Бурозмішувальне долото

Реферат: Бурозмішувальне долото включає порожнистий корпус, три секції лопатей та забурник. Лопаті нижньої секції виконані у вигляді симетричних низхідних ребер. Лопаті верхньої секції виконані у вигляді симетричних висхідних ребер. Лопать середньої секції жорстко з'єднана із верхньою і нижньою секціями та виконана у вигляді пластини із ріжучими крайками та прохідним поздовжнім і поперечними отворами, з'єднаними із порожниною корпуса. UA 73029 U (54) БУРОЗМІШУВАЛЬНЕ ДОЛОТО UA 73029 U UA 73029 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до бурової техніки і може бути використана при закріпленні ґрунтів для підготовки основ будинків або споруд, а також для підсилення основ деформованих будівель. Відоме струменево-змішувальне долото (деклараційний патент України № 62868А, Е02Д 3/12), що включає порожнистий корпус, який має не менше одного отвору для подачі закріплюючого розчину, лопаті із передніми ріжучими крайками та забурник. Закріплення ґрунтів виконують наступним чином. Долото кріпиться до порожнистої бурової штанги бурової машини. Через порожнину бурової штанги під значним тиском за допомогою розчинонасосу нагнітають цементний розчин, струмінь якого, виходячи із отворів із великою швидкістю та за рахунок суттєвої кінетичної енергії, руйнує структуру ґрунту при обертанні долота. Зруйнований таким чином ґрунт за допомогою лопатей перемішується із цементним розчином, утворена ґрунтоцементна суміш тужавіє, твердіє і з часом перетворюється в матеріал високої міцності. При обертанні долота та осьовому переміщенні на необхідну глибину утворюється ґрунтоцементний елемент високої міцності та жорсткості. Ця технологія дозволяє утворювати ґрунтоцементні елементи (палі) діаметром 500…700 мм і застосовується для різних цілей в капітальному будівництві, але для підсилення основ існуючих будинків, споруд при реконструкції і, особливо, деформованих, які необхідно захистити від подальших деформацій її застосування практично неможливе з наступних причин. Для руйнування структури ґрунту потрібні великі швидкості та кінетична енергія струменя цементного розчину, а для цього необхідно забезпечити суттєві витрати води та цементу, що призводить до додаткової витрати цементу та зволоження ґрунтів основи, а, як відомо, левова кількість деформацій будинків та споруд відбувається саме через додаткове зволоження ґрунтів основ. Окрім того, для забезпечення достатнього тиску при подачі цементного розчину до долота з метою забезпечення високої швидкості та кінетичної енергії витікання розчину для руйнування ґрунту потрібні розчинонасоси високого тиску та інші відповідні елементи технологічного оснащення, що значно ускладнює технологію закріплення ґрунтів. Найбільш близьким по сукупності ознак до пристрою, що заявляється, є бурозмішувальне долото (Ручьев А.П., Толкачев П.И., Телина Л.А. и др. Устройство ґрунтоцементних свай. - М.: Стройиздат, 1968. - 33 с), яке містить порожнистий корпус, з'єднаний муфтою із порожнистою буровою штангою, лопаті та забурник. Лопаті виготовлені у вигляді горизонтальних пластин однакової довжини, мають 3 секції. Секції розташовані паралельно одна відносно одної. При обертанні та осьовому переміщенні за допомогою бурового агрегата АГС - 7, змонтованого на автомобілі МАЗ - 200, лопаті поступово занурюються в ґрунт, руйнують його і перемішують із цементним розчином, який нагнітається розчинонасосом через порожнисту бурову штангу і через отвори насадки та забурника і надходить в зону зруйнованого ґрунту, який лопатями перемішується, утворюючи ґрунтоцементну текучопластичну суміш, яка з часом тужавіє, твердіє, внаслідок чого виникає ґрунтоцементний елемент у вигляді палі високої міцності та жорсткості. Таким чином, даний пристрій виконує одночасно три функції - руйнує ґрунт без виносу його на поверхню, просочує зруйнований ґрунт цементним розчином та перемішує цементний розчин із зруйнованим ґрунтом. Розглянутий відомий пристрій - бурозмішувальне долото (бурозмішувач) застосовують в капітальному будівництві при підготовці основ будинків, споруд, укріпленні укосів котлованів, укріпленні насипів та в інших цілях. Однак