Тема № 36 Машины и оборудование для механизации свайных работ. Общая классификация, основные узлы и механизмы

Для устройства искусственных оснований и при возведении временных перемычек в грунт погружают сваи или металлический шпунт.

Сваи (шпунт) погружаются следующими способами: забивкой, вибрацией, вдавливанием, ввинчиванием, забивкой с подмывом грунта водой. Наиболее распространенными являются забивка и вибрационное погружение.

При забивке преодолевается сопротивление погружению в грунт, а также сопротивление трению сваи о грунт. Для внедрения сваи необходимо, чтобы работа каждого удара была не меньше определенной величины, иначе при ударах будут происходить только упругие деформации и сваи не внедрятся в грунт. Величина необходимой работы каждого удара, при котором будет происходить забивка сваи, зависит от ее сечения и свойств. Чем больше сечение сваи, тем значительнее величина этой работы. Для забивки свай сечением 0,25 х 0,25 м даже в слабые грунты требуется, чтобы работа единичного удара была не меньше 10 тс-м.

Производительность при забивке сваи, т. е. скорость ее внедрения тем выше, чем больше разность между минимальной величиной работы, которая необходима для внедрения, и той величиной работы, которую может обеспечить молот в соответствии с его весом и высотой падения Н, а также чем больше число ударов, которое сообщается свае в единицу времени.

Минимальная величина работы единичного удара возрастает с увеличением глубины внедрения, так как повышается сила трения. Комплект оборудования для забивки свай называется сваебойной установкой. Она состоит из подъемного и силового оборудования, свайного молота и копра, на котором монтируется это оборудование.

Свайные молоты бывают дизельные и электрические (вибропогружатели и вибромолоты), а также механические и паровоздушные, которые применяют редко.

Для забивки свай наиболее широко применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты. Работа штангового дизель-молота основана на работе дизельного двигателя.

Дизель-молот подвешен на канате копровой установки, который во время работы висит свободно. Падающий цилиндр движется по двум направляющим штангам. Для запуска дизель-молота цилиндр поднимается при помощи троса и лебедки и подвешивается на крюке, закрепленном на верхней траверсе.

Дизель-молоты выполняют с различным весом ударной части: 600, 1200 и 1800 кг (18 000 Н). Максимальная высота подбрасывания груза равна 2 м. Обычно она бывает меньше и зависит от сопротивления сваи внедрению. При малых сопротивлениях получается недостаточное сжатие в цилиндре, а следовательно, и недостаточная мощность для подбрасывания цилиндра.

Значительная часть энергии падающего груза в дизель-молотах расходуется на сжатие воздуха в цилиндре и на механические потери. Поэтому полезная работа

А_п = GН_η - А_сж

где G - вес падающего груза, т; H - высота падения, м; η - КПД; A_сж - работа, затрачиваемая на сжатие, т·м.

Работа, идущая на сжатие в цилиндре, обычно составляет около 35-40% от общей энергии падающего груза.

Рис.27. Схемы вибропогружателей:

1 - наголовник; 2 - вибратор; 3 - электродвигатель вибратора; 4 - плита; 5 - пружины; 6 - боек; 7 - наковальня

У трубчатых дизель-молотов принцип работы тот же, но здесь цилиндр неподвижен.

У трубчатых дизель-молотов суммарная энергия ударов в единицу времени по сравнению со штанговыми значительно больше. Это объясняется лучшим тепловым балансом. Поэтому штанговые молоты следует заменять трубчатыми. Они изготовляются с весом ударной части 600, 1200, 1800, 3000 и 5000 кгс и могут забивать сваи весом до 13 т (130 кН

Свайные вибропогружатели. Обычный вибропогружатель состоит из вибровозбудителя направленного действия, который закрепляется непосредственно на наголовнике. Для повышения эффекта погружения применяют вибропогружатели с дополнительными пригрузочными плитами.

Копры служат для установки и поддержания свай в процессе их забивки, для подвески молотов, для установки лебедок.

Различают универсальные копры, применяемые для различных видов работ; краны-копры, в которых использованы грузоподъемные стреловые краны, приспособленные для навешивания молотов и другого оборудования для забивки свай, а также копры, предназначенные для погружения свай на местности, покрытой водой, и для других специальных работ.