СПОСОБ МОНТАЖА НАВЕСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ БУРИЛЬНО-СВАЕБОЙНОЙ МАШИНЫ "БЕРКУТ" Российский патент 2003 года по МПК E02D7/10 E21B7/02 

Изобретение относится к строительно-дорожной технике и может быть использовано для возведения подземных сооружений - фундаментов в гражданском, промышленном и транспортном строительстве.

Известен способ монтажа навесного оборудования машины для возведения опор, содержащей ходовую тележку с поворотной платформой, стрелу, закрепленную в передней части поворотной платформы, мачту с направляющими, лебедку с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе, вращатель, установленный на направляющих мачты и гидросистему, заключающийся в том, что для монтажа бурильного инструмента, входящего в навесное оборудование, на тросе лебедки подвешивают и крепят бурильный инструмент для сооружения опорных буронабивных свай, ограждающих и несущих конструкций (см. RU 2041334, опубл. 09.08.1995).

Недостатком этого способа является невозможность применения различного навесного оборудования, в частности гидромолотов для забивки свай и шпунтов и обсадного оборудования. Кроме этого, известный способ в ряде случаев не обеспечивает достаточной эффективности и необходимой экономичности, имеет значительные потери энергии, что снижает скорость монтажа и стабилизации и надежность работы.

Известен способ монтажа навесного оборудования бурильной машины, содержащей ходовую тележку с поворотной платформой, стрелу, закрепленную в передней части поворотной платформы, мачту с направляющими и оголовком, основную и вспомогательную лебедки с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе, планшайбу мачты, вращатель, установленный на направляющих мачты, гидросистему, заключающийся в том, что для монтажа бурильного инструмента, входящего в навесное оборудование, к ходовой тележке прикрепляют обсадное оборудование, а на тросе основной лебедки подвешивают через вертлюг бурильную штангу, на хвостовике которой крепят бурильный инструмент (см. патент US 4126193, опубл. 21.11.1978).

Недостатком этого способа является его сложность и большие эксплуатационные затраты, использование при операциях бурения и забивания свай и шпунтов машин с различными конструктивными базами, а также невозможность применения гидромолотов для забивки свай и шпунтов, т.е. невозможность многоцелевого использования.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ монтажа навесного оборудования бурильно-сваебойной машины, содержащей ходовую тележку с поворотной платформой, стрелу, закрепленную в передней части поворотной платформы, мачту с направляющими, опорой на ее нижней части и оголовком, основную и вспомогательную лебедки с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе, вращатель, установленный на направляющих мачты, входящие в комплект навесного оборудования бесконечный шнек и молот для забивания свай, заключающийся в том, что при необходимости использования молота демонтируют вращатель и используемое вместе с ним навесное оборудование, молот устанавливают на направляющие мачты и через полиспаст подвешивают на тросе основной лебедки (см. а.с. СССР 1760015, кл. Е 02 D 7/00, опубл. 07.09.1992).

Недостатками выбранного в качестве прототипа способа являются значительные потери энергии, что снижает скорость монтажа и стабилизации и надежность работы, сложность и большие эксплуатационные затраты, невозможность многоцелевого использования, в частности невозможность применения в качестве навесного оборудования гидромолотов для забивки свай и шпунтов и обсадного оборудования, использование при вышеуказанных операциях машин с различными конструктивными базами, кроме этого, известный способ в ряде случаев не обеспечивает достаточной эффективности и необходимой экономичности.

Задача изобретения направлена на повышение производительности, эффективности использования дорогостоящей специальной техники для возведения свайных фундаментов путем расширения функциональных возможностей машины, снижение энерго- и трудозатрат, трудоемкости и стоимости оборудования при повышении скорости и надежности монтажа и демонтажа, реализуя тем самым оптимальность критерия "сложность" - стоимость - эффективность, т.е. получение максимальной эффективности при приемлемой (сниженной) сложности и стоимости технологии.

