PL192011B1 - Top cap of a rotationally driven-in pile - Google Patents

Abstract

The invention relates to splices (1) between successive tube elements of a pile tube (2) driven into the ground and/or rock. The splice comprises a sleeve (3), inside of which the ends (15, 16) of two successive tube elements are found. The sleeve includes two female taper threads (5a and 5b) expanding towards the ends (7a, 7b) of the sleeve, and male taper threads (6) corresponding to the sleeve threads at the end of each tube element (4a, 4b, etc.) and tapering towards the end surface (8). In the splice, the tube elements are attached to the sleeve by reciprocal gripping of the taper threads (5a and 6;5b and 6) and they provide an extension for each other, the end surfaces (8) of the opposite tube parts (4a, 4b) being pressed against each other. <IMAGE>

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest złącze do rur mających metalowe człony rurowe, stosowane zwłaszcza w pracach wiertniczych.The present invention relates to a pipe joint having metal tubular members, particularly for use in drilling work.

W robotach fundamentowych pale muszą wytrzymywać naprężenia powodowane przez montaż, to znaczy wprowadzanie w ziemię i/lub skałę oraz muszą, przykładowo, spełniać wymagania zgodne z przepisami budowlanymi odnośnie wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie, wytrzymałości na zginanie i granicy plastyczności. Dzięki wytrzymałości i wiązkości stali pale z rur stalowych wytrzymują duże obciążenia pionowe i poziome. Z tego względu nakładane są wysokie wymagania na wytrzymałość złączy. Zwykle wymagane jest, by złącze wytrzymywało takie same obciążenia jak sama rura pala. Kiedy całkowita długość pala potrzebna w danym miejscu przewyższa długość produkcyjną pojedynczego członu rurowego, wprowadzanie w ziemię zostaje przerwane, pal zostaje przedłużony i wznawia się wprowadzanie w ziemię. Etapy te są powtarzane w celu uzyskania pala o wystarczającej długości końcowej. Zwykle stosowany sposób przedłużania pala rurowego polega na spawaniu nowej rury jako bezpośredniego przedłużenia poprzedniej rury tak, że zasadniczo uzyskuje się silnie i sztywne połączenie. Jednakże w warunkach placu budowy spawanie jest metodą powolną i trudną, wymaga obecności na miejscu zawodowego spawacza oraz kontrolowania jakości spawania. W przypadku mniej wymagających złączy można również zastosować połączenie gwintowe pomiędzy rurami pala, przy czym gwint zewnętrzny na jednym końcu członu rurowego wchodzi w połączenie, a koniec drugiego członu rurowego zawiera odpowiedni gwint wewnętrzny tak, że końce każdego elementu pala różnią się od siebie i człony rury pala muszą być mocowane bezpośrednio do siebie właściwą stroną. Gwintowana nakładka działa w stosunkowo zadowalający sposób, ale gwinty osłabiają rurę pala, a nakładka ma tendencję do pękania w miejscu gwintu zewnętrznego, gdzie rura pala z gwintem wewnętrznym kończy się u góry gwintu zewnętrznego. Wymienione nakładki są opisane we wspomnianej poniżej publikacji Sami Eronen i w broszurze AB Sandvik.In foundation work, the piles must withstand the stresses caused by assembly, that is to say driving into the ground and / or rock, and must, for example, comply with building regulations for compressive and tensile strength, bending strength and yield point. Due to the strength and toughness of steel, steel pipe piles withstand high vertical and horizontal loads. For this reason, high demands are placed on the strength of the joints. Usually, the joint is required to withstand the same loads as the pile pipe itself. When the total length of the pile needed at a given location exceeds the production length of a single tubular member, the driving into the ground is interrupted, the pile is extended and the driving into the ground resumes. These steps are repeated to obtain a pile with a sufficient final length. The usual method of extending a pipe pile is to weld the new pipe as a direct extension of the previous pipe so that a generally strong and rigid joint is obtained. However, in the conditions of a construction site, welding is a slow and difficult method, it requires the presence of a professional welder on site and control of the quality of welding. For less demanding joints, a threaded connection may also be provided between the pile tubes, with the outer thread at one end of the tubular member engaging and the end of the other tubular member including a corresponding inner thread such that the ends of each pile member are different from each other and the tube members piles must be fastened directly to each other with the right side. The threaded cap works relatively satisfactorily, but the threads weaken the pile tube and the cap tends to break at the male thread where the internally threaded pile tube terminates at the top of the male thread. The caps mentioned are described in the Sami Eronen publication mentioned below and in the AB Sandvik brochure.

Ponadto, z opisu US 3.796.057 jest znane złącze do rur, które zawiera prosty element tulejowy montowany u góry członów rury pala i element kształtowy umieszczany wewnątrz, w celu polepszenia chwytu pomiędzy członem rurowym a tuleją. Jednakże nie jest to odpowiednie w sytuacjach, w których do pala podczas wwiercania przyłożone jest dynamiczne naprężenie przemienne, to znaczy na przemian zarówno rozciąganie jak i ściskanie i ewentualnie siła obracająca, to znaczy skręcanie. Takie połączenie jest problematyczne, ponieważ wprowadzanie w ziemię powoduje wyginanie się pala z różnych powodów, takich jak niejednorodności gruntu. Ponadto, wewnętrzne elementy rury utrudniają poruszanie koronki wiertniczej.Furthermore, from US 3,796,057 a pipe joint is known which comprises a simple sleeve member mounted on top of the pile tube members and a shaped member placed internally to improve the grip between the tubular member and the sleeve. However, this is not suitable in situations where dynamic alternating stress, i.e. both tension and compression, and possibly a rotating force, i.e. torsion, is applied to the pile during drilling. This connection is problematic because driving into the ground causes the pile to bend for various reasons, such as inhomogeneities in the soil. In addition, the internals of the pipe make it difficult to move the drill bit.

