Наша компания проводит работы по забивке и погружению свай малыми и средними объемами на высокоскоростном оборудовании. Вы можете узнать подробнее когда оправдано применение машин для погружения свай . Звоните нам и мы вам поможем с погружением свай. А сейчас речь пойдёт о дизель-молотах, которые используются на сваебойной технике, в том числе и нашей сваебойной технике.
Виды дизель молотов для погружения свай
Классификация ударного оборудования, используемого в свайных работах, выполняется исходя из его конструкционных особенностей, согласно которым выделяют дизель молоты трубчатого и штангового типа.
В качестве направляющего элемента ударной части молота, в конструкциях штангового типа используются две вертикальные штанги, тогда как в трубчатых агрегатах - неподвижно зафиксированная труба.
Также сваебойные молоты делятся на группы исходя из массы ударной части. Выделяют молоты с бойком весом:
- до 0,6 тонн - легкие;
- до 1,8 тон - средние;
- свыше 2.5 тонн - тяжелые.
Рассмотрим каждый вид дизель молотов подробнее.
1. Штанговые.
Устройства штангового типа вы можете увидеть на изображении 1.1:
Рис. 1.1
Конструкция штангового дизель молота состоит из таких основных элементов:
- Поршневой блок, установленный на шарнирную подпорку;
- Две вертикальные направляющие штанги;
- Система подачи топливной смеси;
- Устройство для фиксации свайного столба - "кошка".
Поршневой блок представляет собою монолитную конструкцию, отлитую внутри корпуса молота. В него входит сам поршень и компрессионные кольца, шланг для подачи топлива, форсунка для распыления топливной смеси и насос, приводящий ее в действие.
Поршневой блок неподвижно зафиксирован на шарнирной подпорке, из нижней стенки которой выходят две направляющие штанги.
Рис. 1.2
Штанги, для более жесткой фиксации, в верхней части соединены траверсой. По направляющим штангам во время работы движется ударная часть молота, на нижней стенке корпуса которой расположена камера для сгорания топливной смеси.
2. Трубчатые.
Конструкции трубчатого типа представлены на изображении 1.3.
Рис. 1.3
Строение всех молотов трубчатого типа полностью унифицировано, они проектируется по устоявшимся стандартам и обладают идентичными конструкционными особенностями.
Состоит трубчатый дизель молот из следующих частей:
- "Кошки" - для захвата и крепления свайного столба, кошка обладает автоматическим фиксирующе-сбрасывающим механизмом;
- Ударного бойка - он представлен поршнем, оборудованным компрессионными кольцами;
- Шабота - ударной поверхности, с которой соприкасается боек в процессе работы молота;
- Рабочего цилиндра, внутри которого детонация топлива;
- Систем смазки и охлаждения;
- Направляющей трубы из высокопрочной стали.
Рис. 1.4
В отличие от молотов штангового типа, трубчатые конструкции обладают системой принудительного водяного охлаждения, что дает возможность непрерывной эксплуатации данных устройств, тогда как в работе штанговых молотов должны присутствовать регулярные перерывы после каждого часа забивки свай , необходимые для естественного охлаждения элементов конструкции.
Вы можете сами выбрать нужную сваебойную установку в разделе нашей техники.
Технические характеристики дизель молотов
Трубчатые дизель молоты по праву считаются наиболее совершенными и эффективными конструкциями. При одинаковой массе бойка они способны выполнять забивку более тяжелых свай (двух-трех кратная разница в весе свайного столба).
Молот состоит из следующих частей:
- цилиндр (или штанги)
- баба (ударная часть, боек), движущаяся внутри цилиндра
- шабот (нижняя часть молота, к которой крепится наголовник)
Сферические выемки на бабе и шаботе при соприкосновении образуют камеру сгорания. В нее методом впрыска подается дизельное топливо, которое, при ударе бабы по шаботу, под создающимся в камере сгорания высоким давлением, самовоспламеняется и подбрасывает бабу в верхнюю точку. После чего падение бабы возобновляется.
