УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ СКВАЖИН В ТВЁРДЫХ ГРУНТАХ

Техническое решение относится к технологии строительных работ и может быть использовано для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций в твердых грунтах.
Известно устройство для пробивания скважин в грунте (пневмопробойник) по патенту РФ №2116404, E02F 5/18, E21B 7/06, опубл. 2 7.07.1998 г., включающее симметричный цилиндрический корпус, ударник, движущийся возвратно-поступательно, механизм изменения направления движения пневмопробойника в виде нескольких эластичных баллонов с индивидуальным подводом рабочей среды (сжатого воздуха, жидкости), при этом эластичные баллоны размещены в зоне контакта корпуса устройства с грунтом.
Данное устройство имеет сложную конструкцию, так как оснащено большим количеством необходимых конструктивных элементов, с помощью которых выполняют команды для управления направлением движения устройства. Также данное устройство невозможно использовать в твердых грунтах, так как при проходке скважин необходимо грунт разрушать и транспортировать в котлован, а пневмопробойник может только уплотнять грунт, поэтому устройство по патенту РФ №2116404 не обеспечит проходку скважин в твердых грунтах.
Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков является установка для проходки скважин в грунте по патенту РФ №128888 на полезную модель, E02F 5/18, опубл. 10.06.2013 г., содержащая секцию трубы, буровой инструмент в виде шнека с разбуривающей головкой, расположенного внутри секции трубы, и механизм для подачи и вращения бурового инструмента, при этом секция трубы соединена с буровым инструментом между разбуривающей головкой и шнеком посредством опоры с отверстиями для транспортирования разрушенного грунта, а секция трубы имеет длину менее ее диаметра.
Данное устройство позволяет проходить скважины в твердых грунтах. Однако при отклонении скважины от заданной траектории конструкция устройства не позволяет вернуть его на заданную траекторию, так как не предусмотрены конструктивные элементы, способные развернуть разбуривающую головку в необходимую сторону. В связи с этим данное устройство имеет ограниченные возможности для применения, так как не позволяет точно выходить в заданную точку приемного котлована, то есть проходить криволинейные скважины.
Технической задачей предлагаемого устройства является, расширение области его применения за счет возможности осуществлять управление направлением движения рабочего органа в твердых грунтах простыми техническими средствами путем поворота рабочего органа в сторону нужного направления при отклонении от заданной траектории, то есть проходить криволинейные скважины.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что в устройстве для проходки криволинейных скважин в твердых грунтах, включающем головную часть и корпус, представленный в виде секций, соединенных разъемами, блок управления, связанный каналом управления с головной частью, согласно техническому решению головная часть соединена с корпусом поворотной осью через подшипниковый узел, а с каналом управления - через преобразователь движения.
Соединение головной части рабочего органа с корпусом поворотной осью через подшипниковый узел, а с каналом управления через преобразователь движения позволит в случае отклонения устройства от заданной траектории при проходке криволинейных скважин в твердых грунтах, путем подачи команд с блока управления, разворачивать его в сторону нужного направления, то есть простыми средствами осуществлять управление направлением движения устройства в осевом или радиальном направлениях. При этом головная часть будет поворачиваться на поворотной оси, а преобразователь движения позволит передавать вращение от канала управления независимо от угла поворота головной части.
Сущность предлагаемого устройства для проходки криволинейных скважин в твердых грунтах поясняется примером его конструктивного исполнения, показанным на чертежах фиг. 1, 2. На фиг. 1 показано устройство в скважине, продольный разрез, на фиг. 2 - работа устройства (фрагмент).
В рабочем котловане 1 (фиг. 1) установлен блок 2 управления головной частью 3 устройства, включающий необходимое для проходки оборудование, например, установку горизонтального бурения. Блок 2 управления связан с головной частью 3, корпусом 4, представленным в виде секций, соединенных разъемами 5, каналом управления 6 головной частью 3, снабженным инструментом для транспортирования грунта, например, шнеками 7 с разъемами 8. Головная часть 3 соединена с корпусом 4 поворотной осью 9 через подшипниковый узел 10, а с каналом управления 6 - через преобразователь 11 движения.
Работа устройства для проходки криволинейных скважин в твердых грунтах (далее - устройство) осуществляется следующим образом. Вначале устанавливают головную часть 3 устройства в заданном направлении, чтобы выйти в заданную точку. Подачу устройства осуществляют сигналом с блока 2 управления. По мере продвижения устройства по траектории осуществляют контроль направления его движения, например, навигационным устройством (на фиг. не показано), а твердый грунт, поступающий через головную часть 3 устройства внутрь корпуса 4, транспортируют шнеками 7 в рабочий котлован 1 и далее удаляют. При проходке секции корпуса 4 с расположенным в ней шнеком 7 добавляют следующую секцию корпуса 4 со следующим шнеком 7. Секции корпуса 4 и шнеки 7 соединяют между собой разъемами 5 и 8 соответственно. При отклонении устройства от заданной траектории его необходимо вернуть на нее. В этом случае с помощью дополнительной аппаратуры для корректировки направления движения, расположенной на поверхности и головной части 3 устройства, определяют направление разворота устройства. При необходимости разворота устройства в осевом направлении перемещают головную часть 3 устройства по его оси, благодаря чему головная часть 3 через подшипниковый узел 10 поворачивается на поворотной оси 9, при этом преобразователь 11 движения будет передавать вращение при смене направления движения на угол α (см. фиг. 2). Разворот устройства в радиальном направлении осуществляют перемещением корпуса 4 устройства путем поворота вокруг его оси. Секции корпуса 4 и шнеки 7 имеют подвижность в разъемах 5 и 8 соответственно, поэтому устройство в процессе проходки будет принимать направление скважины, которое при необходимости можно корректировать. Таким образом, осуществляют процесс управления направлением движения устройства для проходки криволинейных скважин в твердых грунтах. После выхода устройства в заданную точку траектории осуществляют его демонтаж и дальнейшие необходимые проектные работы по прокладке трубопроводов. Предложенное техническое решение также можно использовать в мягких грунтах, что значительно расширяет область его применения.