РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к области строительства и может применяться 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). (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, так как не обеспечивается расширение дна скважины, и, кроме того, конфигурация пробуренною тела вращения усложняет расчет несущей способности сваи и увеличивает расход бетонной смеси.
Известен 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 стойке с возможностью осевого взаимного перемещения траверсы и каретки и вращения, а в основании стойки установлен грунтосборник, расширитель снабжен подшипниковым узлом и гравитационной крюковой обоймой, шарнирно установленной на траверсе и взаимодействующей с кареткой механизма перемещения лопастей, стойка, на которой закреплена каретка механизма перемещения лопастей, выполнена двутавровой с возможностью радиального вращения на подшипниковом узле, установленном ниже режущих элементов лопастей, а ролики выполнены с ребордами и установлены попарно с двух сторон каретки с возможностью взаимодействия с фигурными направляющими кромками ребер лопастей. (Патент РФ №2377366 C1, дата приоритета 16.04.2008, дата публикации 27.12.2009, авторы Буланкин Н.Ф., Король В.A., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая его эффективность, обусловленная сложной конфигурацией уширенного дна скважины, при этом не обеспечивается расширение дна скважины, усложняется расчет несущей способности сваи и увеличивается расход бетонной смеси.
Задачей изобретения является повышение эффективности расширителя путем обеспечения расширения дна скважины.
Для решения поставленной задачи в расширителе скважины, содержащем приводной элемент с шарнирно установленными на нем лопастями, снабженными режущими элементами, и механизм перемещения лопастей, согласно изобретению, приводной элемент выполнен полым с возможностью размещения и установки в нем механизма перемещения лопастей, при этом лопасти выполнены в виде полос со скошенными гранями, образующими заостренный конец, и снабжены на другом конце шестеренками, установленными на шарнирных осях, закрепленных в приводном элементе, имеющем пазы для расположения шестеренок, а механизм перемещения лопастей выполнен на основе зубчатого зацепления, образованного упомянутыми шестеренками лопастей, взаимодействующими с зубчатой нарезкой, выполненной на приводном осевом элементе механизма перемещения лопастей, который установлен в полости приводного элемента с возможностью осевого перемещения относительно приводного элемента.
Согласно изобретению, приводной элемент выполнен сборно-разборным из радиально сопряженных с помощью болтовых соединений частей.
Согласно изобретению, приводной осевой элемент механизма перемещения лопастей выполнен полым и снабжен отверстиями в стенке.
На фиг.1 схематично представлена конструкция заявляемого расширителя скважины, общий вид; на фиг.2 - то же, вид снизу на фиг.1; на фиг.3 - то же, вид сверху на фиг.1; на фиг.4 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.5 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - продольный разрез В-В на фиг.2; на фиг.7 схематично представлен расширитель в скважине.
Заявляемый расширитель скважины содержит приводной элемент 1 с шарнирно закрепленными в нем лопастями 2 и установленный в нем механизм перемещения лопастей, выполненный на основе зубчатого зацепления. Приводной элемент 1 может быть выполнен как цельным, так и сборно-разборным, в зависимости от количества устанавливаемых в нем лопастей 2 для обеспечения гарантии надежности расширителя. В качестве примера приведен расширитель со сборно-разборным приводным элементом 1, состоящим из пяти радиально сопряженных между собой с помощью болтовых соединений 3 частей, образующих центральную полость 4 и пазы 5 для размещения механизма перемещения лопастей. Лопасти 2 выполнены из полос со скошенными продольными и поперечной гранями, снабженными режущими кромками и образующими заостренный конец 6, обеспечивающий максимальный размер уширенного дна скважины. Другой конец каждой лопасти снабжен шестеренкой 7 и шарнирно закреплен в приводном элементе 1 с помощью болтовых соединений 8 с расположением шестеренок 7 лопастей в упомянутых пазах 5 приводного элемента 1. Механизм перемещения лопастей содержит расположенный в полости 4 приводного элемента 1 приводной осевой элемент 9, снабженный зубчатой нарезкой 10, взаимодействующей с шестеренками 7 лопастей, являющимися, вместе с тем, элементами шарнирных соединений. Приводной осевой элемент 9 механизма перемещения лопастей установлен с возможностью осевого перемещения относительно приводного элемента 1. В качестве варианта может быть использован полый приводной осевой элемент 9 с отверстиями в стенке 11, выполненными в зоне зубчатого зацепления для обмывания водой (фиг.6).
Заявляемый расширитель используют в качестве оснастки к буровой машине. После проходки скважины с помощью шнекового бурового става на полную глубину к буровой машине подсоединяют заявляемый расширитель с возможностью вращения приводного элемента и перемещения приводного осевого элемента 9 механизма перемещения лопастей относительно приводного элемента 1. Погружение расширителя в скважину осуществляют при опущенном положении лопастей 2, фиксированном с помощью приводного осевого элемента 9. При этом приводной осевой элемент 9 занимает верхнее положение, исключающее его перемещение относительно приводного элемента 1. Расширение скважины начинают производить от отметки начала уширения в направлении сверху вниз. При этом приводной элемент 1 имеет скорость 20-100 оборотов минуту в зависимости от грунтовых условий, а перемещение приводного осевого элемента 9 относительно приводного элемента 1 обеспечивает раскрытие лопастей, так как шестеренки 7 лопастей взаимодействуют с зубчатой нарезкой 10 приводного осевого элемента 9 и шарнирно установлены в приводном элементе. Контроль за подачей приводного осевого элемента 9 и глубиной погружения расширителя производят по мачте буровой машины. По достижении дна скважины заостренные концы 6 лопастей и нижний торец приводного осевого элемента 9 располагаются в плоскости дна скважины (фиг.7). В случае загрязнения зубчатого зацепления грунтом, препятствующего перемещению лопастей в исходное состояние и извлечению расширителя из скважины, в полость приводного осевого элемента 9 под давлением подают воду, которая через отверстия в стенке 11 поступает в зону зубчатого зацепления для его очистки. Затем производят сбор грунта и зачистку скважины, выполненную с плоским дном.
Преимущество заявляемого расширителя заключается в возможности разработки самого дна скважины, что, в свою очередь, снижает затраты на использование бетонной смеси и упрощает расчет несущей способности сваи.