RU2392384C1

RU2392384C1 - Vibration drill for fabrication of drilled concrete piles in soil

Info

Publication number: RU2392384C1
Application number: RU2009109936/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Яковлев (RU); Иван Николаевич Яковлев
Original assignee: Иван Николаевич Яковлев
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-06-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: vibration drill includes vibration rotary mechanism with carriage, auger with collaring bit and suspension for basic machine is arranged in the form of silent pile driver of directed action with distribution shaft equipped with gear fixed to it. Input shaft of gear is connected to distribution shaft of silent pile driver of directed action by toothed bevel gear, and output shaft of gear is connected to auger with collaring bit.

EFFECT: improved efficiency of equipment for fabrication of drilled concrete piles in soil, improved quality of drilled concrete piles made in soil, and expansion of technical opportunities.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть применено при изготовлении железобетонных фундаментов зданий, домов и других инженерных сооружений с использованием буробетонных свай в грунте; для вибробурения скважин в грунте; для погружения и извлечения металлических труб, ограждающих котлованы строящихся домов, или для погружения свай-оболочек в грунт; для погружения призматических железобетонных свай в грунт и других свайных элементов.The invention relates to the construction and can be applied in the manufacture of reinforced concrete foundations of buildings, houses and other engineering structures using bored concrete piles in the ground; for vibro-drilling wells in the ground; for immersion and extraction of metal pipes enclosing the foundation pits of houses under construction, or for immersion of pile-shells in the ground; for immersion of prismatic reinforced concrete piles in soil and other pile elements.

Известна установка для бетонирования набивных свай, содержащая транспортное средство с грузовым механизмом и буровым рабочим органом, составные по длине обсадную и бетонолитную трубы, гидравлический вибратор, наголовник, укрепленный на нижнем конце бетонолитной трубы, полый перистый виброуплотнитель - виброштамп с плоскими стальными штампованными перьями, и привод (патент РФ №2139978, кл. E02D 15/04, 1999 г.).A known installation for concreting rammed piles containing a vehicle with a cargo mechanism and a drilling tool, lengthwise casing and concrete pipes, a hydraulic vibrator, a headrest mounted on the lower end of the concrete pipe, a hollow cirrus vibro-compactor — a vibro-stamp with flat steel stamped feathers, and drive (RF patent No. 2139978, class E02D 15/04, 1999).

Недостатком этой установки является то, что операции по бурению скважины, погружению и извлечению обсадной трубы, подача бетона и уплотнение его осуществляются самостоятельными отдельными механизмами и приводами, что увеличивает состав оборудования и приводит к потере производительности при изготовлении свай в грунте.The disadvantage of this installation is that operations for drilling a well, immersing and extracting the casing, concrete supply and compaction are carried out by separate separate mechanisms and drives, which increases the composition of the equipment and leads to a loss of productivity in the manufacture of piles in the ground.

Известна машина для реализации винтовых свай, содержащая шнековый бур, содержащий полый сердечник и, по меньшей мере, одну винтовую полость, причем полый сердечник имеет открытый верхний конец и открытый нижний конец, трубу плунжера, установленную с возможностью скольжения внутри полого сердечника шнекового бура, причем верхний конец трубы плунжера присоединен к трубопроводу подачи бетона, а ее нижний конец снабжен отверстиями (патент РФ №2261305, кл. E02D 7/22, 2001 г.).A known machine for the implementation of screw piles containing a screw drill containing a hollow core and at least one screw cavity, and the hollow core has an open upper end and an open lower end, a plunger pipe mounted to slide inside the hollow core of the auger drill, and the upper end of the plunger pipe is connected to the concrete supply pipe, and its lower end is provided with holes (RF patent No. 2261305, class E02D 7/22, 2001).

Недостатком этой машины является то, что при заливке образующейся скважины бетоном не обеспечивается уплотнение бетона, что снижает качество сваи, изготовленной в грунте.The disadvantage of this machine is that when filling the resulting well with concrete, concrete is not compacted, which reduces the quality of piles made in the ground.

Наиболее близким техническим решением является устройство для вибровращательного бурения, включающее направляющую мачту, на которой установлена рама с вибровращательной кареткой, кинематически связанной посредством цепной передачи с двигателем вращателя и вибратора, смонтированными на консолях рамы, и механизм регулировки подачи штанги с буровым инструментом на забой (а.с. СССР №1078018, кл. Е21В 7/24, 1984 г.).The closest technical solution is a device for vibro-rotary drilling, including a guide mast, on which a frame is mounted with a vibro-rotary carriage kinematically connected via a chain drive to the rotator and vibrator motor mounted on the frame consoles, and a rod feed adjustment mechanism with a drilling tool for bottom hole (a .s. of the USSR No. 1078018, class E21B 7/24, 1984).

