БУР СТРОИТЕЛЬНЫЙ Российский патент 1998 года по МПК E21B3/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к бурению скважин под возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента.

Известно бурение скважины ручным двухлопастным буром, так называемым "садовым буром". Однако известный бур не позволяет пробурить скважину с широким дном, необходимым для эффективной работы столбчатого фундамента, так как такой бур предназначен только для ровного цилиндрического бурения, а боковая выборка грунта у основания скважины малоэффективна и трудоемка [1].

Известен также ручной бур, предназначенный для расширения скважины внизу [2], содержащий у основания три выдвижных резца, образующих в убранном положении замкнутую полость под размещение разрыхленного грунта, а также подпятник, кинематически связанный с резцами таким образом, что при нажатии на вал вращения бура резцы разворачиваются в рабочее положение. Недостатками такой конструкции являются их сложность, плохая эргономика - тяжело провернуть бур с тремя резцами при большом диаметре расширения скважины. Кроме того, из-за расположения оси вращения резцов близко к их режущей кромке верхний свод выбираемой полости очень крутой и склонен к обваливанию, особенно при постоянном погружении и извлечении бура для выемки грунта.

Известен также бур, содержащий накопитель грунта, выполненный в виде витка шнека с отбортовкой и закрепленный на валу бура, и два выдвижных в боковом направлении резца, расположенных выше накопителя грунта и упруго поджимаемых в рабочее положение. Для расширения скважины внизу, при бурении известным устройством, в скважину вводится труба, нижний обрез которой приходится на верхнюю часть зоны расширения скважины. Форма резцов и внутренний диаметр трубы подобраны таким образом, что резцы убраны при контакте их с трубой и раскрываются при выходе из нее внизу [3]. Данное техническое решение, принятое за прототип, имеет некоторые недостатки. Большой вес оснастки из-за направляющей трубы, неконтролируемая форма расширения скважин из-за одновременного заглубления и расширения ее ведет к низкому качеству скважины с позиции прочности основания изготовленного фундаментного столба, а также сложность использования данного технического решения для ручного бура при большом диаметре выборки грунта (до 0,7 м) из-за одновременной работы двух резцов и одного шнека.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности использования его при ручном бурении, а также повышение качества внутренней поверхности скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в известном строительном буре, содержащая накопитель грунта, выполненный, например, в виде витка шнека с отбортовкой и закрепленный на валу бура, а также выдвижной в боковом направлении резец, расположенный выше накопителя грунта и упруго поджимаемый в рабочее положение; в нем вал снабжен рукояткой вращения бура, а резец снабжен системой уборки с поверхности земли, например, в виде троса, при этом резец выполнен в виде пластины, расположенной в крайнем рабочем положении близко к горизонтальной плоскости, угол резания резца увеличен ближе к валу, а режущие кромки шнека и резца направлены в противоположные стороны вращения бура, и, кроме того, вал бура расположен между резцом и осью поворота резца в рабочее положение.

Использование предложенного устройства позволяет использовать его при ручном бурении скважин под столбчатый или ленточно-столбчатый фундамент, при этом работа с буром не требует больших усилий, а внутренний контур скважины получается стабильным и с хорошим качеством поверхности.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое техническое решение от известных, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому изобретению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сменная двухлопастная насадка; на фиг. 3 - верхняя окантовка скважины; на фиг. 4 - сечение бура; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 7 - вид В на фиг. 5; на фиг. 8 - 13 - этапы возведения столбчатого и столбчато-ленточного фундамента.

Бур строительный содержит накопитель грунта, выполненный в виде одного витка шнека 1 со стенкой 2 по его периметру, раздвижной вал, к верхней части 3 которого прикреплена рукоятка 4 с двумя плечами, а к нижней части 5 прикреплен шнек 1 и зафиксирован подпружиненным стопором 6. Кроме этого бур снабжен выдвижным в боковом направлении резцом 7, шарнирно прикрепленным к стенке 2 через качалку 8, которая в свою очередь соединена со шнеком кольцевым резиновым амортизатором 9, одетым на штыри 10 соединяемых элементов. Резец 7 выполнен с отбортовкой, а режущая кромка его и шнека 1 направлены в противоположные стороны вращения бура, кроме того, в крайнем рабочем положении плоскость резца 7 расположена в горизонтальной плоскости, а его кромка и отбортовка повернуты так, что дальше от вала они расположены дальше по движению. Дополнительно резец 7 снабжен системой уборки с поверхности земли в виде троса 11, соединяющего штырь 10 качалки 8 с уткой 12, на которую намотан свободный конец троса 11 и которая закреплена на рукоятке 4. Верхняя и нижняя части 3 и 5 вала выполнены из стальной трубы квадратного сечения и соединены эксцентриковым зажимом 13 и скобой 14. Плоскость резца 7 винтовая, причем угол атаки резца уменьшается к внешнему его краю. Для повышения эффективности работы бур оснащен сменной двухлопастной насадкой 15, фиксируемой на нижней части 5 вала стопором 6, а также верхней окантовкой скважины 16 в виде пластины с отверстием с отбортовкой.

Работу бура строительного можно показать на примере рассмотрения всех этапов возведения столбчатого фундамента.

