RU2470133C2

RU2470133C2 - Device for forming helical profile on well walls for bored piles

Info

Publication number: RU2470133C2
Application number: RU2011102336/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Егорович Ромакин
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-12-20
Also published as: RU2011102336A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to devices increasing bearing capacity of bored piles and will find application in construction of foundations for buildings and structures. The device for forming a helical profile on well walls for bored piles comprises a working tip made of sector boards, the upper end of which is hingedly fixed on the body, a vibrator of circular vibrations with a mechanism of sector boards spreading in the form of a ring and a drive of reciprocal motion, installed in the working tip and a mechanism of working tip supply. To the lower end of the sector boards bent inside the working tip there are conical profiles fixed at the angle to the axis of the tip, at the same time the ring of the sector boards spreading mechanism is rigidly fixed on the vibrator body, which is connected by a drive of reciprocal motion with the body of the working tip.

EFFECT: increased bearing capacity of bored piles due to increased adhesion of a side surface of a pile with well walls.

4 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов под здания и сооружения.The invention relates to construction, and in particular to devices that increase the bearing capacity of bored piles, and will find application in the construction of foundations for buildings and structures.

Известно устройство для повышения несущей способности буронабивных свай путем протаскивания в пробуренной скважине расширителей различной формы, в результате чего несущая способность буронабивных свай увеличивается за счет уплотнения грунта в стенках скважины и увеличения площади контакта боковой поверхности сваи с грунтом [1].A device is known for increasing the bearing capacity of bored piles by pulling reamers of various shapes in a drilled well, as a result of which the bearing capacity of bored piles increases due to compaction of the soil in the borehole walls and an increase in the contact area of the side surface of the pile with soil [1].

Наиболее близким по технической сущности является устройство для расширения глухих скважин, которое содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний с механизмом раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника [2].The closest in technical essence is a device for expanding blind wells, which contains a working tip made of sector plates, the upper end of which is pivotally mounted on the body, a circular vibrator with a mechanism for expanding sector plates in the form of a ring and a reciprocating drive installed in working tip, and the feed mechanism of the working tip [2].

Недостатком известного устройства является то, что гладкая поверхность стенок скважины вдоль ее оси незначительно повышает сцепление сваи с грунтом, что в конечном счете не оказывает существенного влияния на повышение несущей способности буронабивной сваи.A disadvantage of the known device is that the smooth surface of the walls of the well along its axis slightly increases the adhesion of the pile to the ground, which ultimately does not significantly affect the increase in the bearing capacity of the bored pile.

Цель изобретения - повышение несущей способности буронабивных свай за счет увеличения сцепления боковой поверхности сваи со стенками скважины.The purpose of the invention is to increase the bearing capacity of bored piles by increasing the adhesion of the side surface of the pile to the walls of the well.

Указанная цель достигается тем, что нижняя часть секторных плит загнута вовнутрь рабочего наконечника, а к наружным секторным плитам под углом к оси наконечника закреплены конические профили, при этом кольцо механизма раздвижения секторных плит жестко закреплено на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника.This goal is achieved by the fact that the lower part of the sector plates is bent inside the working tip, and conical profiles are fixed to the external sector plates at an angle to the axis of the tip, while the ring of the mechanism for sliding the sector plates is rigidly fixed to the vibrator body, which is connected by a reciprocating drive with working tip body.

На рис.1 представлен разрез рабочего наконечника в сложенном виде; на рис.2 - сечение А-А по рис.1; на рис.3 разрез рабочего наконечника в рабочем состоянии; на рис.4 - общий вид устройства.Fig. 1 shows a section of the working tip when folded; in Fig. 2 - section AA in Fig. 1; Fig. 3 is a section of the working tip in working condition; Fig. 4 is a general view of the device.

