Молоты и копры для погружения свай

Тема 8.3.Устройство фундаментов глубокого зпложения.

Сваи погружают в грунт различными способами: забивкой, виб­рацией, а в песчаных и супесчаных грунтах подмывом напорной во­дой с окончательной добивкой. Для этой цели применяют различные виды свайных погружателей: механические (подвесные) молоты, паровоздушные одиночного действия, паровоздушные двойного дей­ствия, дизель-молоты, вибромолоты, вибропогружатели.

Механические молоты приводятся в действие с помощью лебедки и каната, свободный конец которого соединен с ударной частью молота, подвешенного к стреле копра.

Паровоздушный молот одиночного действия (рис. 22.1, а) состоит из массивного чугунного корпуса 1, внутри которого находится паровой цилиндр 2, поршня 4, соединенного с поршневым штоком 3. В нижней части цилиндра находится отвер­стие 7 для спуска конденсата. Верхняя часть цилиндра закрыта крышкой 5, внутри которой размещено парораспределительное устройство, состоящее из поворотного крана 6, коромысла 8 и скоб. Молот на копре поднимают за проушины.

Работает молот следующим образом. Сжатый воздух или пар подается в цилиндр 2 через кран 6 и создает соответствующее дав­ление на поршень 4 и верхнюю крышку 5 цилиндра. Так как шток 3 поршня опирается на сваю, то под давлением воздуха (пара) корпус молота / поднимается, скользя по штоку. После подъема корпуса на необходимую высоту кран 6 поворачивают с помощью веревки, соединенной с коромыслом 8, в результате чего полость цилиндра сообщается с атмосферой. Воздух (пар) устремляется на­ружу, давление снижается, и корпус молота падает вниз, ударяя по голове сваи.

Достоинство этого молота — экономное распределение металла (ударная часть составляет 70% от общей массы), недостаток — малое число ударов, значительный габарит, потребность в установ­ках для пара или сжатого воз­духа.

Паровоздушные молоты двойного действия (рис. 22.1, б) имеют то отличие, что энергия удара создается не только массой падающей части, но и давлением воздуха (пара) на нее. В них ударная часть 1 поднимается при впуске воздуха (пара) в нижнюю часть полости цилиндра 2 (через канал 11) и падает под влиянием собственной массы и давления воздуха (пара) при впуске его распределитель­ным золотником 10 через канал 9 в верхнюю полость цилиндра. Частота ударов колеблется от 9 до 300 в минуту. Масса ударной части от 95 до 1500 кг. Достоин­ство таких молотов — малые га­бариты и высокая производитель­ность, возможность как погруже­ния, так и выдергивания свай. Благодаря герметически закрытому корпусу их можно использовать для забивки свай под водой. Недостатки — сложность в эксплуатации, потребность в установ­ках для пара или сжатого воздуха.

Дизельные молоты штанговые и трубчатые выгодно от­личаются от паровоздушных тем, что не требуют для работы до­полнительного энергетического оборудования (паровых котлов или компрессоров и др.). Работают они по принципу двухтактного двигателя.

В штанговом дизель-молоте (рис. 22.2, а) ударной частью служит цилиндр 5, который перемещается по вертикальным штангам 4. В нижней части молота расположен поршневой блок 3, состоящий из поршня с компрессионными кольцами, топливного ба­ка 8, плунжерного топливного насоса 7, подающего жидкое топли­во в форсунку 9. Форсунка распыляет топливо в тот момент, когда ударная часть опускается на поршень и в камере сгорания цилинд­ра создается давление, достаточное для самовозгорания топлива, При сгорании топлив'а происходит взрыв, его силой ударная часть подбрасывается вверх, после чего она вновь падает на поршень. И так до тех пор, пока не будет прекращена подача топлива. В ниж­нем положении ударная часть успевает до подбрасывания нане­сти своими шипами удар по шаботу 2, опирающемуся на голову сваи 1. Для запуска молота ударную часть поднимают кошкой 6при помощи троса и лебедки и сбрасывают вниз крюком и рыча­гом, расположенных на кошке.

Трубчатый дизель - молот (рис. 22,2, б) обладает боль­шей энергией удара по сравнению со штанговым (при одной и той же массе ударной части). Рабо­тает он по такому же принципу, как и штанговый, но ударной частью в нем служит не цилиндр, а поршень.

Для запуска поршень зацеп­ляют захватом кошки и лебедкой поднимают вверх. Через продув­ные окна 10 цилиндр заполняет­ся свежим воздухом. В крайнем положении поршень автоматиче­ски расцепляется с захватом-кошкой и под действием собственного веса, падает вниз, нажимая.на рычаг топливного насоса, который подает топливо в сферическое углубление шабота 2. Продолжая падать вниз, поршень сжимает воздух до объема кольцевой камеры. В результате сжатия температура повышается до самовоспламене­ния топлива. В нижней мертвой точке происходит удар поршня по шаботу 2, при этом энергия удара затрачивается на погружение сваи, а также на распиливание и перемешивание топлива с нагре­тым воздухом. Далее происходит воспламенение топлива,' силой расширяющихся газов поршень подбрасывается вверх, и цикл повторяется.

