Роторные буровые установки (ч. 1)

В мировой практике известны случаи устройства свай в слабых грунтах с глубиной погружения до 75 м. В России сваи с глубиной погружения 47,5 м под защитой обсадной трубы были использованы при строительстве перехода на Ладожском вокзале в Санкт-Петербурге. Буронабивные сваи также единственный вариант при строительстве на скальных грунтах. Несмотря на проработанность технологий и большой опыт, выбор той или иной технологии устройства буронабивных свай требует тщательной гео­логической разведки и опытных работ.

Технологии буронабивных свай предпочтительнее в городской черте, так как при бурении не возникают вибрационные и динамические нагрузки, разрушительно воздействующие на расположенные вблизи здания и сооружения. Кроме того, шумовой фон при бурении ниже шума транспортного потока.

Сегодня на российском рынке представлены многие производители буровой техники. Верхний ценовой сегмент составляют немецкие машины, нижний – китайские и российские. В среднем ценовом диапазоне – итальянская техника.

В качестве базовых используют мощные гусеничные машины – гусеничные краны и экскаваторы как с механическим приводом, так и гидравлические, а также базовые гусеничные машины, построенные по специальным проектам. Базовая машина должна обеспечивать устойчивость и мощность. При бурении к гидросистеме базовой машины подключаются сразу несколько агрегатов, включая обсадной стол, и на силовой агрегат налагаются высокие требования по мощности, подаче и давлению. Буровая машина должна обеспечить высокую точность в постановке свай в плане, соблюдение вертикальности забуривания, глубину погружения рабочего органа, давление бетона при заполнении скважины. В современных буровых машинах эти процессы контролирует бортовой компьютер. Электроника помогает производительному бурению и соблюдению сроков.

К буровым машинам также предъявляется такое требование, как быстрое развертывание в рабочее положение и свертывание в транспортное и удобство в транспортировке. Желательно, чтобы в транспортном положении установка укладывалась в разрешенные для движения по дорогам общего пользования габариты, при этом разборка установки была бы минимальной или вообще можно было обойтись без разборки. Требуется также простой и быстрый монтаж противовеса, если его перевозили отдельно, и бурового привода без привлечения дополнительных грузоподъемных средств.

Немецкая компания Liebherr (завод в Ненцинге, Австрия, фирма основана в 1949 г.) поставляет буровые установки двух серий – роторные установки серии LB и комбинированные сваебойные и буровые установки серии LRB. Серия LB, разработанная специально как буровые машины для фундаментостроения, включает шесть моделей с крутящим моментом от 190 до 510 кН.м и максимальным усилием задавливания/ извлечения от 200 до 560 кН. Эксплуатационная масса машин – от 52 до 160 т. Базовые машины разработаны специально для буровых установок с использованием ходовой части гусеничных кранов. При разработке серии LB компания стремилась создать оптимальную конструкцию поворотной платформы и добиться наилучшей совместимости основных компонентов – поворотной платформы, мачты и кинематической системы. Также преследовалась цель унификации комплектующих со сваебойными/ буровыми установками и гидравлическими канатными экскаваторами. Все модели роторных буровых установок идентичны в управлении и эксплуатации.

Установки серии LB могут работать по всем известным на сегодняшний день технологиям изготовления буронабивных свай, таким как бурение штангой Келли, бурение бесконечным шнеком, бурение шнеком с полным или частичным вытеснением грунта, бурение двухроторным приводом, перемешивание грунта. Конструкция мачты рассчитана на значительные усилия и крутящие моменты. Среди преимуществ серии LB возможность изменения вылета мачты без изменения ее наклона и движения каната благодаря тому, что все лебедки установлены на мачте. Изменение радиуса вылета мачты значительно увеличивает рабочую зону при неподвижной ходовой части. Нажатием кнопки на главном джойстике мачта автоматически настраивается на заданный наклон. Эта система автоматически действует и во время передвижения и поворота машины.

Комбинированные сваебойные и буровые установки серии LRB предназначены для буровых работ с двойной вращающейся головкой, непрерывным буровым шнеком и для бурения штангой Келли, а также для сваебойных работ с вибропогружателем или гидравлическим молотом. Линейка включает три модели с максимальным крутящим моментом 120, 220 и 300 кН.м и усилием задавливания/ извлечения 190, 290 и 440 кН. Эксплуатационная масса машин – 43, 67 и 80 т. Машины построены на базе гусеничных экскаваторов с раздвижной гусеничной тележкой. Отличительная особенность серии LRB в треугольной кинематической системе, которая придает установке высокую устойчивость и направляющее усилие, обеспечивающее жесткость и точность при изготовлении буронабивных свай. Мачта коробчатого сечения выдерживает высокие задавливающие/ вытягивающие усилия и крутящие моменты. А благодаря возможности комплектации мачты дополнительными удлинителями, а также канатной системе вертикальной подачи рабочего инструмента по всей длине мачты достигается максимально возможная длина буронабивной сваи.

В собранном положении установка компактна, может легко перевозиться между площадками и быстро разворачиваться в рабочее положение.

