Промышленное и гражданское строительство

Строительные машины

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Бурением называют процесс образования земляной выемки обычно круглого поперечного сечения путем разрушения грунта (горной породы) в ее лобовой (донной) части и извлечения на поверхность продуктов разрушения. В зависимости от ориентации подачи рабочего органа на забой различают вертикальное, горизонтальное и наклонное бурение. Вертикальные выемки глубиной, соизмеримой с размерами поперечного сечения, называют ямами. В ямы устанавливают столбы дорожных знаков, надолб и ограждений, железобетонные опоры линий электропередачи и связи и т. п. Выемки большой глубины по сравнению с размерами поперечных сечений называют скважинами (например, вертикальные колодезные скважины, горизонтальные скважины для бестраншейной прокладки труб под насыпями дорог и т. п.). Скважины с .малыми размерами поперечных сечений, используемые для закладки в них взрывчатых веществ при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом, называют шпурами.

Для образования ям и вертикальных или наклонных скважин применяют бурильно-крановые машины, на которых кроме бурового рабочего оборудования монтируют крановое оборудование для установки в ямы столбов, надолб, опускания в скважины сван, блоков колодезных облицовок и т. п. Из-за рассредоточенности строительных объектов и необходимости в связи с этим частого перебазирования бурильно-крановое оборудование монтируют на автомобилях, тракторах или специальных самоходных шасси. Горизонтальные скважины под насыпями шоссейных и железных дорог разрабатывают полустационарными установками горизонтального бурения в комплекте с обслуживающими их грузоподъемными машинами (обычно трубоукладчиками) и экскаваторами для перегрузки вынутого из скважины грунта в отвал или транспортные средства. По окончании работ буровое оборудование демонтируют и перевозят на новый строительный объект. Для бурения шпуров при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом в строительстве применяют самоходные буровые установки на базе пневмоколесных и гусеничных тракторов. Перечисленные машины и оборудование реализуют вращательный или ударно-вращательный способы бурения, наряду с которыми известны также другие способы (ударный, термический), применяемые в горных работах.

Бурильно-крановые машины. Отечественная промышленность выпускает бурильно-крановые машины на базе автомобилей, пневмоколесных и гусеничных тракторов для бурения ям и скважин диаметром 0,3...0,8 и глубиной 3 м (на тракторной базе) и до 8 м (на автомобильной базе). Для разработки выемок различного диаметра машины комплектуют сменным буровым оборудованием. Эксплуатационная скорость бурения скважин в грунтах немерзлого состояния без каменистых включений составляет в среднем 0,6...1,4 м/мин в зависимости от диаметра и глубины скважины. При разработке мерзлых грунтов эта скорость снижается в 3...6 раз. Процесс бурения грунтов — наиболее энергоемкий способ их разработки. На бурение 1 ма грунта немерзлого состояния .затрачивается на порядок больше энергии, чем на разработку одноковшовыми экскаваторами. В меньшей мере эти машины уступают одноковшовым экскаваторам по удельной материалоемкости (в среднем в 1,5.-3 раза). Однако для полной оценки бурильно-крановых машин по технико-эксплуатационным показателям следует учитывать, что для отрывки ям и скважин эти машины пока что являются единственно возможными технически и экономически обоснованными средствами. Лишь в отдельных случаях при разработке выемок больших поперечных сечений в грунтах немерзлого состояния возможно использовать одноковшовые экскаваторы с грейферным рабочим оборудованием, энергоемкость которого несколько ниже, чем у бурильных машин.

