Способы погружения свай, выбор комплектов машин

Способы погружения свай, выбор комплектов машин

На выбор сваепогружающего оборудования влияют вес и дли­на применяемых свай, размеры, конфигурация свайного поля и рас­положение в нем свай, геологические условия строительной пло­щадки и заданный срок выполнения работ.

При выборе сваепогружающих агрегатов (сваепогружателя и копрового оборудования) определяют способ погружения свай, типы рабочего органа погружателя и копрового оборудования. Эффективность применения того или иного типа сваепогружающих агрегатов необходимо обосновать расчетами путем сравнения технико-экономических показателей (стоимость, трудоемкость и др.) нескольких вариантов.

Основные способы погружения свай и область их возможного применения приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1 Способы погружения свай в различные грунты

После выбора способа погружения определяют тип рабочего органа – погружателя. От выбора последнего в значительной мере зависит возможность погружения свай на заданную отметку и обеспечение ее несущей способности. При неправильном выборе рабочего органа возможны недобивка свай или их разрушение при погружении в плотные грунты.

Молоты одиночного действия, а также штанговые дизель-моло­ты подбирают с учетом отношения веса ударной части Q к весу свай qи вида прорезаемых грунтов. Числовые значения отношения Q/q, рекомендуемые СНиП III-Б. 6-67, приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.2 Величины Q/q для разных видов грунтов

Таблица 9.3 Области применения свайных молотов

При погружении свай в слабые грунты, в которых затруднен запуск дизель-молота, можно применять механические молоты.

Тип молота выбирают по энергии удара.

Данные для ориентировочного применения некоторых типов сваепогружателей ударного действия при погружении свай в грун­ты средней плотности приведены в табл. 9.4.

При выборе низкочастотных вибропогружателей, используемых для погружения как шпунта, так и свай и свай-оболочек в глины, суглинки и пески, следует выполнять условие, при котором число, выражающее момент эксцентриков вибропогружателей в кГ-м,

Таблица 9.4 Области применения дизельных и паровоздушных молотов для забивания свай

должно превосходить не менее чем в 7 раз вес вибросистемы в кГ (вес вибропогружателя, наголовника и сваи или оболочки) для легких грунтов и не менее чем в 11 раз – для средних и тяжелых грунтов.

Данные по выбору вибропогружателей, рекомендованные ин­ститутом «Оргтрасстрой», приведены в табл. 9.5.

Таблица 9.5 Рекомендуемые типы вибропогружателей

При выборе копровой установки следует учитывать, что высо­кую производительность и меньшие трудовые и материальные за­траты обеспечивают сваебойные агрегаты с техническими харак­теристиками, наиболее соответствующими конструктивным реше­ниям свайных фундаментов и геологическим условиям площадки.

Для устройства полносборного свайного фундамента жилого дома с однорядной схемой расположения свай в свайном поле бо­лее целесообразно применять копровые установки, обеспечивающие погружение свай с высокой точностью. К ним относятся С-860, СП-50, С-878, СП-49 и установки мостового типа.

Для погружения свай, располагаемых кустами, следует приме­нять копровое оборудование на базе кранов-экскаваторов, дающих возможность забивать с одной стоянки несколько свай.

При выборе комплекса машин и оборудования необходимых для устройства свайных фундаментов, по каждому объекту разра­батывают несколько вариантов схем комплексной механизации ра­бот и сравнивают их технико-экономические показатели.

Схемы комплексной механизации разрабатывают, учитывая предусмотренные проектом размеры котлована, количество и тип свай, подлежащих забивке, и конструкции ростверков, в такой последовательности:

-устанавливают процессы, входящие в комплекс устройства свай­ных фундаментов, и определяют объемы работ по каждому про­цессу;

-намечают возможные схемы механизации и выполнения отдель­ных процессов, исходя из общего срока выполнения работ;

-выбирают ведущий механизм (сваепогружающий агрегат), а также машины и оборудование для выполнения всех других про­цессов, входящих в технологический комплекс устройства свайных фундаментов (срубка свай, монтаж элементов ростверка и др.). При этом следует иметь в виду, что технические параметры машин должны соответствовать конструкциям элементов свайных фунда­ментов и обеспечивать выполнение работ поточным методом;

-определяют следующие технико-экономические показатели ва­риантов комплексной механизации работ: трудоемкость, стоимость, отнесенные к 1 м2площади подземной части здания, а также и продолжительность работ;

-сравнивают технико-экономические показатели вариантов, пос­ле чего делают окончательный выбор варианта комплексной меха­низации.

Ниже приведены некоторые из вариантов схем комплексной механизации устройства полносборного фундамента жилого дома серии 1-464Д-68, разработанные ЦНИИОМТП на основе следую­щих исходных данных:
-размеры свайного поля в плане 125,4х13,04 м;

-сваи железобетонные длиной 8 ми сечением 30х30 см;

-количество свай – 478 шт.;

-продолжительность работ – 30-40 ка­лендарных дней;

-сваи будут погружаться в котловане, заглубленном на 0,8 мот отметки планировки; грунт – твердопластичная глина;

-строительство будет вестись в летних условиях;

-площадка строительства обеспечена силовым энергоснабжением;

-чистое вре­мя погружения одной сваи – 18 мин.

Устройство свайного фундамента состоит из следующих про­цессов:

-планировки строительной площадки и разработки котлована;

-доставки, раскладки и погружения железобетонных свай;

-подготовки свай к монтажу оголовков свай с их последующим обетонированием;

-доставки и монтажа балок ростверка и цокольных панелей;

-доставки и монтажа_панелей перекрытий.

Возможные схемы комплексной механизации для выполнения указанных процессов приведены в табл. 9.7.

В этом примере варианты отличаются типом копровых устано­вок для погружения свай. Все другие процессы выполняются ана­логичными машинами.

При сопоставлении вариантов схем комплескной механизации следует определять экономию накладных расходов от сокращения

Таблица 9.7 Схемы механизации для устройства свайных фундаментов

сроков производства работ и экономию накладных расходов от снижения затрат по заработной плате. Для этой цели предвари­тельно определяют основные показатели комплексной механиза­ции, при этом затраты труда и машинного времени принимают, по сборникам ЕНиР и опытным данным.

Для рассматриваемого при­мера стоимость работ машин, подсчитанная по установленным ценам машино-часа, приведена в табл. 9.8, а показатели вариан­тов – в табл. 9.9.
Таблица 9.8 Стоимость работы машин при возведении подземной части дома серии 1-464-86 на свайных фундаментах

Таблица 9.9 Показатели сравниваемых вариантов комплексной механизации свайных работ

Из таблицы 9.9 видно, что по затратам денежных средств и продолжительности работ лучшим является вариант III. Для опре­деления экономической эффективности этого варианта по стоимо­сти и трудоемкости работ, отнесенной к одной свае, необходимо предварительно подсчитать размер накладных расходов по вариан­там II и III и полученную экономию от сокращения продолжитель­ности работ по последнему варианту.

