Устройство для расширения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B7/30 

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для расширения скважин при выемке котлованов по диаметру под набивные сваи.

Известно устройство для расширения скважин по диаметру для набивных свай. Оно состоит из буровой колонки, на конце которой крепится расширитель скважин. Расширитель скважин состоит из штанги, ось вращения которой совпадает с осью враш;ения буровой колонки и гидродомкрата, закрепленного на штанге. К нижней части штанги шарнирно присоединены режущие ножи, верх режущих ножей соединен со штоком гидродомкрата при помощи толкающих стержней 1.

Усилие, развиваемое гидродомкратом, передается через толкающие стержни режущим ножам. Под действием этого усилия и при одновременном вращении буровой колонки режущие ножи внедряются в грунт и послойно срезают его, образуя ущиренную полость в основании скважины.

Известно и другое устройство для расщирения скважин, включающее корпус, выполненный в виде полого цилиндра, внутри которого расположен привод в виде домкрата, к которому прикреплен уширитель, выполненный из шарнирно связанных между собой верхних и нижних плит и опорной штанги с упором 2.

Под действием усилия, развиваемого гидродомкратом, привода, верхние и нижние плиты расходятся в стороны и вдавливаются в грунт. Изменяя направление давления в гидродомкрате, верхние и нижние плиты возвращаются в исходное положение. Затем установку поворачивают вокруг своей оси и вновь вдавливают плиты в грунт.

В результате образуется уширенная полость Б основании скважины заданного размера и уплотняется грунт под нижними плитами.

Это устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком его является то, что в качестве нагружающего механизма применена сложная по конструкции и в эксплуатации гидравлическая система, что требует специального квалифицированного обслуживания.

Кроме того, усилия от гидродомкрата на верхние и нижние плиты передаются в виде статической нагрузки, поэтому величина уплотненного грунта под нижними плитами незначительна. А так как упор относительно корпуса не перемещается, то грунт под

упором не уплотняется. Поскольку шарниры, соединяющие верхние и нижние плиты, имеют максимальное перемещение, то степень уплотнения грунта под нижними плитами изменяется от нуля, в местах соединения их с упором, до максимума, в местах соединения их с верхними плитами, что в значительной степени влияет на несущую способность свай.

Цель изобретения - улучщение грунтового основания скважины и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что привод выполнен в виде молота и ударника, внутри которых выполнен осевой канал, в котором размещена опорная щтанга, при этом она имеет ограничитель, расположенный на верхнем ее торце, а корпус в своей нижней части снабжен вертикальными опорными стойками, между которыми размещены верхние и нижние плиты уширителя.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - исходное положение расщирителя скважин и схема сил, действующих на плиты в момент удара упора об основание скважины; на фиг. 3 - конечное положение расщирителя в скважине.

Устройство для расщирения скважин содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра, нижняя часть которого снабжена опорными стойками 2. Внутри корпуса 1 расположен нагружающий механизм 3, выполненный в виде молота, подвещенный к траверсе 4. К нижнему торцу молота прикреплен ударник 5. Внутри молота 3 и ударника 5 выполнен осевой канал 6. На боковой поверхности молота 3 выполнены пазы 7, которые могут входить в направляющие 8, закрепленные в вертикальном положении внутри корпуса 1. Противоположные концы направляющих 8 снабжены верхним упором 9 и нижним 10. Эти упоры предназначены для того, чтобы молот 3 не выходил из направляющих 8, обеспечивая тем самым стабильность работы устройства.

К нижнему торцу молота 3 при помощи шарниров И присоединена расширяюще-уплотняющая система, состоящая из верхних плит 12, соединенных при помощи шарниров 13 с нижними плитами 14. Нижние плиты 14 щарнирами 15 соединены с упором 16. Упор 16 снабжен опорной щтангой 17, свободно расположенной внутри осевого канала 6. Опорная щтанга 17 служит для того, чтобы упор 16 вместе с шарнирами 15 могли перемещаться только параллельно осевой линии расширителя скважин, в противном случае расширяюше-уплотняющая система будет иметь число степеней свободы больще единицы и движение упора 16 и плит 12 и 14 будет неопределенным.

На верхнем торце опорной штанги 17 прикреплен ограничитель 18, ограничивающий перемещекче упора 16 относительно молота

3. Ограничитель 18 необходим для того, чтобы в исходном положении расщиряющеуплотняющей системы оси вращения шарниров 13 не находились на линии а-а действия силы, проходящей через ось вращения шарниров 11 и 15 (см. фиг. 2), в противном случае возможно заклинивание расширяюще-уплотняющей системы.

Устройство для расщирения скважин работает следующим образом.

Расщиритель скважины опускается в пробуренную скважину до упора стоек 2 в основание скважины, при этом молот 3 вместе с ударником 5 может переместиться вниз до тех пор, пока щарниры 13 не упрутся в боковые стенки скважины.

При помощи траверсы 4 поднимается молот 3 вместе с ударником 5. При подъеме молота 3 и удариика 5 они скользят по направляющим 8 и опорной штанге 17, причем упор 16 вместе с упорной штангой 17 остается на поверхности основания скважины до тех пор, пока ограничитель 18 не коснется верхнего торца молота 3. Плиты 12 и 14 занимают исходное положение, и в дальнейшем расширяюше-уплотняющая система поднимается совместно с молотом 3 и ударником 5. Когда молот дойдет до упора 9, молот 3 и ударник 5 вместе с расширяющеуплотняющей системой сбрасываются вниз. При движении вниз молота 3 он скользит по направляющим 8, ориентируя верхние плиты 12 и нижние плиты 14 относительно проемов между стойками 2.

При ударе упора 16 об основание скважины молот 3 с ударником 5 за счет кинетической энергии продолжают двигаться вниз, оказывая давление на плиты 12 и 14 через шарниры 11 и 15. Поскольку в исходном положении плит 12 и 14 шарниры 13 находились за пределами линии а-а действия силы, то сила удара Q молота 3 разлагается на силу Р, действуюшую вдоль этой линии, и силу Т, аздвигаюшую плиты 12 и 14. Сила Р будет уплотнять грунт под упором 16, а сила Т вдавливать плиты 12 и 14 в грунт, уплотняя его и образуя уширенную полость в основании скважины.

Для достижения заданной величины расширения скважины и степени уплотнения грунта цикл может быть повторен до тех пор, пока ударник 5 не будет ударять по упору 16 (см. фиг. 3), еще более уплотняя грунт под упором 16 и под плитами 14.

Для уплотнения грунта по всей плошади основания скважины расширитель скважины может быть приподнят и повернут, после чего работа расширителя скважины повторяется.

Использование описываемого устройства для расширения скважины позволяет получить равномерное уплотнение грунта по всей площади основания скважины, и вследствие того, что уплотнение грунта происходит ударным способом, толщина уплот