Буровые установки универсального назначения для устройства буронабивных свай

Буровая установка универсального назначения

При возведении строительных объектов широкое применение нашло обустройство свайных фундаментов. К сожалению, соседние здания испытывают отрицательное воздействие от динамической нагрузки, происходящей вследствие установки забивных свай. Чтобы свести воздействие к минимуму, фундамент возводят, используя буронабивные сваи.

Буронабивные сваи: технология устройства

На фото — принцип работы буронабивной машины для установки буронабивных свай

Главная задача устройства буронабивных свай — это бурение скважин с использованием установки с непрерывным шнеком. В каждую по окончании грунтовой выемки устанавливается арматурный каркас, после чего все заливается бетоном, изготовленным заранее. Если работа осуществляется на обводненном или слабо устойчивом грунте, перед тем, как опустить арматуру, в скважине осуществляется установка обсадных труб. При бурении пустотелым шнеком подача бетона осуществляется через от верстие в стволе при подъеме грунта и его удалении в то же время. После этого в уже залитый бетон происходит погружение арматурного каркаса, устанавливаемого под собственным весом или с использованием вибропогружателя.

Устройство буровой установки

На фото — схема буровой установки

Буровая установка для устройства буронабивных свай универсального действия представляет собой машину, имеющую буровое и энергетическое оборудование, предназначенное для ремонта старых и освоения новых скважин. Главным рабочим элементом является телескопическая мобильная мачта, которая смонтирована на шасси и способна наклоняться во все стороны. Ее используют для того, чтобы осуществлять контроль над навесным оборудованием. Для того, чтобы привести установку в транспортное и рабочее положение, используются гидроцилиндры. Силовой агрегат машины используется для привода рабочих органов.

Назначение келли-штанги

На фото — келли-штанги для буронабивных установок

Келли-штанга представляет собой выдвижное буровое устройство, обладающее телескопической конструкцией. На нее осуществляется монтаж шнекового рабочего органа в буровых установках универсального действия. Келли-штанга передает от привода крутящий момент к рабочему инструменту.

Используют келли-штангу во время бурения с обсадной трубой для того, чтобы погрузить на значительную глубину рабочий инструмент. Благодаря телескопической конструкции во время погружения в грунт обсадной трубы длину устройства можно изменить. Характеристики бурения оказывают влияние на выбор келли-штанги:

• длина, которой обладает подъемная система;
• то, какими внутренними и наружными размерами обладает вращательная головка;
• глубина самой скважины.

На фото — буровая установка с келли-штангой

Келли-штанги делятся на три вида.

1. Блокирующие — 2-х, 3-х и 4-х секционные.
2. Фрикционные — до 6 секций, используются для бурения на 100-метровую глубину (максимум).
3. С амортизирующим устройством — пружинным или тарельчатым.

На фото — келли-штанга для установок Bauer

Базовые установки: классификация

Далее мы рассмотрим, по каким параметрам классифицируются установки, предназначенные для устройства буронабивных свай.

По типу защиты стенок скважины:

• с неизвлекаемыми или инверторными обсадными трубами;
• без защиты.

По типу бурения скважины:

• шнековым буром, обладающим полым или цельным рабочим органом;
• вращательным методом;
• ударным способом с применением грейфера «Хаммер Граб» и долота-шарошки.

По типу рабочих оборудовательных органов:

• с непрерывным извлечением из забоя грунта по спирали шнека;
• с выемкой грунта на поверхность роторами (вращающимися органами).

По виду механизмов передвижения:

• пневманический ход;
• гусеничный ход;
• железнодорожная платформа;
• шагающий механизм;
• катки, понтоны и их комбинации.

По типу привода рабочих механизмов в работу:

• двигатель внутреннего сгорания;
• гидро-и пневмопривод, электрический мотор.