Инструкцией по определению годовой экономии в результате внедрения новой техники (СН 248-63) установлены следующие нормативы накладных расходов: норматив накладных расходов, зависящих от трудоемкости работ -0,4 и норматив накладных рас­ходов, зависящих от заработной платы – 0,15. В этой инструкции изложен метод определения экономии условно-постоянных наклад­ных расходов путем сокращения продолжительности работ.

Порядок определения суммы накладных расходов по вариан­там II и III показан в табл. 9.10.
Таблица 9.10 Варианты определения годовых накладных расходов

Средства механизации для погружения свай, их выбор по технологическим параметрам

Технология погружения свай является комплексным процессом, включающим следующие работы:

1.подготовка территории для ведения работ;

2.геодезическая разбивка с выносом в натуру положение каждой сваи;

3. доставка на строительную площадку оборудования для погружения свай;

4.транспортировка свай от места изготовления до строительной площадки; -5.предварительная отрывка котлована;

7.срезка голов свай до проектной отметки;

8. вывоз со стр площ обрезов свай;

В зависимости от грунтов и конструкции свай различают способы погружения:

-ударный; – вибрационный; -вдавливание; – с подмывом грунта; -и использованием электроосмоса; -завинчивание; – комбинированный. Эффективность применения того или иного метода зависит в основном от грунтовых условий.

1. Ударный метод:

Метод основан на использовании энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз, частично вверх. В результате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части, и таким образом дополнительно уплотняет грунтовое основание.

Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальные механизмы:

-паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или пара, непосредственно воздействующих на ударную часть молота.

-дизель-молоты, работа которых основана на передаче энергии сгорающих газов ударной части молота;

-вибромолоты – сочетание вибрации и ударного воздействия на сваю.

Дизель-молоты, по сравнению с паровоздушными, отличаются более высокой производительностью, простотой в эксплуатации, автономностью действия и более низкой стоимостью. Автономность обеспечивается путем подъема за счет рабочего хода двухтактного дизельного двигателя.

Рабочий цикл молотов всех типов состоит из двух тактов: холостого хода, в течение которого происходит подъем ударной части на определенную высоту, и рабочего хода, в течение которого ударная часть с большой скоростью движется вниз до момента удара по свае. В ряде свайных молотов рабочий ход происходит только под действием массы ударной части, такие молоты называются молотами одиночного действия. В молотах двойного действия в точке максимального подъема ударная часть получает дополнительную энергию, на сваю действуют эта энергия и масса ударной части молота (например, энергия сгорания не только поднимает ударную часть молота на предельную высоту, но и воздействует на нее ударом, когда она под действием силы тяжести падает вниз).

Дизель-молоты подразделяются на штанговые и трубчатые.

А. Ударная часть штанговых дизель-молотов -подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Образовавшиеся в результате сгорания смеси газы подбрасывают цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

Б. В трубчатых дизель-молотах неподвижный цилиндр, имеющий пяту, является направляющей всей конструкции. Ударная часть -подвижный поршень с головкой. Воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо.

Преимущество трубчатого над штанговым: при одинаковой массе ударной части они обладают значительно большей (в 2. 3 раза) энергией удара.

Основной показатель, характеризующий погружающую способность молота,— энергия одного удара. Последняя зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

Рекомендуется следующее отношение массы ударной части молота к массе сваи:

для штанговых молотов 1,25;

для трубчатых – 0,5. 0,7.

Для молотов одиночного действия количество ударов в 1 минуту составляет 45. 100, масса ударной части до 2500 кг.

Для молотов двойного действия количество ударов в 1 минуту до 300, масса ударной части до 1 т.

В комплект к молоту входит, как правило, наголовник, который необходим для закрепления сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения удара по площади сваи.

Машина для забивки свай-КОПЁР (ДЭК-251, РДК-400)

Виды копров:

1.на рельсовом ходу;

2.самоходные (на базе кранов, тракторов и т.д);

Для забивки наклонных свай – копры с наклонными мачтами(представляет собой конструкцию, которая обеспечивает перемещение оборудования, установку сваи, центрирование и дальнейшее её наведение на точку погружения)

.Операции забивки свай:

-передвижка и установка копра на место забивки сваи;

-подъём и установка сваи в позицию для забивки

Основная часть копра — его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружнием и опускается по мере его забивки молот.

Сваебойные копровые установки на базе экскаватора: 2 – копровая мачта; 5 — свая; б — оголовник с блоками; 9 — молот; 10 — базовая машина; 11 -стрела; 12 – распорка;

2. Вибрационный способ:

Способ основан на передаче свае продольных колебаний, в результате которых резко снижается боковое трение по поверхности сваи (метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай), и свая погружается в грунт под действием собственной силы тяжести и силы тяжести вибропогружателя.

I. Вибропогружатель. При вибрационном методе сваю погружают с помощью специальных механизмов—вибропогружателей. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия,

Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи. Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дисбалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные силы суммируются.

4. Для погружения легких свай массой до 3 т и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (от 1500 кол/мин) вибропогружатели с подрессорной пригрузкой, состоящие из самого вибратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин дополнительного пригруза с расположенным на нем электродвигателем.

5. Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Применение метода для погружения свай в маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном пробуривании скважин.

Для вибропогружения используетя кран (грузоподъемностью 16-25т) и вибропогружатель.

II. Вибромолот. Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с вибрационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи.

В них при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях создаются постоянные колебания. Когда зазор между ударником и наковальней сваи оказывается меньше амплитуды колебаний, ударник периодически ударяет через наковальню по свае.

в – вибромолот; 3 – свая; 8 – наголовник; 9 — пружины; 10 — ударная часть с электро­двигателем; 11 – боек; 12 — наковальня

III. Вибровдавливание. Основан на комбинации вибрационного или виброударного воздействия на сваю и статического пригруза.

Читайте также:  Утепление фундамента дома: преимущества утепления снаружи, рекомендуемые материалы, этапы работ по утеплению цоколя

Способ основан на приложении к свае вдавливающей нагрузки.

(УСВ120, УСВ200-цифры-это максимальная вдавливающая нагрузка)

«+» исключаются значительные динамические воздей-я на грунт.

«-» громоздкость, небольшая произв-ть, высокая стоимость.

Для облегчения вдавливания используют шнек

Применяют для коротких свай сплошного и трубчатого сечения (3. 5 м). Статическое вдавливание осуществляется в такой последовательности: сваю устанавливают в вертикальное положение в направляющей стреле агрегата. Далее на голову сваи опускают и закрепляют оголовник, передающий давление от базовой машины (трактора, экскаватора) через систему блоков и полиспастов непосредственно на сваю, которая благодаря этому давлению постепенно погружается в грунт. После достижения сваей проектной отметки погружение прекращают, снимают наголовник, агрегат переезжает на новую позицию.

