Способ образования скважин в грунте и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к строительству, а частности к технологии пробивки скважин в грунтах, и м.б. использовано при сооружении набивных свай, шахтных колодцев, эксплуатационных скважин и т.п. Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса образования скважин при одновременном обеспечении повышения степени уплотнения грунта в скважине и на ее устье. Способ образования скважин в грунте состоит в забивке ударами рабочего органа при одновременном нагружении грунта на устье скв.ажины импульсной нагрузкой, величина которой возрастает по мере погружения рабочего органа, а частота воздействия на .грунт равна частоте ударов по рабочему органу, причем удары по рабочему органу и нагружение грунта на устье'сква- 33с:^4/•^tfl23И2513 '7-А /8Фиг.ЗIg

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s E 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715135/03 (22) 07.07.89 (46) 30.01.92. Бюл. М4 (71) Научно-производственное объединение . фундаментостроения "Союзспецфундаментст рой" (72) В.В. Грузин, Ю.Н. Моисеев, Ю.Е. Пономаренко, М.А, Беляев и Л.В. Ерофеев, (53) 624,132.34(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 850810, кл. Е 02 0 27/28, 1981.

Авторское свидетельство СССР

hh 1269730, кл, Е 21 В 7/24,. 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 1647115, кл. Е 21 В 7/24, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В

ГРУНТЕ.И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„Я,, 1709054 А1 (57) Изобретенйе относится к строительству, в частности к технологии пробивки скважин в грунтах, и м.б. использовано при сооружении набивных свай, шахтных колодцев; эксплуатационных скважин и т.п. Цель изобретения — снижение энергоемкости процесса образования скважин при одновременном обеспечении повышения степени уплотнения грунта в скважине и на ее устье. Способ образования скважин в грунте состоит в забивке ударами рабочего органа при одновременном нагружении грунта на устье скважины импульсной нагрузкой, величина которой возрастает по мере погружения рабочего органа, а частота воздействия на.грунт равна частоте ударов по рабочему органу, причем удары по рабочему органу и нагружение грунта на устье сква33

1109054 t0

30

40 жимы осуществляются синхронно. Способ реализуется устройством, которое содержит жестко фиксируемую перед началом забивки рабочего органа опирающуюся на грунт опорную площадку, на которую через штоки гидроцилиндров передается импульсная нагрузка. Изменение импульсной нагрузки при забивке рабочего органа осуществляется системой управления, в коИзобретение относится к строительству, в частности к технологии пробивки скважин в грунтах, и может быть использовано при сооружении набивных свай, шахтных колодцев, эксплуатационных колодцев и т.п.

Цель изобретения — снижение энергоемкости процесса образования скважин при одновременном обеспечении повышения степени уплотнения грунта в скважине и нз ее устье.. . Нафиг,1показаноустройстводляобразования скважин в грунте, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3— гидросхема управления устройством для образования скважин; на фиг. 4 — насос дизель-молота с установленным на нем золотником управления; на фиг. 5 — диаг, рамма напряжений грунта при пробивке скважин забивным рабочим органом без регулирования импульсного на гружения устья скважины (а) и с регулированием последнего с учетом физико-механических свойств грунта (б).

Способ образования скважин в грунте осуществляется следующим образом.

В грунтовой массив погружают путем забивки рабочий орган. Одновременно с ударами по рабочему органу с частотой, равной частоте этих ударов, производится нагружение устья скважины. Это позволяет исключить колебания напряжений в грунте, которые имеют место при отсутствии такого режима нагружения грунта на устье скважины. После погружения рабочего органа до проектной отметки его извлекают, одновременно опирая опорную площадку на поверхность грунта около устья скважины.

