RU2186928C1

RU2186928C1 - Gear to sink hole in ground and process of formation of expansion in end of hole with its use

Info

Publication number: RU2186928C1
Application number: RU2001114601/03A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Терсков; П.А. Маслаков; А.Д. Костылев; ницкий Б.Н. Смол; Б.Н. Смоляницкий
Original assignee: Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: construction equipment, sinking of vertical holes in ground for cast-in-place piles, anchors and for water intake purposes. SUBSTANCE: proposed gear includes reversible pneumatic punch and expander with cylindrical and at least single conical sections of external surface made of longitudinal sections individually mounted on pneumatic punch. Mentioned-above sections of expander are mounted on to pneumatic punch with use of joints for turn in longitudinal plane, their turning axes are positioned within bounds of conical section of its external surface. Technical objective of invention consists in guaranteed generation of accurate and repeated lateral dimensions of expansions in end of hole to stabilize bearing capacity of cast-in-place piles. With this in mind pioneer hole is sunk to projected depth of start of its expansion and sinking is continued with use of proposed gear. Diameter of expander in transportation position is approximately equal to diameter of pioneer hole. EFFECT: increased productivity of process of sinking and improved working conditions due to elimination of manual operations of attendance to gear. 8 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для проходки преимущественно вертикальных скважин в грунте под набивные сваи, анкеры и для целей водозабора. The invention relates to construction equipment and can be used for sinking mainly vertical wells in the ground under rammed piles, anchors and for water intake purposes.

Известно устройство для расширения скважины в грунте (а.с. СССР 241164, Е 21 В 7/28, 20.03.1967 г.), включающее корпус с ударником, образующие пневмопробойник, и расширитель с цилиндрическим и коническим участками на внешней поверхности, смонтированный на передней конической части корпуса пневмопробойника. A device for expanding a well in the soil (as USSR 241164, E 21 B 7/28, 03/20/1967), including a housing with a hammer, forming a pneumatic punch, and an expander with cylindrical and conical sections on the outer surface mounted on front conical part of the pneumatic punch body.

Недостатком этого устройства является потребность в мощном тяговом механизме для извлечения его из вертикальных скважин. Применение для извлечения устройства из скважины обратного хода пневмопробойника путем его реверсирования практически невозможно из-за схода расширителя с передней конической части корпуса пневмопробойника, потери расширителя и нарушения, тем самым, проектного профиля скважины. The disadvantage of this device is the need for a powerful traction mechanism to extract it from vertical wells. It is practically impossible to use a pneumatic punch for the device to retrieve the device from the borehole by reversing it due to the descent of the expander from the front conical part of the pneumatic punch body, loss of the expander and violation of the design profile of the well.

Известно также устройство для расширения скважин в грунте (а.с. СССР 699101, E 02 D 17/148, E 02 F 5/18, E 02 D 17/146, опубл. в БИ 43, 1979 г.), включающее реверсивный пневмопробойник и смонтированный на передней конической части его корпуса расширитель с цилиндрическим и коническими участками на его внешней поверхности, причем в передней части корпуса пневмопробойника выполнено отверстие, в котором посредством резьбы монтирован конический наконечник, при этом на корпусе и расширителе выполнены дополнительные конические поверхности. В этом устройстве расширитель зафиксирован в двух направлениях, что позволяет для извлечения устройства из вертикальных скважин использовать его обратный ход путем реверсирования пневмопробойника. Тяговый механизм нужен здесь только для поддержания собственного веса устройства. A device for expanding wells in the soil is also known (as USSR AS 699101, E 02 D 17/148, E 02 F 5/18, E 02 D 17/146, published in BI 43, 1979), including reverse a pneumatic punch and an expander mounted on the front conical part of its body with cylindrical and conical sections on its outer surface, and a hole is made in the front of the pneumatic punch body, in which a conical tip is mounted by thread, while additional conical surfaces are made on the body and expander. In this device, the expander is fixed in two directions, which makes it possible to use its return stroke by reversing the pneumatic punch to extract the device from vertical wells. The traction mechanism is needed here only to maintain the dead weight of the device.

Недостатком этого устройства является низкая производительность процесса проходки скважин с его помощью из-за малой скорости обратного хода устройства. The disadvantage of this device is the low productivity of the drilling process with its help due to the low speed of the return stroke of the device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для расширения скважин в грунте (патент РФ 2109910, Е 21 В 7/28, опубл. в БИ 12, 1998 г.), включающее реверсивный пневмопробойник и расширитель с цилиндрическим и коническими участками на внешней поверхности, состоящий из продольных секций, последовательно соединенных между собой, а одна из них - с пневмопробойником, гибкой связью, индивидуально установленных на пневмопробойнике и радиально зафиксированных на нем при помощи упорного бурта пневмопробойника, охватывающего поверхность меньшей ступени расширителя в его верхней части. Производительность процесса проходки скважин здесь выше, так как обратный ход устройства необходим только на начальной стадии извлечения его из скважины, а дальше оно легко и быстро осуществляется тяговым механизмом небольшой мощности. Однако производительность процесса ограничивается наличием ручных операций по очистке секций расширителя от грунта и установке их на пневмопробойнике перед каждой новой проходкой скважины. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a device for expanding wells in the soil (RF patent 2109910, E 21 В 7/28, publ. In BI 12, 1998), including a reversible pneumatic punch and expander with cylindrical and conical sections on the outer surface, consisting of longitudinal sections connected in series with each other, and one of them with a pneumatic piercer, flexible connection, individually mounted on a pneumatic piercer and radially fixed to it using a thrust b urta pneumatic punch, covering the surface of the lower stage of the expander in its upper part. The productivity of the drilling process is higher here, since the reverse stroke of the device is necessary only at the initial stage of extracting it from the well, and then it is easily and quickly carried out by a low-power traction mechanism. However, the performance of the process is limited by the presence of manual operations to clean the sections of the expander from the soil and install them on a pneumatic punch before each new well sinking.