Эта задача достигается тем, что в известном способе монтажа навесного оборудования бурильно-сваебойной машины, содержащей ходовую тележку с поворотной платформой, стрелу, закрепленную в передней части поворотной платформы, мачту с направляющими, опорой на ее нижней части и оголовком, основную и вспомогательную лебедки с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе, вращатель, установленный на направляющих мачты, входящие в комплект навесного оборудования бесконечный шнек и молот для забивания свай, заключающемся в том, что при необходимости использования молота демонтируют вращатель и используемое вместе с ним навесное оборудование, молот устанавливают на направляющие мачты и через полиспаст подвешивают на тросе основной лебедки, в комплекте навесного оборудования дополнительно используют бурильный инструмент и обсадное оборудование, мачту крепят к стреле посредством планшайбы, оголовок мачты выполняют сменным, при этом для монтажа бурильного инструмента, входящего в комплект навесного оборудования, к ходовой тележке прикрепляют обсадное оборудование, а на тросе основной лебедки подвешивают через вертлюг бурильную телескопическую штангу, на хвостовике которой крепят бурильный инструмент, причем при использовании вращателя для привода бурильного инструмента, перемещение вращателя осуществляют вдоль направляющих при помощи гидроцилиндра гидросистемы, а при использовании вращателя для привода бесконечного шнека, перемещение вращателя осуществляют при помощи вспомогательной лебедки, причем в случае необходимости использования бурильного инструмента, входящего в комплект навесного оборудования, заменяют один оголовок мачты на другой, демонтируют опору мачты, монтируют обсадное оборудование, бурильный инструмент, бурильную штангу и гидроцилиндр перемещения вращателя, а при необходимости забивания свай в качестве молота используют гидромолот.

В качестве бурильного инструмента используют шнековый или ковшовый или колонковый бур.

В качестве бурильного инструмента используют напорный грейфер.

В качестве бурильного инструмента используют уширитель.

Основная и вспомогательная лебедки имеют режим "свободного сброса".

Мачта установлена с возможностью принудительного качания вокруг шарнира планшайбы в продольной и поперечной плоскостях.

В ходовой тележке используют механизм изменения колеи.

В гидросистеме используют быстроразъемные муфты.

На фиг. 1 представлен компоновочный вариант бурильно-сваебойной машины, предназначенной для возведения буронабивных и буросекущих свай под защитой обсадных труб.

Фиг. 2 - компоновочный вариант бурильно-сваебойной машины для выполнения буровых работ с использованием бесконечного шнека.

Фиг. 3 - компоновочный вариант бурильно-сваебойной машины для работы со сваебойным оборудованием.

Фиг.4 - бурильно-сваебойная машина в транспортировочном положении.

Бурильно-сваебойная машина "Беркут", в которой может быть реализован заявленный способ монтажа, содержит ходовую тележку 1 с удлиненными гусеницами и механизмом изменения колеи, позволяющим увеличить ширину опорного контура, за счет раздвижения гусеничных балок от гидропривода (не показан), основную лебедку 2, вспомогательную лебедку 3, по конструкции аналогичная основной, поворотную платформу 4, мачту 5, гидроцилиндры 6 подъема мачты 5 из горизонтального положения в вертикальное, в передней части поворотной платформы 4 шарнирно закреплена стрела 7 с гидроцилиндрами подъема и опускания. К стреле 7 крепится планшайба 8 мачты 5. В зависимости от выполняемых операций при работе машины по направляющим мачты 5 перемещаются вращатель 9, передающий крутящий момент бурильному инструменту 10 или бесконечному шнеку 11. Также по направляющим мачты 5 перемещается каретка 12 посредством перемещения штока гидроцилиндра 13. При использовании бурильно-сваебойной машины для возведения буронабивных и буросекущих свай под защитой обсадных труб (фиг.1) к ходовой тележке 1 машины прикреплено обсадное оборудование 14 для погружения обсадных труб, на тросе основной лебедки 2 подвешена через вертлюг 15 бурильная телескопическая штанга 16, на хвостовике которой крепится бурильный инструмент 10 (шнековые и ковшовые буры, колонковые буры, напорный грейфер, уширитель), по направляющим мачты 5 перемещается от гидроцилиндра вращатель 9, предназначенный для передачи необходимого крутящего момента бурильной штанге 16 и бурильному инструменту 10, за счет системы замков и пазов на шпонках секций (не показаны) телескопической штанги 16 и на вращающем шпинделе вращателя 9 осевое усилие гидроцилиндра перемещения вращателя 9 передается на бурильный инструмент 10. При использовании бурильно-сваебойной машины для выполнения буровых работ с использованием бесконечного шнека 11 (фиг.2) для очистки шнека 11 от грунта устанавливается устройство 17 очистки шнека 11. Для переоборудования машины из варианта по фиг.1 на вариант по фиг.2 устанавливают оголовок 18; на нижнюю часть мачты 5 монтируют опору 19. При использовании машины со сваебойным оборудованием (фиг.3) на тросе основной лебедки 2 машины через полиспаст (не показан) подвешен гидромолот 20 ударной массой 4,5 т, для подтягивания и установки на точку забивки сваи используется трос вспомогательной лебедки 3, вертикальность забиваемой сваи достигается манипуляциями гидроцилиндров 6 и 13 и контролируется соответствующим прибором, расположенным в кабине машиниста. Оголовок 18 заменяют на оголовок 21.