Przedłużanie pala jest problematyczne zwłaszcza wtedy, gdy palowanie odbywa się w zamkniętych przestrzeniach, które słabo wytrzymują drgania, np. przy wzmacnianiu fundamentów starych budynków. W takim przypadku w każdym palu trzeba zastosować kilka krótkich rur i muszą być one przedłużane. Jako sposób montażu pali powodujący tylko niewielkie drgania znane jest wiercenie w ziemi z rurą osłonową dla odwiertu. Sposób ten jest stosowany między innymi do wiercenia studni tak, że przy przechodzeniu przez miękkie warstwy ziemi rurę osłonową wciska się w ziemię za świdrem, a następnie tę rurę osłonową pozostawia się, by później działała jako pal. Ten sposób wiercenia opisano zarówno w opisach patentowych, np. US 3.848.683; w publikacji Sami Eronen „Drilled Piles in Scandinavia”, Tampere University of Technology, Geotechnical Laboratory, publikacja 40, Tampere, 1997; jak i w broszurach producentów sprzętu. Ten rodzaj sposobu wiercenia stosowanego przez AB Sandvik Rock Tools znany jest pod nazwą Tubex. Wiercenie może odbywać się za pomocą młota ciśnieniowego opuszczanego w odwiert na świdrze; nazywane jest to wierceniem z młotem w odwiercie (DTH), to znaczy stosuje się sprzęt wiertniczy na dole w odwiercie. Stosuje się również wiercenie z zastosowaniem młota ciśnieniowego na powierzchni, to znaczy urządzenie napędzające znajduje się nad ziemią. Rura osłonowa odwiertu zwykle złożona jest z członów rury osłonowej o długości 1-3,5 m, ale czasami nawet o długości 6 m, przy czym są to rury grubościenne, które muszą być zatem przedłużane prawie w każdym przypadku.Pile lengthening is problematic especially when piling takes place in confined spaces that withstand vibrations poorly, e.g. when reinforcing the foundations of old buildings. In this case, several short pipes must be used for each pile and they must be extended. Ground drilling with a casing tube for a borehole is known as a method of assembling piles with only slight vibrations. This method is used, inter alia, for drilling wells such that when passing through the soft layers of the earth, the casing pipe is pressed into the ground after the drill bit, and this casing pipe is then left to act as a pile afterwards. This drilling method is described in both patents, e.g. US 3,848,683; in Sami Eronen's publication "Drilled Piles in Scandinavia", Tampere University of Technology, Geotechnical Laboratory, publication 40, Tampere, 1997; as well as in hardware manufacturers' brochures. This type of drilling method used by AB Sandvik Rock Tools is known as Tubex. Drilling may be performed with a pressure hammer lowered into the borehole on the drill bit; this is called hammer drilling (DTH), that is, downhole drilling equipment is used. Pressure hammer drilling on the surface is also used, i.e. the propulsion device is above the ground. A well casing tube is usually composed of casing tube members 1-3.5 m long, but sometimes as long as 6 m, thick-walled tubes which therefore have to be extended in almost every case.

Z opisu US 5.411.301 jest znane złącze do rur przeznaczone zwłaszcza dla przemysłu naftowego. Złącze to ma tuleję łączącą, wewnątrz której końce członów rurowych są rozmieszczone tak, że końcowe powierzchnie przeciwległych członów rurowych nie stykają się ze sobą. Zaciskanie następuje między jednym zewnętrznym stożkowym gwintem i jednym wewnętrznym stożkowym gwintem.US 5,411,301 discloses a pipe joint intended in particular for the oil industry. The joint has a coupling sleeve inside which the ends of the tubular members are arranged such that the end surfaces of the opposing tubular members do not come into contact with each other. Clamping occurs between one external conical thread and one internal conical thread.

Z opisu US 4.373.750 jest znane złącze do rur przeznaczone zwłaszcza dla przemysłu naftowego. Najważniejszymi szczegółami w tym rozwiązaniu są powierzchnie zamykające w obszarzeFrom US 4,373,750 a pipe joint is known, especially for the oil industry. The most important details in this solution are the occlusion surfaces in the area

PL 192 011B1 przylegających końców członów rurowych wewnątrz tulei. Korzystnie, powierzchnie stykowe mają stożkowe sekcje, gdzie zewnętrzne elementy poruszają się promieniowo na zewnątrz, względem wewnętrznej strony tulei, dla zapewnienia szczelności względem płynu. Tego rodzaju konfiguracja powoduje łamanie członów rurowych, jeśli próbuje się stosować ją w palach wiertniczych.PL 192 011B1 adjacent ends of the tubular members inside the sleeve. Preferably, the contact surfaces have conical sections where the outer members move radially outward with respect to the inner side of the sleeve to be fluid tight. Such a configuration causes the tubular members to break when attempted to be used in drill piles.