К недостаткам следует отнести и то, что для удержания секций расширителя в исходном положении до входа их в грунт требуются значительные физические усилия оператора, который в это время подвергается интенсивному вибрационному воздействию. The disadvantages include the fact that to keep the sections of the expander in its original position until they enter the ground, considerable physical effort is required by the operator, who at this time is subjected to intense vibration.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение производительности процесса проходки скважины и улучшение условий труда за счет устранения ручных операций по обслуживанию устройства. The technical problem solved by the invention is to increase the productivity of the well sinking process and improve working conditions by eliminating manual operations for servicing the device.

Это достигается тем, что в устройстве для проходки скважины в грунте, включающем реверсивный пневмопробойник и расширитель с цилиндрическим и, по меньшей мере, одним коническим участками на внешней поверхности, состоящий из продольных секций, индивидуально установленных на пневмопробойнике, согласно изобретению продольные секции расширителя установлены на пневмопробойнике шарнирно с возможностью поворота в продольной плоскости, а их оси поворота расположены в пределах конического участка его внешней поверхности. В этом устройстве продольные секции расширителя установлены на пневмопробойнике несъемно в процессе работы, что сразу же ликвидирует потери времени на ручные операции по очистке, установке и удержанию их и способствует повышению производительности процесса проходки скважин за счет сокращения затрат времени на вспомогательные операции, а также улучшению условий труда персонала. Шарнирная, с возможностью поворота в продольной плоскости, установка продольных секций расширителя на пневмопробойнике позволяет им занимать два крайних положения. Расположение осей поворота продольных секций расширителя в пределах конического участка его внешней поверхности приводит к тому, что диаметр расширителя разный для разных положений его продольных секций. Первое положение - рабочее, когда диаметр расширителя максимальный, продольные секции расширителя образуют автоматически при внедрении устройства в грунт. Второе положение - транспортное, когда диаметр расширителя минимальный, продольные секции расширителя образуют также автоматически при кратковременном реверсировании устройства. Это позволяет гарантированно проходить вертикальные скважины заданного размера и легко извлекать из них устройство. This is achieved by the fact that in the device for drilling a well in the soil, comprising a reversible pneumatic punch and an expander with a cylindrical and at least one conical sections on the outer surface, consisting of longitudinal sections individually mounted on the pneumatic punch, according to the invention, the longitudinal sections of the expander are mounted on the pneumatic punch is pivotally rotatable in the longitudinal plane, and their axis of rotation is located within the conical section of its outer surface. In this device, the longitudinal sections of the expander are fixedly mounted on the pneumatic punch during operation, which immediately eliminates the loss of time for manual operations to clean, install and hold them and helps to increase the productivity of the well sinking process by reducing the time spent on auxiliary operations, as well as improving conditions labor staff. Hinged, with the possibility of rotation in the longitudinal plane, the installation of the longitudinal sections of the expander on the pneumatic punch allows them to occupy two extreme positions. The location of the axis of rotation of the longitudinal sections of the expander within the conical section of its outer surface leads to the fact that the diameter of the expander is different for different positions of its longitudinal sections. The first position is working, when the diameter of the expander is maximum, the longitudinal sections of the expander are formed automatically when the device is introduced into the ground. The second position is transport, when the diameter of the expander is minimal, the longitudinal sections of the expander are also formed automatically during short-term reversal of the device. This allows you to guaranteedly pass vertical wells of a given size and easily remove the device from them.

Можно на цилиндрическом участке внешней поверхности, по меньшей мере, одной из продольных секций расширителя выполнить выступ, что позволит проходить вертикальные скважины с необходимыми в нужную сторону искривлениями, например, под набивные сваи для укрепления фундаментов зданий и сооружений. It is possible to make a protrusion on the cylindrical section of the outer surface of at least one of the longitudinal sections of the expander, which will allow vertical wells to pass with the necessary curvatures, for example, under rammed piles to strengthen the foundations of buildings and structures.

Можно также на цилиндрическом участке внешней поверхности противолежащих друг другу продольных секций расширителя выполнить продольные выступы по винтовой линии одного направления. Это дает возможность проходить скважины с винтовой нарезкой на их стенках, что будет способствовать повышению несущей способности набивных свай. It is also possible to perform longitudinal protrusions along a helical line of one direction on a cylindrical portion of the outer surface of the longitudinal sections of the expander opposite each other. This makes it possible to go through screw-threaded wells on their walls, which will help increase the bearing capacity of rammed piles.

А также можно передний торец расширителя выполнить с режущей внешней кромкой, что позволит более эффективно проходить участки грунта с включениями. And you can also make the front end of the expander with a cutting outer edge, which will allow more efficient passage of soil with inclusions.

