Что такое ковшовый способ бурения

Буронабивные сваи по типу ковшового бура

Буронабивные сваи в грунтах сухого и маловлажного типа устраивают буровым агрегатом, который снабжается шнековой колонной или ковшовым буром. Он разбуривает скважину до того диаметра и той глубины, которые требуют расчеты проекта. Бурение скважин происходит с одновременной выдачей раздробленного грунта на поверхность.

Ковшовый бур является самым популярным видом модели, который применяется при таком методе устройства буронабивных свай. Ковшовый бур подходит при бурении скважин большого диаметра. Лучше всего использовать этот инструмент в грунте песчано-глинистого типа. В этом виде грунта меньше всего обломочного материала.

Ковшовый бур не рекомендуется применять при бурении скважин в грунте, где присутствуют гравийно-глинистые отложения. При бурении ковшовым методом скорость бурения получается более низкой.
Метод ковшового бурения имеет некоторые трудности, но все равно, большая часть современных установок оснащена бурами этой системы. Например, в установке УБСР-25 включен ковшовый бур с распорами. Его опускают в скважину с помощью каната. Корпус установки состоит из цилиндра, который имеет различные диаметры.

Ковшовый бур имеет крышку с двумя боковыми стенками, и днище, которое оснащено стягивающим штоком. Кассета с днищем является рабочим органом буровой установки. Этот орган имеет конусообразную форму. К форме привариваются лезвия и два ножа. Они имеют зубчатую форму и выполнены из твердого сплава.
Когда установка погружается в скважину, пружина сжимается под массой ковшового бура. А распорные секторные приборы находятся вверху. Диаметр внутри обсадных труб получается больше диаметра секторных захватов. Поэтому бур свободно поднимается и опускается.

Компания ООО «РосСтрой Сваи» находится в городе Санкт-Петербург, и выполняет все необходимые работы по буронабивным сваям по различным технологиям. Это и грейфер, и желонка, и полый шнек.

Буронабивные сваи по типу ковшового бура наша компания может выполнить очень профессионально, потому что много лет занимается этой работой и имеет современную технику, созданную специально для работ по этой технологии.

Помимо этого, специалисты нашей компании обладают огромным опытом в проведении данных работ и выполнят их независимо от того, в каком регионе вам они нужны.

Факторы, которые влияют на цену бурения:

• Глубина бурения
• Диаметр бурения
• Геологический разрез
• Географическое расположение
• Степень готовности площадки (подъезды для техники, отсыпка и так далее)
• Выбранные материалы (марка бетона, строение арматурных каркасов)
• Технология бурения
• Дополнительные сложности (работа в стесненных условиях, невозможность работать полный рабочий день, и т.д)

Стоимость производства работ

Технология	Стоимость
Фундекс	от 1500р./м.пог.
CFA	от 1900р./м.пог.
DDS	от 1500р./м.пог.
CSP	от 3000 р./м.пог.
Double Rotary	от 3000 р./м.пог.
Вибропогружение	от 2000 р./м.пог.
Келли-штанга	от 3000 р./м.пог.
Забивка свай	от 500 р./м.пог.

Уважаемые клиенты, партнеры и коллеги! Профессионализм сотрудников, отличное качество работы и гибкая ценовая политика компании — наше кредо. ООО «РосСтрой Сваи» станет для вас надежными партнером и исполнителем.

С уважением, Поляков Андрей Андреевич, директор по развитию ООО «РосСтрой Сваи»

Источник

Вращательное бурение

Вращательное бурение — способ сооружения скважин путем разрушения горной породы за счет вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка).

Основные разновидности вращательного бурения, используемого для сооружения исследовательских и эксплуатационных скважин:

• роторное бурение (вращение передается инструменту через бурильную колонну ротором, установленным в буровой вышке),
• турбинное бурение (вращение инструмента двигателем-турбобуром непосредственно на забое),
• роторно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, установленным в забойном агрегате, вращаемом через колонну ротором),
• реактивно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, агрегат вращается от реактивных моментов),
• электробурение (вращение инструмента электромотором непосредственно на забое),
• бурение объемным двигателем (вращение инструмента винтовым гидравлическим двигателем на забое).

