Машины и оборудование для свайных работ. Назначение, общая классификация. Оборудование для устройства буронабивных свай (буровых столбов)

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

Сочинский филиал

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Строительные работы и машины в мосто и тоннелестроении»

на тему: «Машины и оборудование для свайных работ. Назначение, общая классификация. Оборудование для устройства буронабивных свай (буровых столбов). Условия применения и преимущества буронабивных свай по сравнению с забивными»

Выполнил студент группы МТс-09-1

Иванов Артём Александрович                     

Проверил к.т.н., профессор

Овчинников Игорь Георгиевич

Проверена ________________________________                        

Сочи, 2012

На практике все шире применяются  основания и фундаменты из буронабивных свай, при устройстве которых исключается  деформация элементов несущих конструкций  зданий и сооружений, расположенных  поблизости от места производства работ, и шум, возникающий при работе молотов. Фундаменты из набивных свай имеют большую несущую способность, чем фундаменты из забивных свай. Буронабивные сваи изготавливаются диаметром 600-1700 мм при глубине заложения до 40-50 м и способны воспринимать сосредоточенные нагрузки до 300-1000 т на сваю. Их широко применяют в фундаментов опор мостов и несущих конструкций каркасных зданий и сооружений.

Технологический цикл изготовления буронабивных свай включает операции бурения ствола скважины под будущую  сваю, изготовление и установку каркаса  сваи, бетонирование ствола скважины. Защиту стенок скважин от возможного обрушения при проходке скважин в неустойчивых грунтах осуществляют обычно с помощью обсадных неизвлекаемых или инвентарных извлекаемых труб, а также избыточным давлением глинистого раствора или воды. Наиболее трудоемкой и продолжительной (55-60% общего времени цикла) технологической операцией является бурение ствола скважины, которое осуществляется с помощью специальных (бурильных) машин или навесного бурильного оборудования, смонтированного на базе одноковшовых экскаваторов с гидравлическим или механическим приводом.

Для бурения скважин диаметром 0,36-1,0 м без применения обсадных труб под свайные основания и фундаменты зданий и сооружений применяют навесное бурильное оборудование на серийных гидравлических экскаваторах 4-й и 5-й размерных групп, основным бурильным инструментом которого служат сменные шнековые буры. [2]

Навесное бурильное  оборудование к экскаватору ЭО-4121Б предназначено для бурения вертикальных и крутонаклонных скважин диаметром 0,36-0,63 м на глубину до 15 м под свайные фундаменты в немерзлых, сезонномерзлых и вечномерзлых грунтах, содержащих до 45% гравийно-галечниковых включений с фракциями до 50 мм в поперечнике. Навесное бурильное оборудование унифицировано с бурильным оборудованием бурильно-крановой машины БКМ-1501 и монтируется на кронштейне навеске в виде сварной рамной конструкции, прикрепленной к поворотной платформе экскаватора с помощью двух цапф. В состав бурильного оборудования входят двухсекционная бурильная мачта, гидроцилиндры изменения угла наклона мачты, механизмы вращения и рабочей подачи бура, спускоподъемный механизм, телескопическая бурильная штанга, сменный бурильный инструмент и гидрооборудование. Навесное оборудование комплектуется тремя короткошнековыми бурами диаметром 0,36; 0,5 и 0,63 м, сменные элементы которых (резцы и забурники) армируются твердосплавными пластинами. для привода всех механизмов бурильного оборудования используется насосная станция базового экскаватора. Управление навесным оборудованием ведется из кабины экскаватора. [1]

Навесное оборудование к экскаваторам ЭО-5123 и ЭО-5124 (рис. 1,а) используют  для бурения в связных немерзлых и мерзлых грунтах вертикальных скважин диаметром 0,65 и 1,0 м на глубину до 20 м. Бурильное оборудование навешивается на основную стрелу 3 базового экскаватора 1 и состоит из сменного бурильного инструмента 8, вращателя 7, напортной штанги 5, перемещающейся в направляющем корпусе 6, и механизма перемещения штанги. В качестве основного бурилтного инструмента используется шнековый бур, дополнительного – ковшовый бур.

