, а также то, что ось шарнирного соединения ковша 12 со штангой 2 расположена перпендикулярно к оси, проходящей через центр тяжести ковша, и к боковой заборной части ковша. После зачистки скважины приводной осевой элемент 6 возвращают в исходное положение, устройство вынимают из скважины и освобождают от грунта.
Преимущество заявляемого устройства заключается в повышении эффективности за счет обеспечения очистки уширенного плоского дна скважины, что в свою очередь снижает затраты на использование бетонной смеси и упрощает расчет несущей способности сваи.