Вращательное бурение неглубоких (главным образом взрывных) скважин осуществляется путем передачи вращательного момента через штангу от бурового станка к породоразрушающему инструменту либо шарошечного типа, либо лопастного с удалением пород по витым штангам — шнекам; принцип вращательного бурения используется также при бурении сверлами.
Вращение бурового инструмента в комбинации с ударом применяют, например, при вращательно-ударном бурении, ударно-вращательном бурении.
В зависимости от глубины бурения мощность буровых установок, используемых для вращательного бурения, составляет от нескольких десятков кВт до нескольких тысяч кВт.
При вращательном бурении породы разрушаются по всему забою или по кольцевому пространству с отбором керна (колонковое бурение).
В зависимости от горнотехнических условий при вращательном бурении сооружают вертикальные, горизонтальные, наклонные, разветвленные и кустовые скважины.

Вращательное бурение заменило ударное бурение во 2 й половине 19 в., с начала 20 в. вращательное бурение — основной способ сооружения скважин.

Источник

Ковшовый бур

Владельцы патента RU 2543240:

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин. Техническим результатом является повышение производительности, выполнение уплотненного основания. Ковшовый бур включает кольцевой бур с внутренним шнековым буром, выполненным в виде спирали. Ковшовый бур имеет уширение в шнековом буре в нижней части с окном для забора грунта, при этом спиральная навивка выполнена на внутренней и внешней поверхности уширения, а привод взаимного противоположного вращения кольцевого и шнекового буров выполнен с помощью зубчатых передач. 4 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для бурения скважин.

Известен ковшовый бур для проходки скважин, дно которого оснащено проходными стенками [1].

Недостатком его является низкая производительность.

Наиболее близким к предлагаемому является ковшовый бур, включающий шнековую спираль с кольцевым буром[2].

Недостатком этого ковшевого бура является низкая производительность и невозможность применения для устройства уплотненного основания в виде конуса.

Цель изобретения повышение производительности, упрощение конструкции и устройство уплотненного основания в виде конуса.

Указанная цель достигается тем, что ковшовый бур, включающий кольцевой бур с внутренним шнековым буром, выполненным в виде спирали, имеет уширение в шнековым буре в нижней части с окном для забора грунта, при этом спиральная навивка выполнена на внутренней и внешней поверхности уширения, а привод взаимного, противоположного вращения кольцевого и шнекового буров выполнен с помощью зубчатых передач.

На фиг.1 изображен ковшовый бур; на фиг.2 изображен шнековый бур; на фиг.3 изображен вертикальный разрез ковшового бура; на фиг.4 горизонтальный разрез механизма вращения.

Ковшовый бур состоит из шнекового бура 1, кольцевого бура 2,внешней спиральной навивки шнекового бура 3, уширения шнекового бура с окном для забора грунта 4, внутренней спиральной навивки шнекового бура 5, зубчатой передачи шнекового 6 и кольцевого 7 буров.

Ковшовый бур работает следующим образом — при вращении шнекового бура 1 кольцевой бур 2 вращается в противоположном направлении с помощью механизма зубчатых передач шнекового 6 и кольцевого 7 буров, ускоряя подъем грунта по внешней спиральной навивке шнекового бура 3 на поверхность, а забор грунта осуществляется через окно в уширении шнекового бура 4, при достижении проектной отметки производят уплотнение основания с помощью внутренней спиральной навивки шнекового бура 5 при вращении ее в противоположном направлении.

Предложенное изобретение позволяет значительно повысить производительность, упростить конструкцию и выполнять уплотненное основание в виде конуса.

1. Авторское свидетельство СССР №1754869 А1, кл. E21В 7/24, 25/100, 1992.

2. Авторское свидетельство СССР №1808954 А1, кл. Е21В 7/24, 1993.