Бурильный инструмент приводится во вращение вращателем (рис. 1,б), состоящим из двух гидромоторов 13 и зубчатого редуктора 14. Механизм перемещения (подъема и опускания) штанги монтируется на направляющем корпусе и представляет собой две унифицированные лебедки, каждая из которых включает барабан 11 для перематывания напорного каната 12, трехступенчатый редуктор 10 (аналогичный редуктору механизма передвижения экскаватора), тормоз и гидромотор 9. Напорное усилие на бурильный инструмент создается весом инструмента, штанги с вращателем и лебедками. Перевод оборудования из рабочего положения в транспортное осуществляется поворотом двумя гидроцилиндрами 4 (рис. 1,а), направляющего корпуса со штангой назад при одновременном опускании вперед стрелы гидроцилиндрами 2. Гидромоторы лебедок и вращателя питаются от насосной установки базового экскаватора через распределитель, установленный на стреле. [1]

Таблица 1. Технические характеристики навесного бурильного оборудования к гидравлическим экскаваторам

Для бурения скважин под  защитой обсадных труб при сооружении буронабивных свай используют бурильное  навесное оборудование ЭО-5123.50 (БМ-3001) и  бурильные машины БМ-3002 и БМ-4001.

Навесное оборудование ЭО-5123.50 предназначено для бурения скважин  диаметром до 1,3 м на глубину до 30 м с уширенной полостью на конце  диаметром до 3,5 м под буронабивные сваи, возводимые в качестве фундаментов  промышленных, гражданских и транспортных сооружений, в том числе под  опоры мостов. Бурение скважин  можно вести в немерзлых грунтах I-IV групп, содержащих до 30% гравийно-галечниковых включений размером до 50 мм и в сезонно-мерзлых грунтах прочностью до 300 ударов по плотномеру (ударнику) ДорНИИ. Способ разработки скважин – вращательный или циклический. Вращательное бурение скважин ведется ковшовыми и шнековыми бурами диаметрами 0,8; 1 и 1,3 м, цикличное – ударным и напорным грейфером.

Привод бурильного оборудования – гидравлический.

Бурильное оборудование ЭО-5123.50 (рис. 2) навешивается на экскаватор 13 (ЭО-5117) и включает решетчатую мачту 6, телескопическую штангу 7, лебедку 1, вращатель 10, комплект бурильного инструмента, обсадное оборудование 14, гидроцилиндры подъема-опускания матчты и перемещения вращателя. В комплект бурильного инструмента входят основной, ковшовый 11 и шнековый буры, грейфер, ударное бурильное долото, бурильный расширитель, вставка и обечайки, комплект обсадных труб. Мачта 6 с оголовком 4 шарнирно крепится в проушинах поворотной платформы и переводится из транспортного положения в рабочее  и обратно с помощью гидроцилиндров 12. Положение оголовка с отодвинутыми блоками 5 регулируется канатом 2. На мачте установлены направляющие , по которым с помощью длинноходового гидроцилиндра 8 перемещается вращатель бурильного инструмента. В передней части вращателя имеется площадка 9 с ограждениями и лестницей для обслуживания вращателя и удобства монтажных работ при смене рабочих органов. [1]

Телескопическая штанга состоит  из трех выдвижных секций и одновременно передает рабочему органу крутящий момент от вращателя и напорное усилие. Штанга подвешена на канате 3 лебедки 1. Барабан 5 (рис. 3,а) лебедки приводится во вращение от двух гидромоторов 1 через редуктор 2. управление барабаном лебедки осуществляется с помощью ленточной фрикционной муфты 4 и ленточного тормоза 3 с гидравлическим приводом. Вращение штанге с рабочими органами 12 сообщается от двух гидромоторов 6 (рис. 3,б) через однаступенчатые планетарные редукторы 7 и открытую зубчатую передачу 9, зубчатое колесо которой связано с корпусом вращателя через опорно-поворотное устройство 10 и соединяется со штангой 11 с помощью ярма 8. Вращатель обеспечивает также вдавливание обсадных труб и штанги с рабочим органом с помощью длинноходового гидроцилиндра.