відоме бурозмішувальне долото має наступні недоліки. При обертанні та осьовому переміщенні по глибині товщі бурозмішувач врізається в ґрунт одночасно практично всією поверхнею пластин секцій, які мають одинакову довжину та одночасно руйнують ґрунт на ідентичних діаметрах. При цьому виникає суттєвий опір руйнуванню грунта та опір при перемішуванні цементного розчину із зруйнованим ґрунтом. Такий же великий опір виникає і при підніманні бурозмішувача на поверхню, адже за час проходки бурозмішувача на потрібну глибину ґрунтоцемента суміш якоюсь мірою може тужавіти, особливо коли виникають технологічні або технічні зупинки. Для подолання опору як при проходці бурозмішувача на глибину, так і при його підніманні на поверхню потрібно мати потужну бурову техніку. Наприклад, у розглянутому випадку відомого бурозмішувача, застосовується буровий агрегат АГС - 7 на базі автомобіля МАЗ - 200, що прийнятно в капітальному будівництві і майже неприйнятно при закріпленні ґрунтів при підсиленні основ існуючих будинків при реконструкції та захисту деформованих будівель від подальших деформацій, де частіше виконуються роботи, в т.ч. і по закріпленню ґрунтів в стиснених умовах всередині приміщень, в підвальних приміщеннях та ін., коли потрібно використовувати малогабаритну техніку, яка не має велику потужність. Особливо це стосується при закріпленні ґрунтів в горизонтальному напрямку, в якому виникає необхідність для підсилення основ 1 UA 73029 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фундаментів при реконструкції об'єктів та при захисті деформованих будівель, де необхідно забезпечити прямолінійність та паралельність ґрунтоцементних елементів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення бурозмішувального долота (бурозмішувача), в якому за рахунок нових конструктивних елементів забезпечується підвищення ефективності роботи бурозмішувача. Для вирішення поставленої задачі у бурозмішувальному долоті, що включає порожнистий корпус, три секції лопатей та забурник, згідно з корисною моделлю лопаті нижньої секції виконані у вигляді симетричних низхідних ребер, а лопаті верхньої секції виконані у вигляді висхідних симетричних ребер, лопать середньої секції жорстко з'єднана із верхньою і нижньою секціями та виконана у вигляді пластини із ріжучими крайками та прохідним поздовжнім і поперечними отворами, з'єднаними із порожниною корпусу, ріжучі крайки всіх лопатей забезпечені твердосплавними елементами, забурник виконаний у вигляді подовженого направляючого стержня, забезпеченого ріжучим елементом. Суть заявленного бурозмішувального долота пояснюється фігурами, де на фіг. 1 показана схема пристрою, на фіг. 2 - вид зверху, на фіг. 3 - розріз по перетину А - А. Бурозмішувальне долото включає корпус 1, верхню секцію 2, нижню секцію 3 та середню секцію 4. Верхня та нижня секції мають відповідно висхідні 5 та низхідні 6 ріжучі ребра, середня секція 4-у вигляді ріжучої пластини, яка має подовжній отвір 7 та поперечні отвори 8. Корпус 1 має направляючу 9, яка наділена ріжучим елементом 10. Всі ріжучі елементи наділені твердосплавними пластинами 11, корпус 1 має отвори 12 та наділений порожниною 13. Закріплення ґрунтів заявленим бурозмішувальним долотом виконують наступним чином. Корпус 1 муфтою з'єднують із порожнистою штангою бурового станка, по якій нагнітається цементний розчин за допомогою розчинонасоса. При обертанні та осьовому переміщенні направляюча 9 при допомозі ріжучого елемента 10 врізається в ґрунт і при подальшому заглибленні та обертанні в ґрунт поступово занурюється нижня секція 3. Оскільки ріжучі ребра 6 нижньої секції виконані із поступовим підняттям, то при обертанні і поступовому заглибленні вони за допомогою ріжучих пластин 11 руйнують ґрунт із поступовим збільшенням діаметра руйнування ґрунту у вигляді об'єму конуса за рахунок поступового врізання в ґрунт і заглиблення ріжучих ребер при їх обертанні, що значно зменшує зусилля руйнування ґрунту. При поступовому заглибленні з обертанням ріжучих ребер із отворів 12 корпуса 1 та отворів 7 і 8 пластини середньої секції 4, які з'єднані із порожниною 13 корпуса 1 (див. фіг. 3), витікає цементний