Наиболее известные и востребованные модели буровых установок

В современное время особую популярность приобрел бренд Sany – буровые установки универсального действия для устройства буронабивных свай нашли на рынке обширное применение. Данная международная корпорация ежегодно изготовляет около 1500 установок. Буровые машины роторного типа САНИ отлично зарекомендавали себ при строительстве трассы федерального значения «Амур», Москвы-Сити, олимпийских объектов Сочи 2014, а также при восстановительных работах Саяно-Шушенской ГЭС. В роли силового агрегата используются моторы Isuzu и Mitsubishi из Японии, а также CAT из США и Deutz из Германии.

Буровые установки САНИ представлены следующими агрегатами:

• буровые установки со шнековым буром (полным) и системой CFA, предназначенные для бурения скважин, диаметр которых 800 мм, а глубина составляет 24 м
• .Роторные машины серии SR, диаметр скважины не превышает 350 см, а глубина бурения составляет до 120 м.

Также востребованы буровые установки Trive 150 LS (Италия), Bauer MBG12 (Германия), Zoomlion ZR360C (Китай), KATO (Япония). Их используют при оборудовани городских зданий и объектов, ЖД-магистралей, морских портов, а также свайных оснований мостов.

Из установок отечественного производства наиболее широкое применение нашла бурильно-сваебольная машина БМ 811 (Урал 4320). Она отличается доступной стоимостью и надежностью. Данная бурильно-сваебойная машина предназначена для труднодоступной местности, имеет гусеничный ход, поэтому ее широко используют на крайнем севере при возведении нефтегазодобывающих объектов.

Машины для устройств буронабивных свай

На практике все шире применяются основания и фундаменты из буронабивных свай, при устройстве которых исключается деформация элементов несуших конструкций зданий и сооружений, расположенных поблизости от места производства работ, и шум, возникающий при работе молотов. Фундаменты из набивных свай имеют большую несущую способность, чем фундаменты из забивных свай. Буронабивные сваи изготовляются диаметром 600… 1700 мм при глубине заложения до 40…50 м и способны воспринимать сосредоточенные нагрузки до 300… 1000 т на сваю. Их широко применяют в фундаментах опор мостов и несущих конструкций каркасных зданий и сооружений.

Технологический цикл изготовления буронабивных свай включает операции бурения ствола скважины под будущую сваю, изготовление и установку каркаса сваи, бетонирование ствола скважины. Защиту стенок скважин от возможного обрушения при проходке скважин в неустойчивых грунтах осуществляют обычно с помощью обсадных неизвлекаемых или инвентарных извлекаемых труб, а также избыточным давлением глинистого раствора или воды. Наиболее трудоемкой и продолжительной (55…60% общего времени цикла) технологической операцией является бурение ствола скважины, которое осуществляется с помощью специальных (бурильных) машин или навесного бурильного оборудования, смонтированного на базе одноковшовых экскаваторов с гидравлическим и механическим приводом.

Для бурения скважин диаметром 0,36… 1,0 м без применения обсадных труб под свайные основания и фундаменты зданий и сооружений применяют навесное бурильное оборудование на серийных гидравлических экскаваторах 4-й и 5-й размерных групп, основным бурильным инструментом которого служат сменные шнековые буры.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Навесное бурильное оборудование к экскаватору ЭО-4121Б предназначено для бурения вертикальных и крутонаклонных скважин диаметром 0,36…0,63 м на глубину до 15 м под свайные фундаменты в немерзлых, сезонно-мерзлых и вечно-мерзлых грунтах, содержащих до 45%травийно-галечниковых включений с фракциями до 50 мм В поперечнике. Навесное бурильное оборудование унифицировано с бурильным оборудованием бурильно-крановой машины БКМ-1501 и монтируется на кронштейне навески в виде сварной рамной конструкции, прикрепленной к поворотной платформе экскаватора с помощью двух цапф. В состав бурильного оборудования входят двухсекционная бурильная мачта, гидроцилиндры изменения угла наклона мачты, механизмы вращения и рабочей подачи бура, спуско-подъемный механизм, телескопическая бурильная штанга, сменный бурильный инструмент и гидрооборудование. Навесное оборудование комплектуется тремя короткошнековыми бурами диаметром 0,36; 0,5 и 0,63 м, сменные режущие элементы которых (резцы и забурники) армируются твердосплавными пластинами. Для привода всех механизмов бурильного оборудования используется насосная станция базового экскаватора. Управление навесным бурильным оборудованием ведется из кабины экскаватора.