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважины под буронабивные сваи содержит рабочий наконечник (рис.1), выполненный из секторных плит 1, верхний конец которых шарниром 2 крепится к корпусу 3, а к нижнему, загнутому вовнутрь рабочего наконечника, концу наружных секторных плит под углом к оси рабочего наконечника закреплены конические профили 4, механизм раздвижения секторных плит, выполненный в виде кольца 5, жестко закрепленного на корпусе вибратора круговых колебаний 6, который соединен приводом возвратно-поступательного движения 7 с корпусом рабочего наконечника, который подвешен на канате 8 механизма подачи 9, установленного на транспортном средстве 10.A device for the formation of a helical profile on the walls of the borehole bored piles contains a working tip (Fig. 1) made of sector plates 1, the upper end of which is hinged 2 is attached to the housing 3, and to the lower, bent inward working tip, the end of the external sector plates under conical profiles 4 are fixed at an angle to the axis of the working tip, the sector plate extension mechanism, made in the form of a ring 5, rigidly fixed to the circular vibrator body 6, which is connected by a reciprocating drive th movement 7 with the body of the working tip, which is suspended on the rope 8 of the feeder 9 mounted on the vehicle 10.

Устройство работает следующим образом. Транспортное средство 10 вместе с подвешенным на канате 8 рабочим наконечником в сложенном виде устанавливают над пробуренной под сваю скважиной. Включают механизм подачи 9 и опускают рабочий наконечник на дно пробуренной скважины, после чего одновременно включают вибратор круговых колебаний 6 и привод возвратно-поступательного движения 7, который перемещает корпус вибратора 6 в нижнее положение. Кольцо 5, жестко закрепленное на корпусе вибратора, воздействует на ребра секторных плит 1, раздвигает их, вводя в контакт со стенками скважины конические профили 4. Колебания наконечника в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивают снижение усилия внедрения секторных плит с закрепленными на них коническими профилями в грунт. При раскрытии секторных плит до нужного диаметра привод 7 отключается и включается привод механизма подачи наконечника 9, который канатом 8 перемещает рабочий наконечник вверх к устью скважины. Круговая возмущающая сила вибратора вызывает обкатку рабочего наконечника по стенкам скважины, в результате чего он вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению дебалансов, с угловой скоростьюThe device operates as follows. The vehicle 10, together with the working tip suspended on the rope 8, is folded mounted over a well drilled under a pile. Turn on the feed mechanism 9 and lower the working tip to the bottom of the drilled well, and then simultaneously turn on the vibrator 6 and the reciprocating drive 7, which moves the body of the vibrator 6 to the lower position. The ring 5, rigidly mounted on the vibrator body, acts on the ribs of the sector plates 1, spreads them, introducing conical profiles 4 into contact with the walls of the borehole. Oscillations of the tip in a plane perpendicular to the axis of the borehole reduce the force of introduction of sector plates with conical profiles fixed to them into the ground. When the sector plates are opened to the desired diameter, the actuator 7 is turned off and the actuator of the tip feeding mechanism 9 is turned on, which moves the working tip up to the wellhead with a rope 8. The circular disturbing force of the vibrator causes a run-in of the working tip along the walls of the well, as a result of which it rotates around its axis in the direction opposite to the rotation of the unbalances, with an angular velocity

,

где ω, ω_В - соответственно угловые скорости рабочего наконечника и вибратора; D, D₀ - соответственно диаметры скважины и наконечника.where ω, ω _B are the angular speeds of the working tip and vibrator, respectively; D, D ₀ - respectively, the diameters of the well and the tip.

Разность диаметров возникает за счет упругих и пластических деформаций грунта в стенке скважины в результате воздействия на него возмущающей силы вибратора круговых колебаний, установленных в корпусе расширителя.The difference in diameters arises due to elastic and plastic deformations of the soil in the well wall as a result of the influence of the disturbing force of the vibrator of circular vibrations installed in the expander body.

В результате наличия осевой подачи и вращения рабочего наконечника внедренные в грунт конические профили 4 будут оставлять на уплотненных стенках скважины винтовые профили 11, шаг которых будет равен расстоянию по образующей между коническими профилями 4, закрепленными на секторных плитах 1 рабочего наконечника, а угол подъема - углу установки профилей к оси наконечника.As a result of the axial feed and rotation of the working tip, the conical profiles 4 embedded in the soil will leave screw profiles 11 on the sealed walls of the well, the step of which will be equal to the distance along the generatrix between the conical profiles 4 fixed on the sector plates 1 of the working tip, and the angle of elevation will be the angle installation of profiles to the axis of the tip.