Устройство для образования скважин s грунте содержит базовую машину 1 с мачтой

2 и раскосами 3, ударный механизм 4 (например, дизель-молот} с топливным насосом 5, рычагом 6 привода насоса с гидрораспределителем 7 насоса, рабочий орган 8(например, конический или пирамидальный штамп), опорную площадку 9, поторую входит пневмоаккумулятор 23, часть энергии которого при каждом ударе по рабочему органу передается гидроцилиндрам

11. Количество дополнительно передаваемой гидроцилиндрам 11 энергии возрастает по мере погружения рабчоего органа в грунт за счет увеличения проходного сечения канала 28 в регуляторе расхода 26. 2 с. и

1 з;п.ф-лы, 5 ил. движную траверсу 10, гидроцилиндры 11 извлечения рабочего органа.8, жестко закрепленные на мачте 2 упоры 12 с выдвижными фиксаторами 13, соединенными с гидроцилиндрами 14, На подвижной траверсе 10 выполнены карманы 15 и направляющие 16.

Гидросхема управления оборудованием состоит из напорной 12 и сливной 18 магист- ралей, гидрораспределителя 19 пульта управления, соединенного последовательно гидролинией 20 с гидрораспределителем

7, посредством гидролинии 21 —, с гидрораспределителем 22 и пневмоаккумулятором

23, гидролинией 24 — с полостью 25 в корпусе регулятора 26 расхода рабочей жидкости и подвижным поршнем 27. В корпусе регулятора 26 расхода рабочей жидкости выполнены каналы 28-30; Управляющая полость

31 посредством канала 30 соединена через гидролинию 32 с поршневыми полостями 33 гидроцилиндров 11 извлечения рабочего органа, а через гидролинию 34, канал 28, кольцевую проточку 35 золотника 36, канал 29, посредством гидролинии 37 — с гидрораспределителем 22, Золотник 36 пояском 38 образует с подвижным поршнем 27 аккумуляторную полость "а". По высоте кольцевая проточка 35 выполнена равной диаметру радиального канала 28, а поясок 38 — больше этого диаметра, что позволяет в процессе работы .регулировать расход проходящей через канал 28 рабочей жидкости.

Управляющая полость гидрораспредели1"еля 22 гидролинией 39 через гидрораспределитель 7 соединена со сливной магистралью 18, а гидролинией 40 — cî штоковыми полостями гидроцилиндров

11. Гидрораспределитель 7 штоком 41 кинематически связан с толкателем 42 топливного насоса 5.

Устройство для образования скважин работает следующим образом.

Рабочий орган 8 устанавливают при помощи базвой машины 1 в точку пробивки

45 скважины. Включают насосную установку (не показана) и при помощи гидрораспреде1709054 лителя (не показан) выдвигают фиксаторы

13 гидроцилиндрами 14 в карманы 15, жестко закрепленные на подвижной траверсе

10. При этом корпуса гидроцилиндров 11 жестко зафиксированы от перемещения.

Затем включают систему управления устройством для образования скважин. В зависимости от типа грунта, в котором пробивают скважины, при помощи гидро/ распределителя пульта 19 управления устанавливают необходимое давление газа в аккумуляторной плоскости "а" путем подачи рабочей жидкости от гидронасоса {не показан) по напорной магистрали 17 и гидролинии 24 в полость 25. Под действием давления газа в полости "а" золотник 36 занимает верхнее крайнее положение. 3атем переключают секцию гидрораспредели-, теля пульта 19 управления и рабочая жидкость по гидролинии 20 через гидрораспределитель 7 и по гидролинии 21 попадает в пневмоаккумулятор 23, заряжая его. Потом запускают в работу дизель-молот 4, который поршнем-бойком (не показан) наносит удары по рабочему органу 8. В процессе каждого удара поршень-боек отжимает рычаг 7 привода топливного насоса 6, который воздействует на шток 41 гидрораспределителя 7, переключая его в нижнее крайнее положение. При этом положении штока 41 напорная магистраль 17 соединена гидролинией 20 с управляющей полостью гидрораспределителя 22. Под действием давления рабочей жидкости золотник гидрораспределителя 22 занимает второе крайнее положение, при котором он соединяет пневмоаккумулятор 23 с поршневыми полостями.33 гидроцилиндров 11 через гидролинию 37, кольцевую проточку 35 золотника регулятора расхода рабочей жидкости 26. Пневмоаккумулятор 23 разряжается в поршневые полости 33 гидроцилиндров

11, жестко скрепленных корпусами c подвижной траверсой 10. В результате осуществляется нагружение устья скважины опорной площадкой 9, что предотвращает выпор.грунта при погружении рабочего органа 8..

