RU2292426C1 - Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving - Google Patents
Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292426C1 RU2292426C1 RU2006117743/03A RU2006117743A RU2292426C1 RU 2292426 C1 RU2292426 C1 RU 2292426C1 RU 2006117743/03 A RU2006117743/03 A RU 2006117743/03A RU 2006117743 A RU2006117743 A RU 2006117743A RU 2292426 C1 RU2292426 C1 RU 2292426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- eccentric
- roller
- conical
- groove
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной и строительной отраслям промышленности, в частности для бестраншейной прокладки трубопроводов в слабоустойчивых или склонных к вспучиванию горных породах, и может быть использовано при проходке горизонтальных и слабонаклонных скважин методом обратного расширения с одновременным уплотнением стенок скважины раскаткой.The invention relates to the mining and construction industries, in particular for trenchless laying of pipelines in weakly stable or prone to swelling rocks, and can be used when drilling horizontal and slightly inclined wells by the method of reverse expansion with simultaneous compaction of the walls of the well by rolling.
Известно устройство для образования буронабивных свай методом раскатки, включающее приводной вал, с жестко закрепленными эксцентриковыми втулками и фланцами, установленные на эксцентриковых втулках с возможностью вращения конические и цилиндрические катки и размещенные между катками и фланцами уплотнительные элементы, выполненные в виде по крайней мере двух колец, взаимодействующие между собой и подпружиненные относительно торцовой поверхности катка и внутренней торцовой поверхности соответствующего катку эксцентрикового фланца (см, например, свидетельство на полезную модель RU №27607, кл. Е 02 F 5/18).A device for the formation of bored piles by the rolling method, comprising a drive shaft, with rigidly mounted eccentric bushings and flanges mounted on eccentric bushings with the possibility of rotation of the conical and cylindrical rollers and placed between the rollers and flanges of the sealing elements made in the form of at least two rings, eccentric flange interacting with each other and spring-loaded relative to the end surface of the roller and the inner end surface of the eccentric flange (see, for example, certificate for utility model RU No. 27607, class E 02 F 5/18).
Для бестраншейной прокладки трубопроводов данное устройство, так же как и целый ряд остальных устройств для раскатки скважин (патент РФ №2080442, кл. Е 02 F 5/20, опублик. 1997 г., патент РФ №2026936, кл. Е 02 F 5/18, Е 02 F 5/16 опублик. 1995 г., патент РФ №2204659, кл. Е 02 F 5/16 опублик. 05.20.2003, А.С. СССР №1714059, а.с. СССР №1764517, а.с. СССР №1090812), имеет довольно ограниченное применение по следующим причинам:For trenchless laying of pipelines, this device, as well as a number of other devices for rolling wells (RF patent No. 2080442, CL E 02 F 5/20, published. 1997, RF patent No. 2026936, CL E 02 F 5 / 18, E 02 F 5/16 of the publication. 1995, RF patent No. 2204659, class E 02 F 5/16 of the publication. 05.20.2003, AS USSR No. 1714059, AS USSR No. 1764517, USSR AS No. 1090812), has a rather limited use for the following reasons:
- эти устройства имеют диаметр, как правило, до 300 мм и реже более 300 мм, т.к. величина зоны уплотнения имеет ограниченные параметры и зависит от первоначальной плотности горной породы. Увеличение этой зоны возможно только при условии создания значительных усилий на раскатыватель, что не всегда оправдано с экономической точки зрения, а также из-за ограниченных прочностных характеристик раскатывателей и бурового инструмента, применение которых эффективно преимущественно при проходке скважин в породах с числом С=5-10 (С - количество ударов плотномера конструкции ДорНИИ для погружения его в грунт на 10 см), т.е. в неплотных породах типа супесей, суглинков, глин и т.