УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ
DEVICE FOR HOLE BORING IN SOIL

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной проходки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образования скважин под сваи при возведении фундаментов.
Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, в котором лидерная скважина образуется за счет газодинамического импульса в замкнутом пространстве между лидером и расширителем, оснащенных винтовыми лопастями с односторонней навивкой [1].
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является рабочий орган для образования скважин под набивные сваи в виде винтового лидера с конической винтовой лопастью, соединенного трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, с расширителем в виде корпуса с коническим наконечником, оснащенных винтовой лопастью того же шага и навивки, что и лопасть винтового лидера, полой штанги, закрепленной к корпусу расширителя, на другом конце которого установлен источник газодинамического импульса [2].
Недостатком этого устройства является одномоментность расширения скважины до нужного размера, в результате чего использование наиболее эффективного газодинамического импульса от сгорания взрывных веществ, в связи с его скоротечностью, ведет к значительному всплеску давления газа в зоне газодинамического импульса, что, в конечном счете, может привести к разгерметизации зоны газодинамического импульса через корпус и витки расширителя или к выбросу грунта из зоны газодинамического импульса в случае малой глубины заложения скважины.
Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы устройства.
Указанная цель достигается тем, что расширитель выполнен из нескольких корпусов со ступенчато увеличивающимися диаметрами, оснащенных винтовой лопастью того же шага и направления, что и винтовая лопасть лидера, соединенных между собой одинаковыми по длине трубчатыми валами с радиальными отверстиями, а полая штанга крепится к последнему по направлению проходки корпусу расширителя.
На чертеже представлен общий вид устройства с двумя расширителями в момент образования скважины в грунте.
Устройство для проходки скважин в грунте содержит винтовой лидер 1 с конической винтовой лопастью, который трубчатым валом 2 с выхлопными отверстиями 3, ориентированными перпендикулярно его оси, соединен с коническим наконечником 4 корпуса 5 первого расширителя, оснащенного винтовой лопастью 6 того же шага и навивки, что и лопасть винтового лидера. Корпус первого расширителя трубчатым валом 7 с радиальными отверстиями 8, ориентированными перпендикулярно его оси и равной длине вала лидера, соединен с коническим наконечником 9 корпуса 10 второго расширителя, диаметр которого больше первого, и также оснащенного винтовой лопастью 11 того же шага и навивки, что и винтовые лопасти лидера и первого расширителя. К корпусу второго расширителя крепится полая штанга 12, на дневной стороне которой установлен источник газодинамического импульса 13. В зависимости от свойств грунта и диаметра прокладываемой скважины число расширителей может быть увеличено.
Для проходки скважины винтовой лидер 7 устанавливают в нужную точку и вращают штангу 12. Винтовые лопасти: лидера 1, первого 6 и второго 11 расширителей ввинчиваются в грунт, увлекают за собой корпусы расширителей 5 и 6, в результате чего момент на ввинчивание устройства возрастает. В этот момент срабатывает источник газодинамического импульса 13. Ударная волна микровзрыва заполняет полости штанги 12, корпуса расширителей 5, 10 и через отверстия 3, 8, трубчатых валов 2 и 7 воздействует на грунт, расширяя скважину одновременно перед корпусом первого 5 и второго 10 расширителя. В осевом направлении газодинамическое воздействие на грунт не распространяется, т.к. торцы расширяемой скважины перед первым расширителем изолированы винтовой лопастью лидера и корпусом 5 первого расширителя с винтовой лопастью 6, а перед вторым - корпусом 5 с винтовой лопастью 6 первого расширителя и корпусом 10 с винтовой лопастью 11 второго расширителя, в результате чего осевое давление газа при расширении скважины воспринимается этими элементами, дополнительно нагружая на растяжение трубчатые валы 2 и 7. В результате расширения скважины газодинамическим импульсом уменьшается усилие, необходимое на расширение скважины, а, следовательно, и момент, необходимый на ввинчивание устройства. Проходка скважины продолжается. После проходки участков, предварительно расширенных газодинамическим импульсом, момент на вращение штанги вновь увеличивается и цикл повторяется.
Применение расширителя, выполненного из нескольких корпусов со ступенчато увеличивающимися диаметрами, оснащенных винтовой лопастью того же шага и направления, что и винтовая лопасть лидера, и соединенных одинаковыми по длине трубчатыми валами с радиальными отверстиями, ориентированными перпендикулярно их оси, позволит использовать газодинамический импульс, необходимый для расширения скважины на поэтапное расширение отдельных участков, в зависимости от числа расширителей. Поэтапное расширение скважины ведет к уменьшению массы вытесняемого на этом участке грунта и, как следствие этого, снижение давления газа, необходимого для расширения скважины, в результате чего снижается риск разгерметизации зоны газодинамического импульса через последний корпус расширителя и выброса грунта из зоны газодинамического импульса в случае малой глубины заложения скважины, что позволит повысить надежность и эффективность работы устройства.
Источники информации
1. Патент №2272874 РФ, МПК Е02F 5/18. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола / Ромакин Н.Е., Максимов В.П.; заявитель и патентообладатель Саратовский государственный технический университет. - Заявка №2004111200/03; заявл. 12.04.2004; опубл. 27.03.2006. Бюл. №9.
2. Патент №2426635 PФ, МПК Е21В 7/26, Е02D 5/56. Устройство для образования буронабивных свай / Ромакин Н.Е., Землянский А.А.; заявитель и патентообладатель Саратовский государственный технический университет. Заявка №2009144811; заявл. 2.12.2008; опубл. 20.08.2011. Бюл. №23.