В процессе погружения. рабочего органа 8 в грунт усилие выпора грунта действует на опорную площадку 9 и жестко связанные с ней штоки 9. В результате давление в поршневых полостях 33 гидроцилиндров 11 возрастает, по гидролинии 32 рабочая жидкость через канал 30 поступает в полость 31, перемещая золотник 35 вниз и сжимая еще больше гаэ в аккумуляторной полости."а".

При этом увеличивается проходное сечение канала 28 и возрастает расход рабочей жидкости, поступающей от пневмоаккумулятора 23. В процессе подъема поршня-бойка ударного механизма 4 пневмоаккумулятор

23 снова заряжается, так как после удара по рабочему органу под действием пружины золотник гидрораспределителя 22 вновь занимает исходное положение, вытесняя рабочую жидкость через золотник гидрораспределителя T насоса 6 в сливную магистраль 18, В процессе каждого удара

10 пневмоаккумулятор 23 отдает часть рабочей жидкости, количество которой эввисит от проходного сечения канала 28 в регуляторе расхода 25. Размер этого проходного сечения зависит от усиления выпора грунта, с

50 увеличением которого возрастает плотность грунта на устье и в стенке скважины.

Таким образом регулируемое нагружение устья скважины через опорную площадку 9 уплотняет грунт вокруг устья скважины и предотвращает его выпор при забивке рабочего органа 8.

После забивки рабочего органа в грунт фиксаторы 13 выводят из карманов 15, гидроцилиндрами 11 извлекают рабочий орган

8 из грунта, опорную площадку 9 поднимают, после чего базовую машину 1 перевозят на новое место пробивки скважины.

Формула изобретения

1. Способ образования скважин в грунте, включающий забивку рабочего органа нанесением по нему ударов при одновременном нагружении грунта на:устье скважины периодически изменяющимся во времени усилием, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса образования скважин при одновременном обеспечении повышения степени уплотнения грунта в скважине и на ее устье,. нагружение.грунта на устье скважины осуществляют синхронно с ударами и с часто-. той равной частоте ударов по рабочему органу.

2. Устройство для образования скважин в грунте, включающее базовую машину с мачтой и маслостанцией, рабочий орган, дизель-молот с топливным насосом и рычагом привода топливного насоса, опорную площадку и подвешенную траверсу, соединенную с опорной площадкой гидроцилиндрами извлечения рабочего органа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено системой управления нагружением опорной площадки. состоящей из пульта управления с гидрораспределителем, из гидрораспределителя с подвешенным штоком, из двухпозиционного гидрораспределителя с подпружиненным золотником, иэ пневмоаккумулятора и иэ регулятора расхода рабочей жидкости с золотником, поршнем и выходными .каналами, при этом

17090б4 траверса установлена с возможностью жесткого соединения с мачтой, подвешенный шток гидрораспределителя кинематически сВязан с рычаГом привода тОплиВИОГО насоса и установлен с возможностью попеременного направления рабочей жидкости из напорной магистрали маслостанции в пневмоаккумулятор и двухпозиционный гидрораспределитель, полость которого последовательно соединена с регулятором расхода рабочей жидкости, причем золотник последнего имеет кольцевую проточку и поясок, поршень размещен в нем с образованием воздушного зазора с золотником, выходные каналы выполнены в его боковой стенке и его подпоршневая полость соединейа через гидрораспределитель пульта управления с напорной магистралью маслостанции, 5 причем полость двухпозиционного гидрораспределителя соединена с поршневыми полостями гидроцилиндров управления.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что высота кольцевой проточки

10 золотника равны диаметру радиального канала, соединенного с.поршневыми полостями гидроцилиндров извлечения, а высота пояска больше диаметра радиального канала.

1709054

1709054

Э

Составитель Л. Черепенкина

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор 3. Лончакова

Заказ 413 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101