Недостатками этого устройства являются малая эффективность передачи вибрации на буровой инструмент, ограничены технические возможности изготовления буробетонных свай в грунте, например в слабых грунтах.The disadvantages of this device are the low efficiency of the transmission of vibration to the drilling tool, limited technical capabilities for the manufacture of concrete piles in the ground, for example in soft soils.

Изобретение направлено на повышение производительности оборудования для изготовления буробетонных свай в грунте, на улучшение качества буробетонных свай в грунте и расширение технических возможностей.The invention is aimed at improving the productivity of equipment for the manufacture of concrete piles in the soil, improving the quality of concrete piles in the soil and expanding technical capabilities.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте, включающий вибровращательный механизм с кареткой, шнек с забурником и подвеску к базовой машине, выполнен в виде вибропогружателя направленного действия с распределительным валом, снабженного дополнительным редуктором, прикрепленным к нему, при этом входной вал редуктора соединен с распределительным валом вибропогружателя направленного действия зубчатой конической передачей, а выходной вал редуктора соединен со шнеком с забурником, при этом редуктор снабжен гидравлическим захватом и инвентарной трубой, закрепленной гидравлическим захватом к редуктору, а гидравлический захват выполнен с неподвижным упорным и клиновидным подвижным башмаками, причем клиновидный подвижный башмак соединен гидроцилиндром с корпусом гидравлического захвата, а подвеска вибробура к базовой машине выполнена в виде подпружиненной траверсы, соединенной канатами с корпусом гидравлического захвата.The essence of the claimed invention lies in the fact that the vibratory drill for the manufacture of bored concrete piles in the ground, including a vibratory rotation mechanism with a carriage, a screw with a bump and a suspension to the base machine, is made in the form of a directional vibrator with a camshaft, equipped with an additional gearbox attached to it, this input shaft of the gearbox is connected to the camshaft of the directional vibration vibrator gear conical gear, and the output shaft of the gearbox is connected to the screw with urn, the gearbox is equipped with a hydraulic grip and an inventory pipe fixed with a hydraulic grip to the gearbox, and the hydraulic grip is made with a fixed stop and wedge-shaped movable shoes, and the wedge-shaped movable shoe is connected by a hydraulic cylinder to the hydraulic gripper body, and the vibro-drill suspension to the base machine is made in the form a spring-loaded traverse connected by ropes to the hydraulic gripper body.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид вибробура; на фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a vibratory drill; figure 2 is a view along arrow a of figure 1.

Вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте включает вибропогружатель 1 направленного действия с распределительным валом 2, каретку 3, редуктор 4 с входным валом 5, соединенным с распределительным валом 2 зубчатой конической передачей 6, шнек 7 с забурником 8, гидравлический захват 9, инвентарную трубу 10, подпружиненную траверсу 11, соединенную канатами 12 с корпусом 13 гидравлического захвата 9. Гидравлический захват 9 состоит из корпуса 13, выполненного в виде силовой скобы, в полости которой смонтированы неподвижный упорный башмак 14, подвижный клиновидный башмак 15, который соединен гидроцилиндром 16 с корпусом 13 гидравлического захвата 9. Инвентарная труба 10 может быть оснащена патрубком 17 с фланцем или бункером для подачи бетона в инвентарную трубу.A vibratory drill for the manufacture of bored concrete piles in the ground includes a directional vibrator 1 with a camshaft 2, a carriage 3, a reducer 4 with an input shaft 5 connected to a camshaft 2 by a bevel gear 6, a screw 7 with a bore 8, a hydraulic gripper 9, an inventory pipe 10 , a spring-loaded traverse 11 connected by ropes 12 to the housing 13 of the hydraulic gripper 9. The hydraulic gripper 9 consists of a housing 13 made in the form of a power bracket, in the cavity of which a stationary stop shoe 14 is mounted, a movable wedge-shaped shoe 15, which is connected by a hydraulic cylinder 16 to the housing 13 of the hydraulic gripper 9. The inventory pipe 10 can be equipped with a pipe 17 with a flange or a hopper for supplying concrete to the inventory pipe.