Z opisu PL 111.237 jest znane złącze do rur, zwłaszcza do łączenia ze sobą końców rur w celu utworzenia rur przewodowych lub okładzinowych w przemyśle naftowym, gazu naturalnego lub naturalnej ciepłej wody. Złącze to ma część wewnętrzną z gwintem zewnętrznym, połączoną z częścią zewnętrzną z gwintem wewnętrznym oraz ma odsadzenia ograniczające wkręcanie i zagłębianie części wewnętrznej w część zewnętrzną.From PL 111.237 a pipe joint is known, in particular for joining pipe ends together to form line or casing pipes in the petroleum, natural gas or natural hot water industries. The joint has an male part with external thread connected to the male part with female thread, and has shoulders to limit the screwing-in and sinking of the male part into the male part.

Z opisu US 5.782.503 jest znane złącze do rur przeznaczone zwłaszcza dla przemysłu naftowego, gdzie złącza powinny być wytrzymałe na bardzo wysokie ciśnienia wewnątrz rury oraz wykazywać niezawodną szczelność wobec płynu. Wtym rozwiązaniu, końce rur mają wystające krańcowe strefy z czołowymi ścianami, natomiast tuleja jest wyposażona w parę wewnętrznych występów zatrzymujących dla regulowania uszczelnienia. Do występów przylegają dwie nośne powierzchnie końców rury, gdzie pojawia się odkształcenie sprężyste powodujące szczelny styk. Luz między czołowymi ścianami jest znacznie mniejszy niż między każdym z występów zatrzymujących a odpowiednią nośną powierzchnią.From US 5,782,503 a pipe joint is known especially for the petroleum industry, where the joints should withstand very high pressures inside the pipe and reliably show fluid tightness. In this solution, the ends of the tubes have protruding end zones with the end walls, and the sleeve is provided with a pair of internal retaining lugs for adjusting the seal. The projections are adjoined by two bearing surfaces of the ends of the pipe, where an elastic deformation occurs causing a tight contact. The play between the end walls is much less than between each of the stop lugs and the corresponding bearing surface.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego złącza do rur mających metalowe człony rurowe, że oprócz naprężeń działających na pal podczas warunków roboczych podlega ono również naprężeniom dynamicznym podczas montażu, takim jak naprężenia pulsacyjne lub przemienne i skręcaniu, jeśli to jest potrzebne. Drugim celem wynalazku jest opracowanie takiego złącza, które może być wytwarzane niezawodnie i pewnie w zmieniających się warunkach w miejscu palowania i, jeśli to możliwe, bez wymagania specjalnych kwalifikacji od robotników. Trzecim celem wynalazku jest opracowanie takiego złącza, które jest przeznaczone do stosowania w wierceniu rurą w ziemi do przedłużania rury osłonowej oraz do napełniania twardniejącą zaprawą po wierceniu, a zatem nadaje się do stosowania w rurowym palu wypełnionym betonem.The object of the invention is to provide a joint for pipes having metal tubular members such that, in addition to the stresses acting on the pile during operating conditions, it is also subjected to dynamic stresses during assembly, such as pulsating or alternating stresses and twisting if necessary. A second object of the invention is to provide such a joint that can be manufactured reliably and reliably under changing conditions at the piling point and, if possible, without requiring special qualifications from the workers. A third object of the invention is to provide such a joint which is intended for use in pipe drilling in the ground for extending the casing pipe and for filling with a hardening mortar after drilling, and therefore suitable for use in a tubular pile filled with concrete.

Złącze do rur mających metalowe człony rurowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rura ma postać rury pala wwiercanego w ziemię i/lub skałę, natomiast człony rurowe mają, usytuowaną w odstępie od końcowej powierzchni, zewnętrzną obwodową znakującą szczelinę, której jedna lub druga krawędź wskazuje określoną z góry odległość odpowiadającą sumie iloczynów wewnętrznych kątów obrotu i skoku gwintu.A joint for pipes having metal tubular members according to the invention is characterized in that the pipe is in the form of a pile tube drilled into the ground and / or rock, while the tubular members have an outer circumferential marking slot spaced apart from the end surface, one or the other edge of which indicates a predetermined distance corresponding to the sum of the products of the internal rotation angles and the thread pitch.

Korzystnie, suma iloczynów wewnętrznych kątów obrotu i skoku gwintu jest większa niż długość tulei, lub jej określonej z góry części w stanie swobodnym.Preferably, the sum of the products of the internal angles of rotation and the thread pitch is greater than the length of the sleeve or its predetermined portion in free condition.

Dolna średnica znakującej szczeliny jest, ewentualnie, równa lub większa niż największa średnica wewnętrzna wewnętrznego stożkowego gwintu członu rurowego.Optionally, the lower diameter of the marking slot is equal to or greater than the largest internal diameter of the internal tapered thread of the tubular member.

Korzystnie, wewnętrzna średnica tulei wewnątrz środkowego obszaru długości tulei jest większa niż zewnętrzna średnica zasadniczo cylindrycznej sekcji prowadzącej pomiędzy końcową powierzchnią i stożkowym gwintem członu rurowego, natomiast końcowa powierzchnia każdego członu rurowego jest zasadniczo prostopadła do linii środkowej rury.Preferably, the inner diameter of the sleeve within the sleeve's central length region is greater than the outer diameter of the substantially cylindrical guide section between the end surface and the tapered thread of the tubular member, and the end surface of each tubular member is substantially perpendicular to the centerline of the tube.

