Спосіб демонтажу паль та шнековий бур для його здійснення

Група винаходів відноситься до будівельної та гірничої справ, а більш конкретно, до способу демонтажу паль та шнекового бура для його здійснення. Зокрема, групу винаходів можна застосовувати при демонтажі висячих паль, особливо влаштованих у піщаних ґрун тах. З [авторського свідоцтва СРСР №715716, опубл. 25.02.80], відомий спосіб демонтажу паль, що включає витягування палі за допомогою спеціального пристрою, що містить важіль з отворами та клиновими захватами, раму, на якій шарнірне закріплений важіль, пружину, що пов'язує вільний кінець важеля з рамою. Пристрій встановлюють на палю так, щоб головка палі пройшла крізь отвори важеля та рами. По вільному кінцю важеля наносять удари молотом, під дією яких важіль опускається, пружини стискуються, а клинові захвати захоплюють нові нижні ділянки палі. Цикл повторюють декілька разів. Цей спосіб є енергоємним, шумним, палі можуть ламатися під час витягування. З [патенту Російської Федерації №2208090, опубл. 07.10.2003], відомий спосіб демонтажу паль, що включає витягування палі за допомогою універсального пристою для влаштування та витягування паль. Згаданий пристрій містить піднімальні пристрої (підйомний кран та лебідку), віброзанурювач спрямованої дії, який оснащений оголовком для кріплення до палі, щоглу та шнековий бур. Витягування відбувається наступним чином: палю фіксують в оголовку віброзанурювача, яким забезпечують розущільнення ґрунту навколо стовбура палі, після цього палю витягують за допомогою лебідки. У порівнянні з попереднім аналогом, цей спосіб є набагато кращим, а саме рівень шуму та енергоємність значно зменшені, палі ламаються рідко. В основу першого винаходу поставлено завдання вдосконалити відомий спосіб демонтажу паль, що включає витягування палі за допомогою піднімального пристрою, шляхом введення нової операції, що дозволить суттєво зменшити зусилля, необхідні для витягування палі, зменшити напруження розтягування самої палі, як наслідок зменшити енергоємність способу та запобігти зламу паль. Рівень шуму також буде нижчим у порівнянні з попереднім (найближчим) аналогом. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що перед витягуванням палі коаксіальне ній встановлюють шнековий бур, яким бурять свердловину навколо стовбура палі; бур має поперечний переріз у вигляді кільця, внутрішній діаметр якого більший за максимальний розмір перерізу палі в 1,05...1,5 рази. Внаслідок вибурювання масиву гр унту навколо стовбура палі палю можна легко вийняти за допомогою звичайного піднімального пристрою. Розрахунки та практичні дослідження показали, що внутрішній діаметр бура має бути не більше, ніж 1,5 максимального розміру перерізу палі, інакше навколо палі залишиться занадто великий масив ґрунту, і вона буде міцно триматися в ньому. Використовувати бур з внутрішнім діаметром менше, ніж 1,05 максимального розміру перерізу палі неможливо або небезпечно. Наприклад, якщо внутрішній діаметр бура буде співпадати з максимальним розміром перерізу палі, бур може бути зламаним у наслідок його відхилень від осі (биття) в процесі буріння. На різальній частині бура можуть бути розташовані бурові зуби, що часто виконані виступними у напрямку до осі бура і для того, щоб запобігти їх зламу внутрішній діаметр бура має бути більшим за максимальний розмір перерізу палі на вказану величину, що визначена розрахунковим шляхом. Для досягнення максимального розущільнення ґрунту навколо палі доцільно бурити свердловину навколо стовбура палі по всій її довжині. Для здійснення запропонованого способу було необхідним створити відповідний пристрій - шнековий бур, що мав би кільцевий переріз. З рівня техніки відомо, що для буріння свердловин застосовують шнекові бури, що містять трубу, на яку навитий шнек, хвостовик та різальну частину, що, як правило, є конічною і закінчується розпушувачем. Такий бур відомий, наприклад, з [авторського свідоцтва СРСР №156507, опубл. 