Таким образом, молот производит серию ударов по свае, погружая ее в грунт, наглядно процесс можно увидеть на видео :
К недостаткам штанговых конструкций также относится низкая долговечность (эксплуатационный ресурс, в среднем, почти в два раза меньше, чем срок службы трубчатых молотов).
Штанговые дизель молоты, из-за ограниченной энергии удара, которая составляет 27-30% от потенциальной энергии, которую может развивать ударный боек, применяются исключительно для погружения свайных столбов в слабую низкоплотную почву.
Наиболее распространенные штанговые дизель молоты с массой ударного бойка в 2500 и 3000 килограмм, такие конструкции способны выдавать энергию удара до 43 кДж, при этом количество ударов в минуту ограничено на уровне 50-55. Эта техника есть у нас : Сваебойная техника .
Рис. 1.5
Дизель молоты трубчатого типа используются для погружения железобетонных забивных свай в любые виды грунтов. При необходимости работать в условиях вечномерзлой почвы для забивки свай используются предварительно пробуренный лидерные скважины .
Температурный диапазон работы трубчатых сваебойных молотов варьируется в пределах от -45 до +45 градусов. Если свайные работы выполняются при температуре менее 25 градусов, требуется дополнительный подогрев поршневого блока перед запуском молота.
Вес ударного бойка в трубчатых дизель молотах может составлять 1.25, 1.8, 2.5, 3.5 и 5 тонн. Боек, в зависимости от веса, может развивать силу удара от 40 до 165 кДж. Максимальное количество ударов молота за одну минуту работы - 42.
Технология погружения свай дизель молотом
Дизель-молот - специфическое сваебойное оборудование, которое навешивается на мачту сваебойной машины , то есть является навесным сваебойным механизмом. Принцип действия сваебойного молота заключается в нанесении ударов по свае силой собственного веса.
Особенности технологии погружения свай будут разниться в зависимости от типа используемого оборудования.
Рассмотрим основные этапы забивки свай штанговым дизель молотом:
- По завершению строповки и фиксации сваи "кошка", зафиксированная на лебедке копрова, опускается вниз и сцепляется с ударной частью молота;
- Кошка и боек поднимается с помощью лебедки по направляющим в максимальное верхнее положение;
- Оператор активирует рычаг сброса и ударная часть, под собственным весом, опускается вниз к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе;
- В процессе опускания бойка находящийся внутри цилиндра воздух сжимается и повышает свою температуру (до 650 градусов);
- Когда ударный боек соприкасается с шарнирным оголовком сваи, внутрь цилиндра форсункой нагнетается топливо, которое смешивается с сжатым воздухом;
- При ударе происходит самовоспламенение топливной смеси, освободившийся в результате детонации газ отталкивает ударный боек в верхнее исходное положение;
- В процессе поднятия скорость движения под весом бойка уменьшается, и ударная часть опускается обратно к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе. Процесс повторяется заново до тех пор, пока оператор копра не отключит топливный насос.
Рис. 1.6
Последовательность работы трубчатого молота при забивке свай следующая:
- Поршневая часть стыкуется с кошкой и поднимается в верхнее положение с помощью лебедки копра;
- Выполняется автоматическая расстыковка поршня и кошки и ударная часть опускается по направляющей трубе;
- В процессе падения поршня активируется насос, который нагнетает топливо в специальное углубление, расположенное на верхней стенке корпуса шабота;
- При дальнейшем опускании поршня происходит сжатие воздуха внутри трубы молота;
- Когда поршень ударяет по шаботу топливная смесь детонирует, половина энергии при этом идет на погружение свайного столба, еще часть - на подбрасывание поршня в исходное положение.
Рис. 1.7
Погружение свайного столба выполняется в результате воздействий двух видов энергии - ударной (исходящей от массы бойка) и газодинамической, которая высвобождается в момент детонации топливной смеси.
Наша компания поставит технику на объект
Компания "Богатырь" производит свайные работы в строгом соответствии с требованиями СНиП и другими нормативными документами.
