УСТРОЙСТВО ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ

Устройство для сооружения буронабивных свай в неустойчивых грунтах относится к горной промышленности и строительству, в частности для создания устройства для бурения скважин под сваи, и может быть использовано при строительстве фундаментов зданий, мостов, эстакад, путепроводов и других специальных
Известено устройство инъекционной сваи, которое включает проходку скважины без извлечения грунта на поверхность путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего раствора через инъекторную трубу перфорированную по всей длине, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекционной трубы, а по окончании процесса инъектирования трубу с наконечником оставляют в скважине (1).
Недостатками данного способа являются: необходимость использования тяжелого бурового оборудования, обеспечивающего значительные осевые усилия для внедрения трубы с наконечником в грунт без вращения, что практически делает невозможным его использования в стесненных условиях, например в подвалах зданий. Оставление перфорированных инъекционных труб и специального наконечника значительно удорожает стоимость сваи.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является лопастное долото со складывающимися сменными лопастями для бурения скважин со вслед идущей обсадкой, состоящее из корпуса с глухими пазами на боковой поверхности, плоских лопастей со сквозными продольными пазами различной величины и крепежных элементов, установленных на различных уровнях относительно торца долота в его рабочем положении, где глухие пазы выполнены различной длины и на периферии имеют выступы с горизонтальными отверстиями, в которых размещены фиксаторы (2).Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком данного устройства является невозможность создания на забое скважины полости, диаметр которой больше диаметра пилотной скважины.
Задача, решаемая полезной моделью в части устройства для сооружения буронабивных свай в неустойчивых грунтах, заключается в обеспечении возможности получения в призабойной зоне диаметра скважины превышающий диаметр пилотной скважины на 15-20% без оставления на забое породоразрушающего инструмента.
Технический результат состоит в увеличении несущей способности и снижении стоимости сооружения свай в неустойчивых грунтах.
Достижению технического результата в части устройства для сооружения буронабивных свай в неустойчивых грунтах (далее - устройство) способствует то, что в предлагаемом устройстве лопасти складывающегося лопастного долота имеют плечи, расположенные напротив основных рабочих частей лопастей, в которых выполнены отверстия для прохождения стопорных элементов, удерживающих лопасти в положении, обеспечивающим проходку пилотной скважины диаметром большим диаметра обсадной трубы, а также тем, что в корпусе лопастного долота имеются отверстия соосные с отверстиями в плечах лопастей для размещения стопорных элементов, которые выполнены из материала, суммарная прочность которых на срез больше осевого усилия необходимого для разрушения грунтов при проходке пилотной скважины, и пазы для свободного прохождения корпусов лопастей, а при максимальном раскрытии складывающегося лопастного долота оно обеспечивает возможность создания на забое скважины полости диаметром большим диаметра пилотной скважины на 15-20%.
Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 представлено устройство в положении бурения пилотной скважины; на Фиг.2 - устройство в положении бурения полости для башмака сваи; на Фиг.3 - устройство в транспортном положении при извлечении из пилотной скважины; на Фиг.4 - свая с каркасом, залитым бетонной смесью.
Перечень позиций.
1. Корпус шнека.
2. Реборда шнека.
3. Корпус лопастного долота.
4. Крапежный палец (далее - палец).
5. Рабочая часть лопасти.
6. Плечо лопасти.
7. Рабочие элементы лопасти.
8. Ось лопасти.
9. Отверстие в плече лопасти.
10. Стопорный элемент лопасти.
11. Продольный паз в корпусе устройства.
12. Отверстие в корпусе устройства.
13. Обсадная труба.
14. Слабоустойчивый грунт.
15. Бетонная смесь.
16. Металлический каркас.
Предлагаемое устройство (Фиг.1, 2 и 3) состоит из полой шнековой колонны, включающей: корпус шнека 1 с ребордой 2, корпус лопастного долота 3, пальца 4 и лопастного долота, состоящего: из лопастей 5 с рабочими элементами 7, плечами 6, в которых имеются отверстия 9 для размещения стопорных элементов 10. В корпусе лопастного долота расположена ось 8, на которой с возможностью вращения смонтированы лопасти 5, а также имеются продольные пазы 11, в которых расположены лопасти 5, и отверстия 12, для стопорных элементов 10. В комплект устройства входит обсадная труба 13, которая по мере углубки пилотной скважины в неустойчивых грунтах 14 непрерывно осаждается до контакта с лопастями 5 лопастного долота.
Устройство работает следующим образом. На поверхности собирается буровой снаряд (Фиг.1), состоящий из корпуса шнека 1 с ребордой 2 и корпуса лопастного долота 3. При этом лопасти 5 фиксируются в корпусе лопастного долота 3 при помощи стопорных элементов 10, которые выполнены из материала, суммарная прочность которого на срез больше осевого усилия необходимого для разрушения грунтов при проходке пилотной скважины, таким образом, что образуемый диаметр пилотной скважины незначительно больше диаметра обсадной трубы 13. На буровой снаряд надевают обсадную трубу 13 подключают буровой снаряд к вращателю буровой установки (на Фиг.не показан) и начинают проходку пилонной скважины с одновременной подачей обсадной трубы.
По достижении пилотной скважины проектрной глубины (Фиг.2) резко увеличивают осевое усилие на буровой снаряд, до величины необходимой для среза стопорных элементов 10. Последнее происходит за счет того, что торцовые поверхности лопастей 5, обращенные к стенкам пилотной скважины, гораздо большие, чем торцовые поверхности лопастей 5, обращенные к оси лопастного долота. Лопастное долото раскрывается до максимального положения, образуя диаметр скважины на 15-20% больше, чем диаметр пилотной скважины, т.е. на забое образуется полость, которая при заполнении бетонной смесью 15 является башмаком сваи.
Затем буровой снаряд начинают извлекать из пилотной скважины. Лопастное долото складывается и открывает продольные пазы 11 в корпусе лопастного долота 3 с одновременной подачей бетонной смеси 15, которая изливается в скважину через продольные пазы 11, при этом обсадную трубу 13 оставляют в скважине. После полного заполнения скважины бетонной смесью 15 в нее опускают металлический каркас 16 (Фиг.4). Временное оставление обсадной трубы 13 в скважине необходимо для облегчения посадки в нее металлического каркаса 16, который беспрепятственно дойдет до забоя скважины не встречая препятствия со стороны стенок скважины.
В заключении обсадную трубу 13 извлекают из скважины после того, как бетонная смесь наберет необходимую прочность, способствующую удержанию стенок скважины от разрушения. По достижении полного схватывания бетонной смеси буронабивная свая будет готова к эксплуатации.
Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства для сооружения буронабивных свай в неустойчивых грунтах обладает следующими преимуществами перед известными:
1. Обеспечивает возможность многократного использования извлекаемого забойного инструмента, что снижает стоимость сооружения буронабивной сваи.
2. Обеспечивает возможность образования в призабойной зоне сваи полости диаметром большим чем диаметр пилотной скважины на 15-20%, что увеличивает несущую способность сваи и значительно удешевляет сооружение свайных фундаментов.
Источники информации.
1. Патент RU №2238366, кл. Е02D 5/34, 5/44, 7/26, опубликован 20.10.2004. Бюл.№29.
2. Патент RU №2340758, кл. Е21В 10/42, опубликован 10.12.2008. Бюл. №34.