Навесное оборудование к экскаваторам ЭО-5123иЭО-5124 (рис. 16.1, а) используют для бурения в связных немерзлых и мерзлых грунтах вертикальных скважин диаметром 0,65 и 1,0 м на глубину до 20 м. Бурильное оборудование навешивается на основную стрелу 3 базового экскаватора и состоит из сменного бурильного инструмента 8, вращателя 7, напорной штанги 5, перемещающейся в направляющем корпусе 6, и механизма перемещения штанги. В качестве основного бурильного инструмента используется шнековый бур, дополнительного —- ковшовый бур.

Бурильный инструмент приводится во вращение вращателем (рис. 16.1, б), состоящим из двух гидромоторов 13 и зубчатого редуктора 14. Механизм перемещения (подъема и опускания) штанги монтируется на направляющем корпусе и представляет собой две унифицированные лебедки, каждая из которых включает барабан для перематывания напорного каната 12, трехступенчатый редуктор 0 (аналогичный редуктору механизма передвижения экскаватора), тормоз и гидромотор 9. Напорное усилие на бурильный инструмент создается весом инструмента, штанги с вращателем и лебедками. Перевод оборудования из рабочего положения в транспортное осуществляется поворотом двумя гидроцилиндрами 4 (см. рис. 16.1, а), направляющего корпуса со штангой назад при одновременном опускании вперед стрелы гидроцилиндрами 2. Гидромоторы лебедок и вращателя питаются от насосной установки базового экскаватора через гндрораспределитель, установленный на стреле.

Для бурения скважин под защитой обсадных труб при сооружении буронабивных свай используют бурильное навесное оборудование ЭО-5123.50 (БМ-3001) и бурильные машины БМ-3002и БМ-4001.

Навесное оборудование ЭО-5123.50 предназначено для бурения скважин диаметром до 1,3 м на глубину до 30 м с уширенной полостью на конце диаметром до 3,5 м под буронабивные сваи, возводимые в качестве фундаментов промышленных, гражданских и транспортных сооружений, в том числе под опоры мостов. Бурение скважин можно вести в немерзлых грунтах I…1V групп, содержащих до 30% гравийно-галечниковых включений размером до 50 мм и в сезонно-мерзлых грунтах прочностью до 300 ударов по плотномеру (ударнику) ДорНИИ.

Рис. 16.1. Бурильное оборудование на базе экскаваторов ЭО-5123, ЭО-5124: а — общий вид установки; 6 — кинематическая схема

Способ разработки скважин — вращательный или циклический. Вращательное бурение скважин ведется ковшовыми и шнековыми бурами диаметром 0,8; 1 и 1,3 м, цикличное — ударным или напорным грейфером.

Привод бурильного оборудования — гидравлический.

Бурильное оборудование ЭО-5123.50 (рис. 16.2) навешивается на экскаватор 13 (ЭО-5117) и включает решетчатую мачту б, телескопическую штангу 7, лебедку /, вращатель 10, комплект бурильного инструмента, обсадное оборудование 14, гидроцилиндры подъема — опускания мачты и перемещения вращателя.

Рис. 16.2. Бурильное оборудование ЭО-5123.50

В комплект бурильного инструмента входят основной ковшовый 11 и шнековый буры, грейфер, ударное бурильное долото, бурильный расширитель, вставка и обечайки, комплект обсадных труб. Матча 6 с оголовком 4 шарнирно крепится в проушинах поворотной платформы и переводится из транспортного положения в рабочее и обратно с помощью гидроцилиндров 12. Положение оголовка с отводными блоками 5 регулируется канатом 2. На мачте установлены направляющие, по которым с помощью длинноходового гидроцилиндра 8 перемещается вращатель бурильного инструмента. В передней части вращателя имеется площадка 9 с ограждениями и лестницей для обслуживания вращателя и удобства монтажных работ при смене рабочих органов.