Целесообразно на внутренней поверхности продольных секций расширителя образовать продольные ребра с выступами на их задних частях, входящими в ответные пазы втулки, съемно установленной на пневмопробойнике, причем наружные поверхности выступов указанных ребер и контактирующие с ними поверхности ответных пазов втулки выполнить по радиусам, а продольные секции расширителя соединить с втулкой пальцами, диаметр которых существенно меньше диаметра отверстий в продольных ребрах продольных секций расширителя. Такое исполнение шарнирного соединения продольных секций расширителя с пневмопробойником позволит передавать ударные нагрузки только через продольно ориентированные элементы деталей, что благоприятно скажется на их надежности и долговечности. Соединительные пальцы здесь разгружены от ударных нагрузок и служат только для удержания продольных секций расширителя от распадания. It is advisable to form longitudinal ribs on the inner surface of the longitudinal sections of the expander with protrusions on their rear parts included in the mating grooves of the sleeve removably mounted on the pneumatic punch, the outer surfaces of the protrusions of these ribs and the surfaces of the mating grooves of the sleeve contacting with them to be performed in radii, and the longitudinal sections of the expander connect with the sleeve fingers, whose diameter is significantly less than the diameter of the holes in the longitudinal ribs of the longitudinal sections of the expander. This design of the swivel joint of the longitudinal sections of the expander with the pneumatic punch will allow to transfer shock loads only through the longitudinally oriented elements of the parts, which will favorably affect their reliability and durability. The connecting fingers here are unloaded from shock loads and serve only to keep the longitudinal sections of the expander from decay.

Целесообразно также втулку составить из продольных секций, охватываемых бандажами, зафиксированными в осевом направлении, что наиболее просто для сборки и разборки устройства. It is also advisable to compose the sleeve from the longitudinal sections covered by bandages fixed in the axial direction, which is most simple for assembly and disassembly of the device.

Кроме того, целесообразно на пневмопробойнике выполнить бурт, охватываемый проточкой в продольных секциях втулки. Это также наиболее просто для осевой фиксации расширителя на пневмопробойнике и передачи ударов. In addition, it is advisable to make a shoulder on the pneumatic punch, covered by a groove in the longitudinal sections of the sleeve. It is also the easiest to axially fix the expander on a pneumatic punch and transmit impacts.

Известен способ образования разветвлений в конце скважины и устройство для его реализации (а.с. СССР 985237, Е 21 В 7/28, E 02 D 17/00, опубл. в БИ 48, 1982 г.), при котором проходят пионерную скважину до проектной глубины и образуют ответвления в ее конце с помощью устройства, состоящего из пневмопробойника с шарнирно установленным на нем наконечником в виде двух полуцилиндров с противоположно скошенными передними гранями. A known method of branching at the end of the well and a device for its implementation (AS USSR 985237, E 21 B 7/28, E 02 D 17/00, published in BI 48, 1982), in which the pioneer well to the design depth and form branches at its end with the help of a device consisting of a pneumatic punch with a tip pivotally mounted on it in the form of two half-cylinders with opposite beveled front faces.

Недостатком этого способа является значительный разброс в значениях несущей способности набивных свай, сформированных в полученных с его применением скважинах, из-за изменений площади пяты, вызванных обрушением грунта при извлечении устройства. The disadvantage of this method is the significant variation in the bearing capacity of the printed piles formed in the wells obtained with its use, due to changes in the heel area caused by the collapse of the soil when removing the device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ образования расширения в конце скважины и устройство для его реализации (а.с. СССР 1270215, E 02 D 5/44, Е 21 В 7/28, опубл. в БИ 42, 1986 г.), при котором проходят пионерную скважину до проектной глубины с помощью устройства, состоящего из реверсивного пневмопробойника и расширителя, ограниченно подвижных друг относительно друга в осевом направлении. Затем, многократно передвигая устройство вверх и вниз и перепуская при этом формовочный материал вниз, образуют расширение в конце скважин путем вдавливания формовочного материала в грунт. Здесь также наблюдается значительный разброс в значениях несущей способности набивных свай, сформованных по этому способу, из-за колебаний поперечных размеров расширений скважин, вызванных неравномерным строением грунта и переменностью его физико-механических свойств. Кроме того, этот способ значительно трудоемок, так как требует многократных проходок устройства. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method of forming expansion at the end of the well and a device for its implementation (AS USSR 1270215, E 02 D 5/44, E 21 V 7/28, published in BI 42 , 1986), in which a pioneer well is penetrated to the design depth using a device consisting of a reversible pneumatic punch and an expander, which are axially limitedly moving relative to each other. Then, repeatedly moving the device up and down and passing the molding material down, form an expansion at the end of the wells by pressing the molding material into the ground. There is also a significant variation in the bearing capacity of the printed piles formed by this method, due to fluctuations in the transverse dimensions of the well extensions caused by the uneven structure of the soil and the variability of its physical and mechanical properties. In addition, this method is significantly time-consuming, since it requires multiple penetrations of the device.

Технической задачей, также решаемой предлагаемым изобретением, является гарантированное получение точных и повторимых поперечных размеров расширений в конце скважин, что позволит стабилизировать значения несущей способности набивных свай, сформованных в этих скважинах, а также снизить трудоемкость. The technical problem also solved by the invention is the guaranteed receipt of accurate and repeatable transverse dimensions of the extensions at the end of the wells, which will stabilize the values of the bearing capacity of the printed piles formed in these wells, as well as reduce the complexity.