16.11.1962 р.] Очевидно, що форма поперечного перерізу та співвідношення його розмірів не пристосовані для реалізації запропонованого способу. Бур-аналог неможливо використовувати для створення свердловин у піщаних ґрунта х внаслідок того, що утворені там свердловини руйнуються на протязі дуже короткого часу, що не дозволяє здійснити демонтаж палі. В основу другого винаходу поставлено завдання вдосконалити відомий шнековий бур таким чином, щоб його можна було застосовувати в запропонованому способі демонтажу паль, шляхом зміни його конструкції та розмірів, що дозволить суттєво зменшити зусилля, необхідні для витягування палі, зменшити напруження розтягування самої палі, і як наслідок - зменшити енергоємність способу та уникнути зламу паль, що демонтують. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що відомий шнековий бур, що містить трубу, на яку навитий шнек, хвостовик та різальну частину, згідно винаходу, виконують з поперечним перерізом у вигляді кільця, а його різальну частину виконують у вигляді розташованих по колу бурових зубів. Як було зазначено вище, розміри бура розраховують відповідно до конкретного розміру палі. Експериментальне встановлено, що оптимальна товщина s стінки труби шнека становить 5...100 мм. При довжині b боку бурового зуба, що відповідає наступному співвідношенню: s£b£5,16 s, зусилля різання будуть оптимальними. Бур можна буде застосовувати для демонтажу паль у піщаних грунта х, якщо він виконаний відповідно наступним параметрам: 1,16Dзт£Dш£2,46 Dзт; 0,48Dзт£hк£3,98Dзт; де Dзт- зовнішній діаметр труби, мм, Dш - діаметр навитого шнека, мм, hк - крок витків шнека, мм. В разі такого виконання додатково забезпечується ефективне буріння піщаного Грунту, і його необхідне ущільнення. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг.1 схематично зображений загальний вигляд бура, на фіг.2 - його вигляд знизу. Шнековий бур містить трубу 1, на яку навитий шнек 2, хвостовик 3 та різальну частину у вигляді розташованих по колу бурових зубів 4. Конкретний приклад реалізації винаходу для демонтажу паль 300Х300 мм у піщаних гр унта х, Розрахунок розмірів бура проводили наступним чином. Максимальний розмір перерізу палі для палі квадратного перерізу буде дорівнювати розміру діагоналі палі (Dп). Для цієї палі Dп=373(мм). Обираємо відповідну трубу для виготовлення бура: Dзт = 426 мм, s=12мм, де Взт- зовнішній діаметр труби, мм; s- товщина стінки труби, мм. Розрахуємо внутрішній діаметр труби Dвт: Dвт= Dзт-2*s= 426-2*12=402(мм) Перевіряємо, співвідношення Dвт/Dп=402/373=1,08 - відповідає необхідним умовам виконання. Товщина s стінки труби бура становить 12мм, тобто також відповідає заданим параметрам 5 ...100мм. Довжина b боку бурового зуба пов'язана з товщиною s стінки труби шнека наступним співвідношенням: s£b£5,16s. Обираємо для піщаних грунтів b =1,5*s= 1,5*12=18(мм). Звичайно, мінімальний внутрішній діаметр бура Dmin має бути більшим, ніж діагональ палі Dп, перевіремо: Dmin = Dзт-2*b=426-2*18=390 (мм), відповідає. Діаметр шнека повинен відповідати співвідношенню : 1,16Dзт£Dш£2,46 Dзт, Dш розр. = (1,16...2,46) Dзт-(1,16...2,46)*426=494,2...1048(мм). Приймаємо Dш=500мм. Визначаємо ширину стрічки Lстр, з якої буде виготовлений шнек: bстр=(Dш-Dзт)/2 = (500-426)/2 = 37(мм). Після цього визначаємо крок навивки витків шнека hк, мм: 0,48Dзт£hк£3,98Dзт; hк=(0,48...3,98)Dзт= (0,48...3,98) *426 =211,1...,1751,2(мм) Обираємо hк=500мм. Навиваємо стрічку шириною 37 мм на трубу зовнішнім діаметром 426 мм. При цьому довжина бура становить 10,5 м. Для підвищення надійності бура стрічка, з якої виготовлено шнек, має різну товщин у, яка збільшується у напрямку до різальної частини: у різальної частини та на протязі 2,5м-12мм; на протязі двох наступних метрів 10мм; на протязі іншої довжини - 8мм. Спосіб демонтажу паль здійснювали таким чином: Коаксіальне палі встановили спеціально розрахований та виготовлений шнековий бур. Бурили свердловину навколо стовбура палі 300Х300 по всій її довжині (8м). Звільнену палю витягували за допомогою піднімального пристрою, а саме, крану. Свердловина, що була утворена за допомогою бура, залишалась стійкою на протязі 15 хвилин. Палю (цілу) підняли менш ніж за 7 хвилин. Це практично підтвердило можливість досягнення технічних результатів за допомогою групи запропонованих винаходів, зменшити енергоємність способу та уникнути зламу паль, що демонтують.