Буровое оборудование рассматриваемых машин включает забурник б ( 4.42, а) или рыхлящую головку и две или   более   копающие  лопасти  5,  жестко

закрепленные на конце граненой штанги 4. Последняя проходит через полую цапфу редуктора-вращателя 3, которым она приводится во вращательное относительно своей оси движение. При небольшой глубине бурения штангу перемещают в осевом направлении (на забои) гидроцилиндром / ( 4.42, о), установленным на редукторе-вращателе, для чего ее верхний конец соединяют со штоком гидроцнлин-дра. При большой глубине бурения штангу перемещают перехватами четырехку-лачковым патроном 11 с помощью двух гидроцилиндров 10 ( 4.42, б). По исчерпанию хода штоков патрон разжимают, поднимают вверх и снова зажимают на штанге. 'Для подъема рабочего оборудования над землей при одноцилиндровом напоре используют тот же гидравлический цилиндр, а при двухцилиндровом напоре —лебедку, канат которой закрепляется на вертлюге 9 буровой штанги и навнвается на барабан 7. Второй барабан 8 этой лебедки предназначен для выполнения грузоподъемных операций при установке В пробуренные скважины свай, столбов и т. п. Для тех же целей на машинах с одноцилиндровым напором применяют грузовую лебедку (на  4.42, а не показана) и мачту 2. Обычно основное и вспомогательное (грузоподъемное) рабочее оборудование размещают консольно сзади шасси базовой машины. Его установку в требуемое положение бурения в плане выполняют путем соответствующих маневровых движении машины. У отдельных моделей рабочее оборудование располагают на поворотной платформе или сбоку шасси, чем предопределяется большая точность его установки в рабочее положение. Для повышения устойчивости машины при бурении базовое шасси или раму рабочего оборудования устанавливают на выносные опоры (гидравлические или винтовые). Отдельные модели бурильно-кра-новых машин оборудуют также бульдозерным отвалом для планирования рабочей площадки перед установкой машины и для засыпки ям по завершению монтажных работ.

Бурение начинают после установки машины  на   ровной  площадке  на  выносные

лесного трактора: а — общий вид; б — кнн ем а-гнческая схема привода рабочего органа

опоры, перевода рабочего оборудования в рабочее положение и опускания бура до уровня земли. Грунт разрабатывают одновременным вращением бура и его осевым перемещением на забой. После за-буриванин на глубину 0,3...0,5 м в грунтах I...1II категорий нсмерзлого состояния, а в прочных грунтах и с каменистыми включениями чаще, бур поднимают над поверхностью земли и, не прекращая его вращения, разбрасывают грунт в стороны от ямы. После опускания бура процесс повторяют до достижения требуемой глубины. Частоту вращения бура выбирают в соответствии с прочностью разрабатываемого грунта: большую — для слабых, меньшую — для крепких грунтов. Для разбрасывания грунта с лопастей используют повышенные частоты. Для перевода рабочего оборудования в транспортное положение его укладывают вдоль машины или наклонно к ее шасси.

Машины для бурения шпуров. Рабочим органом машин для бурения шпуров служит одна или две буровые штанги / ( 4.43) с резцами или шарошечными долотами на конце. Соответственно различают одно- и двухшпиндельные буровые машины. Верхними гранеными концами штанги  входят  в   полые   цапфы  ведомых колес редукторов-вращателей 4 и заклиниваются в них, образуя неподвижные соединения. Нижние концы штанг проходят через направляющие отверстия в нижней части рамы 6". Редукторы 4 вместе с приводными гидродвигателями 5 располагают на подвижной каретке — 3, перемещающейся посредством гидроцплиндра 2 в направляющих рамы 6. Последняя гидроцилиндрами может быть установлена в вертикальное или наклонное рабочее положение или уложена вдоль базовой машины (трактора) в транспортное положение. В случае пневмоколесного трактора для обеспечения устойчивой работы машины ее устанавливают на выносные опоры 7.

Для бурения шнуров машину устанавливают в рабочее положение, опускают подвижную каретку до касания бурами земли и одновременным вращением штанг и их осевым перемещением разрабатывают скважину. Продукты бурения выносятся на поверхность сжатым воздухом от передвижного компрессора или спиральной нарезкой по длине буровых штанг. При необходимости штанги периодически поднимают над поверхностью земли и вращением освобождают от буровой мелочи.