Ковшовый бур, включающий кольцевой бур с внутренним шнековым буром, выполненным в виде спирали, отличающийся тем, что имеет уширение в шнековом буре в нижней части с окном для забора грунта, при этом спиральная навивка выполнена на внутренней и внешней поверхности уширения, а привод взаимного противоположного вращения кольцевого и шнекового буров выполнен с помощью зубчатых передач.

Источник

Способы бурения. Буровой инструмент

Бурение — это процесс разрушения грунта с образованием в грун­товом массиве цилиндрических полостей и выносом из них про­дуктов разрушения на поверхность. При диаметре до 75 мм и глуби­не до 9 м полости называют шпурами, при больших размерах — скважинами. В строительстве бурение осуществляют для проведе­ния инженерно-геологических изысканий, при разработке грун­тов взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для уста­новки столбов, дорожных знаков и надолб, устройства бурона-бивных свай и т.п.

Различают механические и физические способы бурения. В боль­шинстве бурильных машин и оборудования реализованы механи­ческие способы бурения с вращательно-поступательным, ударно-

Рис. 17.1. Буровой инструмент:

а — лопастнойбур; б — шнековый бур; в — шнековый бур-расширитель; г — трехшарошечноедолото; д — зубильное долото; е — крестовое долото; ж — ударная

штанга; з — желонка —

вращательным и ударным движениями рабочего инструмента. В ка­честве рабочих органов для механического бурения применяют лопастные, шнековые и ковшовые буры, буры-расширители, трех-шарошечные и ударные долота (рис. 17.1).

Лопастной бур(см. рис. 17.1, а) состоит из трубчатого остова / с двумя копающими лопастями 6 в виде двухзаходного винта, забурника 5 и заслонок 2. Забурник направляет и удерживает бур на оси бурения. Заслонки, шарнирно прикрепленные к лопастям, препятствуют просыпанию грунта при его извлечении из скважи­ны. Бур крепят к нижнему концу граненой штанги. Для работы в мерзлых грунтах лопасти и забурник оснащают резцами, армиро­ванными твердосплавными пластинками 4.

У шнекового бура(см. рис. 17.1, б) остов длиннее, чем у ло­пастного. К нему приварена спираль 7из полосовой стали, обра­зующая шнек. В нижней части остова закреплены копающие лопа­сти 6 и забурник 5.

Лопастной и шнековый буры разгружают после их извлече­ния из скважины вращением с повышенной скоростью, вслед­ствие чего находящиеся на их лопастях и шнековой спирали про­дукты бурения рассыпаются в стороны за счет центробежных сил.

Ковшовый бурпредставляет собой полый цилиндр с откидным дном и ножами в его нижнем торце. Срезаемый ножами грунт за­полняет внутреннюю полость бура через окна в его днище. После заполнения его извлекают из скважины и разгружают через откры­тое днище.

Буром-расширителем(см. рис. 17.1, в), закрепляемым на буро­вой штанге / в ее нижней части, расширяют полость скважины под пяту сваи. При вращении штанги ножи 9 с рычагами 8 опус­каются под действием собственного веса и срезают грунт, кото­рый ссыпается в ковш 10. Разгружают ковш, как описано выше. Качество зачистки забоя скважины влияет на несущую способ­ность буронабивной сваи, поэтому разрыхленный грунт в забое уплотняют специальными трамбовками.

Шарошечное долото(см. рис. 17.1, г) состоит из трех сваренных между собой лап, на концах которых на подшипниках качения установлены шарошки с углом наклона осей к центральной оси долота 50. 60°. Шарошка представляет собой корпус из кованой стали с запрессованными в его тело твердосплавными зубками. При вращении штанги шарошки вращаются вокруг своих осей и относительно оси долота. Через пустотелую штангу и отверстия в корпусе долота и шарошках подают сжатый воздух от компрес­сорной установки для выноса на поверхность буровой мелочи.

