В машинах, работающих методом ударного желонирования, удары по грунту производятся не непосредственно, а через инстру­мент, выполненный в виде лидеров-желонок (рис. 6.). В этом случае молот, перемещающийся по направляющим мачты, нано­сит удары по лидеру-желонке, а тот в свою очередь передает их на грунт, разрушает его и извлекает из скважины при поднятии инструмента подъемным канатом. Такой метод бурения намного эффективней и характеризуется скоростями проходки мерзлого грунта, достигающими 1 м/мин. При этом буровые машины могут не только разрабатывать в грунте скважины, но и забивать в него сваи (рис. 7.). Буровая машина этого типа, кроме того, может быть оснащена рабочим органом, способным разрабатывать скважины, значительно превосходящие по глубине длину лидера-же­лонки (рис. 8.). В этом случае сменное буровое оборудование машины включает мачту / с направляющими 2, на которых кре­пится с возможностью свободного перемещения вдоль них посредством ползунов 3 центрирующая гильза 4, снабженная в нижней своей части раструбом 5. Гильза свободно охватывает корпус мо­лота 6, подвешиваемого на подъемном канате 10 и имеющего в нижней части кольцевой выступ 7, превышающий по диаметру проходной диаметр гильзы 4. К нижней части молота 6 присоеди­нен лидер 8, внешний диаметр которого превосходит диаметр мо­лота 6. Направляющие 2 мачты / снабжены в нижней своей части ограничителем 9, предохраняющим гильзу 4 от соскакивания.

Работа по бурению скважины протекает следующим образом. Молот 6 с лидером 8 поднят подъемным канатом 10 в крайнее верхнее положение. При этом гильза 4 также поднята молотом 6 при помощи кольцевого выступа 7 в крайнее верхнее положение и фиксирует наклон молота 6 с лидером 8 относительно направляющих 2 мачты 1. Затем молот 6 включают. Он начинает нано­сить удары по лидеру 8, а потом заглубляться в грунт, образуя скважину. По мере разработки скважины лидер 8 с молотом 6 постепенно опускается вниз. Вместе с ним под действием собствен­ной массы скользит вниз по направляющим 2 мачты / гильза 4, упираясь раструбом 5 в кольцевой выступ 7 и фиксируя наклон молота 6 с лидером 8. При достижении крайнего нижнего поло­жения гильза 4 упирается ползунами 3 в ограничитель 9 и оста­навливается, а лидер 9 с молотом 6 продолжает опускаться в грунт, сохраняя первоначальное направление. После очередного погружения в грунт на глубину, равную длине лидера 8, он вме­сте с молотом 6 извлекается из грунта подъемным канатом 10. По мере извлечения из грунта молот 6 попадает в раструб 5 гильзы 4, входит в нее, затем захватывает ее кольцевым высту­пом 7 и поднимает вверх по направляющим мачты 1. При этом гильза 4 снова фиксирует направление молота 6 с лидером 8, обеспечивая при новом опуске после разгрузки лидера от грунта его точное попадание в скважину. Операция проходки повторя­ется несколько раз отдельными захватками, каждый раз разра­батывая грунт на длину лидера.

Вместо свободно падающего молота, реализуемого на модер­низированных станках ударно-канатного бурения, может быть применен пневматический, электрический или гидравлический мо­лот. Последний тип молота является в настоящее время наиболее перспективным ввиду оснащения подавляющего большинства строительных машин гидроприводом.

Лидеры-желонки (см. рис. 3.82, в, г) получили применение при разработке неглубоких скважин (3 м) в сезонномерзлых грунтах при помощи дизель-молотов. Эффективность применения лидеров этого типа в их простоте и универсальности. Ими можно проби­вать отверстия в мерзлых грунтах с каменистыми включениями и в бетоне, подстилаемом мерзлым грунтом. При этом лидер под­таскивается и ставится лебедками копра под дизель-молот вместо сваи, а после извлечения оттаскивается в сторону, и на его место устанавливается свая. Таким образом, разработка скважины в мерзлом слое грунта и последующая забивка сваи производятся с одной установки копра.

Разновидностью метода ударного желонирования является виброударная лидерная проходка, заключающаяся в сообщении лидеру-желонке ударных нагрузок при помощи вибромолота, свя­занного с лидером посредством пружин. До появления лидеров-желонок, выполненных в виде трех вер­тикальных полок, пересекающихся по одной прямой и оснащенных в забойной части зубчатой коронкой, применялись исключительно лидеры-желонки трубчатого типа (см. рис. 3.82, а) с верхними раз­грузочными окнами (трубы-лидеры). Грунтовый керн, поступаю­щий внутрь трубы-лидера при проходке скважины, под действием ударов вибромолота перемещается по трубе-лидеру вверх и там вываливается наружу через разгрузочные окна. Последнее обстоятельство делает возможным совмещение операций по проходке и эвакуации грунта

.

.

Современные установки виброударного бурения являются наи­более эффективными для разработки скважин под свайные опоры в мерзлых и талых грунтах. В отличие от рассмотренных ранее установок машинам этого типа свойственны следующие важные преимущества:

более высокие скорости проходки (это преимущество стано­вится более заметным с увеличением прочности разрабатываемого грунта);

возможность осуществления непрерывного технологического цикла (без предварительного опорожнения трубы-лидера перед каждым новым погружением);

меньшая энергоемкость процесса проходки, обусловленная ми­нимальным объемом разрабатываемого грунта;

отсутствие уплотнения грунтового керна вследствие сущест­венно нелинейного характера колебаний трубы-лидера.

Рабочим органом любой установки виброударного бурения является вибромолот с трубой-лидером. Вибромолот состоит из вибровозбудителя, комплекта пружин, с помощью которых вибро­возбудитель крепится к трубе-лидеру, и элементов подвески. Виб­ровозбудитель представляет собой вибратор, снабженный бойком-ударником. Как правило, в качестве вибровозбудителей применяются вибраторы направленного действия, которые характе­ризуются тем, что генерируют колебания, направленные по одной прямой, совпадающей с продольной осью трубы-лидера. Вибратор такого типа имеет четное число валов (обычно два), на каждом из которых укреплены равносильные неуравновешенные массы-деба-лансы. Валы приводятся во встречное вращение одним или не­сколькими двигателями, расположенными внутри корпуса вибра­тора или вне его. При вращении дебалансов возникают центро­бежные силы, которые, будучи приложены к корпусу вибратора, складываются, образуя суммарную знакопеременную силу, изме­няющуюся по гармоническому закону и вызывающую направлен­ные колебания вибратора. Совершая колебания, вибратор наносит удары по наковальне трубы-лидера, погружая его в грунт. Ча­стота и интенсивность удара при постоянной массе вибратора оп­ределяются частотой вращения валов с дебалансами, параметрами пружин и податливостью трубы-лидера. Для получения ударов максимально возможной энергии жесткость пружин выбирают из условия работы системы в резонансном режиме, а величину их поджатия — из условия получения максимальной скорости движе­ния вибратора в момент, непосредственно предшествующий удару. Поскольку при работе вибромолот оказывает на рабочий инстру­мент (трубу-лидер) два вида воздействия: удары (через нако­вальню) и вибрацию (через пружины), то и метод погружения ин­струмента получил название виброударного.