Заявленный способ монтажа навесного оборудования бурильно-сваебойной машины, содержащей ходовую тележку 1 с поворотной платформой 4, стрелу 7, закрепленную в передней части поворотной платформы 4, мачту 5 с направляющими и оголовком 18, основную и вспомогательную лебедки 2, 3 с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе 4, планшайбу 8 мачты 5, вращатель 9, установленный на направляющих мачты 5, осуществляют следующим образом.

Для монтажа бурильного инструмента 10 (шнековый или ковшовый или колонковый бур, грейфер, уширитель), входящего в навесное оборудование, к ходовой тележке 1 прикрепляют обсадное оборудование 14. На тросе основной лебедки 2 подвешивают через вертлюг 15 бурильную телескопическую штангу 16. На хвостовике штанги 16 крепят бурильный инструмент 10, причем в комплекте навесного оборудования дополнительно используют бесконечный шнек 11 и гидромолот 20 для забивания свай, оголовок 18 мачты может быть заменен на оголовок 21. При использовании вращателя 9 для привода бурильного инструмента 10 перемещение вращателя 9 осуществляют вдоль направляющих при помощи гидроцилиндра (не показан). При использовании вращателя 9 для привода бесконечного шнека 11 перемещение вращателя 9 осуществляют при помощи вспомогательной лебедки 3. В случае необходимости использования бесконечного шнека 11, входящего в комплект навесного оборудования, заменяют один оголовок 18 на оголовок 21, демонтируют обсадное оборудование 14, бурильный инструмент 10, бурильную телескопическую штангу 16 и гидроцилиндр перемещения вращателя. На нижнюю часть мачты 5 монтируют опору 19, к тросу основной лебедки 2 прикрепляют через полиспаст вращатель 9 для его перемещения вниз. При необходимости использования гидромолота 20, входящего в комплект навесного оборудования, демонтируют вращатель 9 и используемое вместе с ним навесное оборудование, гидромолот 20 устанавливают на направляющие мачты 5 и через полиспаст подвешивают и закрепляют на тросе основной лебедки 2. Основная и вспомогательная лебедки 2, 3 имеют режим "свободного сброса". Мачта 5 установлена с возможностью принудительного качания вокруг шарнира планшайбы 8 в продольной и поперечной плоскостях. В гидросистеме используют быстроразъемные муфты.

Пример выполнения способа.

Для обеспечения функций подъем-опускание бурильной телескопической штанги (либо гидромолота) на поворотной платформе 4 устанавливается основная лебедка 2 с приводом от гидромолота 20 (фиг.3) через планетарный редуктор, встроенный внутрь барабана. Для выполнения вспомогательных операций - установка обсадных труб и армкаркасов, подъем-опускание сваи - на поворотной платформе 4 устанавливается вспомогательная лебедка 3, по конструкции аналогичная основной. При использовании бурильного оборудования с бесконечным шнеком 11 вспомогательная лебедка 3 может быть задействована для передачи осевого усилия бурильному инструменту 10. Основная и вспомогательная лебедки 2, 3 имеют режим "свободного сброса". В передней части поворотной платформы 4 шарнирно закреплена стрела 7 с гидроцилиндрами подъема и опускания. К стреле 7 крепится планшайба 8 мачты 5, которая также имеет гидроцилиндры подъема 6 ее из горизонтального положения в вертикальное. В зависимости от выполняемых операций при работе машины по направляющим мачты 5 перемещаются вращатель 9, передающий крутящий момент бурильному инструменту 10 или гидромолоту 20 при забивке сваи. Также по направляющим мачты 5 перемещается каретка 12 посредством перемещения штока гидроцилиндра 13. Последовательное перемещение штоков гидроцилиндров подъема-опускания мачты 5, подъема-опускания стрелы 7, перемещения каретки 12 позволяет переводить мачту 5 из горизонтального положения (фиг. 4) в вертикальное и обратно. Шарнирное крепление планшайбы 8 мачты 5 к стреле 7 позволяет осуществлять нивелирование мачты 5 в продольной и поперечной плоскости за счет последовательного или параллельного перемещения штоков гидроцилиндров подъема-опускания мачты 5. Эта операция позволяет добиваться строгой вертикальности возводимой сваи в условиях неровного рельефа стройплощадки, что особенно важно при сооружении буросекущих свай.