Телескопическая штанга состоит из трех выдвижных секций и одновременно передает рабочему органу крутящий момент от вращателя и напорное усилие. Штанга подвешена на канате 3 лебедки. Барабан 5 (рис. 16.3, а) лебедки приводится во вращение от двух гидромоторов 1 через редуктор 2. Управление барабаном лебедки осуществляется с помощью ленточной фрикционной муфты 4 и ленточного тормоза 3 с гидравлическим приводом. Вращение штанге с рабочими органами 12 сообщается от двух гидромоторов б (рис. 16.3, б) через одноступенчатые планетарные редукторы 7 и открытую зубчатую передачу 9, зубчатое колесо которой связано с корпусом вращателя через опорно-поворотное устройство 10 и соединяется со штангой 11с помощью ярма 8. Вращатель обеспечивает также вдавливание обсадных труб и штанги с рабочим органом с помощью длинноходового гидроцилиндра.

При установке грейферного оборудования бурильную штангу с ярмом демонтируют, а вращатель используют в качестве направляющего стакана, предотвращающего раскачивание грейфера при повороте на разгрузку. Составными частями грейфера (рис. 16.4), подвешиваемого через вертлюг 4 к грузовому канату 5, являются корпус, подпружиненная подвижная обойма 2, челюсти 7, соединенные с подвижной обоймой тягами 6, и канатный полиспаст 3, для стягивания челюстей при заборе грунта. Положение показывает грейфер перед началом забора фунта, положение II — перед выгрузкой грунта. Расширитель обеспечивает возможность расширения нижней полости скважины до диаметров 2,65 и 3,5 м.

При проходке скважин во влагонасыщенных грунтах со значительным содержанием гальки и валунов взамен ударного грейфера используют напорный штанговый грейфер, устанавливаемый на штангу вместо бура.

Рис. 16.3. Кинематическая схема привода бурильного оборудования ЭО-5123.50

Обсадное оборудование предназначено для придания обсадным трубам качательных движений при их погружении, а также извлечения труб из грунта. Оно состоит из основания, составного хомута с гидроцилиндром зажима, двух гидроцилиндров вертикального движения и гидроцилиндра механизма качания труб с водилом, шарнирно соединенным с хомутом. Для захвата обсадных труб и установки их в обсадном оборудовании служат сменные (в зависимости от диаметра трубы) обечайки, закрепляемые на вращателе. Правильная (без перекосов) установка обсадной трубы в обсадном оборудовании обеспечивается вкладышами соответствующего диаметра. Управну до 40 м под защитой обсадных инвентарных труб в немерзлых грунтах I…IV групп, в том числе с гравийно-галечниковыми и валунными включениями, а также с забуриванисм в скальные грунты. Машина (рис. 16.5) применяется при сооружении вертикальных и наклонных буронабивных свай большой несущей способности, возводимых в качестве фундаментов под пойменные и русловые опоры больших мостов, под промышленные и гражданские здания и сооружения. Бурильное оборудование машины имеет гидравлический привод и смонтировано на переоборудованном экскаваторе ЭО-6122А (ЭО-6123) вместо копающего оборудования. Оно включает трубчатую мачту 6 с оголовком, телескопическую штангу 3, лебедку с подъемным канатом 5, вращатель 2, комплект бурильного инструмента, обсадное оборудование, гидроцилиндры 4, 7 подъема — опускания мачты и перемещения вращателя. В комплект сменного бурильного инструмента входят ковшовые и шнековые буры, грейфер, бурильное ударное долото и расширитель для расширения нижней полости скважины до диаметров 2,65 и 3,5 м. Гидропривод бурильного оборудования обслуживается насосной установкой базового экскаватора 8. Управление операциями бурения осуществляется из кабины машиниста. Конструкция и принцип работы бурильного оборудования машин ЭО-5123.50 и БМ-4001 имеют мало различий.

Рис. 16.4. Схема работы грейфера оборудования ЭО-5123.50