УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ В ГРУНТ

Устройство для погружения обсадной трубы в грунт предназначено для применения в строительной индустрии. В частности - для устройства бурозабивных свай берегозащитных сооружений.
Известно, что при устройстве буровых свай предварительно пробуривают скважины, размещают в них арматурный каркас и заполняют скважину бетонной смесью.
Современные способы бурения позволяют 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 полезной модели является снижение себестоимости строительства берегозащитных сооружений и сокращение сроков их возведения.
Достигается данная цель при помощи устройства для погружения в грунт обсадной трубы. Устройство выполнено в виде поворотной консольной конструкции, установленного на оси вращения опорной плиты. Стрела поворотной консольной конструкции снабжена противовесом и опорными элементами, а вертикальная направляющая для установки обсадной трубы смонтирована на каретке со стопорным механизмом, передвигаемой по горизонтальным направляющим стрелы.
На фиг.1 приведен фронтальный вид устройства, где поворотная консольная конструкция 1, со стрелой 2 установлено на оси вращения 3 опорной плиты 4. Стрела консольной конструкции снабжена кареткой 5, передвигаемой по горизонтальным направляющим и противовесом 6. Для устойчивости устройства при проведении работ, его стрела снабжена опорными элементами 7.
На фиг.2 приведена горизонтальная проекция устройства, где АВ- дуга описываемая концом стрелы с радиусом R, CD - проектная линия, вдоль которой должно быть построено берегозащитное сооружение.
На Фиг.3 приведен фрагмент конструкции стрелы пролетного строения с кареткой,
где 8- горизонтальные направляющие стрелы, 9- вертикальная направляющая каретки для установки обсадной трубы 10, 11- стопорный механизм каретки.
Устройство для погружения обсадной трубы в грунт работает следующим образом:
Перед производством работ устройство монтируется на берегу водоема, моря, реки, и т.д. Передвинув каретку по горизонтальным направляющим на место будущей опоры, ее фиксируют стопорным механизмом. После этого в вертикальную направляющую каретки опускается обсадная труба. На трос стрелы станка ударно-канатного действия (драглайна) навешивается бур-грейфер, и с определенной высоты несколько раз бросается 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. Затем к тросу цепляется забивной снаряд, который с небольшой высоты несколько раз бросается 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 устройства достает места производства работ. Зона производимых работ ограничивается сектором, заключенным между дугой АВ, описываемой концом стрелы с радиусом R и проектной линией CD, вдоль которой должно быть построено берегозащитное сооружение. Когда возводимая опора оказывается вне зоны досягаемости вылета стрелы, устройство переставляется на новое место. Таким образом, при помощи доступной техники можно соорудить фундаменты мостов или берегозащитную стенку из бурозабивных свай в условиях с самым сложным рельефом, не отводя воду от воздвигаемого сооружения.