В случае возведения буронабивных и буросекущих свай под защитой обсадных труб к ходовой тележке 1 машины прикрепляется обсадное оборудование 14 для погружения обсадных труб по мере извлечения грунта бурильным инструментом 10 и последовательного извлечения обсадных труб по мере заполнения скважины бетонной смесью. На тросе основной лебедки 2 подвешивается через вертлюг 15 бурильная телескопическая штанга 16, на хвостовике которой крепится бурильный инструмент 10 (шнековые и ковшовые буры, колонковые буры, напорный грейфер, уширитель). По направляющим мачты 5 перемещается от гидроцилиндра вращатель 9, предназначенный для передачи необходимого крутящего момента бурильной телескопической штанге 16 и бурильному инструменту 10. За счет системы замков и пазов на шпонках секций телескопической штанги 5 и на вращающем шпинделе вращателя 9 осевое усилие гидроцилиндра перемещения вращателя передается на бурильный инструмент 10, что повышает эффективность проходки грунтов. В случае выполнения буровых работ с использованием бесконечного шнека 11, погружение шнека 11 в грунт осуществляется за счет крутящего момента, передаваемого вращателем 9, и осевого усилия, которое шнек 11 получает также посредством вращателя 9, перемещаемого тросом вспомогательной лебедки 3. Заполнение скважины бетонной смесью происходит в процессе извлечения шнека 11 путем обратного вращения через полый "ствол" инструмента. Для очистки шнека 11 от грунта во время извлечения его из скважины на нижней части мачты 5 устанавливается устройство 17 очистки шнека 1, проходя через которое шнек 11, получивший обратное вращение, освобождается от грунта. Для переоборудования машины из варианта по фиг.1 на вариант по фиг.2, устанавливают оголовок 18, обсадное оборудование 14 демонтируют; на нижнюю часть мачты 5 монтируют опору 19, бурильную штангу 16 демонтируют, на трос основной лебедки закрепляют бесконечный шнек 11, демонтируют гидроцилиндр перемещения вращателя 9, а трос основной лебедки 2 закрепляют к вращателю 9 через блок для перемещения вращателя 9 вниз. В случае работы со сваебойным оборудованием на тросе основной лебедки 2 машины через полиспаст подвешивают гидромолот 20 ударной массой 4,5 т, который по мере погружения сваи перемещается по направляющим мачты 5. Для подтягивания и установки на точку забивки сваи используется трос вспомогательной лебедки 3. Вертикальность забиваемой сваи достигается манипуляциями гидроцилиндров 6 и контролируется соответствующим прибором, расположенным в кабине машиниста.

Для переоборудования бурильно-сваебойной машины из основного компоновочного варианта (фиг. 1) в вариант (фиг 3) для забивки свай необходимо произвести следующие монтажные операции.

1. Демонтировать обсадное оборудование.

2. Демонтировать бурильную телескопическую штангу и вращатель.

3. Сменить оголовок.

4. Установить на направляющие мачты гидромолот и закрепить на тросе основной лебедки.

5. Установить опору.

6. Подключить рукава высокого давления гидромолота и гидроцилиндра опоры к гидросистеме.

7. Разъем пульта управления гидромолотом соединить с разъемом кабеля от гидромолота.

Из всего вышеописанного совершенно очевидно, что бурильно-сваебойная машина может быть использована для работы с различными видами оборудования, предназначенными для возведения свайных фундаментов, путем несложного перемонтажа отдельных узлов и агрегатов в полевых условиях. Работы по переоборудованию машины не затрагивают основных узлов и металлоконструкций машины. Гидросистема бурильно-сваебойной машины устроена таким образом, что обеспечивает выполнение всех рабочих операций машины при различных видах оборудования и исполнительных механизмов без дополнительной замены какой-либо распределительной или контрольно-регулирующей аппаратуры и без ее перекомутации. В местах подключения рукавов высокого давления, идущих от исполнительных механизмов (гидромолота, гидромоторов, гидроцилиндров) предусмотрены быстроразъемные муфты, препятствующие потерям рабочей жидкости при переоборудовании или разборке машины.

