Машины для погружения свай схема

По принципу действия машины для погружения свай подразделяются на три основные группы:
– машины ударного действия или молоты;
– машины вибрационного действия или вибропогружатели;
– машины вдавливающего действия.

Кроме того, созданы машины, работающие как виброударные молоты и вибровдавливающие машины.

Молоты, в которых энергию привода используют только для подъема ударной части, а рабочий ход осуществляется лишь под действием собственного веса, называют молотами простого действия. К таким молотам относятся механические, дизельные, а также паровоздушные молоты, в которых сила сжатого воздуха или пара используется только при холостом ходе.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В некоторых конструкциях паровоздушных молотов сжатый воздух или пар производит не только подъем ударной части, но и используется также и при рабочем ходе, сообщая ударной части дополнительное ускорение и увеличивая тем самым энергию удара. Такие молоты получили название молотов двойного действия.

По типу управления различают молоты с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.

Паровоздушные и дизельные молоты подразделяются на молоты с неподвижным рабочим цилиндром и перемещающейся внутри него ударной частью (бойком) и молоты с утяжеленным подвижным цилиндром, который одновременно служит ударной частью.

К первой группе относятся паровоздушные молоты двойного действия и трубчатые дизель-молоты, ко второй — паровоздушные молоты простого действия и штанговые дизель-молоты.

Главным параметром паровоздушных молотов простого действия и штанговых дизель-молотов принят вес ударной части, как основная составляющая в энергии удара. Основным эксплуатационным параметром молотов двойного действия и трубчатых дизель-молотов является энергия удара, поскольку в молотах этого типа энергия удара зависит не только от высоты падения, но и от давления воздуха или пара.

Вибропогружатели по конструкции подразделяются на две группы: с жестким соединением основных узлов и с подрессорной пригрузкой. Главными параметрами вибропогружателей и вибромолотов являются возмущающая сила и частота колебаний. В зависимости от частоты колебаний различают вибропогружатели высокочастотные (до 3000 колебаний в минуту) и низкочастотные (до 700 колебаний в минуту).

Для машин вдавливающего действия главным параметром является наибольшее усилие вдавливания.

Свайные молоты отличаются друг от друга по роду привода. По этому признаку различают молоты: механические, паровоздушные (простого и двойного действия) и внутреннего сгорания (дизель-молоты).

Механические молоты (рис. 1) приводят в действие лебедкой при помощи троса, свободный конец которого соединен с ударной частью молота, часто называемой «бабой».

Этот тип молота является простейшим. Он представляет собой чугунную (стальную) отливку, имеющую на боковой поверхности приспособление для удержания ее в направляющих стрелы копра, а в верхней части кольцо для подъемного троса (рис. 1, а).

Существуют две принципиальные схемы работы механических молотов. По первой схеме свободный конец подъемного каната лебедки наглухо соединен с ударной частью молота. При рабочем ходе молот увлекает за собой канат, который свободно сматывается с расторможенного барабана фрикционной лебедки. Этот способ часто применяют при использовании экскаваторов-копров. Одним из недостатков этого способа являются частое соскакивание троса с блока, изгибание его и как следствие быстрый его износ.

По второй схеме (рис. 1, б) трос крепят не непосредственно к молоту, а к захватному устройству, позволяющему после подъема молота на заданную высоту освободить ударную часть от каната, тогда молот при рабочем ходе падает свободно. Расцепляющее устройство молота состоит из рычага с крюком на конце. Крюк захватывает молот за кольцо, а отделяется от него при нажиме на свободный конец рычага с помощью веревки или специального упора на стреле копра.

Вес механических (подвесных) молотов (для свайных работ) колеблется в пределах 3000 кг и более, величина хода молота 1,5- 3 м, скорость падения молота в момент удара не должна превышать 6 м/сек.

Число ударов молота в 1 мин зависит главным образом от высоты подъема, которая выбирается для каждого случая забивки отдельно и составляет 3-4 удара для молотов с расцеплением и 10-12 ударов для молотов, работающих без расцепления.

Число ударов молота в единицу времени во многом зависит от опыта рабочего, управляющего лебедкой (особенно при работе без расцепления), когда требуется большое внимание, чтобы не допустить излишнего подъема молота и чрезмерного разматывания троса после удара.

Работа подвесных молотов сводится к следующему: молот без расцепляющего устройства поднимают вверх по копровым направляющим лебедкой. Выключают барабан лебедки, молот падает и тянет за собой трос, который свободно сматывается с барабана лебедки.

Если молот снабжен расцепляющим устройством, то после подъема молота на необходимую высоту один из рабочих дергает за веревку, привязанную за рычаг крюка, крюк выскальзывает из проушины, молот освобождается и падает на голову сваи. Механические молоты применяют при небольших объемах работ, когда применение более производительного оборудования экономически невыгодно.

Преимущество механических молотов в том, что их конструкция проста и долговечна, а стоимость невысокая.

Машины для погружения свай схема

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

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

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

с разъединяющим устройством

без разъединяющего устройства

Паровоздушные молоты

простого действия

двойного действия

Дизельные молоты

трубчатые

штанговые

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 Т_ц – 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); t_CTP – 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.; t_y – 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.; Т_см – продолжительность смены, ч; К_в – коэффициент использования в течение смены сваебойной установки; принимается К_в = 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?