Достоинства дизель-молотов — экономичность за счет малого-расхода дешевых сортов горючего, компактность, высокая произво­дительность и быстрое приведение к действию. Недостаток — при слабом сопротивлении грунта не происходит воспламенения горю­чего в цилиндре из-за быстрого опускания неподвижной части мо­лота вместе со сваей.

При забивке свай молотами необходимо защищать головы.свай от разрушения. Для этого деревянные сваи укрепляют бугелем. При штанговом дизель-молоте бугель не ставят, так как его заме­няет шаровая опора молота. При забивке железобетонных свай их головы защищают от разрушения наголовниками (рис. 22.3).

Тип молота для забивки свай выбирают исходя из того, что он должен соответствовать массе сваи и обеспечить требуемую глу­бину ее забивки.

Если возникает необходимость пробивать слой плотных грунтов, предварительно пробуривают лидерные скважины.

Подмыв свай струей воды целесообразен, если в основании за­легают несвязные (песчаные, супесчаные и гравелистые) грунты (рис. 22.4). Его обязательно сочетают с последующей добивкой мо­лотами или вибраторами. Для обеспечения подмыва к острию свай под большим давлением по специальным трубам с наконечниками подают воду, которая размывает грунт и уменьшает силы трения. Сваи погружают в специальном направляющем каркасе. После прекращения подачи воды грунт уплотняется и вновь плотно при­легает к поверхности забитой сваи. Подмыв прекращают, когда свая не доходит до проектной отметки на 1—2м, а дальше ее погружа­ют принудительно вибропогружателем или молотом.

Вибрационный способ погружения свай вибромолотами и вибропогружателями основан на сообщении продольных колебательных движений свае и окружающему грунту. При этом коэффициент внутреннего трения грунта и силы сцепления, дейст­вующие между частицами грунта и сваей, уменьшаются, поэтому свая легко погружается в грунт на необходимую глубину.

Принцип действия вибропогружателя (рис. 22.5, а) заключается в том, что путем согласованного вращения эксцентричных грузов (дебалансов, в противоположные стороны (/— IV) возникают цент­робежные силы, суммирующиеся в вертикальное направленное пе­риодическое инерционное усилие К, которое изменяется по синусои­дальному закону (рис. 22.5, б) и вызывает вибрации сваи и окружа­ющего грунта совместно с прикрепленным вибратором. Для погру­жения железобетонных свай применяют низкочастотные вибраторы (300—600 м), для легких свай и шпунта—высокочастотные (до 1500 м). Разновидность вибропогружателей — вибромолоты (рис. 22.5, в) имеют пригрузочную плиту и пружины упругой подвески вибратора, специальную траверсу для подъема, соединенную с пли­той наголовника. Вибромолот ударяет по пригрузочной плите-(на­ковальне), минуя траверсу и плиту наголовника. Наковальня с плитой наголовника соединены упруго с помощью штанг и пружин. В процессе работы вибромолота пружины способны накапливать энергию и отдавать ее при ударах.

Эффективность работы вибромолотов может быть увеличена за счет статической пригрузки.

Копер предназначен для подъема, установки и направления по­гружаемых шпунта или свай. Копры подразделяются на башенные, самоходные и плавучие. По конструкции ходового устройства они бывают на рельсовом, гусеничном, пневмоколесном ходу, а также плавучие, оборудованные на плашкоутах и понтонах.

По условиям забивки с учетом длины, массы, наклона свай при­меняют простые, полууниверсальные, универсаль­ные копры. Простые копры (рис. 22.6, а) не имеют поворотной платформы и механизмов изменения наклона и вылета мачты. Ко­пер С-429 используют для погружения свай длиной 12 м штанговы­ми и трубчатыми молотами. Его основные элементы — разборная трубчатая ферма с направляющей мачтой и подкосами, платформа, двухбарабанная лебедка. На один барабан наматывается трос для подъема молота, а на другой — трос для подъема сваи. Полуунивер­сальный копер СП-46 (рис. 2216, б) имеет возможность наклона стрелы вперед 1:8, назад—1:3 и выдвижения платформы. Его используют для погружения тяжелых свай длиной от 10 до 16 м и сечением 40X40 см штанговым молотом СП-6 (С-330) или трубча­тым С-259.

Универсальные копры СП-55 (рис. 22.6, 6} имеют возможность поворота платформы на 360° вокруг вертикальной оси и изменения наклона мачты вперед 1: 8 и назад 1: 3.

В последние годы для погружения свай широко применяют раз­личное копровое оборудование, смонтированное на экскаваторах и кранах. (

Копры устанавливают и перемещают по земле или по рабочим подмостям. С целью облегчения перемещения копра от сваи к свае пользуются подкопровыми инвентарными мостиками. Перемещая подкопровый мостик вдоль эстакады, а копер — поперек, легко до­стигают положения оси любой из забиваемых свай.

При забивке свай на водотоках применяют плавучие копровые устройства с использованием плашкоутов и инвентарных понтонов. Их оборудуют лебедками, киповыми планками, якорями.

Дата добавления: 2014-12-07