Niespodziewanie okazało się, że w rozwiązaniu według wynalazku można uzyskać dużą grubość ścianki rury przy podstawie gwintu, gdzie naprężenia są największe. Tuleja może być wytwarzana do żądanej grubości, a montaż połączenia nie wymaga od personelu na przykład kwalifikacji spawacza. Nakładka może być montowana pewnie, a prawidłowy montaż jest łatwo i wyraźnie wykrywany. Złącze według wynalazku może wytrzymywać, w przybliżeniu, takie samo naprężenie jak rura pala.It has surprisingly turned out that with the solution according to the invention it is possible to obtain a large wall thickness of the pipe at the base of the thread, where the stresses are greatest. The sleeve can be manufactured to the desired thickness, and the assembly of the connection does not require personnel, for example, a qualified welder. The cap can be mounted securely and correct installation is easily and clearly detected. The joint according to the invention can withstand approximately the same stress as the pile tube.

Złącze do rur według wynalazku jest przedstawione, w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia gotowy pal rurowy w widoku z boku uzyskany z zastosowaniem złącza według wynalazku, usytuowany w ziemi, na przykład w glebie piaskowej i przynajmniej częściowo otoczony przez beton, fig. 2 - gotowy pal rurowy w widoku z boku z wyrwaniem, uzyskany przez nakładki według wynalazku, usytuowany w ziemi, na przykład wwiercony w skałę pierwotną, przy czym w tym etapie pal rurowy nie został jeszcze wypełniony betonem, fig. 3 - nakładkę w przekroju wzdłużnym poprzez linię środkową rur pala w widoku odpowiadającym wyrwaniu z fig. 2, fig. 4 - zewnętrzny gwint stożkowy przy końcu rury pala wchodzącej w nakładkę w przekroju wzdłużnym jak na fig. 3 w górnej części rysunku i w widoku z boku w dolnej części rysunku, a fig. 5 przedstawia tuleję z dwoma wewnętrznymi gwintami stożkowymi zaczynającymi się przy obu końcach tulei w przekroju wzdłużnym jak na fig. 3, przy czym u góry rysunku stożkowe gwinty zaczynające się przy przeciwległych końcachThe pipe joint according to the invention is shown in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a side view of the finished tubular pile obtained using the joint according to the invention, situated in the ground, for example in sandy soil and at least partially surrounded by concrete. , fig. 2 - finished tubular pile in a side view with breakout, obtained by the caps according to the invention, situated in the ground, for example drilled into a prime rock, while at this stage the tubular pile has not yet been filled with concrete, fig. 3 - cladding in longitudinal section through the center line of the pile tubes in a view corresponding to the cut-out in Fig. 2, Fig. 4 - external tapered thread at the end of the pile tube entering the cap in longitudinal section as in Fig. 3 in the upper part of the drawing and in a side view in the lower part and Fig. 5 shows a sleeve with two internal tapered threads starting at both ends of the sleeve in a longitudinal section as in Fig. 3, with s at the top matching threads starting at opposite ends

PL 192 011B1 tulei przebiegają bez przerwy poprzez tuleję, a w dolnej części rysunku stożkowe gwinty zaczynające się przy przeciwległych końcach tulei są oddzielone przez przerwę gwintu w środkowej części tulei.PL 192 011B1 of the sleeve run continuously through the sleeve, and in the lower part of the drawing, tapered threads starting at opposite ends of the sleeve are separated by a thread gap in the middle of the sleeve.

Złącze jest stosowane do łączenia ze sobą kolejnych członów rurowych 4a, 4b, 4c itd.z metalu, zwykle ze stali, rury 2 pala wprowadzanego w ziemię M i/lub skałę K. Złącze 1 zawiera zasadniczo prostą tuleję 3 z metalu, zwykle ze stali, wewnątrz której usytuowane są końce 15, 16 dwóch członów rurowych, stanowiących wzajemnie swe przedłużenie. Tuleja 3 jest wyposażona w dwa wewnętrzne gwinty stożkowe 5a i 5b, które rozszerzają się ku końcom 7a, 7b tulei, to znaczy gwinty stożkowe zaczynają się przy końcach tulei i zwężają się ku środkowi tulei. Każdy koniec rurowych członów 4a, 4b, 4c itd. zawiera końcową powierzchnię 8 i zewnętrzne gwinty stożkowe 6, odpowiadające gwintom tulei, przy czym gwinty stożkowe 6 zwężają się w kierunku do powierzchni końcowej 8, to znaczy gwinty te rozpoczynają się przy końcach członów rurowych. Powierzchnia końcowa 8 każdego członu rurowego korzystnie przebiega zasadniczo prostopadle do linii środkowej 14 rury tak, że powierzchnie końcowe będą równomiernie dociśnięte do siebie. W złączu 1 człony rurowe przywierają do tulei na skutek odwrotnego uchwycenia stożkowych gwintów 5a i 6; 5b i 6, a powierzchnie końcowe 8 przeciwległych lub kolejnych członów rurowych 4a i 4b, 4b i 4c itd., stanowiące wzajemnie swe przedłużenia, są dociskane do siebie. Według wynalazku przez zastosowanie stożkowego gwintu w członach rurowych możliwe jest utrzymanie dużej grubości ścianki członu rurowego przy końcowych krawędziach 7a, 7b tulei tak, że rury dobrze wytrzymują naprężenie również w tych krytycznych punktach.The joint is used to join together successive tubular members 4a, 4b, 4c etc. of metal, typically steel, pile tube 2 M and / or rock K. The joint 1 comprises a substantially straight metal sleeve 3, usually steel. inside which the ends 15, 16 of the two tubular members are situated, constituting their extensions to one another. The sleeve 3 is provided with two internal tapered threads 5a and 5b which widen towards the ends 7a, 7b of the sleeve, i.e. the tapered threads start at the ends of the sleeve and taper towards the center of the sleeve. Each end of the tubular members 4a, 4b, 4c etc. comprises an end face 8 and external tapered threads 6 corresponding to the sleeve threads, the tapered threads 6 taper towards the end face 8, i.e. the threads start at the ends of the tubular members. The end surface 8 of each tubular member preferably extends substantially perpendicular to the centerline 14 of the tube such that the end surfaces will be uniformly pressed against each other. In the joint 1, the tubular members stick to the sleeve due to the reverse gripping of the tapered threads 5a and 6; 5b and 6, and the end surfaces 8 of opposite or consecutive tubular members 4a and 4b, 4b and 4c etc., extending to one another, are pressed against each other. According to the invention, by using a tapered thread in the tubular members, it is possible to maintain a large wall thickness of the tubular member at the end edges 7a, 7b of the sleeve, so that the tubes withstand the stress well also at these critical points.