Технология забивки свай полностью расписывается в специально разрабатываемых на время свайных работ, документах: ППР (проект производства работ), технологическая карта , и т.д., в ходе работ ведется сводная ведомость забивки свай. Таким образом, - процесс в полном смысле является производственным и за его строгим исполнением, особенно во время забивки свай, следит лицо, ответственное за проведение свайных работ.
Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливанием и комбинацией этих способов.
На строительной площадке места складирования свай должны быть расположены ближе к путям движения копров, чтобы подъем свай можно было выполнять копром без крана. Передвижение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов.
Наибольшее распространение получил ударный метод погружения свай. По этому методу для погружения свай используются различные молоты - механические, паровоздушные и дизель-молоты, которые монтируются на копрах или мобильных копровых установках.
Процесс погружения сваи состоит из следующих операций: перемещения сваебойной установки к месту погружения сваи, подтаскивания, подъема, выверки и установки сваи, а затем забивки до проектной отметки или заданного отказа.
При больших объемах свайных работ и применении свай длиной более 12 м используют универсальные копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаемых по рельсам. Такие копры имеют большую грузоподъемность и значительную собственную массу.
Наибольшее, распространение получили в промышленном и гражданском строительстве самоходные сваебойные установки на базе кранов, экскаваторов, тракторов и автомобилей.
Такие установки имеют большую маневренность и применяются для погружения свай длиной 3-10 м. Сваебойные установки позволяют подтаскивать и поднимать сваю, заводить голову сваи в наголовник.
Эффективность забивки сваи за-висит от правильного выбора свайного молота, а именно от правильного определения соотношения его массы и массы сваи. При этом также учитывается вид грунта, в который погружается свая. Масса ударной части свободно падающего молота при забивке сваи длиной 12 м в плотные грунты должна равняться 1,5 массы сваи с наголовником, а при забивке в грунты средней плотности 1,25 этой массы.
Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия.
В молотах простого действия энергию привода (пар или сжатый воздух) используют только для подъема ударной части, а падение его совершается под действием собственной массы. В молотах двойного действия энергия привода идет и на движение ударной части вниз, увеличивая ее скорость и, следовательно, силу уда: ра. Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25-6 т, число ударов не превышает 30 ударов в минуту. У большинства паровоздушных молотов двойного действия ударной частью является поршень. Число ударов молота в 1 мин может быть более 200 и его можно регулировать автоматически. С помощью молотов двойного действия сваи забивают в вертикальном и наклонном положении.
Дизель-молоты бывают трубчатые и штанговые . Ударная часть штанговых молотов представляет собой подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Энергия, образующаяся в результате сгорания смеси, подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется. Топливо поступает в форсунку камеры сгорания по трубке, проходящей в блоке поршня, с помощью насоса высокого давления, который приводится в действие подвижным цилиндром.
У трубчатых дизель-молотов неподвижный цилиндр, имеющий набот, является направляющей конструкцией. Ударной частью молота является подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо насосом низкого давления.
Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50-60, у трубчатых 47-55.
Трубчатые дизель-молоты по сравнению со штанговыми, при одинаковой массе ударной части обладают значительно большей (в 2-3 раза) энергией удара. Для забивки свай длиной 8-10 м рекомендуется принимать следующее отношение массы ударной части молота к массе сваи: при штанговых - 1,25: при трубчатых дизель-молотах 0,5-0,7.
Зимой штанговые дизель-молоты можно запускать при температуре -30 °С, а для запуска трубчатых дизель-молотов уже при температуре до -20°С необходимо применять специальные присадки к топливу и предварительно подогревать молот в течение 20-30 мин. Штанговые молоты в зимних условиях работают более устойчиво.