4. Завинчивание свай:

Способ основан на завинчивании стальных свай или железобетонных свай со стальным наконечником в грунт с помощью специальных установок.

Установка состоит из рабочего органа, приводов вращения, приводов наклона рабочего органа, гидросистемы и пульта управления. Рабочий орган (кабестан)– механизм, состоящий из двух пар захватов и электродвигателя. Захваты обжимают сваю и передают ей вращение от электродвигателя.

Винтовые сваи могут воспринимать выдёргивающее усилие. Метод применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи (ЛЭП), радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть исполь­зованы несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдергиванию.

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа, обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0. 45 0 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одно­временным использованием осевого усилия.

Схема погружения сваи. а-конструкция наконечника для погружения в мягкие грунты, б-в плотные, в-схема погружения 1-редуктор наклона рабочего органа; 2-рабочий орган (кабестан); 3-свая; 4-наконечник сваи; 5-выносные опоры;

5. Погружение свай с подмыванием грунта:

Способ используется в несвязных и малосвязанных грунтах – песчаных и супесчаных. В глинистых грунтах способ не допустим. Целесообразно подмыв использовать для свай большого поперечного сечения и большой длины, но недопустимо для висячих свай.

Способ заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи из одной или нескольких трубок, закрепленных на свае, грунт разрыхляется и частично вымывается. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи.

Подмыв грунта прекращают на расстоянии 2-3м от проектного положения, а затем с помощью сваебойной установки ее забивают до проектной глубины (так как при подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может привести к снижению несушей способности сваи).Трубы через которые подается вода, закладывают в процессе изготовления сваи или перед погружением. Воду в трубки подают под давлением >0,5МПа.

а —погружение квадратных свай с подмывом грунта: / —молот; 2 —трос, поддерживающий подмывные трубки; 3 — напорный шланг; 4 — подмывные трубки: 5—свая;

При этом способе погружения производительность возрастает на 30. 40% по сравнению с чистой забивкой, экономится горючее. После прекращения подачи воды и стабилизации уровня грунтовых вод, грунт уплотняется и плотно обжимает сваю.

6. Способ электроосмоса

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют при наличии водонасыщенных плотных глинистых грунтов, моренных суглинков и глин.

Погруженную сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) источника постоянного тока, а соседнюю с ней погружаемую — отрицательному полюсу (катоду) того же источника тока. При включении тока вокруг сваи (анод) снижается влажность грунта, а у погружаемой сваи (катод), наоборот, повышается. Следовательно, резко уменьшается усилие , необходимое для погружения сваи, а значит требуются менее мощные механизмы. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

Выбор средств механизации по технологическим параметрам

Технологический процесс определяется параметрами, обеспечивающими нормальное его течение.

При погружении свай основными факторами, определяющими выбор метода, являются физико-механические свойства грунта, объем свайных работ, вид свай, глубина погружения, про­изводительность применяемых сваепогружающих установок и свайных погружателей.

I. Выбор способа погружения свай зависит от грунтовых условий, конструкции, длины и массы сваи.

1. Ударный способ рационален для погружения цельных и составных железобетонных свай сечением 0,2×0,2÷0,4×0,4, длиной до 30 в любых грунтах;

2. Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых, песчаных грунтов и супесчаных грунтов;

3. Вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины;

4. Вдавливания статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей констистенции;

5. Ударно-вибрационная технология: необходимость усиленного армирования свай, неравномерность осадок фундаментов;

Лидерное бурение – бурение, которое выполняют до начала погружения заводских свай, для решения следующих задач: при работах в прослойках плотных грунтов, для предотвращения выпора грунта, для уменьшения уровня динамического воздействия на

окружающую застройку. Диаметр бурового инструмента должен

быть на 5 см меньше диагонали поперечного сечения погружаемой сваи, глубина бурения не более 0,9 длины свай

II. При выборе копра-основная задача-выбор типа молота.

Выбор молота для забивки свай производят исходя из предусмотренной проектом несущей способности сваи, ее массы и плотности грунта. Ориентировочно масса ударной части молота должна быть при длине сваи более 12м не меньше массы сваи; при длине до 12 м – не менее 1,5 и 1,25 ее массы (если забивка ведется соответсвенно в плотных и связных грунтах).

III. Тип выбираемой сваепогружающей установки во многом зависит от объема свайных работ. Это объясняется тем, что для копров башенного типа, мостовых сваебойных и некоторых других установок необходимы рельсовые пути, которые целесообразно укладывать только при большом числе погружаемых свай.Для выбора сваепогружающих установок, исходя из годовой их выработки, в которой учтены затраты времени на ремонты, профилактику, демонтаж, монтаж и перебазировку машин, применяют метод, предусматривающий решение задачи в два этапа. На первом этапе определяют число сваепогружающих установок заданных параметров, на втором отбирают те типы установок, которые обеспечивают выполнение заданного объема работ с минимальными затратами.

Дата публикования: 2015-02-03 ; Прочитано: 2550 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org – Студопедия.Орг – 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.007 с) .

Способы погружения свай, выбор комплектов машин

Главное меню

Главная
Статьи
Общие вопросы
Технологии
Строительные материалы
Земляные работы
Свайные работы
Бетонные работы
Монтажные работы
Специальные работы
Гидромеханизация
Земснаряды
Техника безопасности
Сварочное оборудование
Мелиоративная техника
Дождевальные машины
Блог
Строительство домов
Ремонтные работы

ФОТОГАЛЕРЕЯ

Арматура, опалубка
Бадьи
Бетонные работы
Бульдозеры
Вилочные погрузчики
Грейфер
Изготовление ж/б изделий
Кирпчиная кладка
Краны
Монолитно-каркасные констр.
Монтажные работы
Разработка грунта драглайном
Укладка трубопровода
Фрегаты
Экскаваторы

Поиск

Выбор способа, типа машин и оборудования для погружения свай

Копры

На тракторах

На экскаваторах

На автомобилях

На поворотных тележках

На неповоротных тележках

На траверсных тележках

Копры мостовые (КМ)

На рельсовом ходу

На гусеничном ходу

Копровые установки

Копровые стрелы навесного и подвесного типа (КО)

На тракторах

На экскаваторах

На гусеничных кранах

На пневмоколесных кранах

На автомобильных кранах

Выбор способа погружения свай зависит от грунтовых условий, конструкции, длины и массы сваи.

Наиболее распространенным способом является ударное по­гружение свай с помощью падающих механических и дизель-молотов, реже паровоздушных молотов. Ударный способ рационален для погружения цельных и составных железобетонных свай сечением 0,2×0,24…0,4×0,4 м, длиной до 30 м в любых грунтах.

Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных грунтов и супесчаных водонасыщенных грунтов; вибровдавли­вание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины; применение вдавлива­ния статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенции. В ряде случаев применяют свайные погружатели комбинированного действия, например вибромолоты, в которых используется ударная сила молота и действие вибропогружателя, или установки статического вдавливания в соче­тании с вибропогружателями.

Широко распространенная ударно-вибрационная технология погружения имеет ряд недостатков: необходимость усиленного армирования свай; значительное влияние ударных и вибрацион­ных нагрузок на рабочие органы машины, близкостоящие здания; нарушение структуры грунта и неравномерность осадок фунда­ментов; высокий уровень шума и вибраций при забивке свай.

Поэтому в настоящее время продолжается поиск новых, более прогрессивных и эффективных технологий устройства свайных фундаментов и способов погружения свай с использованием предварительного бурения лидерных скважин, вдавливания и завинчивания свай.

Выбор молота для забивки свай и свай-оболочек производят исходя из предусмотренной проектом несущей способности сваи (сваи-оболочки), ее массы и плотности грунта. Ориентировочно масса ударной части молота должна быть при длине сваи более 12м не меньше массы сваи, при длине до 12 м – не менее 1,5 и 1,25 ее массы (если забивка ведется соответственно в плот­ных и связных грунтах). Можно также пользоваться указаниями СНиП, в которых соотношение массы молота и железобетонной сваи к расчетной энергии удара рекомендуется принимать: не менее 3 – для подвесных молотов, не менее 5 – для штанговых дизель-молотов и не менее 6 – для трубчатых дизель-молотов и молотов двойного действия. Молоты двойного действия исполь­зуют для забивки и извлечения легких трубчатых металлических свай и стального шпунта.

Сваи забивают в строго определенной технологической после­довательности. Последовательно-рядовая схема забивки применяется в несвязных грунтах; в глинах и суглинках она приводит к неравномерным осадкам грунта, отклонению свай от проектного положения. Концентрическая схема забивки от краев свайного поля к центру характеризуется сильным уплотнением грунта в центральной зоне и выпиранием свай, поэтому ее сле­дует применять в слабых, водонасыщенных грунтах. Концентри­ческая забивка от центра свайного поля к краям рекомендуется в слабосжимаемых грунтах, при других схемах сваи в процессе забивки могут отклоняться из-за неравномерного уплотнения и обжатия грунта. При секционной схеме забивки, применяемой в связных грунтах, забивают сначала сваи в граничных рядах секций, а затем ведут последовательно-рядовую забивку в пре­делах секций. Такая схема забивки позволяет равномерно распределить нагрузку на грунт по всей площади свайного поля. Необходимой точности погружения свай в плане и по высоте можно добиться за счет такой организации работ и применения оптимальных проходок копровых агрегатов, при которых откло­нения свай будут минимальными. Так, например, повторная добивка свай, использование секционной схемы забивки и при­менение наклонных свай позволяют устранить выпирание послед­них и отклонение их от проектного положения.

При устройстве свайных фундаментов в виде кустов свай или свайного поля в котловане вытянутой формы шириной до 18 м целесообразно использовать мостовую копровую установку кон­струкции ЦНИИОМТП с координатно-шаговым механизмом, имеющим программное управление (рис. 4, а, г).

Универсальные самоходные копры типа СП-69 (рис. 4, б), смонтированные на платформе башенных кранов, обеспечивают забивку железобетонных свай длиной до 25 м.

Установка на базе крана для работ нулевого цикла (рис. 4, в) может быть применена не только для забивки свай, но и для мон­тажа сборных элементов ростверка.

При выполнении свайных работ часто используется различный электроинструмент, который помогает оперативно производить монтаж свайного оборудования.

Подбор механизмов для погружения свай

Иногда тип оборудования однозначно диктуется типом свай. Так, для завинчивающихся свай возможно применение только кабестанов, а при устройстве скважин для набивных свай – только машин для бурения скважин. В этом случае подбор оборудования заключается в выборе в пределах одного типа такой марки, которая обеспечивала бы требуемые технические параметры процесса. Иногда один и тот же процесс можно вести различными типами механизмов. Так, погружение свай в непосредственной близости к зданию возможно вибропогружателями или вдавливанием, погружение забивных свай на достаточном расстоянии от зданий – вибропогружателями, вдавливанием или различного типа молотами с применением различных типов копров, трамбование набивных свай – трамбовками на лебедках, вибротрамбовками или пневмотрамбовками.

В этом случае подбирают по одной-две марки механизмов различных типов, которые затем сравнивают по экономическим показателям.

При подборе молотов следует иметь в виду, что дизель-молоты нецелесообразно применять при слабых грунтах. Для работы молота необходимо, чтобы сопротивление сваи погружению при ударе было достаточным для сжатия горючей смеси в молоте. Кроме того, молоты подбирают по требуемой энергии удара

где F – расчетная нагрузка на сваю, Н.

Подобранный по этой формуле молот проверяют на соответствие его забиваемой свае

где К – условный коэффициент применимости молота;

mсв – масса сваи с учетом массы оголовка, кг;

Е – энергия удара молота, Нм.

Если К£2, то применяют механические молоты; при 2£К£3,5 – паровоздушные молоты, при 3,5£К£5 – дизель-молоты, К>5 – молоты с большей энергией удара.

Если при проверке молотов по этой формуле оказывается возможным применение нескольких типов молотов, то принимают молот, условный коэффициент для которого ближе к нижнему пределу.

При подборе вибропогружателей следует учитывать, что вибропогружатели целесообразно применять для погружения свай в малосвязных грунтах и особенно в песчаных, насыщенных водой. Низкочастотные вибропогружатели применяют при погружении тяжелых железобетонных свай, высокочастотные – для погружения легких свай и шпунта.

Вибропогружатель подбирают в зависимости от длины сваи l по мощности Р электропривода вибратора. При Р=40-60 кВт погружают трубчатые сваи l=8-12 м; при Р=60-80 кВт – l=12-16 м; при Р=100 кВт и более – l=16 м и сваи-оболочки диаметром более 1 м.

По мощности электропривода вибратора определяют его марку.

При подборе машин для вдавливания свай сравнивают требуемые характеристики по данным сваи с фактическими характеристиками машин. Основным условием выбора типа вдавливающих машин – вибровдавливающей или установки статического вдавливания является соотношение массы установки к массе сваи. Если это соотношение в пределах 4-6, то используют вибровдавливающие машины; если в пределах 26-35, то применяют установки статического действия.

Копры подбирают в зависимости от длины и массы сваи и массы молота. Высота копра должна быть примерно на 3 м больше длины сваи. Грузоподъемность лебедки копра должна быть достаточной для подъема наиболее тяжелого элемента (сваи с оголовком или молота). При погружении сваи вибропогружателем грузоподъемность лебедки должна обеспечивать подъем сваи со смонтированным на ней вибропогружателем.

Вопросы для самопроверки

1. По каким признакам можно классифицировать сваи?