Dzięki stożkowemu kształtowi gwintów 5a, 5b i 6 można łatwo ustawić równo gwinty nakładki po montażu. Nakładka jest dokręcana z powierzchniami końcowymi 8 końców rury pala dociśniętymi do siebie z takim momentem, że w tulei powstaje naprężenie rozciągające. Uzyskuje się to tak, że wewnętrzne kąty obrotu R1, R2 członów rurowych 4a i 4b, 4b i 4c itd. wewnątrz tulei 3 są dostatecznie duże, zwłaszcza tak, że wewnętrzne kąty obrotu R1, R2 razy skok gwintu dodane do siebie, to znaczy Le = R1 x j + R2 x j, gdzie j oznacza skok gwintu, dają wartość większą niż długość L1 tulei lub jej określonej części w stanie swobodnym. Przy takiej konstrukcji naprężenie rozciągające powstaje w tulei równocześnie z wytworzeniem naprężenia ściskającego w stożkowym gwincie rury. Przy wwiercaniu pala w ziemię uderzenia młota są kierowane na tuleję przedłużającą jako szczytowe obciążenia tak, że naprężenie w tulei zmienia się, pozostając przez cały czas po stronie rozciągania. Zatem zmiana naprężenia od rozciągania do ściskania, co jest niebezpieczne ze względu na zmęczenie materiału zostaje zastąpiona mniej niebezpiecznym obciążeniem pulsacyjnym. Przy wykonywaniu głębokiego palowania najniższe rury są narażone na bardzo duże naprężenia dynamiczne, ponieważ liczba uderzeń młota zwykle może wynosić 3000 uderzeń na minutę, a czas wbijania pala wynosi np. 8 godzin. Po zmontowaniu pale przenoszą głównie obciążenie statyczne w nakładce zasadniczo poprzez swe powierzchnie końcowe.Due to the tapered shape of the threads 5a, 5b and 6, it is easy to align the threads of the cap after assembly. The cap is tightened with the end surfaces 8 of the pile tube ends pressed against each other with such a moment that a tensile stress is created in the sleeve. This is achieved so that the internal angles of rotation R1, R2 of the tubular members 4a and 4b, 4b and 4c etc. inside the sleeve 3 are sufficiently large, especially so that the internal angles of rotation R1, R2 times the thread pitch added together, i.e. Le = R1 xj + R2 xj, where j is the thread pitch, give a value greater than the length L1 of the sleeve or a specific part of it in free condition. With this design, the tensile stress is generated in the sleeve simultaneously with the compressive stress being created in the tapered pipe thread. As the pile drills into the ground, the hammer blows are directed to the extension sleeve as peak loads, so that the stress in the sleeve varies while remaining on the extension side. Thus, the change in stress from stretching to compression, which is dangerous due to material fatigue, is replaced by a less dangerous pulsating load. When deep piling is performed, the lowest pipes are subjected to very high dynamic stresses, as the number of blows of the hammer can typically be 3000 bpm and the time for driving a pile is e.g. 8 hours. When assembled, the piles mainly transmit the static load in the end cap substantially through their end surfaces.