Наголовники позволяют закрепить сваю в направляющих сваебойной установки и предохранить головы свай от разрушения при ударах молота. При забивке свай подвесными и паровоздушными молотами применяют металлические литые и сварные наголовники с амортизационными прокладками из древесины твердых пород или полимерных материалов. Наголовник подвешивают к молоту за ушки и вместе с ним поднимают и опускают на сваю. Для дизель-молотов применяют наголовники с поворотной рамкой, которые позволяют при опущенном молоте заводить во внутреннюю полость головку сваи, лежащей на грунте. После перемещения копра на требуемую позицию его центрируют по оси забиваемой сваи. Выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклонных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закрепляют натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот и закрепляют в верхнем положении. С помощью каната и выносных блоков подтягивают сваю, поднимают и устанавливают ее на место погружения. Верхним концом сваю подводят под наголовник и опускают молот.
После установки сваи на грунт и ее выверки молот медленно опускают на наголовник и под действием массы молота заостренный конец сваи вдавливается в грунт. Для обеспечения правильного направления сваи, первые удары выполняют с небольшой высоты (не более 0,4-0,5 м). При использовании дизель-молотов замеряют время работы молота на каждый метр погружения сваи и число ударов в 1 мин. Важно в начале погружения сваи следить за правильностью погружения сваи в плане- и по вертикали или по заданному углу наклона. Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направляющие мачты которых могут быть установлены с уклоном. Мачту устанавливают по указателю наклона, который имеет шкалу с делениями.
В конце забивки с помощью механических и паровоздушных молотов одиночного действия, когда свая погружена приблизительно до проектной отметки или до проектного отказа, забивку производят «залогами» по 10 ударов в каждом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель-молотами считать удары затруднительно, поэтому замеряют величину погружения за 1 мин.
При использовании самоходных сваебойных установок продолжительность основных операций (забивка свай) составляет всего 40 % времени, а остальное время расходуется на вспомогательные операции. При применении несамоходных копров и выполнении свайных работ в зимнее время вспомогательные операции занимают 70-80 % общего времени, расходуемого на погружение сваи. Таким образом, механизация вспомогательных операций имеет важное значение для повышения производительности труда.
При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, динамическое воздействие от которых позволяет преодолевать сопротивление грунта по боковой поверхности и под острием сваи.
В качестве вибрационных машин используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют наголовником со сваей.
Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.
Вибропогружатели разделяются на высокочастотные (700--1500 мин-1) и низкочастотные (300-500 мин-1).
Высокочастотное предназначены для погружения легких свай в грунты, не оказывающие большого сопротивления, например, в водонасыщенные песчаные и слабые пластичные пылевато-глинистые грунты.
Низкочастотные погружатели применяются при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек диаметром более 1000 мм. Выбор вибропогружателей следует производить исходя из несущей способности сваи и грунтовых условий.
Для низкочастотных вибропогру.-, жателей необходимую вынуждающую силу, кН, определяют по формуле
Вибропогруженин свай в начале должно производиться при небольшой скорости опускания вибропогружателя, без слабины каната, но и без Сильной натяжки. Этим предупреждают возможность отклонения сваи в начальный период погружения.
Вибрационный метод наиболее эффективен при погружении свай в несвязные грунты. Для погружения свай в маловлажные плотные пыле-вато-глинистые грунты необходимо устраивать лидирующие скважины с помощью буровых механизмов. Более универсальным является виброударный метод погружения свай вибромолотами, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателями внутреннего сгорания .
Наиболее распространенные пружинные вибромолоты работают следующим образом. При вращении дебалансов в противоположных направлениях вибровозбудитель совершает периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и наковальней наголовника меньше амплитуды колебания вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи. Для более эффективного погружения сваи масса ударной части вибромолота должна быть не менее 50 % массы сваи и составлять 650- 1350 кг.
Статическое вдавливание свай осуществляется путем передачи на сваю повышенной массы, а при вибрационном вдавливании одновременно с действием вибрации. Для погружения свай методом статического вдавливания используют установки, состоящие из двух тракторов, направляющей рамы и опорной плиты.