2. Чем отличается свая-оболочка от обычной пустотелой сваи?

3. Способы погружения свай.

4. Как контролируется глубина погружения свай?

5. Технология устройства набивных свай.

6. Что такое шпунтовый ряд?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность. 11260 – | 7566 – или читать все.

Машины и механизмы для погружения свай, срубки голов свай

Приведены основные виды, особенности конструкции, работы и об­ласти применения машин, механизмов для погружения свай. Данный обзор должен облегчить выбор машин и механизмов для погружения свай с уче­том особенностей конкретной строительной площадки. Агрегаты для погру­жения свай работают по принципу ударного действия — свайные молоты, вибрационного действия — вибропогружатели, виброударного действия — вибромолоты.

Свайные молоты по типу привода разделяются на механические, па­ровоздушные, дизельные и гидравлические. Механические в настоящее время практически не применяются и приведены для общего обзора видов молотов.

Свайные молоты состоят из массивной ударной части, движущейся возвратно-поступательно относительно направляющей конструкции в виде цилиндра (трубы), поршня со штоком, штанг и т. п. Направляющая часть мо­лота снабжена устройством для закрепления и центрирования молота на

свае. Ударная часть наносит чередующиеся удары по головке сваи и погру­жает ее в грунт.

Рабочий цикл молотов включает два основных хода — холостой и ра­бочий. При холостом ходе производится подъем ударной части в край­нее верхнее положение, а при рабочем — ускоренное падение ударной части и удар по свае.

Основными параметрами свайных молотов являются масса удар­ной части, энергия одного удара, высота подъема ударной части и частота ударов в минуту.

Паровоздушные молоты приводятся в действие энергией пара или сжатого воздуха. Различают молоты одиночного (одностороннего) дейст­вия, у которых энергия привода используется только для подъема ударной части, совершающей затем рабочий ход под действием собственной массы, и молоты двустороннего действия, энергия привода которых сообщает ударной части также дополнительное ускорение при рабочем ходе, в ре­зультате чего увеличивается энергия удара и сокращается продолжитель­ность рабочего цикла.

Паровоздушные молоты устанавливаются на копре или подвеши­ваются к крюку самоходного крана. Их можно применять для забивки как вертикальных, так и наклонных свай, а также для выполнения свайных ра­бот под водой. Недостатком таких молотов является необходимость при­менения дорогостоящих и громоздких компрессорных установок или па­рообразователей, дополнительный персонал и транспортные средства.

Поэтому сейчас основным средством для погружения свай служат энергетически автономные мобильные дизель-молоты, работающие по принципу двухтактного дизеля.

По типу направляющих дизель-молоты разделяются на трубчатые и штанговые. У трубчатого дизель-молота направляющей для ударной час­ти в виде массивного подвижного поршня служит неподвижная труба. У штангового дизель-молота направляющими ударной части, в виде массив­ного подвижного цилиндра, служат две штанги, закрепленные в основа­нии поршневого блока и соединенные в своей верхней части траверсой. Распыление дизельного топлива в камере сгорания у штанговых молотов форсуночное, а трубчатых — ударное.

Дизель-молоты подвешиваются к копровой стреле с помощью захва­тов и подъемно-сбрасывающего устройства («кошки»), предназначенного для подъема и пуска молота. «Кошка» прикреплена к канату лебедки ко­провой установки.

В зависимости от массы ударной части различают легкие (до 600 кг), средние (до 1800 кг) и тяжелые (свыше 2500 кг) дизель-молоты. Обладаю­щие малой энергией удара (составляющей 25 — 35 % потенциальной энер­гии ударной части), штанговые дизель-молоты применяют только для за­бивки свай небольшой массы (не более 2000 — 3000 кг) в слабой и сред­ней плотности грунты.

Промышленностью серийно выпускаются штанговые дизель — молоты с массой ударной части 240 и 2500 кг, развивающие энергию уда­ра соответственно 3,2 и 65 кДж при частоте ударов 50 — 55 в минуту. Штанговые дизель-молоты применяют в основном для забивки легких же­лезобетонных и деревянных свай, стальных труб и шпунта.

Серийно выпускаются трубчатые дизель-молоты с массой ударной части 500, 1250, 1800, 2500. 3500 и 5000 кг для погружения железобетон­ных свай всех типоразмеров массой до 13000 кг и длиной до 25 м. Трубча­тые дизель-молоты развивают энергию удара 15 — 150 кДж при частоте ударов 43 — 45 в минуту.

Массу ударной части дизель-молота подбирают в зависимости от массы погружаемой сваи и типа применяемого молота. Так, масса ударной части штангового дизель-молота должна быть не менее 100 — 125 %, а труб­чатого — 40 — 70 % массы сваи, погружаемой в грунт средней плотности.

Промышленность выпускает пять моделей однотипных трубчатых, различающихся между собой массой ударной части, дизель-молотов: СП-75 с ударной частью массой 1250 кг, СП-76 (1800 кг), СП-77 (2500 кг), СП-78 (3500 кг) и СП-79 (5000 кг).

Трубчатые молоты более эффективны, чем штанговые, так как при равной массе ударной части могут забивать более тяжелые (в два-три раза) сваи за один и тот же отрезок времени. Общим недостатком дизель — молотов является большой расход энергии на сжатие воздуха (50 — 60 %) и поэтому малая мощность, расходуемая на забивку сваи.

Конструкция трубчатых дизель-молотов постоянно совершенствует­ся. В настоящее время созданы быстроходные трубчатые молоты с пнев­матическим буфером (пневмобуфером), частота ударов которых состав­ляет 65 — 75 в минуту. Пневматический буфер накапливает энергию при ходе ударной части вверх и сообщает ей дополнительное ускорение при разгоне вниз. Вследствие этого мощность молотов с пневмобуфером и, следовательно, темп погружения сваи примерно в полтора раза выше, чем у обычных трубчатых молотов со свободным падением ударной части. Дизель-молоты с пневмобуфером аналогичны по конструкции, имеют мас­су ударной части 500, 1250, 1800 кг, развивают энергию удара соответст­венно 8, 5, 19 и 27 кДж.

Сейчас начат серийный выпуск новых прогрессивных гидравличе­ских молотов простого и двустороннего действия, используемых в каче­стве сменного рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экс­каваторов (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Гидромолот двухстороннего действия: 1 — шабот; 2 — корпус с направляющей трубой; 3 — ударная часть; 4 — шток; 5 — штоковая полость; 6 — поршень; 7 — рабочий цилиндр; 8 — обратный клапан; 9 — канал; 10 — поршневая полость; 11 — канал;

12 — распределительный золотник; 13 — напорная линия; 14 — поршень гидроаккумулятора; 15 — сливная магистраль; 16 — бак; 17 — насос; 18 — аккумулятор; 19 — пружина; 20 — канал

Принцип работы гидромолота двустороннего действия заключается в использовании энергии движущейся с большой скоростью массивной ударной части, разгон которой происходит под действием собственной массы и давления рабочей жидкости на ее поршень. Рабочая жидкость по­дается от насоса и гидроаккумулятора.