Корпус вибропогружателя 1 выполнен П-образной формы. Гидравлический захват 9 снабжен сменными башмаками для закрепления труб разных диаметров или других свайных элементов. Шнек 7 с забурником 8 выполнен длиннее инвентарной трубы 10 для облегчения погружения инвентарной трубы 10.The vibration absorber housing 1 is made of a U-shaped. The hydraulic gripper 9 is equipped with interchangeable shoes for fastening pipes of different diameters or other pile elements. The screw 7 with the bore 8 is made longer than the inventory pipe 10 to facilitate immersion of the inventory pipe 10.

Вибробур может быть использован для выполнения следующих видов работ:The vibratory drill can be used to perform the following types of work:

- для изготовления буробетонных свай в грунте;- for the manufacture of bored concrete piles in the ground;

- для вибробурения скважин в грунте;- for vibro-drilling wells in the ground;

- для погружения и извлечения металлических обсадных труб или железобетонных свай-оболочек в грунт;- for immersion and extraction of metal casing pipes or reinforced concrete piles-shells in the ground;

- для погружения призматических железобетонных свай в грунт.- for immersion of prismatic reinforced concrete piles in the ground.

Вибробур для изготовления буробетонных свай в грунте работает следующим образом. Вибробур в собранном виде при помощи проушины 18, подпружиненной траверсы 11 и каретки 3 подвешивают к мачте базовой машины (не показано). Затем базовой машиной наводят вибробур на место изготовления буробетонной сваи, приспускают канаты подвески вибробура до упора забурника 8 и шнека 7 в грунт. Включают привод вибробура, при этом шнек 7 с забурником 8 приводятся во вращение и одновременно с инвентарной трубой 10 под действием вибропогружателя 1 погружаются в грунт. Так как шнек 7 с забурником 8 выступают из полости инвентарной трубы 10, то основное сопротивление грунта преодолевает и разрабатывает выступающая часть шнека 7 с забурником 8, с большей частью отбора мощности привода вибробура.A vibratory drill for the manufacture of bored concrete piles in the soil works as follows. The vibratory drill is assembled using an eye 18, a spring-loaded traverse 11 and a carriage 3 suspended from the mast of the base machine (not shown). Then, the base machine induces a vibratory drill to the place of manufacture of the concrete pile, lower the ropes of the suspension of the vibratory drill to the stop of the bore 8 and auger 7 in the ground. The drive of the vibratory drill is turned on, while the screw 7 with the bore 8 is driven into rotation and simultaneously with the inventory tube 10 are immersed in the ground under the action of the vibrator 1. Since the screw 7 with the bore 8 protrudes from the cavity of the inventory pipe 10, the main soil resistance overcomes and develops the protruding part of the screw 7 with the bore 8, with most of the power take-off of the vibratory drill drive.

Разработанный грунт подается шнеком 7 в полость инвентарной трубы 10. Мощные толчки вибропогружателя 1 на забой забурником 8 значительно повышают интенсивность бурения и помогают успешно преодолевать твердые породы грунта при бурении и погружении инвентарной трубы 10 в целом. Подачу вибробура на забой при бурении регулируют путем натяжения канатов подвески подпружиненной траверсы 11. После погружения инвентарной трубы до проектной отметки включают гидрозахват 9 на открепление инвентарной трубы 10 и вынимают шнек 7 вместе с грунтом из полости инвентарной трубы 10.The developed soil is fed by screw 7 into the cavity of the inventory pipe 10. Powerful shocks of the vibrator 1 to the bottom by the bore 8 significantly increase the drilling intensity and help to successfully overcome solid soil during drilling and immersion of the inventory pipe 10 as a whole. The supply of a vibratory drill to the bottom while drilling is regulated by tensioning the suspension ropes of the spring-loaded traverse 11. After immersing the inventory pipe to the design level, include a hydraulic catch 9 to detach the inventory pipe 10 and remove the screw 7 together with the soil from the cavity of the inventory pipe 10.