Naprężenie rozciągające wytwarzane w tulei może być dokładnie kontrolowane na miejscu przez wyposażenie członów rurowych 4a, 4b, 4c itd. w szczelinę znakującą 9 wzdłuż zewnętrznego obwodu, usytuowaną w odstępie L2 od powierzchni końcowej 8, określoną przez obliczenie i/lub doświadczalnie, przy czym każda krawędź 11a lub 11b szczeliny wskazuje odległość Le określoną w poprzednim akapicie. Tuleja 3 zawiera aperturę do obserwowania szczeliny znakującej 9 z zewnątrz, a długość L1 tulei jest stosowanym wzorcem porównania, jeżeli krawędź końcowa 7a, 7b tulei jest wykorzystywana do obserwowania szczeliny znakującej. W praktyce, prawidłowe naprężenie rozciągające tulei i prawidłowe naprężenie ściskające członu rurowego osiąga się zatem tak, że dwa człony rurowe i łączącą je tuleję obraca się względem siebie, aż przykładowo krawędzie końcowe 7a i 7b tulei są w pewnym określonym punkcie wzdłuż szczeliny znakującej dla członów rurowych, np. przy krawędzi 11a lub 11b szczeliny znakującej, albo w pewnej określonej odległości od krawędzi 11b szczeliny znakującej dalej od powierzchni końcowej 8 członu rurowego. Ze względu na swą sprężystość tuleja 3 zostaje wtedy rozciągnięta tak, że jest dłuższa niż jej długość L1w stanie swobodnym, przy czym większa długość spowodowana przez odkształcenie odpowiada wymienionej określonej długości Le. Zależnie od pożądanej dokładności, zmniejszenie odstępu L2 pomiędzy powierzchnią końcową 8 a szczeliną znakującą 9 spowodowana przez sprężystość członu rurowego i ściskanie skierowane na człon rurowy musi być wzięte pod uwagę, jeśli to konieczne. Jeżeli ponadto zauważyć, że dolna średnica D1 szczeliny znakującej jest równa lub większa niż największa wewnętrzna średnica D2 stożkowego gwintu 6 członu rurowego, grubość ścianki materiału rury pozostaje wystarczająco duża w punkcie szczeliny znakującej tak, że człon rurowy 4a, 4b, 4c itd.The tensile stress generated in the sleeve can be accurately controlled on site by providing the tubular members 4a, 4b, 4c etc. with a marking slot 9 along the outer periphery at a distance L2 from the end face 8, determined by calculation and / or experimentation, each the sipe edge 11a or 11b indicates the distance Le defined in the preceding paragraph. The sleeve 3 includes an aperture for viewing the marking slot 9 from the outside, and the sleeve length L1 is the reference standard used if the end edge 7a, 7b of the sleeve is used to observe the marking slot. In practice, the correct tensile stress of the sleeve and the correct compressive stress of the tubular member are thus achieved such that the two tubular members and the connecting sleeve rotate relative to each other until, for example, the end edges 7a and 7b of the sleeve are at a predetermined point along the marking slot for the tubular members. , e.g. at an edge 11a or 11b of the marking slot, or at a predetermined distance from the marking slot edge 11b away from the end face 8 of the tubular member. Due to its resilience, the sleeve 3 is then stretched so that it is longer than its relaxed length L1, the greater length caused by the deformation corresponding to said predetermined length Le. Depending on the desired accuracy, the reduction in the distance L2 between the end surface 8 and the marking gap 9 caused by the resilience of the tubular member and the compression directed against the tubular member must be taken into account if necessary. If it is further noted that the lower diameter D1 of the marking gap is equal to or greater than the largest internal diameter D2 of the tapered thread 6 of the tubular member, the wall thickness of the tube material remains large enough at the marking slot so that the tubular member 4a, 4b, 4c etc.

PL 192 011B1 nie jest podatny w tym miejscu na pęknięcie. Duża średnica wewnętrzna D2 odnosi się do najniższej średnicy gwintu przy grubym końcu gwintu przed końcem stożkowego gwintu.The PL 192 011B1 is not liable to break at this point. Large Inner Diameter D2 refers to the lowest thread diameter at the thick end of the thread before the end of the tapered thread.

Pomiędzy powierzchnią końcową 8 członu rurowego 4a, 4b, 4c, itd. a stożkowym gwintem 6 usytuowana jest zasadniczo cylindryczna sekcja prowadząca 10, której średnica zewnętrzna D3 jest co najwyżej równa najmniejszej wewnętrznej średnicy D4 stożkowego gwintu 6 członu rurowego, a ponadto znajduje się przejściowy skos 12 pomiędzy sekcją prowadzącą 10 a gwintem zewnętrznym. Konstrukcja taka prowadzi zewnętrzny gwint stożkowy 6 członu rurowego łatwo i dokładnie do wewnętrznego stożkowego gwintu 5a i 5b tulei. W rurze pala stożkowy gwint zaczyna się zatem od krótkiej powierzchni prowadzącej 10 przy końcu rury, której średnica jest mniejsza niż gwint, a kończy się płytką szczeliną 9 na powierzchni. Po zmontowaniu rura pala jest obracana względem tulei aż do szczeliny w powierzchni tak, że wiadomo wtedy, że powierzchnie końcowe 8 końców członów rurowych stykają się i są dociśnięte do siebie oraz że w tych członach istnieje poprzednio wymieniony stan naprężenia.Between the end surface 8 of the tubular member 4a, 4b, 4c, etc. and the tapered thread 6 is a substantially cylindrical guide section 10, the outer diameter D3 of which is at most equal to the smallest inner diameter D4 of the tapered thread 6 of the tubular member, and furthermore there is a transitional chamfer 12 between the guide section 10 and the external thread. This design guides the outer tapered thread 6 of the tubular member easily and accurately into the inner tapered threads 5a and 5b of the sleeve. In the pile tube, the tapered thread thus begins with a short guide surface 10 at the end of the tube, the diameter of which is smaller than the thread, and ends with a shallow slot 9 in the surface. Once assembled, the pile tube is rotated with respect to the sleeve as far as a surface slot so that it is then known that the end surfaces 8 of the ends of the tubular members are in contact and pressed against each other and that the previously mentioned state of stress is present in these members.