Технико-уксплуатационные показатели этих машин следует оценивать по конечному результату буровзрывных работ, в составе которых бурение шпуров представляется составной частью. По энергоемкости буровзрывные работы уступают лишь экскаваторной разработке грунта в отвал (в среднем на 35...65 %) и имеют самую низкую материалоемкость  на  порядок ниже материалоемкости экскаваторной разработки). Но по сравнению с другими работами в составе буровзрывного комплекса бурение шпуров наиболее энергоемко, а вся материалоемкость, по существу, образуется буровыми машинами.

Оборудование для бурения горизонтальных скважин. Бурение горизонтальных скважин под шоссейными и железными дорогами для прокладки в них трубопроводов, подземных кабельных участков линий связи и электроснабжения и других выполняют из отрытого перед насыпью приямка-траншеи. Его размеры должны быть достаточными для размещения в нем бурового оборудования и вспомогательных средств. Для контроля за работой на последнем этапе бурения, а также для подготовки к протаскивании) в пробуренную скважину, например, рабочего трубопровода, кабелей такой же приямок отрывают с противоположной стороны насыпи. По мере разработки скважины и удалении нз нее грунта в net осаживают трубу-кожух, которая после окончания буровых работ остается в скважине как футляр для будущих коммуникаций.

Трубу-кожух 9 ( 4.44) укладывают в приямке на катучие опоры //, а внутри трубы располагают винтовой конвейер 10, собранный из отдельных секций, с резцовой головкой 1 и забурником на выходящем перед трубой-кожухом конце. Тыльный конец вала винтового конвейера приводят во вращение силовой установкой 6, состоящей из двигателя внутреннего сгорания  и   механических   передач  и укрепленной в задней части трубы-кожуха хомутами 8. Напорное- усилие трубе-кожуху сообщают приводимой от того же двигателя лебедкой ,5, смонтированной на одной с ним раме 4, через полиспаст .'?, неподвижные блоки которого укреплены на якоре 2, вкопанном в насыпь.

Скважину   разрабатывают   вращением резцовой головки с одновременной подачей ее вместе с трубой-кожухом на забой. Разрушенный    резцовой    головкой    грунт поступает на винтовой конвейер, которым пн перемещается в трубе-кожухе к се открытому концу и высыпается на дно траншеи,   а   из   нее   экскаватором — в   отвал или  транспортные  средства.   Реактивный момент сил сопротивления грунта  разработке    воспринимается    трубой-кожухом, которая по мере продвижения в скважину все больше защемляется грунтом. От возможного    проворачивания    относительно своей оси,  особенно в  начальной стадии проходки, труба страхуется трубоукладчиком 7. удерживающим ее крюком за раму силовой установки.

В    установках   для   бурения   скважин больших поперечных сечений  (диаметром 1720 мм)   напорное  усилие  создают  гидравлическими цилиндрами, упирающимися в  щит,  установленный у тыльной  стенки приямка. Выпускаемые отечественной промышленностью    установки    обеспечивают бурение горизонтальных скважин диаметром 325...1720 мм (по внешнему диаметру трубы-кожуха)   и  длиной до  GO  м.  Максимальные скорости проходки составляют от 15 (для скважин диаметром до 630 мм) до   1,37   м/ч    (при   диаметре   скважины 1720  мм),  а  усилия  подачи—от  480 до 7200 кН соответственно. Описанное оборудование уникально по своему назначению,

оно позволяет проводить буровые работы на переходах без остановки движения по шоссейным и железнодорожным дорогам. Приведенные выше данные по скоростям проходки характеризуют только технические возможности этого оборудования,  но не могут служить основанием для определения    эксплуатационной    продолжительности буровых работ на переходе, в составе   которых  значительную   часть  занимают       подготовительно-заключительные работы, а также простои  различного характера.