После освобождения полости инвентарной трубы 10 и шнека 7 от грунта шнек 7 опускают в полость инвентарной трубы 10, закрепляют инвентарную трубу 10 гидравлическим захватом 9, включают привод вибропогружателя на вращение шнека в обратный ход бурению и подают бетон через патрубок 17 в полость инвентарной трубы 10. Поданный бетон в полость инвентарной трубы 10 шнеком 7 плавно перемешивается, заполняя полость инвентарной трубы 10. После заполнения пространства в полости инвентарной трубы 10 бетоном инвентарную трубу 10 извлекают из скважины, которая в процессе извлечения инвентарной трубы заполняется бетоном, который уплотняется под действием вибрации и вращающимся шнеком 7.After releasing the cavity of the inventory pipe 10 and the screw 7 from the soil, the screw 7 is lowered into the cavity of the inventory pipe 10, fix the inventory pipe 10 with a hydraulic gripper 9, turn on the vibrator driver to rotate the screw in the reverse stroke and feed concrete through the pipe 17 into the cavity of the inventory pipe 10. The concrete supplied into the cavity of the inventory pipe 10 by the screw 7 is smoothly mixed, filling the cavity of the inventory pipe 10. After filling the space in the cavity of the inventory pipe 10 with concrete, the inventory pipe 10 is removed from the well, which the process of extracting the inventory pipe is filled with concrete, which is compacted by vibration and a rotating screw 7.

Недостающий объем бетона для заполнения скважины, компенсирующий объем металла извлеченной инвентарной трубы 10 и шнека 7 подают в процессе извлечения инвентарной трубы 10 и шнека 7 через патрубок 17 и присоединенный к нему рукав из дополнительной емкости.The missing volume of concrete to fill the well, compensating for the metal volume of the extracted inventory pipe 10 and the screw 7 is supplied in the process of extracting the inventory pipe 10 and the screw 7 through the pipe 17 and the sleeve attached to it from the additional tank.

В заполненную бетоном скважину помещают металлический каркас путем задавливания его с применением вибрации дополнительным устройством, предусмотренным в комплекте базовой машины (не показано).A metal frame is placed in a well filled with concrete by crushing it using vibration with an additional device provided in the set of the base machine (not shown).

Металлический каркас по другому варианту может быть установлен при изготовлении буробетонной сваи в грунте следующим образом. После выемки грунта из полости погруженной инвентарной трубы 10 в грунт металлический каркас вставляют в инвентарную трубу 10, затем от шнека 7 отсоединяют забурник 8, после чего шнек опускают в полость инвентарной трубы 10 так, что каркас входит во внутреннюю полость шнека. Таким образом, при заполнении инвентарной трубы 10 бетоном и извлечении ее из скважины металлический каркас остается в бетоне, образуя конструкцию буробетонной сваи, изготовленной в грунте. При этом металлический каркас должен быть снабжен центрирующим кольцом в нижней части для инвентарной трубы и в верхней части для шнека. На этом цикл изготовления вибробуром буробетонной сваи в грунте закончен.The metal frame in another embodiment can be installed in the manufacture of concrete piles in the ground as follows. After excavation from the cavity of the immersed inventory pipe 10 into the soil, the metal frame is inserted into the inventory pipe 10, then the bore 8 is disconnected from the screw 7, after which the screw is lowered into the cavity of the inventory pipe 10 so that the frame enters the internal cavity of the screw. Thus, when filling inventory pipe 10 with concrete and removing it from the well, the metal frame remains in concrete, forming the structure of a concrete pile made in the ground. In this case, the metal frame must be equipped with a centering ring in the lower part for the inventory pipe and in the upper part for the screw. On this, the cycle of manufacturing a vibratory drill of a bored concrete pile in the soil is completed.

При использовании вибробура для вибробурения скважин в грунте от вибробура отсоединяют инвентарную трубу и в таком виде вибробур присоединяют к мачте базовой машины путем подвески его к подъемнику за проушину 18 подпружиненной траветсы 11 и присоединения к направляющим мачты при помощи каретки 3.When using a vibratory drill for vibro-drilling wells in the ground, the inventory pipe is disconnected from the vibratory drill and in this form, the vibratory drill is connected to the mast of the base machine by suspending it from the hoist by the eye 18 of the spring-loaded traverse 11 and attaching it to the mast guides using the carriage 3.

Бурение скважины в грунте выполняют путем включения привода вибропогружателя 1. Подачу при бурении осуществляют подъемником базовой машины, регулируя скорость подъема-спуска.Drilling a well in the ground is carried out by turning on the drive of the vibration absorber 1. Filing during drilling is carried out by the elevator of the base machine, adjusting the speed of ascent.

При использовании вибробура для погружения или для извлечения металлических труб, ограждающих котлованы при строительстве домов, вибробур должен быть подвешен к мачте.When using a vibratory drill for immersion or to remove metal pipes enclosing pits during the construction of houses, the vibratory drill should be suspended from the mast.