При обкатке на корпусе рабочего наконечника возникает момент вращенияWhen running on the body of the working tip there is a torque

,

где m - масса дебалансов; е - эксцентриситет; ω - угловая скорость; φ - угол сдвига фрез, град.where m is the mass of unbalances; e - eccentricity; ω is the angular velocity; φ is the angle of the cutters, deg.

Наличие вращающего момента на корпусе рабочего наконечника и внедренных в грунт конических профилей, установленных под углом к образующей скважины, создает условия для самовыдвижения рабочего наконечника в скважине, в результате чего осевое усилие подачи незначительное и необходимо для преодоления силы тяжести рабочего наконечника и увеличения скорости проходки скважины.The presence of torque on the body of the working tip and conical profiles embedded in the soil, installed at an angle to the wellbore, creates conditions for self-extension of the working tip in the well, as a result of which the axial feed force is small and is necessary to overcome the gravity of the working tip and increase the speed of the well .

Применение предлагаемого устройства позволит не только увеличить плотность стенок скважины, пробуренной под буронабивную сваю, но и получить на ее поверхности отштампованные винтовые профили, которые при формовании сваи будут заполнены бетоном, в результате чего боковое сцепление сваи со стенками скважины значительно увеличится и приблизится к величине удельной силы сдвига грунта, что значительно увеличит несущую способность буронабивных свай.The application of the proposed device will not only increase the density of the walls of the borehole drilled under the bored pile, but also get stamped screw profiles on its surface, which when forming the piles will be filled with concrete, as a result of which the lateral adhesion of the pile to the borehole walls will increase significantly and will approach the value of the specific shear forces of the soil, which will significantly increase the bearing capacity of bored piles.

Источники информацииInformation sources

1. Патент 2126072 РФ, МПК E02D 5/36. Устройство для формирования в грунте набивных свай / Сбоев В.М., Ткач Х.Б., Федоров В.К., Аннаматов A.M.; заявитель и патенотообладатель: Новосибирская государственная академия строительства. - №96117171/03; заявл. 23.08.1996; опубл. 10.02.1999.1. Patent 2126072 of the Russian Federation, IPC E02D 5/36. A device for the formation of packed piles in the ground / VM Soev, Kh. B. Tkach, V.K. Fedorov, A.M. Annamatov; Applicant and patent holder: Novosibirsk State Academy of Civil Engineering. - No. 96117171/03; declared 08/23/1996; publ. 02/10/1999.

2. Заявка №2009129279/03(040772), МПК E21B 7/28. Устройство для расширения глухих скважин / Ромакин Н.Е., Губатенко М.С.; заявитель: Саратовский государственный технический университет, заявл. 29.07.2009.2. Application No. 2009129279/03 (040772), IPC E21B 7/28. Device for expanding blind wells / Romakin N.E., Gubatenko M.S .; applicant: Saratov State Technical University, application 07/29/2009.

Claims

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи, содержащее рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний с механизмом раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника, отличающееся тем, что к нижнему, загнутому внутрь рабочего наконечника концу секторных плит под углом к оси наконечника закреплены конические профили, при этом кольцо механизма раздвижения секторных плит жестко закреплено на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника. A device for the formation of a helical profile on the walls of boreholes under bored piles, containing a working tip made of sector plates, the upper end of which is pivotally mounted on the body, a circular vibrator with a mechanism for expanding sector plates in the form of a ring and a reciprocating drive installed in the working the tip, and the feed mechanism of the working tip, characterized in that to the lower, bent inward of the working tip end of the sector plates at an angle to the axis of the tip are fixed onicheskie profiles, the ring mechanism razdvizheniya sector plates rigidly fixed to the vibrator body that is connected to drive the reciprocating motion of the tip body.