Гидравлические молоты характеризуются энергией удара 3,5 — 120 кДж, частотой ударов 50 — 170 в минуту и массой ударной части 210 — 7500 кг.

Гидромолоты просты в управлении и обслуживании, имеют довольно высокий КПД (0,55 — 0,65), издают при работе слабый шум.

Вибропогружатели применяют для погружения железобетонных свай в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты. Погружение сваи происходит из-за резкого снижения сопротивления грунта при сооб­щении последнему колебаний, направленных вдоль его продольной оси. Вибропогружатели применяют также для выдергивания погруженных свай, металлического шпунта и труб. Они комплектуются сменными наго­ловниками с механическими и гидравлическими зажимами для жесткого соединения машины с погружаемыми или извлекаемыми элементами.

Для работы вибропогружателей необходим копер или самоходный кран с направляющей стрелой. Вибропогружатель представляет собой вибратор направленного действия с четным количеством (два, четыре или шесть) параллельных валов с дебалансами, синхронно вращающимися в разных направлениях. Суммарная масса дебалансов на каждом валу оди­накова. Центробежная (возмущающая) сила вибратора, возникающая при вращении дебалансов, достигает максимального значения при их верти­кальном расположении (в этот момент центробежные силы всех дебалан­сов складываются) и направлена вдоль оси погружаемого элемента, жест­ко прикрепленного к корпусу вибратора с помощью наголовника. При го­ризонтальном расположении дебалансов их центробежные силы взаимно уничтожаются. Если отказ при ударном методе определяют погружением сваи за 1 мин действия молота, то при вибропогружении — за 1 мин работы вибропогружателя при заданном напряжении тока в сети.

Различают низкочастотные (менее 600 кол/мин) и высокочастот­ные (более 1000 кол/мин) вибропогружатели. Приводной электродвига­тель низкочастотного вибропогружателя, воспринимающий значительные вибрационные нагрузки (так как система: двигатель — вибратор — свая — жесткая), выполняется виброустойчивым.

Низкочастотные вибропогружатели предназначены в основном для погружения в однородные слабые водонасыщенные грунты железо­бетонных свай длиной до 12м, труб и свай-оболочек массой до 10 т. Низ­кочастотные машины развивают возмущающую силу до 18500 кгс (185 кН) при частоте колебаний 420 в минуту и мощности электродвигателя до 60 кВт. Масса их составляет до 2500 кг, амплитуда колебаний (без сваи) — до 20 мм.

У высокочастотного вибропогружателя приводной электродвигатель с короткозамкнутым ротором установлен на подрессоренной пригрузоч — ной плите. Наличие между электродвигателем и вибратором амортизи­рующих пружин позволяет существенно уменьшить вредное воздействие
вибрации на электродвигатель: в процессе погружения колебания соверша­ют только вибратор и свая. Меняя массу пригрузочной плиты, создающей необходимое давление на погружаемый элемент, получают режимы вибра­ции, способствующие наиболее эффективному погружению сваи.

Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения в малосвязные грунты шпунта, труб и профильного металла длиной до 20 м. Они развивают возмущающую силу до 25000 кгс (250 кН) при частоте ко­лебаний 1500 в минуту и мощности двигателя 40 кВт. Общая масса маши­ны составляет до 2200 кг, масса пригрузки — до 1500 кг, амплитуда колеба­ний — до 14 мм.

Основными недостатками вибропогружателей являются непригод­ность для погружения свай (шпунта) в связные грунты и сравнительно не­большой срок службы электродвигателей.

ВИБРОМОЛОТЫ обеспечивают эффективное погружение в плот­ные грунты металлических свай, труб и шпунта, которые сообщают погружаемо­му элементу кроме вибрации еще и удар­ные импульсы (рис. 6.2). Вибромолоты используют также для погружения желе­зобетонных свай в однородные водона­сыщенные грунты и извлечения труб, свай, шпунта из грунта.

Выпускаемые промышленностью вибромолоты имеют массу ударной час­ти до 2100 кг, развивают возмущающую силу до 21800 кгс (218 кН), энергию одно­го удара до 3,9 кДж. Они способны погру­жать металлический шпунт длиной до 13 м, металлические сваи и трубы длиной до 20 м. Вибромолоты работают в комплекте с копром или самоходным краном соот­ветствующей грузоподъемности.

Вибровдавливающие агрегаты по­гружают сваи длиной до 6 — 7 м, воздействуя на них вибрационными уси­лиями высокочастотного вибропогружателя с подрессоренной пригрузкой и вертикальными силами вдавливания, создаваемыми массами сваи, виб­ропогружателя и частично массой всей машины. Такие агрегаты базиру­ются на гусеничных тракторах мощностью 80 — 102 кВт.

При вдавливании свай в плотные грунты вначале трубчатым лиде­ром (входящим в комплект агрегата) продавливают до заданной отметки лидирующую скважину, площадь поперечного сечения которой не пре­вышает 50 % поперечного сечения сваи. Лидер из скважины извлекают ле­бедкой при работающем вибраторе. Затем в лидирующую скважину уста­навливают жестко соединенную с вибропогружателем сваю и вдавливают ее так же, как лидер.

Метод вдавливания свай предусматривает их погружение в грунт с помощью специальных установок, воздействующих на сваю своей массой. При погружении сваи статическим вдавливанием применяют агрегаты из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления на сваю, соединенным с вдавливаю­щим полиспастом. Метод вдавливания особенно эффективен при погруже­нии коротких свай (длиной до 6 м).

Погружение свай с помощью гидроподмыва осуществляют по­средством разрыхления грунта под острием сваи и его частичного вымы­вания струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Перед окончанием погружения свай подмывом про­изводят добивку их на глубину 1,5 — 2 м до проектной отметки, чтобы нижняя часть сваи опиралась на неразрыхленный грунт.

Погружение свай с помощью электроосмоса, применяемое в ос­новном при их установке в глинистых грунтах, основано на том принципе, что при кратковременном действии постоянного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в результате уменьшаются лобовое и боковое сопротивления грунта по­гружению сваи.

Комбинированный метод погружения свай применяют в тех случа­ях, когда осуществить их погружение на всю длину каким-то одним мето­дом невозможно. При этом в зависимости от условий строительной пло­щадки применяют различные методы погружения свай, например, подмыв с забивкой или подмыв с вибропогружением и другие сочетания методов погружения свай.

Самоходные сваебойные установки — агрегаты, на которых закре­плены устройства для погружения свай (рис. 6.3) и которые предназначены для подтаскивания, установки и удержания в заданном положении сваи при погружении ее в грунт. Они представляют собой навесное и сменное копровое оборудование, смонтированное на экскаваторах, гусеничных тракторах, кранах-трубоукладчиках и автокранах.