Буровые машины немецкой фирмы BAUER Maschinen GmbH получили наибольшее распространение в мировой строительной отрасли благодаря своей производительности, мощности и надежности. Bauer Maschinen разрабатывает и производит оборудование для роторного бурения и для строительства по методу «стена в грунте», а также весь необходимый инструмент и работает на рынке самостоятельно с 2001 г. в рамках концерна BAUER (Мюнхен, Германия, основан в 1928 г.). Фирма поставляет две линейки роторных буровых машин в премиальной и стандартной комплектации. Премиальная линейка PremiumLine состоит из 11 базовых моделей и их модификаций с крутящим моментом от 125 до 468 кН.м. В стандартную линейку ValueLine входят 5 базовых моделей и модификации с крутящим моментом от 151 до 380 кН.м. У Bauer самый широкий модельный ряд.

Компания использует качественные комплектующие ведущих мировых брендов – Bosch-Rexroth, Zoelern, Caterpillar и т. д., которые в совокупности с передовой конструкторской школой создают превосходные машины. Роторные буровые машины BAUER способны работать с восемью технологиями бурения, куда входит бурение со штангой Келли, бурение с бесконечным полым шнеком, бурение с двойной головкой для малых диаметров, бурение с двойной головкой для большого диаметра, бурение с вытеснением, бурение со смешиванием.

Легкая коробчатая мачта, устойчивая к скручивающим нагрузкам, обеспечивает передачу вращающего момента по всей высоте. Мачта состоит из одной или двух частей и промежуточного профиля для удлинения. используют одно-, двух- или трехступенчатые приводы вращения. В системе наклона мачты применяют Н-образную и V-образную схемы. Н-образная кинематика обеспечивает отличную горизонтальную подвижность мачты для регулировки положения на месте бурения и простой перевод мачты в транспортное положение. V-образная схема реализована с помощью двух больших поддерживающих гидроцилиндров, обеспечивающих высокую жесткость кинематики (преимущественно при бурении твердой породы и при исполнении свайных стен). При транспортировке мачта наклоняется вперед.

Особенностью буровых машин BAUER также являются собственные гусеничные шасси с раздвижной гусеничной тележкой. Компания использует дизельные двигатели и насосные агрегаты ведущих поставщиков, которые в сочетании с современными гидросистемами с совмещением операций обеспечивают гидравлическую мощность, необходимую для одновременного привода нескольких исполнительных механизмов.

Буровая техника BAUER известна у нас еще и по машинам, выпускаемым совместным российско-германским предприятием ООО «БАУЭР Машины-Курган». Предприятие, созданное в 2005 г. на базе ЗАО «Курганстальмост», специализируется на крупноузловой сборке и реализации буровых установок МГБ12, МГБ24, а также многофункциональной самоходной установки МС32. Установки BAUER курганского производства адаптированы к условиям эксплуатации в северных регионах России. Для этого машины оборудованы системами отопления кабины при выключенном двигателе, электрическим подогревом АКБ, рабочей жидкости, топлива и охлаждающей жидкости, что позволяет эксплуатировать их при температуре до –40 °С для бурения вечномерзлых грунтов.

Буровая машина МГБ12 была разработана в начале нового столетия инженером-конструктором Вернером Хартхаузеном с учетом современных требований к оптимальному сочетанию массы машины и передаваемого на буровой инструмент крутящего момента, транспортных габаритов и адаптации к климатическим условиям. Эксплуатационная масса машины составляет около 34 т, максимальный крутящий момент – 125 кН.м. Двухконтурная система гидравлики бурения приводится двигателем Cat 3056 или Deutz TCD914 мощностью 129 кВт. Машина отличается оптимальным соотношением массы и крутящего момента и продуманной кинематикой. Мачта движется независимо в двух направлениях, основание мачты закреплено на раме, перемещающейся в горизонтальном направлении (ход 400 мм). Главная лебедка вмонтирована в корму, что улучшает развесовку машины. В стандартное оснащение входит «северный» пакет. Машина компактна и легко транспортируется, проста в обслуживании и ремонте, сервисная служба находится на территории РФ.

Машина МГБ24 построена с учетом аналогичных конструктивных принципов, при этом ее эксплуатационная масса около 60 т, а крутящий момент – 240 кН.м. Двухконтурная гидросистема бурения приводится двигателем Cat C7 мощностью 205 кВт.

В базовой комплектации машины МГБ12 и МГБ24 работают с такими технологиями, как бурение со штангой Келли, бурение бесконечным шнеком, бурение с вытеснением грунта. Поворотные платформы машин устанавливают на раздвижное гусеничное шасси производства итальянской фирмы TracMec.

Компания Junttan Oy (Куопио, Финляндия, основана в 1976 г.), специализирующаяся на самоходных сваебойных машинах, предлагает также многофункциональные модели PM26 и PM28, работающие как со сваебойным, так и с буровым оборудованием. Установка может быть оснащена непрерывным полым шнеком (CFA), оборудованием для бурения с обсадной трубой, оборудованием для бурения с теряемым наконечником.

Базовая гусеничная машина оснащена двигателем Cummins мощностью 388 кВт.

Принципиальное отличие машины РМ28 от РМ26 заключается в усиленной конструкции направляющей буровой мачты и в увеличенном противовесе. Эти изменения позволяют более полно использовать возможности машины. Максимальный вращающий момент у обеих моделей составляет 400 кН.м.

Преимущества техники Junttan обусловлены тем, что она изначально создавалась для жестких климатических и геологических условий. Плюс 30-летний опыт проектирования и производства.

* * *

Технологии бурения – это целый мир, который невозможно вместить в одну статью. Публикации о других технологиях и производителях мы продолжим в следующих номерах журнала.