При установки грейферного  оборудования бурильную штангу с  ярмом демонтируют, а вращательную используют в качестве направляющего  стакана, предотвращающего раскачивание грейфера при повороте на разгрузку. Составными частями грейфера (рис. 4), подвешиваемого через вертлюг 4 к грузовому канату 5, являются корпус 1, подпружиненная подвижная обойма 2, челюсти 7, соединенные с подвижной обоймой тягами 6, и канатный полиспаст 3 для стягивания челюстей при заборе грунта. Положение I показывает грейфер перед началом забора грунта, положение II – перед выгрузкой грунта. Расширитель обеспечивает возможность расширения нижней полости скважины до диаметров 2,65 и 3,5 м.

При проходке скважин во влагонасыщеных грунтах со значительным содержанием гальки и валунов взамен ударного грейфера используют напорный штанговый грейфер, устанавливаемый на штангу вместо бура.

Обсадное оборудование предназначено  для придания обсадным трубам качательных движений при их погружении, а также извлечения труб из грунта. Оно состоит из основания, составного хомута с гидроцилиндром зажима, двух гидроцилиндров вертикального движения и гидроцилиндра механизма качения труб с водилом, шарнирно соединенным с хомутом. Для захвата обсадных труб и установки их в обсадном оборудовании служат сменные (в зависимости от диаметра трубы) обечайки, закрепляемые на вращателе. Правильная (без перекосов) установка обсадной трубы в обсадном оборудовании обеспечивается вкладышами соответствующего диаметра. Управление буровым оборудованием ведется из кабины машиниста экскаватора.

Бурильная машина БМ-4001 предназначена для бурения вертикальных и наклонных (под углом до 12°) скважин диаметром до 1,7 м на глубину до 40 м под защитой обсадных инвентарных труб в немерзлых грунтах I-IV групп, в том числе гравийно-галечниковыми и валунными включениями, а также с забуриванием в скальные грунты (рис. 5). Она применяется при сооружении вертикальных и наклонных буронабивных свай большой несущей способности, возводимых в качестве фундаментов под пойменные и русловые опоры больших мостов, под промышленные и гражданские здания и сооружения. Бурильное оборудование машины имеет гидравлический привод и смонтировано на переоборудованном экскаваторе ЭО-6122А (ЭО-6123) вместо копающего оборудования. Оно включает трубчатую мачту 6 с оголовком, телескопическую штангу 3, лебедку с подъемным канатом 5, вращатель 2, комплект бурильного инструмента, обсадное оборудование 1, гидроцилиндры 4, 7 подъема – опускания мачты и перемещения вращателя. В комплект сменного бурильного инструмента входят ковшовые и шнековые буры, грейфер, бурильное ударное долото и расширитель для расширения нижней полости скважины до диаметров 2,65 и 3,5 м. Гидропривод бурильного оборудования обслуживается насосной установкой базового экскаватора 8. Управление операциями бурения осуществляется из кабины машиниста. Конструкция и принцип работы бурильного оборудования машин ЭО-5123.50 и БМ-4001 имеет мало различий. [2]

Таблица 1. Технические характеристики  бурильного оборудования

Примечание. При диаметре обсадной трубы 1,18 м. Наибольшая глубина погружения труб диаметром 1,5 – 30 м, диаметром 1,68 – 24м.

Рис. 1. Бурильное оборудование на базе экскаваторов ЭО-5123, ЭО-5124;

а – общий вид установки; б – кинематическая схема

Рис. 2. Бурильное оборудование ЭО-5123.50

Рис. 3. Кинематическая схема  привода бурильного оборудования ЭО-5123.50

Рис. 4. Схема работы грейфера оборудования ЭО-5123.50

Рис. 5. Бурильная машина БМ-4001

Список использованной литературы

1. Строительные машины  и оборудование. Б. Ф. Белецкий, И. Г. Булгакова Изд. второе, переработ. и дополн.  – Ростов н/Д: Феникс, 2005 – 608с.

2. Дорожные машины и производственная база строительства. А.В. Рубайлов, В.Я.Дворковой, Е.С.Локшин и др.—М.: Академия,2007.