Применение таких установок, обла­дающих энергетической автономностью, высокой механизацией вспомогательных операций, мобильностью и маневренно­стью, позволяет совершенствовать техно­логию свайных работ, сокращать продол­жительность установки сваи, повышать производительность и снижать стоимость свайных оснований. Самоходные сваебой­ные установки способны погружать в грун­ты различной плотности железобетонные сваи длиной до 12 м и массой до 5 т.

Самоходные сваебойные установки могут быть также на рельсовом ходу. Рельсовые копры мостового типа спо­собны погружать с большой точностью железобетонные сваи длиной 8 — 12 м. Основной частью таких копров являются самоходный металлический мост, передвигающийся по рельсам, и самоходная копровая тележка или рельсо­вый копер со сваепогружателем, перемещающийся по мосту. Этим обеспе­чивается погружение свай в любой точке.

Тракторная копровая установка включает базовый трактор, дизель — молот с наголовником, несущую и подвижную рамы, устройство для под­таскивания свай. Навесное оборудование с гидравлическим приводом обес­печивает выполнение следующих операций: подтаскивание, подъем, уста­новку на точку забивки и под молот сваи, наклоны мачты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, выдвижение мачты, подъем и опускание молота, опускание мачты в транспортное и подъем ее в рабочее положение.

Навесное копровое оборудование на базе экскаваторов позволяет забивать несколько свай с одной стоянки экскаватора, что очень важно при погружении свай кустами и при двухрядном их расположении. Разли­чают подвесные копровые мачты и сменное копровое оборудование к экс­каваторам.

Гидравлические копры в последние годы постепенно вытесняют механические, т е. канатные (рис. 6.4). По сравнению с рассмотренными выше навесными копрами с дизель-молотами, гидравлические копры име­ют более высокие производительность, маневренность, транспортабель­ность и безопасность работы.

Рис. 6.4. Гидравлический копер: 1 — нижняя опора; 2 — свая; 3 — шнековый бур;

4 — привод; 5 — лебедка; 6 — гидромолот; 7 — решетчатая стрела; 8 — копровая мачта;

9 — грузовая лебедка; 10 — крюковая подвеска; 11 — оголовок; 12 — гидроцилиндры;

13 — гидравлический экскаватор; 14 — гидроцилиндр

Срубка голов свай выполняется после забивки для выравнивания верха всех свай под одну отметку. Для этого можно использовать пневма­тические отбойные молотки, которыми разрушают бетон с последующим срезанием сваркой арматуры.

По принципу разрушающего действия на сваю устройства статиче­ского действия подразделяют на сжимающие, сламывающие и скручи­вающие.

Сжимающие устройства раздавливают сваю, например, сваерез со­стоит из неподвижной и подвижной частей (рис. 6.5). Внутри неподвижной части размещен силовой гидроцилиндр, шток которого шарнирно связан с
подвижной частью устройства. На его консольных выступах расположены ножи рабочего органа. Устройство заводят на сваю с боковой стороны с помощью крана. При включении гидроцилиндра консольные выступы дви­жутся навстречу друг другу и разрезают сваю на заданной отметке.

Известны устройства, принцип работы которых основан на сламыва­нии голов свай (рис. 6.6) состоит из нижней и верхней челюстей и гидро­домкрата грузоподъемностью 5 т. На сваю с боковой стороны заводят по­очередно нижнюю и верхнюю челюсти и фиксаторами закрепляют их на заданной отметке. Усилием домкрата голова сваи отламывается.

Применяют для срубания свай специальные установки (рис. 6.7), состоящие из жесткой замкнутой станины, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродомкрата с поршнем.

Станина имеет проушины для стропов, с помощью которых ее надева­ют на сваю и устанавливают автокраном на проектной отметке. После вклю­чения насоса поршень начинает пере­двигать подвижную раму, имеющую направляющие планки, по продоль­ным планкам станины. Зубья в это время сближаются, врезаются в бетон сваи и разрушают его. Продольную арматуру сваи срезают автогеном или оставляют для заделки, а ростверк, по­перечную арматуру удаляют.

Устройство для скручивания (срезания) голов железобетонных свай СП-61 А представляет собой сменное рабочее оборудование самоходных ко­провых установок и предназначено для удаления возвышающихся над проект­ной отметкой частей железобетонных свай (голов) или разрушения бетона их голов с одновременным оголением ар­матуры (рис. 6.8).

На сваю одевается два захвата, концы обоих захватов образуют полый цилиндрический шарнир, внутри ко­торого установлены прижимные щеки, охватывающие сваю. Захваты фикси­руются на свае гидравлическими зажимами, два других конца захватов соединены между собой гидроцилиндром.

Скручивание сваи в заданной зоне осуществляется путем вращения захватов, действующих на сваю подобно двум гаечным ключам. Этим уст­ройством можно скручивать или срезать сваи размером 30×30 или 35×35 см в количестве до 120 свай в смену.

Способы погружения свай, выбор комплектов машин

3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

3.1. Копры и копровое оборудование

Для погружения готовых свай и шпунта применяют сваепогружающее оборудование, включающее копры и копровые установки со свайными погружателями ударного, вибрационного, виброударного, вдавливающего и вибровдавливающего действия и для завинчивания свай. Некоторые виды оборудования используют также для извлечения из грунта ранее погруженных элементов (свае- и шпунтовыдергиватели).

Технологический цикл погружения свай включает следующие операции:

– захват и установку свай над точкой погружения;

– погружение сваи сваепогружателем в грунт до проектной отметки (или до отказа);

– перемещение сваебойной установки к месту погружения очередной сваи.

Оборудованием для захвата, перемещения, установки, поддержания и направления свай при погружении, а также для крепления погружателя являются копры и копровые установки, классификация которых приведена в таблице 3.1.

Типы копров и копровых установок

Копры и копровое оборудование

Главным параметром копров и копровых установок, входящим в их индекс, является максимальная длина погружаемых свай (до 8, 12, 16 и 25 м ). Так, например, индекс КН-12 расшифровывается как копер навесной для свай длиной не более 12 м . Основными параметрами копров и копровых установок являются: грузоподъемность, высота мачты, вылет мачты и ее изменение, наклон мачты (продольный, поперечный и установочный), ширина колеи ходового устройства и общая масса копра (установки).

На рис. 3.1 показан широко применяемый копер на базе канатного экскаватора. Копровую стрелу 2 соединяют с головой экскаваторной стрелы 3 универсальным шарниром (сферической опорой) 1, позволяющим стреле наклоняться в любом направлении (до 20…35° продольно и до 1,5…5° в поперечном направлении) и поворачиваться относительно вертикальной оси. В нижней части копровую стрелу соединяют с поворотной платформой экскаватора двумя гидроцилиндрами 4. В верхней части мачты смонтированы наголовник и грузовые блоки для установки сваи и молота, а также их подъема и опускания.