Это достигается тем, что в способе образования расширения в конце скважины, при котором проходят пионерную скважину, согласно изобретению пионерную скважину проходят до проектной глубины начала ее расширения и продолжают проходку до проектной глубины скважины с помощью устройства по пп.1-7 формулы изобретения, диаметр расширителя которого в транспортном положении примерно равен диаметру пионерной скважины. При включении пневмопробойника устройства в работу и продвижении его в грунте расширитель практически сразу же принимает рабочее положение, при котором его диаметр становится больше такового при транспортном его положении, то есть при продвижении устройства в грунте происходит проходка скважины до ее проектной глубины с расширением в ее конце. Благодаря непосредственному контакту расширителя устройства с грунтом, диаметр расширений в разных скважинах практически одинаковый, несмотря на разный состав и свойства грунтов, что гарантирует практически одинаковую несущую способность набивных свай, сформованных в скважинах, полученных этим способом. Этот способ дешев и не трудоемок, так как расширение в конце скважины получают за одну проходку. This is achieved by the fact that in the method of formation of expansion at the end of the well, at which the pioneer well is passed, according to the invention, the pioneer well is passed to the design depth of the beginning of its expansion and the penetration to the design depth of the well is continued using the device according to claims 1-7, diameter the expander which in the transport position is approximately equal to the diameter of the pioneer well. When the pneumatic punch of the device is turned on and moving in the ground, the expander immediately takes up a working position in which its diameter becomes larger than that when transporting it, that is, when the device is moving in the ground, the well is drilled to its design depth with expansion at its end . Due to the direct contact of the device expander with the soil, the diameter of the extensions in different wells is almost the same, despite the different composition and properties of soils, which guarantees almost the same bearing capacity of the stuffed piles formed in the wells obtained by this method. This method is cheap and not laborious, since the extension at the end of the well is obtained in one penetration.

Сущность изобретения иллюстрируется примерами конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показано устройство для проходки скважины в грунте (первое исполнение) в продольном разрезе с частичными обрывами, причем на левой половине чертежа приведено положение устройства при проходке скважины, то есть при рабочем положении расширителя, а на правой половине чертежа - положение устройства при извлечении его из скважины, то есть при транспортном положении расширителя; на фиг.2 - второе исполнение устройства в тех же положениях; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1, 2; на фиг.4 - устройство по п. 2 формулы изобретения в тех же положениях; на фиг.5 - устройство по п.3 формулы изобретения в тех же положениях; на фиг.6 - продольный разрез пионерной скважины; на фиг.7 - продольный разрез скважины в начале образования ее расширения; на фиг. 8 - то же, в конце образования расширения; на фиг.9 - продольный разрез готовой скважины с расширением в ее конце. The invention is illustrated by examples of specific performance and drawings, in which Fig. 1 shows a device for sinking a well in the ground (first performance) in longitudinal section with partial breaks, the position of the device during sinking, that is, with the working position of the expander, is shown in the left half of the drawing , and on the right half of the drawing - the position of the device when removing it from the well, that is, with the transport position of the expander; figure 2 - the second embodiment of the device in the same positions; figure 3 is a section aa in figure 1, 2; figure 4 - the device according to p. 2 claims in the same positions; figure 5 - the device according to claim 3 of the claims in the same positions; figure 6 is a longitudinal section of a pioneer well; Fig.7 is a longitudinal section of the well at the beginning of the formation of its expansion; in FIG. 8 - the same, at the end of the formation of expansion; figure 9 is a longitudinal section of a finished well with an extension at its end.