Процесс вдавливания свай заключается в следующем. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью лебедки на поверхность земли опускают опорную плиту, на которую затем устанавливают пригрузочный трактор. Предварительно лебедкой сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от лебедки передают на наголовник и он начинает перемещаться по направляющим, вдавливая сваю в грунт.
Установка развивает вдавливающее усилие до 350 кН и может погрузить за смену 10-15 свай длиной до 6 м. Точность погружения свай обеспечивается устройством лидирующих скважин. Недостатками этого метода являются низкая производительность, громоздкость оборудования, что снижает маневренность, и небольшая глубина погружения свай.
Более эффективным является вдавливание свай с помощью вибровдав-ливающих установок, когда свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. На задней раме вибровдав-ливающей установки расположен электрогенератор, работающий от двигателя трактора, и двухбарабанная лебедка. На передней раме находится направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит вдавливающий канат от лебедки. После установки сваи и включения вибропогружателя свая погружается в грунт за счет воздействия вибрации, а также за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю.
Вибрация создается низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.
Для снижения сопротивления в плотных грунтах сваи погружают с применением подмыва. Воду подают под давлением не менее 0,5 МПа по трубкам диаметром 38-62 мм, укрепленным на свае. Расположение трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве создаются более благоприятные условия для снижения сил трения по боковой поверхности сваи. В результате подмыва свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота или вибропогружателя. Если сама свая не погружается, ее, не прекращая подмыва, забивают легкими ударами молота или вибрированием. При подмыве нарушается сцепление грунта под острием и по боковой поверхности сваи, что снижает ее несущую способность. Поэтому на последние 1-2 м сваю погружают без подмыва. Дополнительные операции по погружению свай с подмывом приводят к увеличению трудоемкости и стоимости работ, в связи с чем этим методом пользуются довольно редко, главным образом при погружении тяжелых свай длиной более 8 м и оболочек.
При погружении составных свай требуется стыковать сваи в процессе погружения.
В нашей стране разработаны новые конструкции забивных свай, которые находят применение в некоторых грунтовых условиях.
В слабых грунтах применяются булавовидные сваи. Такие сваи были применены на строительстве трассы гидрозолоудаления Красноградской ТЭЦ на заболоченной территории в качестве фундаментов под опоры трубопроводов.
Самораскрывающиеся козловые сваи представляют собой не связанные друг с другом элементы, имеющие скосы нижних концов. Для. погружения таких свай в грунт сваи располагают друг с другом скосами внутрь. По мере погружения свай их нижние концы расходятся вследствие воздействия на скосы, а также на боковые внутренние поверхности раздвигающихся свай реактивных сил грунта.
Характер работы самораскрывающихся свай при внедрении в грунт существенно отличается от работы обычных наклонных свай, так как при погружении каждая ветвь сваи совершает сложное движение, перемещаясь поступательно вниз и поворачиваясь относительно шарнира наголовника.
В плотных песчаных и пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести /L<;0,1 не рекомендуется применять самораскрывающиеся сваи из-за больших изгибающих моментов, возникающих при погружении таких свай в грунт.
При погружении свай в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции, обеспечивающие погружение свай на проектную отметку. Если глубина промерзания не превышает 0,5-0,7 м, то при использовании мощных молотов удается пробить сваи через мерзлый слой грунта. Иногда для предотвращения промерзания заблаговременно утепляют места забивки свай опилками, соломой. Если предотвратить промерзание не удалось, то мерзлый слой разбуривают лидирующими скважинами, разрушают виброударными установками или разрушают другими механическими способами, а также производят оттаивание мерзлого грунта. Грунт отогревают огневым способом с помощью термобуров с реактивными горелками или термохимическим. Применяют также глубинный электропрогрев грунта. Иногда используют тепловые электронагреватели (ТЭНы).
места складирования свай должны располагаться ближе к путям движения копров, чтобы захват и подъем сваи можно было выполнять с копров;
перемещение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов и минимальными холостыми проходами;
по возможности транспортные средства внутри стройплощадки должны двигаться по кольцевой схеме.