Путем несложного перемонтажа в полевых условиях можно попеременно использовать в качестве бурильной установки с традиционным для этого вида машин набором технологических операций и рабочего инструмента, и в качестве сваебойной установки с использованием в качестве погружателя свай гидромолота отечественного производства, адаптированного к гидросистеме базовой машины.

Изобретение относится к строительно-дорожной технике и может быть использовано для возведения подземных сооружений - фундаментов в гражданском, промышленном и транспортном строительстве. Способ позволяет снизить трудозатраты, повысить эффективность использования дорогостоящей специальной техники для возведения свайных фундаментов путем расширения функциональных возможностей машины. Способ монтажа навесного оборудования заключается в том, что для монтажа бурильного инструмента, входящего в навесное оборудование, к ходовой тележке прикрепляют обсадное оборудование, а на тросе основной лебедки подвешивают через вертлюг бурильную телескопическую штангу, на хвостовике которой крепят бурильный инструмент. В комплекте навесного оборудования дополнительно используют бесконечный шнек и гидромолот для забивания свай, оголовок мачты выполняют сменным. При использовании вращателя для привода бурильного инструмента перемещение вращателя осуществляют вдоль направляющих при помощи гидроцилиндра, а при использовании вращателя для привода бесконечного шнека перемещение вращателя осуществляют при помощи вспомогательной лебедки. В случае необходимости использования бесконечного шнека, заменяют один оголовок на другой, демонтируют обсадное оборудование, бурильный инструмент, бурильную штангу и гидроцилиндр перемещения вращателя, на нижнюю часть мачты монтируют опору, к тросу основной лебедки прикрепляют через полиспаст вращатель для его перемещения вниз, а при необходимости использования гидромолота демонтируют вращатель и используемое вместе с ним навесное оборудование, гидромолот устанавливают на направляющие мачты и через полиспаст подвешивают и закрепляют на тросе основной лебедки. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ монтажа навесного оборудования бурильно-сваебойной машины, содержащей ходовую тележку с поворотной платформой, стрелу, закрепленную в передней части поворотной платформы, мачту с направляющими, опорой на ее нижней части и оголовком, основную и вспомогательную лебедки с тросом и приводом, установленные на поворотной платформе, вращатель, установленный на направляющих мачты, входящие в комплект навесного оборудования бесконечный шнек и молот для забивания свай, заключающийся в том, что при необходимости использования молота демонтируют вращатель и используемое вместе с ним навесное оборудование, молот устанавливают на направляющие мачты и через полиспаст подвешивают на тросе основной лебедки, отличающийся тем, что в комплекте навесного оборудования дополнительно используют бурильный инструмент и обсадное оборудование, мачту крепят к стреле посредством планшайбы, оголовок мачты выполняют сменным, при этом для монтажа бурильного инструмента, входящего в комплект навесного оборудования, к ходовой тележке прикрепляют обсадное оборудование, а на тросе основной лебедки подвешивают через вертлюг бурильную телескопическую штангу, на хвостовике которой крепят бурильный инструмент, причем при использовании вращателя для привода бурильного инструмента перемещение вращателя осуществляют вдоль направляющих при помощи гидроцилиндра гидросистемы, а при использовании вращателя для привода бесконечного шнека перемещение вращателя осуществляют при помощи вспомогательной лебедки, причем в случае необходимости использования бурильного инструмента, входящего в комплект навесного оборудования, заменяют один оголовок мачты на другой, демонтируют опору мачты, монтируют обсадное оборудование, бурильный инструмент, бурильную штангу и гидроцилиндр перемещения вращателя, а при необходимости забивания свай в качестве молота используют гидромолот. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве бурильного инструмента используют шнековый или ковшовый или колонковый бур. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве бурильного инструмента используют напорный грейфер. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве бурильного инструмента используют уширитель. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основная и вспомогательная лебедки имеют режим "свободного сброса". 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мачта установлена с возможностью принудительного качания вокруг шарнира планшайбы в продольной и поперечной плоскостях. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходовой тележке используют механизм изменения колеи. 8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в гидросистеме используют быстроразъемные муфты.