Устройство для проходки скважины в грунте в первом исполнении (фиг.1) состоит из реверсивного пневмопробойника 1 любого известного типа с буртом 2 на его наружной поверхности. На наружной поверхности пневмопробойника 1 установлена втулка 3, охватывающая бурт 2 своей проточкой 4. Втулка 3 (фиг.3) составлена, например, из четырех продольных (идентичных друг другу) секций (далее секций втулки), охватываемых сверху бандажами 5 (фиг.1), которые зафиксированы в осевом направлении пружинными кольцами 6. На втулке 3 установлен расширитель 7, состоящий, например, из четырех продольных (идентичных друг другу) секций (далее секций расширителя). Наружная поверхность расширителя 7 имеет конический участок 8 с вершиной конуса в сторону передней части пневмопробойника 1 и переднюю коническую часть 9 с углом конуса, большим угла конуса участка 8, а также цилиндрический участок 10 за участком 8. На внутренней поверхности каждой из секций расширителя 7 образованы продольные ребра 11 с выступами 12 на их задней части (фиг.1). Выступы 12 скользяще входят в ответные пазы 13 в каждой из секций втулки 3. Наружная поверхность 14 каждого из выступов 12 и ответная ей поверхность 15 дна каждого из пазов 13 выполнены по радиусу одного размера. При взаимодействии поверхностей 14 и 15 образовано шарнирное соединение каждой из секций расширителя 7 с ответной ей секцией втулки 3, дающее первым возможность поворота в продольной плоскости. Оси поворота секций расширителя 7 совпадают с общими центрами поверхностей 14,15 и лежат в плоскости А-А, которая по длине расширителя 7 находится в пределах его конического участка 8. Каждая из секций расширителя 7 может занимать два крайних положения. В первом положении, рабочем (левая половина фиг. 1), каждая секция расширителя 7 упирается своей передней конической частью 9 в пневмопробойник 1, наружный диаметр Д₁ расширителя 7 имеет максимальное значение и соответствует диаметру проходимой скважины. Для удержания каждой из секций расширителя 7 в этом положении диаметр Д₂ окружности, проходящей через их оси поворота, выбран из соотношения:
F₁>F₂,
где F₁ - площадь с торца расширителя 7, при воздействии грунта на которую возникает сила, прижимающая каждую из его секций своей передней конической частью 9 к пневмопробойнику 1;
F₂ - площадь с торца расширителя 7, при воздействии грунта на которую появляется противоположно первой направленная сила. Во втором положении, транспортном (правая половина фиг. 1), каждая из секций расширителя 7 повернута в сторону задней части пневмопробойника 1 и при положении секций расширителя 7, когда конический участок 8 его внешней поверхности занимает положение, параллельное пневмопробойнику 1, диаметр Д₃ расширителя 7 минимален и значительно меньше диаметра Д₁ того же расширителя 7 в рабочем положении, а отсюда и диаметра скважины, что позволяет легко извлекать из нее устройство. Каждая из секций расширителя 7 соединена с ответной секцией втулки 3 пальцем 16, причем диаметр его существенно меньше диаметра отверстия 17 в выступе 12 ребра 11 секции расширителя 7, что разгружает пальцы 16 от воздействия ударов.A device for driving a well in the ground in the first embodiment (Fig. 1) consists of a reversible pneumatic punch 1 of any known type with a shoulder 2 on its outer surface. A sleeve 3 is installed on the outer surface of the pneumatic punch 1, embracing the shoulder 2 with its groove 4. The sleeve 3 (Fig. 3) is composed, for example, of four longitudinal (identical to each other) sections (hereinafter sections of the sleeve), covered from above by bandages 5 (Fig. 1 ), which are axially fixed by the spring rings 6. An expander 7 is mounted on the sleeve 3, for example, consisting of four longitudinal (identical to each other) sections (hereinafter the expander sections). The outer surface of the expander 7 has a conical section 8 with the top of the cone towards the front of the pneumatic punch 1 and the front conical part 9 with a cone angle greater than the cone angle of section 8, as well as a cylindrical section 10 behind section 8. On the inner surface of each of the sections of the expander 7 are formed longitudinal ribs 11 with protrusions 12 at their rear (FIG. 1). The protrusions 12 slide into the reciprocal grooves 13 in each of the sections of the sleeve 3. The outer surface 14 of each of the protrusions 12 and the corresponding surface 15 of the bottom of each of the grooves 13 are made along the radius of one size. When the surfaces 14 and 15 interact, an articulation of each of the sections of the expander 7 with the corresponding section of the sleeve 3 is formed, which enables the first to rotate in the longitudinal plane. The axis of rotation of the sections of the expander 7 coincide with the common centers of the surfaces 14.15 and lie in the plane AA, which along the length of the expander 7 is within its conical section 8. Each of the sections of the expander 7 can occupy two extreme positions. In the first position, working (the left half of Fig. 1), each section of the expander 7 rests with its front conical part 9 in the pneumatic punch 1, the outer diameter D _{1 of the} expander 7 has a maximum value and corresponds to the diameter of the well bore. To hold each of the sections of the expander 7 in this position, the diameter D _{2 of the} circle passing through their axis of rotation is selected from the ratio:
F ₁ > F ₂ ,
where F ₁ - the area from the end of the expander 7, when exposed to soil on which there is a force, pressing each of its sections with its front conical part 9 to the pneumatic punch 1;
F ₂ - the area from the end of the expander 7, when exposed to soil on which the opposite directed force appears. In the second position, transport (the right half of Fig. 1), each of the sections of the expander 7 is turned towards the rear of the pneumatic piercer 1 and when the sections of the expander 7 are in position, when the conical section 8 of its outer surface occupies a position parallel to the pneumatic piercer 1, the diameter D _{3 of the} expander 7 is minimal and significantly smaller than the diameter D _{1 of} the same expander 7 in the working position, and hence the diameter of the well, which makes it easy to remove the device from it. Each of the sections of the expander 7 is connected to the mating section of the sleeve 3 by a finger 16, and its diameter is substantially less than the diameter of the hole 17 in the protrusion 12 of the rib 11 of the section of the expander 7, which unloads the fingers 16 from the impact.

Второе исполнение устройства (фиг.2, 3) в общем аналогично описанному (фиг. 1, 3), но отличается тем, что конический участок 8 внешней поверхности расширителя 7, в пределах которого расположены оси поворота секций указанного расширителя 7, выполнен с вершиной конуса в сторону задней части пневмопробойника 1, поэтому рабочее положение с диаметром Д₁ расширитель 7 принимает при упоре задних частей каждой из его секций в пневмопробойник 1. Передний торец расширителя 7 выполнен с режущей внешней кромкой 18, образованной конической расточкой.The second embodiment of the device (Fig. 2, 3) is generally similar to that described (Fig. 1, 3), but differs in that the conical section 8 of the outer surface of the expander 7, within which the axis of rotation of the sections of the specified expander 7 are located, is made with the top of the cone toward the rear of the pneumatic piercer 1, therefore, the expander 7 receives the working position with a diameter of D ₁ , with the rear parts of each of the sections resting in the pneumatic piercer 1. The front end of the expander 7 is made with a cutting outer edge 18 formed by a conical bore.