Рис. 3.1. Навесной копер на базе экскаватора

1 – сферическая опора; 2 – копровая стрела;

3 – стрела экскаватора; 4 – гидроцилиндры

Копры на экскаваторной базе применяют для погружения свай длиной до 16 м .

3.2. Свайные погружатели

Для погружения свай применяют молоты или специальные механизмы для вибропогружения, вдавливания и завинчивания.

Сваепогружающее оборудование различают:

– по методу погружения: ударного, вибрационного, виброударного, смешанного действия;

– по роду привода: механические (применяются редко и серийно не выпускаются), дизельные, гидравлические, вибрационные молоты и вибропогружатели;

– по погружающей способности: масса ударной части, вынуждающая сила, мощность двигателя и др.;

– по конструктивным особенностям;

– по типу управления: с ручным, полуавтоматическим, автоматическим управлением.

Классификация свайных погружателей приведена в табл. 3.2.

Классификация свайных погружателей

Свайные погружатели

Машины ударного действия

молоты

с разъединяющим устройством

без разъединяющего устройства

Паровоздушные молоты

простого действия

двойного действия

Дизельные молоты

трубчатые

штанговые

молоты

трубчатые

штанговые

ного действия

Вибромолоты

Вибропогружатели

высокочастотные

низкочастотные

Механический молот – это чугунная или стальная болванка массой до 3 т, двигающаяся по направляющим в стреле копра. Принцип действия молота заключается в попеременном подъеме его с помощью лебедки на некоторую высоту (1,5…3 м) и свободном падении на голову сваи. Из-за низкой производительности их применяют в редких случаях – при отсутствии других видов молотов или малых объемах работ.

Паровоздушные молоты представляют собой пару «цилиндр–поршень». Они бывают простого и двойного действия. В первом случае энергию привода (пар или сжатый воздух) используют только для подъема ударной части. В молотах двойного действия энергия привода идет также на движение ударной части вниз, увеличивая ее скорость и, следовательно, силу удара.

Дизель-молоты получили наибольшее распространение в строительстве. Они бывают штанговые и трубчатые. Ударная часть штанговых молотов представляет собой подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень, опирающийся на наголовник сваи, в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Образующаяся при этом энергия отбрасывает ударную часть вверх, откуда она снова падает, повторяя процесс.

У трубчатых дизель-молотов в отличие от штанговых молотов ударной частью является подвижный поршень с головкой, перемещающийся в направляющем цилиндре. Цилиндр крепится к наголовнику сваи через шабот. Шабот – металлическая пробка, закрывающая отверстие цилиндра со стороны сваи и способная перемещаться относительно цилиндра в осевом направлении при ударах поршня. Трубчатые молоты по сравнению со штанговыми, при одинаковой массе ударной части обладают значительно бóльшей (в 2–3 раза) энергией удара, так как работают при меньшей (в 2 раза) степени сжатия и бóльшей (на 30…40%) высоте подъема ударной части.

Вибропогружатели и вибромолоты представляют собой возбудители колебаний с неуравновешенными грузами (дебалансами), устанавливаемые на свае. Колебания, возбуждаемые вибромеханизмом, от сваи передаются грунту, разрушая связь между частицами грунта и поверхностью сваи. В результате свая погружается в грунт под действием собственной массы и массы вибропогружателя.

Вибропогружатели подразделяются на низкочастотные (300…600 мин. -1 ) и высокочастотные (600…1500 мин. -1 ). В пределах своего назначения – погружение свай в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты – вибропогружатели в 2,5…3 раза производительнее дизель-молотов. Основными их недостатками являются относительно небольшой срок службы из-за вредного влияния вибрации и непригодность работы в связных грунтах.

Последнего недостатка лишен вибромолот, в котором для погружения свай кроме вибрации используется энергия удара, развиваемая самим вибратором. В строительстве используются в основном пружинные вибромолоты.

Гидромолоты являются разновидностью ударных машин простого или двойного действия, у которых в качестве рабочего тела используется жидкость, подаваемая под давлением от гидронасоса. По принципу действия гидромолоты аналогичны паровоздушным, но отличаются от них компактностью и автономностью источника энергии. Вместо парового котла или компрессора, необходимых для паровоздушных молотов, гидромолоты могут работать от гидросистемы базовой машины или приводной станции, подключаемой к электросети.

В настоящее время гидромолотами оборудуются одноковшовые экскаваторы в основном для рыхления мерзлого грунта, но их также можно использовать и для погружения свай.

3.3. Производительность сваебойной установки

Производительность сваебойной установки определяют числом погруженных свай за единицу времени.

Сменную производительность установки можно определить из выражения

где Тц – время полного цикла погружения сваи, мин.,

где t 1 – время на подтягивание сваи к копру с установкой отводных блоков, мин.,

где S – длина пути подтягивания сваи (10…20 м); v 1 – скорость подтягивания сваи (10…30 м/мин); tCTP – время на строповку сваи и установку отводных блоков (0,5…2 мин.); t 2 – время на подъем и установку сваи, мин.,

где H – высота подъема сваи, равная ее длине, м; v 2 – скорость подъема сваи, м/мин.; ty – время на установку сваи (2…5 мин.); t 3 – время на установку наголовника и молота (1…4 мин.); t 4 – время на забивку сваи (зависит от характера грунта, типа и массы молота), мин.; t 5 – время на снятие наголовника и подъем молота (1…4 мин); t 6 – время на установку копра над местом погружения следующей сваи, определяемое суммарным временем поворота копра и его передвижения на очередную стоянку, мин.; Тсм – продолжительность смены, ч; Кв – коэффициент использования в течение смены сваебойной установки; принимается Кв = 0,6…0,7.

3.4, Контрольные вопросы

1. Каковы назначение, состав свайных работ и виды оборудования для их выполнения?

2. Какие способы применяют для погружения забивных свай?

3. Какие факторы оказывают влияние на выбор методов производства свайных работ?

4. Для чего предназначены копры? Какие машины используют в качестве базовых для работы с копровым оборудованием?

5. Приведите классификацию копров. Как устроены копры и как они работают?

6. Чем отличаются копровые установки от копров? Для каких условий предпочтительнее использовать копровые установки?

7. Приведите классификацию копровых установок.

8. Перечислите виды свайных молотов. Как они устроены и как работают?

9. Назовите основные параметры свайных молотов. Какими преимуществами и недостатками обладают различные виды свайных молотов?

10. Для чего предназначены, как устроены и как работают вибропогружатели свай? Перечислите их преимущества и недостатки.

11. Для чего предназначены, как устроены и как работают вибромолоты? Назовите их основные характеристики.

12. Как определяется производительность сваебойных установок?

Читайте также:  Устройство винтового фундамента. Преимущества и недостатки винтовых свай
Ссылка на основную публикацию