Продукты бурения удаляют из скважины специальными инст­рументами, промывкой скважины водой, а также продувкой. В слу­чае промывки или продувки для работы в комплекте с буровой машиной применяют насосную или компрессорную установку, что повышает стоимость буровых работ. Для промывки скважины тре­буется большое количество воды, в связи с чем этот способ приме­няют, в основном, при работе вблизи водоемов. При этом, во избе­жание загрязнения рабочей площадки и создания обслуживающе­му персоналу нормальных рабочих условий, требуется принять меры по отводу от устья скважины водогрунтовой смеси. При продувке скважины воздухом в рабочей зоне бурильной машины образуется пылевое облако с большим содержанием абразивных частиц, вред­но влияющих на организм человека и способствующих быстрому абразивному износу шарниров машины, элементов ее гидроприво­да и других кинематических пар. Для защиты от вредного воздей­ствия пыли требуется принимать специальные меры, включая ин-

дивидуальную защиту, например респираторы. Очищать скважину от буровой мелочи продувкой допустимо лишь в случаях, когда невозможно использовать другие способы.

К физическим способам бурения относятся термический, уль­тразвуковой, электрогидравлический, высокочастотный и гидрав­лический. Из них практическое применение нашел лишь терми­ческий способ, реализованный в станках термического бурения. Остальные способы бурения находятся в стадии теоретических и экспериментальных разработок.

17.2. Машины и оборудование вращательно-поступательного

Бурильные машины с вращательно-поступательным движени­ем бурового инструмента изготавливают на базе грузовых автомо­билей, гусеничных и пневмоколесных тракторов. Кроме того, бу­ровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего обо­рудования на одноковшовых гидравлических экскаваторах, мало­габаритных погрузчиках с бортовым поворотом и других машинах.

Главным параметром бурильной машины является глубина бу­рения, по которой различают машины легкие, средние и тяжелые с глубиной бурения соответственно до 5, 20 и свыше 20 м.

Легкие бурилыю-крановые машиныприменяют для бурения сква­жин в однородных грунтах. Рабочее оборудование такой машины (рис. 17.2) на базе грузового автомобиля, состоящее из полой бу­рильной штанги Зс гидроцилиндром внутри нее, вращателя 5, приво­димого через механическую трансмиссию от двигателя базового авто­мобиля или от индивидуального гидромотора, граненой штанги 6, рабочего инструмента — лопастного 7 или шнекового бура, распо­лагают сзади базового автомобиля 1, закрепляя его шарнирно на

Рис. 17.2. Бурильно-крановая машина

1Л\

раме последнего. Рабочее оборудование из транспортного положе­ния в рабочее и наоборот переводят гидравлическим цилиндром 2.

Для бурения скважины машину устанавливают на выносные опоры 8, гидравлическим цилиндром, находящимся внутри по­лой штанги, опускают бур на поверхность земли и включают вра­щатель. По мере заглубления бура в грунт и накопления на его лопастях (в случае лопастного бура) или на спирали шнека (при шнековом буре) разработанного грунта бур извлекают из скважи­ны и на повышенной скорости вращения освобождают его от про­дуктов разрушения, после чего бур снова опускают в скважину и повторяют процесс бурения до достижения требуемой глубины.

Для установки столбов в пробуренные скважины легкие бу­рильные машины оборудуют, кроме того, грузовой лебедкой с канатом, огибающем блоки на голове штанги и оканчивающимся крюковой подвеской 4.

В качестве базы средних бурильных машиниспользуют боль­шегрузные грузовые автомобили и гидравлические экскаваторы 4-й и 5-й размерной группы. Скважины бурят шнековыми и ков­шовыми бурами. Последние применяют преимущественно при бу­рении песчаных грунтов, укрепляя их стенки обсадными трубами.