В устройстве (фиг.4) по п.2 формулы изобретения, в общем аналогичном описанному (фиг. 1, 3), на цилиндрическом участке 10 внешней поверхности, по меньшей мере, одной из секций расширителя 7 выполнен выступ 19, наружная поверхность которого является продолжением конического участка 8 той же внешней поверхности. В рабочем положении (левая половина фиг.4) выступ 19 выходит за диаметр Д₁ расширителя 7, а в транспортном положении (правая половина фиг.4) его наружный размер равен диаметру Д₃ расширителя 7 в этом положении.In the device (Fig. 4) according to claim 2, generally similar to that described (Figs. 1, 3), a protrusion 19 is made on the cylindrical section 10 of the outer surface of at least one of the sections of the expander 7, the outer surface of which is the continuation of the conical section 8 of the same outer surface. In the working position (left half of FIG. 4), the protrusion 19 extends beyond the diameter D _{1 of the} expander 7, and in the transport position (right half of FIG. 4) its outer dimension is equal to the diameter D _{3 of the} expander 7 in this position.

В устройстве (фиг. 5) по п.3 формулы изобретения, также в общем аналогичном описанному (фиг.1, 3), на цилиндрическом участке 10 внешней поверхности противолежащих друг другу секций расширителя 7 выполнены продольные выступы 20 по винтовой линии одного направления, в остальном идентичные выступу 19 описанного устройства по фиг.4. In the device (Fig. 5) according to claim 3 of the claims, also generally similar to that described (Figs. 1, 3), longitudinal protrusions 20 along a helical line of one direction are made in a cylindrical section 10 of the outer surface of the opposite sections of the expander 7, in otherwise identical to the protrusion 19 of the described device of figure 4.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Его приводят в рабочее состояние, устанавливают в необходимое положение и включают источник сжатого воздуха, приводя тем самым в действие пневмопробойник 1, который начинает внедряться в грунт. The device (Fig. 1) works as follows. It is brought into working condition, installed in the required position and the source of compressed air is turned on, thereby driving the pneumatic punch 1, which begins to penetrate into the ground.

ПРОХОДКА ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ
Секции расширителя 7 до встречи его с грунтом могут занимать любое положение между рабочим (левая половина фиг.1) и транспортным (правая половина фиг.1). При работе устройства удары от пневмопробойника 1 через передний торец его бурта 2 передаются переднему торцу проточки 4 втулки 3 и далее - через поверхности 15, 14, выступ 12 и ребро 11 каждой из секций расширителя 7, которые при контакте с грунтом начинают в него внедряться. Под действием грунта на переднюю коническую часть 9, а далее и на конический участок 8 каждой из секций расширителя 7 они поворачиваются до упора их частей 9 в пневмопробойник 1. Расширитель 7 принимает рабочее положение (левая половина фиг. 1) с диаметром Д₁, равным диаметру проходимой скважины. Это положение в процессе проходки сохраняется, так как реакция грунта, прижимающая часть 9 каждой из секций расширителя 7 к пневмопробойнику 1 по величине больше реакции грунта, действующей в противоположном направлении, в силу описанного выше соотношения F₁>F₂. В процессе проходки скважины удары от пневмопробойника 1 расширителю 7 передаются через поверхности 15, 14 и пальцы 16 (фиг. 1, 3) от динамического воздействия разгружены. Устройство во втором исполнении (фиг. 2, 3) работает, в основном, аналогично описанному (фиг.1, 3). Здесь также при встрече с грунтом расширитель 7 принимает рабочее положение (левая половина фиг.2) при упоре задних частей каждой из секций расширителя 7 в пневмопробойник 1. При проходке скважины расширитель 7 идет открытым концом вниз и перед ним под действием ударов образуется грунтовой керн конусообразной формы, который раздвигает грунт. Окончательно скважина формуется цилиндрическим участком 10 внешней поверхности расширителя 7. Встречающиеся по пути скважины включения в грунте срезаются режущей внешней кромкой 18, что способствует поддержанию прямолинейности проходимых скважин.VERTICAL WELL DRIVING
The sections of the expander 7 until it meets the ground can occupy any position between the worker (left half of FIG. 1) and the transport (right half of FIG. 1). When the device is operating, blows from the pneumatic punch 1 through the front end of its collar 2 are transmitted to the front end of the groove 4 of the sleeve 3 and then through the surfaces 15, 14, the protrusion 12 and the edge 11 of each of the sections of the expander 7, which, when in contact with the ground, begin to penetrate into it. Under the action of the soil on the front conical part 9, and then on the conical section 8 of each of the sections of the expander 7, they rotate until the stop of their parts 9 into the pneumatic punch 1. The expander 7 takes the working position (left half of Fig. 1) with a diameter D ₁ equal to diameter of the drilled hole. This position is maintained during the driving process, since the soil reaction, pressing part 9 of each section of the expander 7 to the pneumatic punch 1, is larger than the soil reaction acting in the opposite direction, due to the relation F ₁ > F ₂ described above. In the process of driving the well, impacts from the pneumatic punch 1 to the expander 7 are transmitted through surfaces 15, 14 and the fingers 16 (Fig. 1, 3) are unloaded from the dynamic impact. The device in the second version (Fig. 2, 3) works mainly similarly to that described (Figs. 1, 3). Here, when meeting with the soil, the expander 7 assumes the working position (left half of FIG. 2) with the backs of each section of the expander 7 abutting in the air breaker 1. When the well is drilled, the expander 7 goes open end down and in front of it under the action of impacts a conical core is formed forms that spreads the ground. Finally, the well is formed by a cylindrical section 10 of the external surface of the expander 7. The inclusions encountered along the path of the well in the soil are cut by the cutting external edge 18, which helps to maintain the straightness of the drilled wells.