Погружение металлических труб осуществляют следующим образом. В погружаемую трубу заводят шнек 7 с забурником 8, а погружаемую трубу заводят в гидравлический захват 9 и закрепляют ее в нем. Затем подъемником базовой машины вибробур с присоединенной погружаемой трубой поднимают в вертикальное положение, наводят на точку погружения и выполняют погружение трубы, регулируя подачу при погружении подъемником базовой машины, изменяя скорость подъема-спуска подпружиненной траверсы 11 подвески вибробура.The immersion of metal pipes is as follows. A screw 7 with a bore 8 is introduced into the immersed pipe, and the immersed pipe is inserted into the hydraulic gripper 9 and fixed in it. Then the elevator of the base machine, the vibratory drill with the attached immersion pipe is raised to a vertical position, pointing to the immersion point and the pipe is immersed, adjusting the feed when immersed by the elevator of the base machine, changing the speed of lifting and lowering the spring-loaded beam 11 of the vibro-drill suspension.

После погружения трубы открепляют ее от вибробура гидравлическим захватом 9, включают вибропогружатель 1 в обратный ход бурению. При этом подъемником базовой машины поднимают вибробур в верхнее положение. В процессе подъема вибробура в верхнее положение шнек 7, вращаясь в обратном направлении, не выполняет выемку грунта из полости погруженной трубы. Если есть необходимость выемки грунта из полости погруженной трубы, то подъем вибробура выполняют без включения вибропогружателя 1 в работу.After immersion of the pipe, it is detached from the vibratory drill by a hydraulic gripper 9, the vibrator 1 is included in the reverse stroke drilling. In this case, the hoist of the base machine lifts the vibratory drill to the upper position. In the process of lifting the vibratory drill to the upper position, the screw 7, rotating in the opposite direction, does not carry out excavation from the cavity of the submerged pipe. If there is a need for excavation from the cavity of the submerged pipe, then the vibratory drill is lifted without including the vibrator 1 in the work.

Погружение призматических железобетонных свай в грунт выполняют следующим образом. Сначала выполняют бурение лидирующих скважин в грунте без участия инвентарной трубы 10. Затем отсоединяют шнек 7 от выходного вала редуктора 4 и конец выходного вала редуктора 4 ограждают прикреплением к редуктору 4 приставки, а к гидравлическому захвату 9 присоединяют сменные башмаки для призматической сваи (не показано). При указанном оснащении вибробур может быть использован для погружения железобетонных призматических свай в пробуренные заранее лидирующие скважины в грунте. Изготовление буробетонных свай в грунте с использованием предлагаемого вибробура позволяет значительно повысить производительность труда и улучшить качество буробетонных свай, а также расширить возможность его применения.The immersion of prismatic reinforced concrete piles in the ground is as follows. First, the leading wells are drilled in the soil without the participation of the inventory pipe 10. Then, the screw 7 is disconnected from the output shaft of the gearbox 4 and the end of the output shaft of the gearbox 4 is protected by attachment to the gearbox 4 of the attachment, and replaceable shoes for the prismatic pile are attached to the hydraulic gripper 9 (not shown) . With the specified equipment, vibratory drills can be used to immerse reinforced concrete prismatic piles in pre-drilled leading wells in the ground. The manufacture of bored concrete piles in the soil using the proposed vibratory drill can significantly increase labor productivity and improve the quality of bored concrete piles, as well as expand the possibility of its application.

Claims

1. A vibratory drill for the manufacture of bored concrete piles in the ground, including a vibratory rotation mechanism with a carriage, a screw with a bump and a suspension to the base machine, characterized in that the vibration rotation mechanism is made in the form of a directional vibrator with a camshaft, equipped with a gearbox attached to it, while the input shaft of the gearbox is connected to the camshaft of the directional vibrator for the bevel gear, and the output shaft of the gearbox is connected to the auger with a bore.

2. The vibratory drill according to claim 1, characterized in that the gearbox is equipped with a hydraulic gripper made with a fixed stop and wedge-shaped movable shoes, and an inventory pipe attached by a hydraulic gripper to the gearbox, while the wedge-shaped movable shoe is connected by a hydraulic cylinder to the hydraulic gripper body.

3. The vibratory drill according to claim 1, characterized in that its suspension to the base machine is made in the form of a spring-loaded traverse connected by ropes with a hydraulic gripper.