Оборудования для вертикального бурения скважин:классификация,конструк-ые схемы,технич-ие хар-ки

Бурение – это процесс разрушения грунта с образованием в грунтовом массиве

цилиндрических полостей с выносом из них продуктов разрушения на поверхность. При

диаметре до 75мм и глубине до 9 м полости называют шпурами, при больших размерах –

скважинами.

В строительстве бурение производят для инженерно-геологических изысканий, при

разработке грунта взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для установки столбов,

дорожных знаков, надолб, устройства буронабивных свай, анкеров (опоры ЛЭП) и т.п.

Различают механические и физические способы бурения.

У многих машин реализованы механические способы с вращательно-поступательным,

ударно-вращательным и ударным движениями рабочего инструмента.

Рабочие органы:

1- лопастные, шнековые и ковшовые буры;

2- буры-расширители;

3- трехшарошечные и ударные долота.

Лопастной бур состоит из трубчатого остова с 2-мя копающими лопастями в виде

двухзаходного винта, забурника и заслонок. Забурник направляет и удерживает бур на оси

бурения. Заслонки не дают просыпаться грунту при его извлечение из скважины. Бур

крепят к концу граненой штанги. Для прочности лопасти и забурник оснащают резцами из

твердосплавных пластин.

У шнекового бура остов длиннее, чем у лопастного. К нему приварена спираль из

полосовой стали, образующая шнек. В нижней части остова закреплены копающие

лопасти и забурник.

Применяют также ковшовой бур, бур-расширитель, шарошочное долото, зубильное

долото, крестовая, ударная штанга, желонка (буровой инструмент – другие виды долов и

элементов буровых рабочих органов).

Грунт удаляют из скважины специальными инструментами, промывкой водой,

продувкой (насосные и компрессорные станции). Необходимо много воды. Пыльно,

грязно и вредно.

К физическим способам бурения относятся термический, ультразвуковой,

электрогидравлический, высокочастотный и гидравлический.

Бурильные машины с вращательно поступательным движением бурового инструмента

изготавливают на базе грузовых автомобилей, гусеничных и пневмоколесных тракторов. Буровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего оборудования на

одноковшовых экскаваторах, на малогабаритных погрузчиках и других машинах.

Главный параметр Б. М. – глубину бурения (h,м) различают на: 1-легкие Б. М. до 5 м; 2-

средние – до 20м; 3-тяжелые Б. М. с глубиной бурения более 20м.

Рабочее оборудование Б. М. состоит из: 1-базового автомобиля; 2-полой бурильной

штанги с гидроцилиндром внутри; 3-вращателя через механическую трансмиссию от

двигателя; 4-граненой штанги; 5-рабочего инструмента – лопастного (шнекового) бура

сзади; 6-выносной опоры.

Для бурения скважины Б. М., устанавливают на выносные опоры, опускают бур на

поверхность земли и включением вращателя с одновременным напором гидроцилиндра

производят бурение.

По мере заглубления бура в грунт и накопления его на лопастях, бур извлекают из

скважины и на повышенной скорости, вращения, освобождают бур от продуктов

разрушения. После чего бур снова опускают в скважину и продолжают процесс до

требуемой глубины.

О шпурах. Рабочим органом Б. М. для бурения шпуров при разработке прочных

грунтов взрывом служат одна или две буровые штанги с резцами или шарошечными

долотами на конце. Это одно или двухшпиндельные буровые машины.

Состоит из: 1-ректоров вращения; 2-приводные гидродвигатели; 3-подвижная каретка;

4-рамы и ее направляющие; 5-центральный гидроцилиндр; 6-выносные опоры.

Оборудования для горизонтального бурения

Бурение – это процесс разрушения грунта с образованием в грунтовом массиве

цилиндрических полостей с выносом из них продуктов разрушения на поверхность. При

диаметре до 75мм и глубине до 9 м полости называют шпурами, при больших размерах –

скважинами.

В строительстве бурение производят для инженерно-геологических изысканий, при

разработке грунта взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для установки столбов,

дорожных знаков, надолб, устройства буронабивных свай, анкеров (опоры ЛЭП) и т.п.

Различают механические и физические способы бурения.

У многих машин реализованы механические способы с вращательно-поступательным,

ударно-вращательным и ударным движениями рабочего инструмента.

Рабочие органы:

1- лопастные, шнековые и ковшовые буры;

2- буры-расширители;

3- трехшарошечные и ударные долота.