ПРОХОДКА СКВАЖИНЫ С ИСКРИВЛЕНИЕМ В НУЖНУЮ СТОРОНУ
Устройство по п.2 формулы изобретения (фиг.4) перед запуском ориентируют выступом 19 в сторону искривления скважины. После вхождения выступа 19 в грунт на устройство начинает действовать тормозящая сила со стороны грунта, отклоняющая его в выбранную сторону искривления скважины. Необходимый радиус искривления скважины обеспечивается наличием сменных секций расширителя 7 с различной шириной выступа 19.WELL BORE WITH A DISTURBANCE
The device according to claim 2 of the claims (figure 4) before starting is oriented by the protrusion 19 in the direction of the curvature of the well. After the protrusion 19 enters the soil, a braking force from the soil side begins to act on the device, deflecting it to the selected side of the well curvature. The required radius of curvature of the well is provided by the presence of replaceable sections of the expander 7 with different widths of the protrusion 19.

ПРОХОДКА СКВАЖИНЫ С ВИНТОВОЙ НАРЕЗКОЙ НА ЕЕ СТЕНКАХ
Устройство по п.3 формулы изобретения (фиг.5) запускают ранее описанным способом. После вхождения расширителя 7 в грунт на него и на втулку 3 начинает действовать радиальная составляющая реакции грунта через выступы 20, приводящая расширитель 7 и втулку 3 во вращение, в результате чего на стенках скважины образуются винтовые канавки.SCREW WELL WITH A SCREW THREAD ON ITS WALLS
The device according to claim 3 of the claims (Fig. 5) is launched as previously described. After the expander 7 enters the soil, a radial component of the soil reaction begins to act on it and on the sleeve 3 through the protrusions 20, leading the expander 7 and the sleeve 3 into rotation, as a result of which helical grooves form on the walls of the well.

ИЗВЛЕЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА ИЗ СКВАЖИНЫ
После достижения устройством (фиг. 1, 3) проектной глубины скважины пневмопробойник 1 реверсируют известным способом на самое короткое время и выключают. При этом устройство сдвигается вверх, и коническая передняя часть 9 расширителя 7 и его конический участок 8 теряют контакт с грунтом и на расширитель 7 перестают действовать силы со стороны грунта. При включении тягового механизма и извлечении устройства из скважины секции расширителя 7 под воздействием стенок скважины и возможных в ней выклиниваний поворачиваются, и расширитель 7 может занимать положение от рабочего (левая половина фиг. 1) до транспортного (правая половина фиг.1), где его диаметр Д₃ минимальный. Это позволяет легко извлечь устройство из скважины.REMOVING A DEVICE FROM A WELL
After the device (Fig. 1, 3) reaches the design depth of the well, the pneumatic punch 1 is reversed in a known manner for the shortest time and is turned off. In this case, the device shifts upward, and the conical front part 9 of the expander 7 and its conical section 8 lose contact with the soil and forces from the soil cease to act on the expander 7. When the traction mechanism is turned on and the device is removed from the well, the sections of the expander 7 under the influence of the walls of the well and possible pinch-outs in it turn, and the expander 7 can occupy a position from the worker (left half of Fig. 1) to the transport (right half of Fig. 1), where it diameter D ₃ minimum. This makes it easy to remove the device from the well.

Во втором исполнении устройство (фиг.2, 3) также легко извлекается из скважины, так как после контакта с грунтом секции его расширителя 7 под действием описанных факторов также занимают положение от рабочего (левая половина фиг.2) до транспортного (правая половина фиг.2). In the second embodiment, the device (FIGS. 2, 3) is also easily removed from the well, since after contact with the soil, sections of its expander 7 under the influence of the described factors also occupy a position from the worker (left half of FIG. 2) to the transport (right half of FIG. 2).

Устройства (фиг. 4, 5) по пп.2, 3 формулы изобретения также легко извлекаются из скважины, так как наружные размеры их выступов 19, 20 на цилиндрическом участке 10 внешней поверхности расширителя 7 в транспортном положении последнего не выходят за пределы его диаметра Д₃ в этом положении.The devices (Fig. 4, 5) according to claims 2, 3 of the claims are also easily removed from the well, since the outer dimensions of their protrusions 19, 20 on the cylindrical section 10 of the outer surface of the expander 7 in the transport position of the latter do not extend beyond its diameter D ₃ in this position.