д. При бурении в плотных породах они практически не применяются;- these devices have a diameter, as a rule, up to 300 mm and less often more than 300 mm, because the size of the compaction zone has limited parameters and depends on the initial density of the rock. The increase in this zone is possible only if significant efforts are made on the reamer, which is not always justified from an economic point of view, but also because of the limited strength characteristics of the reamers and drilling tools, the use of which is effective mainly when drilling holes in rocks with the number C = 5- 10 (C is the number of strokes of the densitometer of the DornII design for immersing it in soil by 10 cm), i.e. in loose rocks such as sandy loam, loam, clay, etc. When drilling in dense rocks, they are practically not used;
- область применения раскатывателей ограничена проходкой вертикальных и слабо наклонных скважин небольшой глубины (максимум 15 м), и практически не применяются для проходки горизонтальных скважин большой протяженности.- the field of application of the reamers is limited to the drilling of vertical and slightly inclined wells of small depth (maximum 15 m), and are practically not used for the drilling of long horizontal wells.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, состоящее из вала с резьбой в передней части, переходника, и римера имеющего переднюю коническую часть, переходящую в концевую цилиндрическую часть. Это один из применяемых в настоящее время расширителей (римеров) для бестраншейного строительства подземных коммуникаций методом горизонтального направленного бурения, эффективно работающих в широком диапазоне горных пород по крепости - от I до VI категории по буримости (Голыжбин В.И. Бестраншейные технологии: опыт и новаторство. - Журнал РОБТ, 2005, №2).The closest in technical essence and the achieved result is a device for trenchless laying of pipelines, consisting of a shaft with a thread in the front part, an adapter, and a reamer having a front conical part that passes into the end cylindrical part. This is one of the currently used expanders (rimers) for trenchless construction of underground utilities using horizontal directional drilling, which work effectively in a wide range of rocks by strength - from category I to VI for drillability (Golyzhbin V.I. Trenchless technologies: experience and innovation . - Journal of ROBT, 2005, No. 2).
Применение таких расширителей имеет весьма существенный недостаток, заключающийся в том, что при расширении пилотной скважины расширителями (римерами) с одновременной протяжкой трубопровода, для выноса разрушенной породы необходимо использовать очистные агенты, в качестве которых в основном используются буровые растворы или техническая вода. В подобных случаях стенки скважины насыщаются влагой, что в слабоустойчивых породах зачастую приводит к их обрушению, а в породах склонных к вспучиванию - к значительному уменьшению проходного диаметра скважины. И то, и другое является нежелательным явлением, т.к. часто приводит к зажиму протягиваемых труб и их обрыву, несмотря на то, что на практике бестраншейной прокладки трубопроводов диметр римеров больше диаметра труб от 50 до 150 мм в зависимости от диметра прокладываемых труб.The use of such reamers has a very significant drawback, namely, when expanding the pilot well with reamers (reamers) while pulling the pipeline, it is necessary to use cleaning agents for the removal of the destroyed rock, which are mainly used as drilling fluids or process water. In such cases, the walls of the well are saturated with moisture, which in weakly stable rocks often leads to their collapse, and in rocks prone to swelling, to a significant reduction in the borehole diameter. Both that, and another is the undesirable phenomenon since often leads to clamping of the drawn pipes and their breakage, despite the fact that in practice trenchless laying of pipelines, the diameter of the rimers is larger than the diameter of the pipes from 50 to 150 mm, depending on the diameter of the pipes being laid.