Лопастной бур состоит из трубчатого остова с 2-мя копающими лопастями в виде

двухзаходного винта, забурника и заслонок. Забурник направляет и удерживает бур на оси

бурения. Заслонки не дают просыпаться грунту при его извлечение из скважины. Бур

крепят к концу граненой штанги. Для прочности лопасти и забурник оснащают резцами из

твердосплавных пластин.

У шнекового бура остов длиннее, чем у лопастного. К нему приварена спираль из

полосовой стали, образующая шнек. В нижней части остова закреплены копающие

лопасти и забурник.

Применяют также ковшовой бур, бур-расширитель, шарошочное долото, зубильное

долото, крестовая, ударная штанга, желонка (буровой инструмент – другие виды долов и

элементов буровых рабочих органов).

Грунт удаляют из скважины специальными инструментами, промывкой водой,

продувкой (насосные и компрессорные станции). Необходимо много воды. Пыльно,

грязно и вредно.

К физическим способам бурения относятся термический, ультразвуковой,

электрогидравлический, высокочастотный и гидравлический.

Бурильные машины с вращательно поступательным движением бурового инструмента

изготавливают на базе грузовых автомобилей, гусеничных и пневмоколесных тракторов. Буровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего оборудования на

одноковшовых эксковаторах, на малогабаритных погрузчиках и других машинах.

Главный параметр Б. М. – глубину бурения (h,м) различают на: 1-легкие Б. М. до 5 м; 2-

средние – до 20м; 3-тяжелые Б. М. с глубиной бурения более 20м.

Рабочее оборудование Б. М. состоит из: 1-базового автомобиля; 2-полой бурильной

штанги с гидроцилиндром внутри; 3-вращателя через механическую трансмиссию от

двигателя; 4-граненой штанги; 5-рабочего инструмента – лопастного (шнекового) бура

сзади; 6-выносной опоры.

Для бурения скважины Б. М., устанавливают на выносные опоры, опускают бур на

поверхность земли и включением вращателя с одновременным напором гидроцилиндра

производят бурение.

По мере заглубления бура в грунт и накопления его на лопастях, бур извлекают из

скважины и на повышенной скорости, вращения, освобождают бур от продуктов

разрушения. После чего бур снова опускают в скважину и продолжают процесс до

требуемой глубины.

О шпурах. Рабочим органом Б. М. для бурения шпуров при разработке прочных

грунтов взрывом служат одна или две буровые штанги с резцами или шарошечными

долотами на конце. Это одно или двухшпиндельные буровые машины.

Состоит из: 1-ректоров вращения; 2-приводные гидродвигатели; 3-подвижная каретка;

4-рамы и ее направляющие; 5-центральный гидроцилиндр; 6-выносные опоры.

Горизонтальные скважины под шоссейными и железными дорогами для прокладки в

них трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электроснабжения бурят из

открытого перед насыпью приямка – траншеи.

Скважины обсаживают обсадными трубами. Длина скважины – 60м, диаметр до

1720мм – скорость проходки скважины 1,4м/ч; диаметр до 630мм – скорость проходки

скважины 15 м/ч. Усилия подачи от 480 до 7200 кН.

Копры.

Сваебойное оборудование – это копры – универсальное базовое оборудование для

перемещения свай с мест их раскладки к местам погружения, их установки, поддержания

и направления, крепления погружателя, забивки и передвижения на новую позицию.

Копры погружают сваи – оболочки n 0.5÷2.5 м, l=30 м, секциями по 3-8 м,

металлический шпунт (корытный или Z-образный профиль) до l=25 м.

Различают копры: рельсовые, навесные на тракторах, одноковшовых эксковаторах,

автоматических кранах, в воде плавучие копры.

Главный параметр копров – максимальная длина погружаемых свай (8, 12, 16, 20, 25 м).

Индекс КН-12 – копер навесной для свай длиной до 12 м; КР-16 – копер рельсовый для

свай длиной до 12 м.

По степени подвижности рабочего оборудования различают копры:

1. Универсальные: полный поворот платформы, изменение вылета и наклон

стрелы для забивки наклонных свай.

2. Полууниверсальные.

3. Простые.

Рабочий процесс копра: состоит из его перемещения к месту установки сваи, ее

строповки, подтягивания, установки на точку погружения, выверки правильности ее

положения, закрепления на голове сваи наголовника, установка на сваю погружателя,

расстроповку сваи, ее забивку, подъем молота и снятие с погруженной сваи наголовника.

Копры на тракторной базе: навеска копровой стрелы в задней части и боковой.