ОБРАЗОВАНИЕ РАСШИРЕНИЯ В КОНЦЕ СКВАЖИНЫ
Любым известным способом, в том числе с помощью описанного устройства, проходят пионерную скважину диаметром Д₁ на глубину 1₁ (фиг.6) до проектной отметки начала ее расширения. Затем в скважину опускают заявляемое устройство с расширителем 7 (фиг.1, 2), диаметр Д₄ которого в транспортном положении примерно равен диаметру Д₁ пионерной скважины. По достижении дна скважины устройством его пневмопробойник 1 включают, и он начинает внедряться в грунт. По достижении частью 9 расширителя 7 бывшего дна скважины (фиг. 7) каждая из его секций под действием грунта на указанную часть 9, а далее на конический участок 8 его внешней поверхности повернется и расширитель 7 займет описанным образом рабочее положение с диаметром Д₅, большим его диаметра Д₄ в транспортном положении, а следовательно, большим и диаметра Д₁ ранее пройденной пионерной скважины, то есть при дальнейшем движении устройства происходит образование расширения в конце скважины с диаметром Д₅ (фиг.8), большим диаметра Д₁ пионерной скважины. Образование расширения происходит при раздвигании грунта частью 9 и коническим участком 8 расширителя 7 и калибровании его диаметра Д₅ цилиндрическим участком 10 того же расширителя 7. Это гарантирует постоянство диаметра Д₅ расширений в конце скважины, пройденных в грунтах с разными физико-механическими свойствами, что стабилизирует несущую способность набивных свай, сформованных в этих скважинах.EDUCATION EDUCATION AT THE END OF A WELL
By any known method, including using the described device, pass a pioneer well with a diameter of D ₁ to a depth of 1 ₁ (Fig.6) to the design mark of the beginning of its expansion. Then the inventive device with the expander 7 is lowered into the well (FIGS. 1, 2), the diameter D _{4 of} which in the transport position is approximately equal to the diameter D _{1 of the} pioneer well. Upon reaching the bottom of the well with the device, its pneumatic punch 1 is turned on, and it begins to penetrate into the ground. Upon reaching part 9 of the expander 7 of the former bottom of the well (Fig. 7), each of its sections under the action of soil on the specified part 9, and then on the conical section 8 of its outer surface, will turn and the expander 7 will occupy the working position with a diameter of D ₅ as described its diameter D ₄ in the transport position, and therefore large and diameter D _{1 of the} previously passed pioneer well, that is, with further movement of the device, an expansion occurs at the end of the well with a diameter D ₅ (Fig. 8), large diameter D _{1 of the} pioneer sk important. The formation of expansion occurs when the soil is parted apart by part 9 and the conical section 8 of the expander 7 and the diameter of D _{5 is} calibrated by the cylindrical section 10 of the same expander 7. This ensures the constancy of the diameter D _{5 of the} extensions at the end of the well, passed in soils with different physical and mechanical properties, which stabilizes the bearing capacity of printed piles formed in these wells.

После достижения проектной глубины скважины с длиной l₂ расширения в ее конце (фиг.9) пневмопробойник 1 устройства выключают и его описанным образом извлекают из скважины, при этом расширитель 7 займет транспортное положение с диаметром Д₄, примерно равным диаметру Д₁, что не создает трудностей при этой операции. Расширение в конце скважины образуется за одну проходку устройства, что наименее трудоемко.After reaching the design depth of the well with an extension length l ₂ at its end (Fig. 9), the pneumatic breaker 1 of the device is turned off and removed in the described manner from the well, while the expander 7 will occupy the transport position with a diameter of D ₄ approximately equal to the diameter of D ₁ , which is not creates difficulties during this operation. Expansion at the end of the well is formed in one penetration of the device, which is the least time consuming.

Claims

1. A device for drilling a well in the ground, comprising a reversible pneumatic punch and an expander with a cylindrical and at least one conical sections on the outer surface, consisting of longitudinal sections individually mounted on the pneumatic punch, characterized in that the longitudinal sections of the expander are pivotally mounted with the possibility of rotation in the longitudinal plane, and their axis of rotation are located within the conical section of its outer surface.

2. The device according to claim 1, characterized in that a protrusion is made on a cylindrical portion of the outer surface of at least one of the longitudinal sections of the expander.

3. The device according to claim 1, characterized in that on the cylindrical portion of the outer surface of the opposing longitudinal sections of the expander, longitudinal protrusions are made along a helical line of one direction.

4. The device according to claim 1, characterized in that the front end of the expander is made with a cutting outer edge.

5. The device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the inner surface of the longitudinal sections of the expander formed longitudinal ribs with protrusions on their rear parts included in the mating grooves of the sleeve, removably mounted on a pneumatic punch, and the outer surface of the protrusions of these ribs and the surfaces of the mating grooves of the sleeve in contact with them are made in radii, and the longitudinal sections of the expander are connected to the sleeve with fingers whose diameter is substantially smaller than the diameter of the holes in the longitudinal ribs of the longitudinal sections of the races expander.

6. The device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeve is composed of longitudinal sections covered by bandages fixed in the axial direction.

7. The device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a shoulder is made on the pneumatic punch, covered by a groove in the longitudinal sections of the sleeve.

8. The method of formation of expansion at the end of the well, at which a pioneer well passes, characterized in that the pioneer well is passed to the design depth of the beginning of its expansion and continues to penetrate to the design depth of the well using the device according to claims 1-7, the diameter of which expander in position is approximately equal to the diameter of the pioneer well.