В состав ППР свайных работ должны входить следующие материалы: характеристики свайных фундаментов, их объем и схема расположения свай на свайном поле, технологические расчеты, технологические карты, содержание схемы производства работ, графики или циклограммы работ.
Порядок погружения свай определяется ППР и, как правило, зависит от применяемого оборудования для погружения свай и проектного расположения свай.
При прямолинейном расположении свай отдельными рядами или в кустах наибольшее распространение получила рядовая система погружения свай. Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля. При сложном расположении свай и больших расстояниях между ними порядок погружения определяется соображениями эффективного использования оборудования. При выборе порядка погружения свай необходимо учитывать возможность сокращения продолжительности операций по подтаскиванию свай.
На выбор метода погружения свай оказывают влияние следующие факторы: физико-механические свойства грунта, вид применяемых свай, глубина погружения, стесненность строительной площадки, конструктивные особенности и производительность применяемого оборудования, а также объем свайных работ. Масса, длина и конструкция сваи оказывают существенное влияние на выбор сваепо-грузочного оборудования.
Сваепогружающие установки должны иметь небольшую массу, максимальную маневренность, простоту монтажа, демонтажа и обслуживания в эксплуатации.
Для выполнения свайных работ применяется оборудование, которое можно подразделить на основное и вспомогательное. К основному оборудованию относятся: копры и молоты для погружения свай заводского изготовления; буровые станки для изготовления буронабивных свай; крановое оборудование, используемое для навесных копровых стрел или буровых рабочих органов; автобетоносмесители большой вместимости, приготовляющие и доставляющие литую бетонную смесь для буронабивных свай. К вспомогательному оборудованию относятся машины и механизмы общестроительного, назначения (автотранспортные средства, машины для земляных работ, погрузочно-разгрузочные средства, компрессоры, оборудование для сварочных работ и т.п.). К вспомогательному оборудованию можно отнести также свайные наголовники, инвентарные хомуты для срезки голов свай, отбойные молотки, бетонолитные трубы, бункера и бадьи для приемки и укладки бетонной смеси.
Для контроля качества выполнения свайных работ используются приборы и оборудование, к которым относятся геодезические инструменты, отказомеры, гаммаплотномеры, приборы для неразрушающих способов определения марок бетона свай и ростверков, фактических величин защитного слоя бетона и т.п.
8.5.1. Погружение свай заводского изготовления
Сваи заводского изготовления погружаются в грунт забивкой с помощью молотов, вибропогружением. с помощью вибропогружателей, вдавливанием (или вибровдавливанием) с помощью специальных агрегатов.
Наиболее широкое применение на объектах промышленного и гражданского строительства получил способ забивки, а на объектах транспортного и гидротехнического строительства — способ вибропогружения.
Существует два метода погружения свай: с помощью копров, когда молот (или вибропогружатель) закрепляется в направляющих копровой стрелы, служащей для удерживания сваи в заданном (вертикальном или наклонном) положении в течение всего периода погружения; бескопровый, когда молот (или вибропогружатель), подвешенный на крюке крана, устанавливается на голову сваи, которая удерживается в заданном положении инвентарным металлическим или деревянным кондуктором. Последний метод применяется главным образом для погружения свай и свай-оболочек в транспортном и гидротехническом строительстве.
По конструктивным особенностям копры подразделяются на рельсовые, самоходные и навесные. Технические характеристики копров приведены в табл. 8.27 и 8.28.
Рельсовые копры применяются, как правило, при погружении свай большой длины (до 20 м) и массы (до 8 т), а также в тех случаях, когда площадка строительства сложена от поверхности слабыми грунтами и давление на грунты дна котлована не может быть более 0,05 МПа.
Самоходные копры на базе тракторов и трубоукладчиков применяются главным образом в случаях, когда длина погружаемых свай массой до 1 т не превышает 12 м, а свайные фундаменты спроектированы в виде лент.
Навесное копровое оборудование на экскаваторах и кранах применяется для погружения свай, расположенных в плане в виде лент или групп (кустов) при длине до 14 м и массе до 6 т.