В место, где необходимо пробурить скважину под фундаментный столб, устанавливается окантовка скважины 16 внедрением ее отбортовки в грунт, перед началом работы необходимо подготовить бур, для чего максимально укоротить длину раздвижного вала и зафиксировать ее поворотом рукоятки эксцентрикового зажима 13. Кроме того, если грунт тяжелый или с камнями, то для бурения цилиндрической части скважины необходимо установить двухлопастную насадку 15, зафиксировав ее подпружиненным стопором 6. При бурении цилиндрической скважины выполняется периодическая выемка разрыхленного грунта, и по мере увеличения глубины вал необходимо удлинить после ослабления и последующей затяжки эксцентрикового зажима 13. Бурение цилиндрической скважины выполняется на глубину, соответствующую высоте фундаментного столба с припуском на заглубление под размещение накопителя грунта (см. фиг. 8). Для фундаментного столба глубина под него должна превышать глубину промерзания грунта в этом районе (для средней полосы России - около 1,6 м). Установка окантовки скважины 16 исключает обвал верхней кромки скважины и обеспечивает сохранение качественной поверхности скважины в процессе выполнения всех работ по возведению фундамента. Если грунт слабый, рыхлый, то бурение можно выполнять и шнеком 1 накопителя грунта, максимально выбрав трос 11 и подняв резец 7. Бурение выполняется вращением бура против часовой стрелки.

Для расширения скважины в нижней ее части под опору фундаментного столба необходимо установить резец 7 со шнеком 1 (см. фиг. 1). При введении бура в скважину резец 7 убран. После касания буром дна скважины необходимо сделать один оборот буром против часовой стрелки и без нажима для очистки дна скважины от осыпавшегося грунта, после чего необходимо ослабить трос 11. Освободившийся резец 7 под действием амортизатора 9 прижмется к поверхности скважины. При вращении бура по часовой стрелке резец 7 будет выбирать грунт по конической поверхности, которая является воронкой для сбора грунта в накопитель (фиг. 9). Выемка грунта выполняется по мере заполнения накопителя грунта, причем, перед подъемом бура его поворачивают против часовой стрелки, поднимают резец 7, выбрав трос 11 намоткой его на утку 12. При завершении расширения скважины, когда резец находится в горизонтальной плоскости и эффект воронки пропадает, грунт собирается в накопителе грунта за счет повернутого закрепления резца 7 на качалке 8 (фиг. 5). Кроме того, грунт, скапливавшийся на плоскости резца 7, может просто периодически сбрасываться в накопитель грунта за счет поднятия резца 7 за трос 11.

После выемки грунта, очистки дна скважины и подъема бура приступают к заполнению скважины, при этом окантовка скважины 16 не снимается. Сначала в скважину вводят арматуру (см. фиг. 10), затем расширенную часть скважины заполняют бетоном, а цилиндрическая часть скважины закрывается изнутри свернутым в трубу рубероидом 17, при этом верхняя часть его выступает за кромку окантовки скважины 16, на высоту ее отбортовки (фиг. 11). Перед окончательной заливкой бетоном окантовку скважины 16 разворачивают отбортовкой вверх, охватывая выступающую часть трубы рубероида 17 (фиг. 12). Верхняя часть столбчатого фундамента или верхняя обвязка столбов столбчато-ленточного фундамента укладывается на песчаную подушку 18 с использованием опалубки 19. Заливка скважины бетоном выполняется с периодическим уплотнением ее трамбовкой или вибратором.

Выполнение резца 7 с переменным углом резания по длине резца позволяет смягчить усилия вращения бура, так как при малом угле резания по всей длине резца возможно простое проскальзывание его, особенно при твердом грунте, а при большом угле резания - зарывание резца в грунт и существенное повышение нагрузок на рукоятку бура, что особенно сложно при большом диаметре основания фундаментного столба.

Для повышения усилия прижатия резца к грунту - при твердом грунте, достаточно сделать один или два витка амортизатором 9 вокруг одного из штырей 10.

Расположение вала бура 5 между резцом и осью поворота резца в рабочее положение организует траекторию движения конца резца таким образом, что свод расширенной части скважины не крутой и не имеет тенденции к обваливанию, что обеспечивает сохранность формы свода, а следовательно, и качество столбчатого фундамента.

Наличие у витка шнека 1 стенки 2, кроме удобства выемки грунта, обеспечивает пространственную фиксацию нижней части бура, необходимую при несимметричном нагружении ее одним резцом 7. При отсутствии такой стенки боковые кромки шнека 1 разбили бы кромки скважины, контактируемые от реактивных сил при резании одним резцом. Для исключения этих сил необходимо ввести два и более резцов, но это увеличит усилия на рукоятку бура.

Использование заявляемого изобретения позволяет возвести вручную фундамент высокой несущей способности без выполнения большого объема земляных работ и без привлечения подъемно-транспортных средств.

Источники информации:
1. Агаянц Л. М. и др. Жилой дом для индивидуального застройщика. М.; Стройиздат, 1991, с. 67, рис. 50.

2. Патент США N 2 139 323, кл. E 21 B 10/00, НКИ 175 - 272, 1938.

3. Патент США N 2 815 935, кл. E 21 B 10/42, НКИ 175 - 291, 1957.

Бур строительный содержит накопитель грунта, выполненный в виде витка шнека с отбортовкой, и выдвижной резец, рас- положенный выше накопителя грунта, упруго поджимаемый в рабочее положение и снабженный системой уборки с поверхности земли в виде троса, а вал бура снабжен рукояткой. При этом режущие кромки резца и шнека направлены в противоположные стороны, а вал бура расположен между осью поворота резца и самим резцом, что позволяет использовать его при ручном бурении и сооружении фундаментов без выполнения большого объема земляных работ и без привлечения подъемно-транспортных средств. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Строительный бур, содержащий накопитель грунта, выполненный например, в виде витка шнека с отбортовкой и закрепленный на валу бура, а также по меньшей мере один выдвижной в боковом направлении резец, расположенный выше накопителя грунта и упруго поджимаемый в рабочее положение, отличающийся тем, что вал снабжен рукояткой вращения бура, резец оснащен системой уборки с поверхности земли, например, в виде троса, при этом режущие кромки шнека и резца направлены в противоположные стороны. 2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что вал бура расположен между резцом и осью поворота резца в рабочее положение.