ВИБРОБУР ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОБЕТОННЫХ СВАЙ В ГРУНТЕ
VIBRATION DRILL FOR FABRICATION OF DRILLED CONCRETE PILES IN SOIL

Изобретение относится к строительству и может быть применено при изготовлении железобетонных фундаментов зданий, домов и других инженерных сооружений с использованием буробетонных свай в грунте; для вибробурения скважин в грунте; для погружения и извлечения металлических труб, ограждающих котлованы строящихся домов, или для погружения свай-оболочек в грунт; для погружения призматических железобетонных свай в грунт и других свайных элементов.
Известна установка для бетонирования набивных свай, содержащая транспортное средство с грузовым механизмом и буровым рабочим органом, составные по длине обсадную и бетонолитную трубы, гидравлический вибратор, наголовник, укрепленный на нижнем конце бетонолитной трубы, полый перистый виброуплотнитель - виброштамп с плоскими стальными штампованными перьями, и привод (патент РФ №2139978, кл. E02D 15/04, 1999 г.).
Недостатком этой установки является то, что операции по бурению скважины, погружению и извлечению обсадной трубы, подача бетона и уплотнение его осуществляются самостоятельными отдельными механизмами и приводами, что увеличивает состав оборудования и приводит к потере производительности при изготовлении свай в грунте.
Известна машина для реализации винтовых свай, содержащая шнековый бур, содержащий полый сердечник и, по меньшей мере, одну винтовую полость, причем полый сердечник имеет открытый верхний конец и открытый нижний конец, трубу плунжера, установленную с возможностью скольжения внутри полого сердечника шнекового бура, причем верхний конец трубы плунжера присоединен к трубопроводу подачи бетона, а ее нижний конец снабжен отверстиями (патент РФ №2261305, кл. E02D 7/22, 2001 г.).
Недостатком этой машины является то, что при заливке образующейся скважины бетоном не обеспечивается уплотнение бетона, что снижает качество сваи, изготовленной в грунте.
Наиболее близким техническим решением является устройство для вибровращательного бурения, включающее направляющую мачту, на которой установлена рама с вибровращательной кареткой, кинематически связанной посредством цепной передачи с двигателем вращателя и вибратора, смонтированными на консолях рамы, и механизм регулировки подачи штанги с буровым инструментом на забой (а.с. СССР №1078018, кл. Е21В 7/24, 1984 г.).
Недостатками этого устройства являются малая эффективность передачи вибрации на буровой инструмент, ограничены технические возможности изготовления буробетонных свай в грунте, например в слабых грунтах.
Изобретение направлено на повышение производительности оборудования для изготовления буробетонных свай в грунте, на улучшение качества буробетонных свай в грунте и расширение технических возможностей.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте, включающий вибровращательный механизм с кареткой, шнек с забурником и подвеску к базовой машине, выполнен в виде вибропогружателя направленного действия с распределительным валом, снабженного дополнительным редуктором, прикрепленным к нему, при этом входной вал редуктора соединен с распределительным валом вибропогружателя направленного действия зубчатой конической передачей, а выходной вал редуктора соединен со шнеком с забурником, при этом редуктор снабжен гидравлическим захватом и инвентарной трубой, закрепленной гидравлическим захватом к редуктору, а гидравлический захват выполнен с неподвижным упорным и клиновидным подвижным башмаками, причем клиновидный подвижный башмак соединен гидроцилиндром с корпусом гидравлического захвата, а подвеска вибробура к базовой машине выполнена в виде подпружиненной траверсы, соединенной канатами с корпусом гидравлического захвата.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид вибробура; на фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1.
Вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте включает вибропогружатель 1 направленного действия с распределительным валом 2, каретку 3, редуктор 4 с входным валом 5, соединенным с распределительным валом 2 зубчатой конической передачей 6, шнек 7 с забурником 8, гидравлический захват 9, инвентарную трубу 10, подпружиненную траверсу 11, соединенную канатами 12 с корпусом 13 гидравлического захвата 9. Гидравлический захват 9 состоит из корпуса 13, выполненного в виде силовой скобы, в полости которой смонтированы неподвижный упорный башмак 14, подвижный клиновидный башмак 15, который соединен гидроцилиндром 16 с корпусом 13 гидравлического захвата 9. Инвентарная труба 10 может быть оснащена патрубком 17 с фланцем или бункером для подачи бетона в инвентарную трубу.
Корпус вибропогружателя 1 выполнен П-образной формы. Гидравлический захват 9 снабжен сменными башмаками для закрепления труб разных диаметров или других свайных элементов. Шнек 7 с забурником 8 выполнен длиннее инвентарной трубы 10 для облегчения погружения инвентарной трубы 10.
Вибробур может быть использован для выполнения следующих видов работ:
- для изготовления буробетонных свай в грунте;
- для вибробурения скважин в грунте;
- для погружения и извлечения металлических обсадных труб или железобетонных свай-оболочек в грунт;
- для погружения призматических железобетонных свай в грунт.
Вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте работает следующим образом. Вибробур в собранном виде при помощи проушины 18, подпружиненной траверсы 11 и каретки 3 подвешивают к мачте базовой машины (не показано). Затем базовой машиной наводят вибробур на место изготовления буробетонной сваи, приспускают канаты подвески вибробура до упора забурника 8 и шнека 7 в грунт. Включают привод вибробура, при этом шнек 7 с забурником 8 приводятся во вращение и одновременно с инвентарной трубой 10 под действием вибропогружателя 1 погружаются в грунт. Так как шнек 7 с забурником 8 выступают из полости инвентарной трубы 10, то основное сопротивление грунта преодолевает и разрабатывает выступающая часть шнека 7 с забурником 8, с большей частью отбора мощности привода вибробура.
Разработанный грунт подается шнеком 7 в полость инвентарной трубы 10. Мощные толчки вибропогружателя 1 на забой забурником 8 значительно повышают интенсивность бурения и помогают успешно преодолевать твердые породы грунта при бурении и погружении инвентарной трубы 10 в целом. Подачу вибробура на забой при бурении регулируют путем натяжения канатов подвески подпружиненной траверсы 11. После погружения инвентарной трубы до проектной отметки включают гидрозахват 9 на открепление инвентарной трубы 10 и вынимают шнек 7 вместе с грунтом из полости инвентарной трубы 10.
После освобождения полости инвентарной трубы 10 и шнека 7 от грунта шнек 7 опускают в полость инвентарной трубы 10, закрепляют инвентарную трубу 10 гидравлическим захватом 9, включают привод вибропогружателя на вращение шнека в обратный ход бурению и подают бетон через патрубок 17 в полость инвентарной трубы 10. Поданный бетон в полость инвентарной трубы 10 шнеком 7 плавно перемешивается, заполняя полость инвентарной трубы 10. После заполнения пространства в полости инвентарной трубы 10 бетоном инвентарную трубу 10 извлекают из скважины, которая в процессе извлечения инвентарной трубы заполняется бетоном, который уплотняется под действием вибрации и вращающимся шнеком 7.
Недостающий объем бетона для заполнения скважины, компенсирующий объем металла извлеченной инвентарной трубы 10 и шнека 7 подают в процессе извлечения инвентарной трубы 10 и шнека 7 через патрубок 17 и присоединенный к нему рукав из дополнительной емкости.
В заполненную бетоном скважину помещают металлический каркас путем задавливания его с применением вибрации дополнительным устройством, предусмотренным в комплекте базовой машины (не показано).
Металлический каркас по другому варианту может быть установлен при изготовлении буробетонной сваи в грунте следующим образом. После выемки грунта из полости погруженной инвентарной трубы 10 в грунт металлический каркас вставляют в инвентарную трубу 10, затем от шнека 7 отсоединяют забурник 8, после чего шнек опускают в полость инвентарной трубы 10 так, что каркас входит во внутреннюю полость шнека. Таким образом, при заполнении инвентарной трубы 10 бетоном и извлечении ее из скважины металлический каркас остается в бетоне, образуя конструкцию буробетонной сваи, изготовленной в грунте. При этом металлический каркас должен быть снабжен центрирующим кольцом в нижней части для инвентарной трубы и в верхней части для шнека. На этом цикл изготовления вибробуром буробетонной сваи в грунте закончен.
При использовании вибробура для вибробурения скважин в грунте от вибробура отсоединяют инвентарную трубу и в таком виде вибробур присоединяют к мачте базовой машины путем подвески его к подъемнику за проушину 18 подпружиненной траветсы 11 и присоединения к направляющим мачты при помощи каретки 3.
Бурение скважины в грунте выполняют путем включения привода вибропогружателя 1. Подачу при бурении осуществляют подъемником базовой машины, регулируя скорость подъема-спуска.
При использовании вибробура для погружения или для извлечения металлических труб, ограждающих котлованы при строительстве домов, вибробур должен быть подвешен к мачте.
Погружение металлических труб осуществляют следующим образом. В погружаемую трубу заводят шнек 7 с забурником 8, а погружаемую трубу заводят в гидравлический захват 9 и закрепляют ее в нем. Затем подъемником базовой машины вибробур с присоединенной погружаемой трубой поднимают в вертикальное положение, наводят на точку погружения и выполняют погружение трубы, регулируя подачу при погружении подъемником базовой машины, изменяя скорость подъема-спуска подпружиненной траверсы 11 подвески вибробура.
После погружения трубы открепляют ее от вибробура гидравлическим захватом 9, включают вибропогружатель 1 в обратный ход бурению. При этом подъемником базовой машины поднимают вибробур в верхнее положение. В процессе подъема вибробура в верхнее положение шнек 7, вращаясь в обратном направлении, не выполняет выемку грунта из полости погруженной трубы. Если есть необходимость выемки грунта из полости погруженной трубы, то подъем вибробура выполняют без включения вибропогружателя 1 в работу.
Погружение призматических железобетонных свай в грунт выполняют следующим образом. Сначала выполняют бурение лидирующих скважин в грунте без участия инвентарной трубы 10. Затем отсоединяют шнек 7 от выходного вала редуктора 4 и конец выходного вала редуктора 4 ограждают прикреплением к редуктору 4 приставки, а к гидравлическому захвату 9 присоединяют сменные башмаки для призматической сваи (не показано). При указанном оснащении вибробур может быть использован для погружения железобетонных призматических свай в пробуренные заранее лидирующие скважины в грунте. Изготовление буробетонных свай в грунте с использованием предлагаемого вибробура позволяет значительно повысить производительность труда и улучшить качество буробетонных свай, а также расширить возможность его применения.