Молоты, используемые для погружения свай, по конструктивным особенностям подразделяются на механические, паровоздушные одиночного действия, дизельные штанговые и трубчатые, вибропогружатели.
Механические молоты представляют собой чугунные или стальные болванки, устанавливаемые в направляющих копровой стрелы и поднимаемые на требуемую высоту лебедкой. Сброс осуществляется механическим устройством. Масса механических молотов обычно не превышает 5 т, а частота ударов — 4-12 в 1 мин.
ТАБЛИЦА 8.27. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОПРОВ НА РЕЛЬСОВОМ ХОДУ
| Показатель | Простые и механизированные копры | Универсальные копры | ||||||||
| КП-8 | КП-12 | С-1006 | С-582 | КП-20М | С-995 | С-908 | КУ-20 | СП-56 | СП-55 | |
| Полезная высота мачты, м | 8 | 12 | 12 | 17,5 | 20 | 12 | 16 | 20 | 20 | 25 |
| Полная высота копра, м | 15 | 19,6 | 18 | 23,4 | 28 | 18,3 | 23 | 28,2 | 28,2 | 36,2 |
| Грузоподъемность, т | 7,5 | 8,5 | 10 | 9 | 21 | 8,5 | 12 | 20 | 20 | 30 |
| Рабочий наклон, мачты: назад вперед |
- - |
- - |
1:3 1:6 |
1:3 1:9 |
- - |
1:3 1:3 |
1:3 1:6 |
1:3 1:10 |
1:3 1:8 |
1:3 1:8 |
| Установочный наклон (вправо, влево), град | - | - | До 1,5 | - | - | До 1,5 | До 1,5 | - | До 1,5 | До 1,5 |
| Угол поворота платформы, град | - | - | - | - | - | - | 360 | 360 | 360 | 360 |
| Изменение вылета мачты, м | - | - | 1,2 | - | - | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,35 | 1,35 |
| Удлинение направляющих ниже головки рельсов, м |
- | - | 4 | - | - | 3,5 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Ширина колей, м | 3,4 | 3,4 | 4 | 5,5 | 7,5 | 4 | 4 | 5,5 | 6 | 6 |
| Масса, т: копра без противовеса и молота противовеса максимальная молота |
13,6 4 3,5 |
22,1 4,3 4,5 |
11 14 6 |
7,73 - 4,2 |
32,5 15,1 8,5 |
20,8 21 4,5 |
36,9 21 6 |
49 11,7 8,5 |
52,5 31,2 12 |
57 57 17 |
| Полная установленная мощность электродвигателя, кВт |
28,4 | 49,2 | 31,5 | 10 | 78,2 | 26,8 | 46 | 92,2 | 66 | 89 |
ТАБЛИЦА 8.28. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАВЕСНОГО И СМЕННОГО КОПРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА БАЗЕ ТРАКТОРОВ И ЭКСКАВАТОРОВ
| Показатель | Копровое оборудование марки | Навесное оборудование на экскаваторы | ||||||
| С-870 | С-878К | СП-49 | КО-16 | C-860 | СП-50С | |||
| Полезная высота | 8,5 | 8,5 | 12 | 16 | 10 | 12 | 10 | 14 |
| Полная высота копра, м | 13 | 13 | 19 | 23 | 15,5 | 19 | 14,7 | 21 |
| Грузоподъемность, т | 5,4 | 7 | 7 | 15 | 10 | 11 | 10 | 15 |
| Рабочий наклон мачты: назад вперед |
1:3 1:10 |
1:3 1:4 |
1:3 1:4 |
1:3 1:4 |
1:10 1:10 |
1:3 1:8 |
- - |
- - |
| Установочный наклон (вправо, влево) | 1:10 | 1:8 | 1:8 | 1:8 | 1:10 | 1:10 | - | - |
| Угол поворота мачты вокруг оси копра, град | - | - | - | - | 360 | 360 | 360 | 360 |
| Максимальное изменение вылета мачты, м | - | 0,7 | 0,7 | 1 | 0,5 | 0,5 | - | - |
| Ширина направляющих для молота, мм | 360 | 360 | 360 | 360 | 360 | 360 | 360 | 360 |
| Базовая машина | Т-100М | Т-100М | Болотный Т-100МБТП |
Т-160ГП | Э-652А | ЭО-5111АС | Э-652 | Э-1004 и Э-1252 |
| Масса копрового оборудования, т: без молота агрегата в целом |
5,8 |
9,3 |
6,5 |
|||||
| Удельное давление на грунт, МПа | 0,06 | 0,065 | 0,06 | - | 0,087 | 0,08 | 0,08 | 0,085 |
В связи с низкой производительностью механические молоты широкого применения не получили.