Принципиальная схема установки рабочего оборудования на базо­вом автомобиле остается прежней. Обычно вращатель 10 (рис. 17.3)

Рис. 17.3. Кинематическая схема бурильно-кранового оборудования бурильной маши­ны среднего типа на базе автомобиля

приводится в движение двумя гидромоторами 14 и /5, один из ко­торых — 14— через зубчатую пару 12 обеспечивает вращение буро­вой штанги 11 на рабочей скорости, а второй — 75 — через зубча­тую пару 9 — вращение на повышенной скорости для освобожде­ния от продуктов бурения вынутого из скважины шнекового бура 13. В связи с необходимостью обеспечения значительного по длине хода буровой штанги прежняя схема напорного механизма оказы­вается непригодной. Для этого используют два гидроцилиндра 7, ус­тановленные симметрично по обе стороны буровой штанги, и рабо­тающие перехватом через четырех-кулачковый патрон 8, который ох­ватывает штангу и зажимает ее сво­ими кулачками. В таком положении соединенные штоками с патроном гидроцилиндры опускают буровую штангу до исчерпания полного хода их поршней, после чего кулачки разжимаются, гидроцилиндры под­нимают патрон вверх, где его ус­танавливают на штанге на новом месте. Гидроцилиндры используют только для напорного движения, а для подъема штанги служит лебед­ка с барабаном 3, приводимым во вращение гидромотором 1 через встроенный в барабан планетарный редуктор 4. Второй конец навивае­мого на барабан каната 5 закреп­лен на вертлюге 6 в верхней части буровой штанги. В поднятом поло­жении штанга удерживается тор­мозом 2.

Рис. 17.4. Бурильная машина тяже­лого типа на базе одноковшового экскаватора: / — мачта; 2— телескопическая штан­га; 3 — гидроцилиндр подачи; 4 — вращатель; 5 — ковшовый бур; 6 — механизм погружения и извлечения обсадных труб; 7 — лебедка

Особенность работы с ковшо­вым буромзаключается в его от­личной от прежней разгрузке. Для выполнения этой операции бур необходимо отводить в сторону от скважины. С этой целью буровое оборудование устанавливают на поворотной части машины, в ча­стности, на гидравлическом экс­каваторе (рис. 17.4).

Рабочим органом машин для бурения шпуровпри разработке прочных грунтов взрывом служит одна или две буровые штанги 1

(рис. 17.5) с резцами или шарошечными долотами на конце. Со­ответственно различают одно- и двухшпиндельные буровые маши­ны. Верхними гранеными концами штанги входят в полые цап­фы ведомых колес редукторов-вращателей 4 и заклиниваются в них, образуя неподвижное соединение. Нижние концы штанг проходят через направляющие отверстия в нижней части рамы 6. Редукторы вместе с приводными гидродвигателями 5 располага­ют на подвижной каретке 3, перемещаемой гидроцилиндром 2 в направляющих рамы 6. Последняя с помощью гидроцилиндров может быть установлена в вертикальное или наклонное рабочее положение либо уложена вдоль базового трактора в транспорт­ное положение. В случае применения пневмоколесного базового трактора для обеспечения устойчивой работы машины ее уста­навливают на выносные опоры 7. Для бурения шпуров машину устанавливают в рабочее положение, опускают подвижную ка­ретку до касания бурами земли и одновременным вращением штанг и их осевым перемещением разрабатывают скважины. Про­дукты бурения выносятся на поверхность сжатым воздухом от передвижного компрессора или спиральной лентой по длине бу­ровых штанг. При необходимости штангу периодически подни­мают над поверхностью земли и вращением освобождают от про­дуктов бурения.

Рис. 17.5. Двухшпиндельная машина для бурения шпуров на базе пневмоко­лесного трактора (а) и кинематическая схема привода рабочего органа <б)

Т.АА

17.3. Комплект машин и оборудования

для образования горизонтальных скважин

в насыпях шоссейных и железных дорог

Установки горизонтального бурения применяют для бурения го­ризонтальных скважин под шоссейными и железными дорогами для прокладки в них трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электроснабжения. Эти работы выполняют из отрытого пе­ред насыпью приямка-траншеи (рис. 17.6). Его размеры должны быть достаточными для размещения в нем бурового оборудования и вспо­могательных средств. Для контроля за работой на последнем этапе бурения, а также для подготовки к протаскиванию в пробуренную скважину, например, рабочего трубопровода, кабелей такой же при­ямок роют с противоположной стороны насыпи. По мере разработ­ки скважины и удаления фунта в нее осаживают обсадную трубу 9, которая после окончания буровых работ остается в скважине.