Технический результат от применения настоящего изобретения заключается в обеспечении эффективной и безаварийной прокладки трубопроводов в слабоустойчивых или склонных к вспучиванию горных породах.The technical result from the application of the present invention is to provide efficient and trouble-free piping in weakly stable or prone to swelling rocks.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, состоящее из вала с резьбой в передней части, переходника, и римера, имеющего переднюю коническую часть, переходящую в концевую цилиндрическую часть, дополнительно снабжено раскатчиком с эксцентриковыми втулками и коническими катками, причем ример и раскатчик смонтированы последовательно на валу и жестко соединены с ним и между собой, а радиус концевой цилиндрической части римера равен расстоянию от породоуплотняющей кромки переднего конического катка раскатывателя до оси вала по нижнему краю катка и меньше на 15-20% расстояния от породоуплотняющей кромки концевого конического катка до оси вала по верхнему краю катка, при этом хвостовая часть вала выполнена с утолщением, в котором размещен подшипниковый узел, жестко соединенный с валом переходника, а также тем, что в нижнем торце утолщенной части вала имеется эксцентричная проточка, в которую входит конгруэнтный ей по форме выступ концевой эксцентриковой втулки, имеющей в нижнем торце эксцентричную проточку меньшего диаметра, чем эксцентричная проточка в утолщенной части вала, и смещенной относительно ее на 180°; а также тем, что каждая последующая эксцентриковая втулка так же, как и концевая, имеет эксцентрические выступ и проточку, конгруэнтные расположенным выше и ниже эксцентриковым втулкам, эксцентриситеты которых также имеют смещение на 180°; и тем, что ример в концевой части имеет эксцентричную проточку, в которой размещена начальная эксцентриковая втулка, эксцентричный выступ которой входит в конгруэнтную ему проточку в начальной эксцентриковой втулке. Указанный технический результат достигается и тем, что геометрические параметры эксцентриковых втулок рассчитываются таким образом, что ни один из конических катков, не соприкасается с соседними катками, и тем, что опорами конических катков служат торцы эксцентриковых втулок.The specified technical result is achieved by the fact that the device for trenchless laying of pipelines, consisting of a threaded shaft in the front part, an adapter, and a reamer having a front conical part turning into an end cylindrical part, is additionally equipped with a rolling machine with eccentric bushings and conical rollers, and the example and the roll bar are mounted sequentially on the shaft and rigidly connected to it and to each other, and the radius of the end cylindrical part of the reamer is equal to the distance from the rock-sealing edge of the per the rolling cone roller to the axis of the roller along the lower edge of the roller and less by 15-20% of the distance from the rock sealing edge of the end cone roller to the shaft axis along the upper edge of the roller, while the tail of the shaft is made with a thickening in which the bearing assembly is rigidly connected with the adapter shaft, as well as the fact that in the lower end of the thickened part of the shaft there is an eccentric groove, which includes a protruding protrusion of the end eccentric sleeve having an eccentric groove smaller in the lower end of a larger diameter than the eccentric groove in the thickened part of the shaft, and 180 ° offset from it; and also the fact that each subsequent eccentric sleeve, like the end sleeve, has an eccentric protrusion and a groove congruent to the eccentric bushings located above and below, the eccentricities of which also have an offset of 180 °; and the fact that the rimer in the end part has an eccentric groove in which an initial eccentric sleeve is placed, the eccentric protrusion of which enters the groove congruent to it in the initial eccentric sleeve. The indicated technical result is achieved both by the fact that the geometrical parameters of the eccentric bushings are calculated in such a way that none of the conical rollers is in contact with adjacent rollers, and that the ends of the eccentric bushings serve as bearings of the conical rollers.