Копры на базе канатных экскаваторов для забивки свай в котлованах и траншеях,

располагая их на бровках выемок. Могут погружать несколько свай с одной рабочей

позиции. Производительность их – 25-30 шт/смену, l= 8 м; 15-20 шт/смену, l=12 м; 8-12

свай за смену длиной 16 м.

Копры на автомобильной базе – на рассредоточенных свайных работах малых объемов

R=200 км, длина до 8 м. Копровое оборудование укладываю за 15 минут в транспортное

положение. Производительность 18-22 сваи/см; КО (КрАЗ, КАМАЗ).

Рельсоколесный копер (свайный молот, вибропогружатель, вибромолот) в ПГС и ГТС с

большими объемами свайных работ для тяжелых свай – 12-16 м. Применяются копры

мостового типа на рельсовом пути на слабых водонасыщенных грунтах, при значительном

техническом подполье в строящемся здании.

Сваепогружатели

Свайные молоты применяют для погружения свай в грунт ударом.

Свайный молот состоит из:

1. Ударника (падающая или ударная часть);

2. Наковальни (шабота) (неподвижная часть, жестко соединена с головой

сваи);

3. Устройства для подъема ударной части и ее направления.

Различают:

1. Механические;

2. Паровоздушные;

3. Дизельные;

4. Гидравлические свайные молоты.

Механический молот – простейший механизм; металлическая отливка массой 5 т,

поднимается вдоль мачты копра канатом подъемной лебедки и сбрасывается на сваю.

Низкая производительность (4-12 ударов в минуту); применяют при малых объемах

свайных работ.

Паровоздушный молот – это пара – цилиндр и поршень. В молотах одиночного

действия поршень через шток соединен с наголовником сваи, а ударной частью является

цилиндр (частота ударов 40-50 мин

-1). В молотах двойного действия ударной частью

является соединенный с поршнем боек, движущийся внутри цилиндра. Они

производительнее одиночных. Недостаток – зависимость от компрессорных или

паросиловых установок.

Гидравлический молот. Работает как паровоздушный двойного действия. Отличие –

вместо пара или воздуха подают в цилиндр жидкость, копер оборудуют насосной

установкой. Масса ударной части – 210-7500 кГ, энергия удара – 3.5-120 кДЖ, частота

удара – 50-170 мин-1

.

Дизельные молоты бывают трубчатые и штанговые

Ударная часть штанговых молотов представляет собой подвижный цилиндр, открытый

сбоку и перемещающийся в направляющих двух штангах. При падении

цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и

топлива. Энергия (от сгорания смеси) подбрасывает цилиндр вверх, после чего

происходит новый удар по свае и цикл повторяется.

У трубчатых молотов неподвижный цилиндр, имеющий шабот (для

восприятия ударов молота), является направляющей конструкцией. Ударная часть молота

здесь – подвижный цилиндр с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси

происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра,

куда подается топливо насосом низкого давления.

Трубчатые молоты обладают при одинаковой массе ударной части в 2-3 раза большей

энергией удара, чем штанговые. Зимой штанговые молоты можно запускать при Т= - 30°.

Трубчатые при Т до - 20° требуют применение специальных присадок к топливу и

подогрев молота в течении 20-30 минут. Штанговые в зимних условиях работают более

устойчиво.

Наголовники позволяют закрепить сваю в направляющих копра и предохранить головы

свай от разрушения при ударах молота. Они бывают: металлические литые и сварные с

амортизационными прокладками из древесины и полимерных материалов. Дизельные молоты (наибольшее распространение), работают независимо от внешних

источников энергии в режиме двухтактного дизеля. Различают дизель-молоты с

направляющими штангами (штанговые) и с направляющим цилиндром (трубчатые).

У штанговых: 2 направляющие штанги объединены внизу основанием, отлитым заодно

с поршнем. Основание опирается на сферическую пяту и наголовник. По штангам

перемещается цилиндр (ударная часть молота). Вверху штанги объединены траверсой

захвата (кошка), свободно перемещающейся по ним и подвешенной к канату лебедки

копра

Область применения: легкие железобетонные и деревянные сваи в слабые и средние

грунты, шпунт для ограждения транспорта и котлованов.

У трубчатых: ударной частью служит поршень, перемещающийся в направляющем

цилиндре. Удары поршня воспринимает шабот. Поршень поднимают кошкой и

сбрасывают. От удара поршня о шабот топливно-воздушная смесь разбрызгивается и

воспламеняется, газы подбрасывают поршень вверх, откуда он снова падает, сжимая

воздух, удаляя отработавшие газы через канал в атмосферу и повторяя процесс.

Область применения: Для забивки железобетонных свай в любые нескальные грунты, для работы в условиях низких температур.