Oba gwinty wewnętrzne 5a,5b tulei 3 przebiegają do środkowego obszaru C długości tulei lub w pobliże środkowego obszaru C, w którym najmniejsza średnica wewnętrzna D4 tulei jest większa niż zewnętrzna średnica D3 sekcji prowadzącej 10 końców członów rurowych, co umożliwia wchodzenie powierzchni końcowych 8 na wystarczającą głębokość poprzez tuleję do styku ze sobą. Stożkowe gwinty 5a i 5b tulei mogą przebiegać poprzez tuleję jako ciągły i nieprzerwany gwint, jak pokazano w górnej części fig. 5, albo też stożkowe gwinty 5a i 5b mogą być oddzielone od siebie przez dolne przerwanie 17 gwintu, jak pokazano w dolnej części na fig. 5. Oba końce tulei są ponadto wyposażone w zewnętrzne obwodowe skosy 13, które zmniejszają opór rury pala, gdy rura jest wprowadzana w ziemię M lub skałę K.Both internal threads 5a, 5b of the sleeve 3 extend into the central area C of the length of the sleeve or close to the central area C where the smallest inner diameter D4 of the sleeve is greater than the outer diameter D3 of the guiding section 10 of the ends of the tubular members, which allows the end faces 8 to penetrate sufficiently. depth through the sleeve to contact each other. The tapered sleeve threads 5a and 5b may extend through the sleeve as a continuous and uninterrupted thread as shown in the upper part of Fig. 5, or the tapered threads 5a and 5b may be separated from each other by a lower thread cut 17 as shown in the lower part in Fig. 5. Both ends of the sleeve are further provided with outer circumferential bevels 13 which reduce the resistance of the pile pipe when the pipe is driven into the ground M or rock K.

Długość L3 zewnętrznego stożkowego gwintu 6 członu rurowego od końcowej powierzchni 8 do krawędzi 11a bliżej powierzchni końcowej znakującej szczeliny 9 zwykle jest mniejsza niż połowa długości wewnętrznego stożkowego gwintu 5a, 5b tulei, to znaczy 1/2 L1od powierzchni końcowej 7a i 7b do środka C tulei. Długość L3 zewnętrznego gwintu stożkowego 6 od powierzchni końcowej 8 do krawędzi 11 dalej od powierzchni końcowej znakującej szczeliny 9 znów jest zasadniczo tak duża jak połowa długości wewnętrznego stożkowego gwintu 5a, 5b tulei, to znaczy 1/2 L1od końcowej powierzchni 7a i 7b tulei do środka C tulei.The length L3 of the outer tapered thread 6 of the tubular member from the end face 8 to the edge 11a closer to the end face of the marking slot 9 typically is less than half the length of the inner tapered thread 5a, 5b of the sleeve, i.e. 1/2 L1 from the end faces 7a and 7b to the center C of the sleeve . The length L3 of the outer taper thread 6 from the end face 8 to the edge 11 further from the end face of the marking slot 9 is again substantially as large as half the length of the inner taper thread 5a, 5b of the sleeve, i.e. 1/2 L1 from the end face 7a and 7b of the sleeve to the center C sleeve.

Rury palowe 2 wprowadzane w ziemię M i/lub skałę K są zwykle wypełniane betonem B złożonym z hydraulicznie utwardzanego spoiwa, wody, wypełniacza, zasadniczo materiału skalnego, i ewentualnych dodatków. W niektórych przypadkach wwiercany pal może również nie być wypełniony betonem, jak to można zobaczyć na fig. 2. Jeżeli to konieczne, wewnątrz rury 2 wwierconego pala umieszczone są pomocnicze wzmocnienia, które przywierają do twardniejącego betonu B i członów rurowych 4a, 4b, 4c itd. rury wwiercanego pala. Beton B może być wprowadzany poprzez rurę pala wtak dużej ilości, że wychodzi ponad powierzchnię zewnętrzną, otaczając pal, jak pokazano na fig. 1. Alternatywnie, beton może być również doprowadzany poprzez pal i dalej do jego powierzchni zewnętrznej podczas wiercenia.The pile pipes 2 driven into the ground M and / or rock K are usually filled with concrete B composed of a hydraulically hardening binder, water, filler, essentially rock material, and possible additives. In some cases, the drilled pile may also not be filled with concrete, as can be seen in Fig. 2. If necessary, auxiliary reinforcements are placed inside the drilled pile tube 2 which adhere to the hardening concrete B and the tubular members 4a, 4b, 4c etc. pipes of the drilled pile. Concrete B can be introduced through the pile tube in such a large amount that it extends above the outer surface, surrounding the pile as shown in Fig. 1. Alternatively, concrete can also be fed through the pile and on to its outer surface during drilling.