Изобретение поясняется чертежом, где представлено схематическое изображение устройства для бестраншейной прокладки трубопроводов, состоящее из вала 1 с утолщенной хвостовой частью с полостью, в которой смонтирован подшипниковый узел 2. Подшипниковый узел 2 жестко соединен с валом переходника 3, имеющего резьбу для соединения с протягиваемыми трубами (на чертеже не показаны). Переходник 3 соединен с валом 1 крепежными болтами 4. В утолщенной части вала 1 выполнена эксцентричная проточка 5, в которую входит конгруэнтный ей по форме выступ 6 эксцентриковой втулки 7 раскатывателя и последовательно установленные эксцентриковые втулки 8, 9 и 10. На эксцентриковой втулке 7 смонтирован концевой конический каток 11 с возможностью вращения вокруг оси втулки 7, а на эксцентриковых втулках 8, 9 и 10 смонтированы последующие конические катки 12, 13 и передний конический каток 14 также с возможностью вращения вокруг осей эксцентриковых втулок 8, 9 и 10. Каждая эксцентриковая втулка на верхнем торце имеет эксцентричный оси вала 1 выступ 6, а на нижнем торце эксцентричную оси вала 1 проточку 5, эксцентриситеты которых смещены относительно друг друга на 180°. Каждая последующая эксцентриковая втулка своим эксцентричным выступом 6 входит в конгруэнтную ему проточку 5 предыдущей эксцентриковой втулки, создавая жесткую систему коленчатого вала с заданным эксцентриситетом для концевого конического катка 11, последующих конических катков 12, 13 и переднего конического катка 14, и препятствуя провороту эксцентриковых втулок 8, 9 и 10 вокруг оси вала 1. Геометрические параметры эксцентриковых втулок 7, 8, 9 и 10 раскатывателя рассчитываются таким образом, чтобы ни один из конических катков 11, 12, 13 и 14 не соприкасался с соседним катком. Конические катки 12 и 13 своими торцами опираются в торцы эксцентриковых втулок 7, 8, 9 и 10, концевой конический каток 11 - в торцы утолщенной части вала 1 и эксцентриковой втулки 8, а передний конический каток 14 - в верхний торец римера 15 и эксцентриковую втулку 10.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic illustration of a device for trenchless laying of pipelines, consisting of a shaft 1 with a thickened tail portion with a cavity in which the bearing assembly 2 is mounted. The bearing assembly 2 is rigidly connected to the shaft of the adapter 3, having a thread for connection with drawn pipes ( not shown in the drawing). The adapter 3 is connected to the shaft 1 by fixing bolts 4. An eccentric groove 5 is made in the thickened part of the shaft 1, which includes the protrusion 6 of the eccentric sleeve 7 of the reamer and the eccentric sleeves 8, 9 and 10 connected in series to the eccentric sleeve 7 mounted end the conical roller 11 rotatably around the axis of the sleeve 7, and on the eccentric bushings 8, 9 and 10 mounted subsequent conical rollers 12, 13 and the front conical roller 14 also rotatable around the axes of the eccentric the bushings 8, 9 and 10. Each eccentric sleeve at the upper end has an eccentric shaft axis 1 projection 6 and at the lower end of the shaft 1 axis eccentric bore 5, the eccentricities of which are offset from each other by 180 °. Each subsequent eccentric sleeve with its eccentric protrusion 6 enters the groove 5 of the previous eccentric sleeve congruent to it, creating a rigid crankshaft system with a given eccentricity for the end cone roller 11, subsequent cone rollers 12, 13 and the front cone roller 14, and preventing the eccentric bushings 8 from turning , 9 and 10 around the axis of the shaft 1. The geometric parameters of the eccentric bushings 7, 8, 9 and 10 of the rolling unit are calculated so that none of the conical rollers 11, 12, 13 and 14 are in contact asalsya with the adjacent roller. The conical rollers 12 and 13 with their ends rest on the ends of the eccentric bushings 7, 8, 9 and 10, the end conical roller 11 - in the ends of the thickened part of the shaft 1 and the eccentric sleeve 8, and the front conical roller 14 - in the upper end of the reamer 15 and the eccentric sleeve 10.