Обсадную трубу 9 укладывают в приямке на катучие опоры //, а внутри нее располагают винтовой конвейер 10 из отдельных се­кций с резцовой головкой / и забурником на переднем (перед обсадной трубой) конце. Тыльный конец вала винтового конвей­ера приводят во вращение силовой установкой 6, состоящей из ДВС и механических передач и укрепленной в задней части обсад­ной трубы хомутами 8. Напорное усилие обсадной трубе сообща­ют приводимой от того же двигателя лебедкой 5, смонтирован­ной на одной с ним раме 4, через полиспаст 3, неподвижные блоки которого укреплены на якоре 2, вкопанном в насыпь.

Скважину разрабатывают вращением резцовой головки с одно­временной подачей ее вместе с обсадной трубой на забой. Разрушен­ный резцовой головкой грунт поступает на винтовой конвейер, которым он перемещается в обсадной трубе к ее открытому торцу

Рис. 17.6. Установка горизонтального бурения

и высыпается на дно траншеи, а из нее экскаватором — в отвал или в транспортное средство. Реактивный момент сил сопротивления грун­та разработке воспринимается обсадной трубой, которая по мере продвижения в скважину все больше защемляется фунтом. От воз­можного проворачивания относительно собственной оси, особенно в начальной стадии проходки, труба страхуется трубоукладчиком 7, удерживающим ее крюком за раму силовой установки.

Длина скважины составляет примерно 60 м. Длины же секций обсадной трубы и винтового конвейера значительно короче дли­ны скважины. Поэтому по мере продвижения трубы и конвейера в скважину их наращивают новыми секциями: трубу — сваркой, конвейер — соединительными муфтами.

В установках для бурения скважин больших поперечных сече­ний (диаметром 1720 мм) напорное усилие создают гидравличе­скими цилиндрами, упирающимися в щит, установленный у тыль­ной стенки приямка.

Скорости проходки скважины составляют от 15 (для скважин диа­метром до 630 мм) до 1,4 м/ч (при диаметре скважины 1720 мм), а усилия подачи — от 480 до 7200 кН соответственно. Описанное оборудование уникально по своему назначению. Оно позволяет проводить буровые работы без остановки движения по шоссейным и железным дорогам. Приведенные выше данные по скоростям про­ходки характеризуют только технические возможности этого обо­рудования, но не могут служить основанием для определения экс­плуатационной продолжительности буровых работ на переходе, в составе которых значительную часть занимают подготовительно-заключительные работы, а также простои различного характера.

Контрольные вопросы

1. Что такое бурение? Как называют земляные сооружения, образо­
ванные бурением? Для чего в строительстве применяют бурение грун­
тов? Перечислите способы бурения и охарактеризуйте их. Перечислите
виды бурового инструмента. Как они устроены и каков принцип их рабо­
ты? Какими способами удаляют продукты бурения из скважины? Оха­
рактеризуйте их и приведите сравнительную оценку.

2. Какие машины служат базовыми для изготовления бурильных машин
и навески на них бурового оборудования? Назовите главный параметр бу­
рильных машин. Приведите их классификацию по этому параметру.

3. Для чего предназначены, как устроены и как работают бурильно-
крановые машины на базе грузовых автомобилей, в том числе больше­
грузных? Каким рабочим инструментом их оснащают? Какие базовые
машины используют для работы с ковшовым буром?

4. Как устроена и как работает машина для бурения шпуров?

5. Из каких машин состоит комплект для бурения горизонтальных
скважин в насыпях шоссейных и железных дорог? Опишите последова­
тельность операций бурения. Назовите скорости проходки горизонталь­
ных скважин.

Источник