Zewnętrzne średnice wwiercanych pali mogą wynosić przykładowo 75-300 mm, a zwykle zewnętrzne średnice rur wwiercanych pali wynoszą 130-220 mm. Ze względu na sposób trudno jest wwiercać bardzo małe rury w ziemię, a z kolei duże rury wwiercanych pali są drogie. Rury wwiercanych pali mogą być rurami spawanymi lub rurami bez szwu. Minimalna grubość ścianki wynosi 5 mm, zwykle 6-12 mm. Grubość ścianki tulei 3 jest, w przybliżeniu, taka sama lub nieco większa niż grubość członów rurowych 4a, 4b itd. wzdłuż rury pala. Tuleje są wytwarzane z rury bez szwu lub z podobnego materiału. Kąt stożka a stożkowych gwintów 5a, 5b i 6 wynosi 1-10°. Przykładowo przy kącie stożka 3° zbieżność wynosi około 10 mm przy długości stożka 100 mm.The outer diameters of the drilled piles may be, for example, 75-300 mm, and typically the outer diameters of the drilled pile tubes are 130-220 mm. Due to the method, it is difficult to drill very small pipes into the ground and, in turn, large drilled pile pipes are expensive. The tubes of the drilled piles can be welded tubes or seamless tubes. The minimum wall thickness is 5mm, typically 6-12mm. The wall thickness of the sleeve 3 is approximately the same as or slightly greater than that of the tubular members 4a, 4b etc. along the pile tube. The sleeves are made of seamless pipe or a similar material. The taper angle α of the tapered threads 5a, 5b and 6 is 1-10 °. For example, at a cone angle of 3 °, the taper is about 10 mm with a cone length of 100 mm.

Koronka wiertnicza 20 o średnicy większej niż średnica rury 2 pala, lub podobny pierścień roboczy, może być pozostawiona na końcu rury pala. Do końca rury może być również przyspawany silniejszy człon rurowy bez pierścienia.A drill bit 20 with a diameter larger than that of the pile tube 2, or a similar wear ring, may be left at the end of the pile tube. A stronger tubular member without a ring may also be welded to the end of the pipe.

Claims (4)

1. Złącze do rur mających metalowe człony rurowe, posiadające zasadniczo prostą metalową tuleję zawierającą dwa wewnętrzne gwinty stożkowe rozciągające się do końców tulei, natomiast każdy z końców członów rurowych ma końcową powierzchnię i zewnętrzne gwinty stożkowe odpowiadające gwintom tulei i zwężające się w kierunku do powierzchni końcowej, przy czym stożkowe gwinty członów rurowych i tulei mają odwrotny chwyt, zaś końcowe powierzchnie przeciwległych członów rurowych przedłużających się nawzajem są dociśnięte do siebie, znamienne tym, że rura ma postać rury (2) pala wwiercanego w ziemię i/lub skałę, natomiast człony rurowe (4a, 4b, 4c) mają, usytuowaną w odstępie (L2) od końcowej powierzchni (8), zewnętrzną obwodową znakującą szczelinę (9), której jedna lub druga krawędź (11a, 11b) wskazuje określoną z góry odległość (Le) odpowiadającą sumie iloczynów wewnętrznych kątów (R1, R2) obrotu i skoku (j) gwintu.1.A joint for pipes having metal tubular members having a substantially straight metal sleeve having two internal taper threads extending into the ends of the sleeve and each end of the tubular members having an end face and outer taper threads corresponding to the sleeve threads and taper towards the end face. , wherein the tapered threads of the tubular members and the sleeves are reverse shank and the end surfaces of the opposing tubular members extending each other are pressed against each other, characterized in that the tubing is a pile tube (2) drilled into the ground and / or rock, and the tubular members (4a, 4b, 4c) have an outer circumferential marking slot (9) spaced at a distance (L2) from the end face (8), one or the other edge (11a, 11b) of which indicates a predetermined distance (Le) corresponding to the sum of the products of the internal angles (R1, R2) of rotation and the thread pitch (j). 2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że suma iloczynów wewnętrznych kątów (R1, R2) obrotu i skoku (j) gwintu jest większa niż długość (L1) tulei (3), lub jej określonej z góry części w stanie swobodnym.2. The connector according to claim The method of claim 1, characterized in that the sum of the products of the internal angles (R1, R2) of rotation and the thread pitch (j) is greater than the length (L1) of the sleeve (3) or a predetermined portion thereof in free condition. 3. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że dolna średnica (D1) znakującej szczeliny (9) jest równa lub większa niż największa średnica wewnętrzna (D2) wewnętrznego stożkowego gwintu (6) członu rurowego (4a, 4b, 4c).3. The connector according to claim The method of claim 1, characterized in that the lower diameter (D1) of the marking slot (9) is equal to or greater than the largest internal diameter (D2) of the internal tapered thread (6) of the tubular member (4a, 4b, 4c). 4. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnętrzna średnica (D4) tulei (3) wewnątrz środkowego obszaru (C) długości tulei (3) jest większa niż zewnętrzna średnica (D3) zasadniczo cylindrycznej sekcji prowadzącej (10) pomiędzy końcową powierzchnią (8) i stożkowym gwintem (6) członu rurowego (4a, 4b, 4c), natomiast końcowa powierzchnia (8) każdego członu rurowego (4a, 4b, 4c) jest zasadniczo prostopadła do linii środkowej (14) rury (2).4. The connector as claimed in claim The method of claim 1, characterized in that the inner diameter (D4) of the sleeve (3) inside the central region (C) of the length of the sleeve (3) is greater than the outer diameter (D3) of the substantially cylindrical guide section (10) between the end surface (8) and the tapered thread (6) of the tubular member (4a, 4b, 4c), and the end face (8) of each tubular member (4a, 4b, 4c) is substantially perpendicular to the center line (14) of the tube (2).