Ример 15, имеющий переднюю коническую часть, переходящую в концевую цилиндрическую часть, армированный породоразрушающими элементами 16, имеет систему промывочных каналов 17 и своей эксцентричной проточкой 18 входит в эксцентриковую втулку 19, которая своим эксцентриковым выступом 6 входит в конгруэнтную ей проточку 5 в эксцентриковой втулке 10, что обеспечивает жесткое соединение римера 15 с валом 1, препятствуя его провороту относительно оси вала 1. В передней части вал 1 имеет резьбу для соединения с буровым снарядом 20. Радиус концевой цилиндрической части римера 15 равен расстоянию L1 от породоуплотняющей кромки переднего конического катка 14 раскатывателя до оси вала 1 по нижнему краю катка и меньше на 15-20% расстояния L2 от породоуплотняющей кромки концевого конического катка 11 до оси вала 1 по верхнему краю катка. Такая разница между величинами L1 и L2 (минимальный радиус начального и максимальный радиус концевого катков) объясняется тем, что при проходке скважин методом раскатки диаметром до 200 мм на каждый каток раскатывателя приходится увеличение радиуса скважины на 6-8%, а при проходке скважин диаметром 300 мм и более на каждый каток приходится увеличение радиуса скважины на 4-5% (в зависимости от количества катков в раскатывателе). В предлагаемом устройстве количество катков должно быть не менее 4, а средняя величина общего увеличения радиуса скважины равна 15-20%.Reamer 15, having a front conical part turning into an end cylindrical part reinforced by rock cutting elements 16, has a washing channel system 17 and, with its eccentric groove 18, enters the eccentric sleeve 19, which, with its eccentric protrusion 6, enters the groove 5 in the eccentric sleeve 10 that provides a rigid connection of the reamer 15 with the shaft 1, preventing it from turning relative to the axis of the shaft 1. In the front part, the shaft 1 has a thread for connection with a drill 20. The radius of the end cylinder of the other part of the reamer 15 is equal to the distance L 1 from the rock-sealing edge of the front cone roller 14 of the rolling machine to the axis of the shaft 1 along the lower edge of the roller and less by 15-20% of the distance L 2 from the rock-sealing edge of the end conical roller 11 to the axis of the shaft 1 along the upper edge of the roller. This difference between the values of L 1 and L 2 (the minimum radius of the initial and the maximum radius of the end rollers) is explained by the fact that when drilling the wells by the method of expansion up to 200 mm in diameter, each radius of the reamer has an increase in the radius of the well by 6-8%, and when drilling the wells with a diameter of 300 mm or more for each roller, an increase in the radius of the well by 4-5% (depending on the number of rollers in the reamer) is necessary. In the proposed device, the number of rollers should be at least 4, and the average value of the total increase in the radius of the well is 15-20%.
Устройство для бестраншейной прокладки трубопровода в неустойчивых или склонных к вспучиванию горных породах работает следующим образом. Проходится пилотная скважина малого сечения. Затем на выходе скважины породоразрушающий инструмент заменяется на устройство, подсоединяемое к буровому снаряду. К устройству присоединяют протягиваемые трубы, диаметр которых должен быть меньше конечного диаметра раскатывателя на 50-150 мм в зависимости от горных пород.A device for trenchless pipe laying in unstable or prone to swelling rocks works as follows. A small cross-section pilot well is undergoing. Then, at the well exit, the rock cutting tool is replaced by a device connected to the drill. Extendable pipes are connected to the device, the diameter of which should be less than the final diameter of the rolling machine by 50-150 mm, depending on the rocks.
Ример разрушает горную породу до своего максимального диаметра, а раскатыватель расширяет ее до нужного диаметра, одновременно уплотняя породу в пристеночной зоне скважины породоуплотняющими кромками конических катков. Последнее препятствует обрушению стенок скважины при проходке неустойчивых пород, а при проходке пород склонных к вспучиванию уплотнение пристеночной зоны скважины способствует отжиму из нее жидкости, которой они насыщаются в результате применения промывочной жидкости для выноса разрушенной римером породы. Таким образом создаются условия для свободного прохождения протягиваемых труб.The reamer destroys the rock to its maximum diameter, and the reamer expands it to the desired diameter, while compacting the rock in the wall zone of the well with the rock-sealing edges of the conical rollers. The latter prevents the collapse of the walls of the borehole during the sinking of unstable rocks, and during the sinking of rocks prone to swelling, the densification of the near-wall zone of the borehole helps to squeeze out the fluid from it, which they saturated as a result of using flushing fluid to remove the rock destroyed by the example. Thus, conditions are created for the free passage of the drawn pipes.
Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства для бестраншейной прокладки трубопроводов имеет следующие преимущества перед известными:Thus, the proposed technical solution of the device for trenchless laying of pipelines has the following advantages over the known:
- проходка скважины осуществляется одновременно с уплотнением пристеночной зоны, обеспечивая прокладку труб в любых геологических условиях;- well sinking is carried out simultaneously with the sealing of the near-wall zone, ensuring the laying of pipes in any geological conditions;
- исключается необходимость проходки скважин большого диаметра исключительно римерами, на что требуется значительные затраты энергии и мощное оборудование;- eliminates the need for drilling large diameter wells exclusively with reamers, which requires significant energy costs and powerful equipment;
- исключается необходимость проходки скважин исключительно раскатчиками, имеющими ограниченное применение, как по диаметру, так и по глубине скважин;- eliminates the need for penetration of wells exclusively raskatikami, having limited use, both in diameter and in depth of wells;
- значительно расширяется диапазон проходимых скважин по диаметру и области применения.- significantly extends the range of wells drilled in diameter and scope.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117743/03A RU2292426C1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117743/03A RU2292426C1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2292426C1 true RU2292426C1 (en) | 2007-01-27 |
Family
ID=37773460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006117743/03A RU2292426C1 (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292426C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447235C2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-04-10 | Андрей Леонидович Бобылев | Roller for arrangement of cast-in-place piles |
-
2006
- 2006-05-24 RU RU2006117743/03A patent/RU2292426C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОЛЫЖБИН В.И. Бестраншейные технологии: опыт и новаторство. Ж. РОБТ, №2, 2005. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447235C2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-04-10 | Андрей Леонидович Бобылев | Roller for arrangement of cast-in-place piles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5919005A (en) | Ground anchor device for penetrating an underground rock formation | |
CN110043187B (en) | Hydraulic diameter-variable reaming bit of long spiral drilling machine and construction method of cast-in-place pile | |
EP2013438B1 (en) | Method and devices for trenchless pipeline laying | |
US5904447A (en) | Drive device used for soil stabilization | |
US5220964A (en) | Downhole compaction and stabilization back reamer and drill bit | |
US6250403B1 (en) | Device and method for enlarging a Bore | |
CN101812976A (en) | Adjustable multiple coil extruding and expanding drilling tool | |
CN110513534A (en) | Municipal wastewater pipeline non-excavating construction method | |
CN205100879U (en) | Crowded counterboring machine is dug soon to sickleleaf style | |
CN102587836A (en) | Two-way reamer | |
US5590724A (en) | Underreaming method | |
RU2292426C1 (en) | Device for trenchless pipeline laying in weakly stable ground or ground liable to heaving | |
CN205117214U (en) | Rotary digging, jostling and enlarging drill | |
KR200450097Y1 (en) | Perforating drill of earth anchor operative without draining water and soil | |
EP2447462A1 (en) | Method for subterranean insertion of a conduit | |
CN210178271U (en) | Hydraulic reducing reamer bit of long spiral drilling machine | |
DE102012217822A1 (en) | Device and method for laying a pipeline in a borehole | |
CN201650154U (en) | Adjustable multi-stage helical extruding type drilling tool | |
CN116411810A (en) | Reamer and non-excavation pipeline laying method | |
CN210660033U (en) | Drill rod washover tool | |
CN114086949A (en) | Geological exploration sampling method guided by hydraulic pressure | |
DE10336315A1 (en) | Vertical drill, to form a borehole for filling with concrete as a load-bearing pile/ground anchor, has a drill head suspended from a crane with a support system against the borehole wall | |
US1269970A (en) | Earth-boring tool. | |
JP5511683B2 (en) | Columnar continuous drilling device | |
RU2260657C1 (en) | Trench forming device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090525 |