БУРОВОЙ НАКОНЕЧНИК

Полезная модель касается конструкции бурового наконечника, который предназначен для изготовления буровых свай по технологии FUNDEX. Данная технология изобретена в Голландии профессором Верстратенем. Сваи выполняются путем вдавливания с вращением буровой трубы, закрытой снизу буровым чугунным наконечником. Процесс работ по изготовлению сваи FUNDEX состоит из четырех этапов:
- забуривание в грунт буровой трубы, закрытой наконечником, до проектной отметки;
- загрузка арматурного каркаса внутрь буровой трубы;
- заполнение арматурного каркаса бетонной смесью;
- извлечение буровой трубы.
Таким образом, получается бетонная свая.
Рабочий конец буровой трубы закрыт наконечником, который для облегчения прохождения грунта имеет форму конуса. Известно несколько конструкций буровых наконечников.
Наиболее близким из них к предлагаемому решению является чугунный наконечник ЗАО «Петролит», 2005 (рекламный проспект, 2005 г.). Указанный буровой наконечник имеет основание и рабочую поверхность в форме конуса с винтовой нарезкой по наружной грани. Наконечник выполнен из чугуна, внутри имеет полость, стенки выполнены толщиной 10-15 мм. Если наконечник выполнить целиком из чугуна, то он будет иметь чересчур большой вес и высокую себестоимость. В месте соединения наконечника с трубой в основании наконечника выполнены гнезда, в которые входят шипы коннектора буровой трубы. Выполняется такой наконечник путем заливки расплавленного чугуна в литьевые формы
на металлургических предприятиях. Наконечники выпускаются трех диаметров: 450 мм, 540 мм, 670 мм.
Недостатком чугунных наконечников фирмы ЗАО «Петролит» является их недостаточная прочность, что приводит к остановке процесса бурения для замены наконечника. При проходке через плотные грунты происходит истирание наружной поверхности чугунного бурового наконечника и, как следствие, его разрушение. Иногда, в зависимости от твердости грунта, за одну проходку приходится менять до 6 наконечников. Все это снижает эффективность процесса бурения, затягивает сроки и повышает себестоимость работ.
Задача предлагаемого решения - повышение прочности и снижение себестоимости буровых наконечников.
Для решения поставленной задачи буровой наконечник, содержащий основание с шипами для взаимодействия с пазами буровой трубы и рабочую поверхность конусообразной формы, выполнен цельным из бетона или бетона с различными наполнителями.
Кроме того, конусообразная форма рабочей поверхности может быть выполнена по-разному, в зависимости от твердости грунтов, например, в виде двух пересекающихся лопастей, рабочие кромки которых имеют форму буквы «V».
В качестве материала для изготовления наконечника могут быть использованы фибробетоны, полимербетоны, бетоны на магнезиальных вяжущих с использованием заполнителей из изверженных и осадочных горных пород, бетонополимеры.
Кроме того, шипы наконечника могут быть защищены металлическими пластинами или выполнены целиком из металла.
Предлагаемые усовершенствования позволяют повысить прочностные качества наконечника, которые не теряют своих параметров даже при истирании наружной поверхности. Использование предлагаемого материала для изготовления наконечника существенно снижает его себестоимость, упрощает технологию, позволяет разнообразить формы рабочей поверхности для различных грунтов.
Предлагаемая конструкция бурового наконечника поясняется рисунками, где показаны:
фиг.1 - Общий вид наконечника снизу,
фиг.2 - общий вид наконечника сверху,
фиг.3 - вид сверху,
фиг.4 - вид сбоку,
фиг.5 - сечение А-А вида сбоку (фиг.4),
фиг.6 - узел соединения наконечника с трубой.
Предлагаемый буровой наконечник содержит основание 1 и рабочую поверхность 2. Основание по окружности снабжено шипами 3, которые предназначены для взаимодействия с пазами 4 в основании трубы 5 (штыковое соединение). Рабочая поверхность 2 одного из вариантов наконечника представляет собой две взаимно пересекающиеся лопасти 6 и 7, рабочие кромки которых 8 и 9 имеют конусообразную форму и выполнены каждая в виде буквы «V». Наконечник, в отличие от прототипа, выполнен цельным, без полости внутри. Для его изготовления могут быть использованы различные марки бетона, например, бетон с полимерными наполнителями, фибробетон и т.д. Выполнение наконечника цельным повышает его прочность. Использование для изготовления наконечников предлагаемого материала упрощает технологию изготовления наконечника и существенно снижает себестоимость.
Для дополнительного повышения прочности наконечника предпринимаются меры для укрепления шипов 3, взаимодействующих с пазами 4 трубы 5. Для этого в тело шипа 3 из бетона предлагается вмонтировать металлические стержни 10, возможно крепление на шипах 3 металлической пластины Г-образной 11 или П-образной 12 формы. Возможно также изготовление шипов 3 целиком из металла.
Предлагаемый наконечник используется следующим образом. На буровом столе зажимается труба 5. К трубе присоединяется наконечник, при этом его шипы 3 входят в пазы 4 основания трубы (фиг.6). Далее трубу заводят в грунт с заданным тяговым усилием и вращающим моментом. Под воздействием трубы с наконечником грунт смещается. После достижения нужной глубины в трубу опускают железобетонный каркас и затем заливают бетон. После
укрепления бетона трубу вынимают колебательными движениями вверх-вниз. Буровой наконечник расширяет основание сваи и остается в грунте.
Назначение предлагаемого бурового наконечника не отличается от назначения прототипа. Отличия от прототипа заключаются в использовании нового материала и возможностью применения новых геометрических форм.
Использование нового материала, в частности, фибробетона позволит значительно снизить энергоемкость и трудоемкость изготовления изделия и, следовательно, снизить стоимость бурового наконечника. Использование фибробетона делает технологию изготовления более гибкой, независимой от крупных металлургических предприятий, дает возможность изготавливать наконечники на небольших бетонорастворных узлах. Такое упрощение открывает широкие возможности для подбора различных геометрических форм под конкретные геологические условия строительных площадок. Например, для строительных площадок с основанием из песчаных грунтов можно выполнять буровые наконечники с лопастями и зубьями. Для строительных площадок с основанием из глинистых грунтов можно выполнять буровые наконечники винтовой формы. Также появляется возможность применять буровые наконечники с увеличенным диаметром по сравнению с чугунным наконечником. Это дает увеличение несущей способности сваи в соответствующих геологических условиях. Конструкция фибробетонного наконечника более удачна по сравнению с полым чугунным, поскольку представляет собой цельное бетонное тело. При длительной проходке происходит истирание наружной поверхности чугунного бурового наконечника и, как следствие, его разрушение. Фибробетонный наконечник при истирании наружной поверхности не теряет прочностных качеств, что снижает затраты на устройство свай.
В качестве материала для изготовления бурового наконечника можно использовать широкую гамму высокопрочных и стойких к истиранию видов бетонов: полимербетоны, бетонополимеры, фибробетоны, бетоны на магнезиальных вяжущих с использованием заполнителей из изверженных и осадочных горных пород. Возможно
применение различных технологий приготовления бетонной смеси с ориентированием на снижение водоцементного отношения и интенсификацией реакции гидратации, бетонирование под давлением, твердение в автоклавах, применение набрызгбетона.
Таким образом предлагаемое решение позволяет улучшить качественные и эксплуатационные параметры наконечников, а также открывает пути дальнейшего совершенствования подобных изделий.