розчин і просочує ґрунт, а лопаті 4, 5, 6 перемішують зруйнований ґрунт із цим розчином. При поступовому проходженні бурозмішувача на необхідну відстань закріплення ґрунтової товщі відбуваються одночасні операції: руйнування структури ґрунту, подача цементного розчину в зруйновану зону, просочування зруйнованого ґрунту цементним розчином та ретельне перемішування зруйнованого ґрунту із цементним розчином. По закінченні проходки бурозмішувача на потрібну відстань закріплення ґрунтової товщі приступають до його витягання на поверхню шляхом одночасного обертання і осьового переміщення в зворотному напрямку, при необхідності із додатковою подачею цементного розчину. При цьому за час проходження бурозмішувача на необхідну відстань закріплення з врахуванням можливих технологічних і технічних зупинок текучопластична ґрунтоцементна суміш може частково тужавіти і при витяганні бурозмішувача чинити суттєвий опір обертанню при витяганні бурозмішувача. Тому в заявленому бурозмішувачі у верхній секції 2 передбачені ріжучі лопаті 5 у вигляді висхідних ребер, крайки яких забезпечені твердосплавними пластинами 11. При обертанні та осьовому переміщені в процесі витягання ріжучі ребра 5 за рахунок поступового підйому та поступового врізання і руйнування початково затужавленої ґрунтоцементної суміші сприяють подоланню опору при витяганні бурозмішувача. При витяганні бурозмішувача за рахунок обертання лопатей 4, 5, 6 відбувається додаткове перемішування ґрунтоцементної суміші, що покращує розподілення цементу по об'єму закріпляючого ґрунту. Бурозмішувальне долото може використовуватись при закріпленні ґрунтів як в горизонтальному, так і в вертикальному напрямках з різницею в тому, що у першому випадку застосовують горизонтальні бурові станки, а у другому випадку - вертикальні. Таким чином, заявлена конструкція бурозмішувача за рахунок наявності трьох секцій ріжучих та змішувальних лопатей, особливостей їх відносного розташування і конструктивного виконання суттєво зменшує опір руйнуванню ґрунту та перемішуванню зруйнованого ґрунту із цементним розчином при проходженні бурозмішувача на потрібну відстань закріплюючої товщі ґрунтів і при витяганні бурозмішувача на поверхню в умовах початкового тужавлення ґрунтоцементної суміші, а також покращує ступінь перемішування зруйнованого ґрунту із цементним розчином, що дає можливість застосовувати в стиснених умовах малогабаритні та 2 UA 73029 U 5 10 малопотужні бурові станки, а також бурові станки горизонтального буріння для горизонтального закріплення ґрунтів основ під фундаментами існуючих будівель. Випробування виготовленного примірника бурозмішувального долота показало добрий результат, який полягає в тому, що внаслідок суттєвого зменшення опору руйнуванню ґрунту забезпечена можливість проходки бурозмішувача на потрібну відстань закріплення ґрунтів товщі та застосування при цьому малогабаритних і малопотужних бурових станків, розроблених та виготовлених авторами заявлюваної корисної моделі, що дає можливість підсилення основ експлуатованих будинків та споруд закріпленням ґрунтів в стиснених умовах при реконструкції та захисту від деформацій. Особливо ефективно проявило себе бурозмішувальне долото при закріпленні ґрунтів в горизонтальному напрямку, де завдяки подовженого направляючого стержня забурника забезпечена прямолінійність та паралельність ряду закріплюючих ґрунтоцементних елементів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Бурозмішувальне долото, що включає порожнистий корпус, три секції лопатей та забурник, яке відрізняється тим, що лопаті нижньої секції виконані у вигляді симетричних низхідних ребер, а лопаті верхньої секції виконані у вигляді симетричних висхідних ребер, лопать середньої секції жорстко з'єднана із верхньою і нижньою секціями та виконана у вигляді пластини із ріжучими крайками та прохідним поздовжнім і поперечними отворами, з'єднаними із порожниною корпусу, ріжучі крайки всіх лопатей забезпечені твердосплавними елементами, забурник виконаний у вигляді подовженого направляючого стержня, забезпеченого ріжучим елементом. 3 UA 73029 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4