Паровоздушные молоты применяют, как правило, для погружения свай массой до 8 т. Эти молоты позволяют за счет регулирования высоты подъема ударной части изменять энергию удара. Их применение не зависит от осадок свай при погружении и от температуры окружающего воздуха. Недостатками паровоздушных молотов являются отсутствие энергетической автономности и необходимость обеспечения их компрессорами (или паровыми котлами) большой производительности.
Энергетической автономностью обладают дизельные молоты. Штанговые дизельные молоты предназначены для погружения деревянных и железобетонных свай массой до 2,5 т. Трубчатые дизельные молоты обладают более высокой по сравнению со штанговыми энергией удара и применяются для погружения железобетонных свай массой до 6 т.
Недостатком дизельных молотов являются ограниченные возможности в регулировании энергии удара, плохая заводимость при осадках свай более 200 мм (когда молот работает в режиме свободного сброса) и понижение работоспособности при нагревании.
Технические характеристики молотов, применяемых для погружения свай, приведены в табл. 8.29—8.32.
Вибропогружатели, характеристики которых приведены в табл. 8.32, применяются главным образом для погружения железобетонных полых круглых свай и свай-оболочек или иногда призматических свай большой (20 м) длины.
ТАБЛИЦА 8.29. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРОВОЗДУШНЫХ МОЛОТОВ
| Показатель | Молоты простого действия с управлением | ||||||||
| ручным | полуавтоматическим | автоматическим | |||||||
| МПВП -3000 | МПВП-4250 | МПВП-6500 | МПВП-8000 | СССМ-570 | С-276 | СССМ-680 | С-811 | С-812Л | |
| Масса, кг: ударной части молота общая |
3000 3267 |
4250 4528 |
6500 6811 |
8000 8695 |
1800 2700 |
3000 4150 |
6000 8650 |
6000 8200 |
8000 11000 |
| Энергия удара, кДж | 37,5 | 43,2 | 89,7 | 110,0 | 27,0 | 39,0 | 82,0 | 82,0 | 100,0 |
| Число ударов в 1 мин | 8—12 | 8—12 | 8—12 | 8—12 | До 30 | До 30 | До 30 | 40—50 | 35—40 |
| Высота подъема, м | 1250 | 1250 | 1250 | 1250 | 1500 | 1300 | 1370 | 1370 | 1370 |
| Объемный расход воздуха, м 3 /мин |
9—11 | 11—15 | 16—20 | 18—26 | 10 | 14 | 30 | 18—20 | 26 |
| Массовый расход пара, кг/ч | 500—550 | 600—750 | 1100—1300 | 1200—1500 | 545 | 700 | 1470 | 1250 | 1500 |
| Габариты, мм: длина ширина высота |
- - 2850 |
- - 2820 |
- - 3125 |
- - 2580 |
810 780 4840 |
1180 900 4840 |
1410 880 4960 |
1070 1150 4730 |
1070 1270 4730 |
ТАБЛИЦА 8.30. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШТАНГОВЫХ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОВ
| Показатель | Дизель-молоты с охлаждением | |||||||
| подвижными | неподвижными | |||||||
| ДБ-45 | ДМ-Б8 | ДМ-150 | ДМ-150а | С-222 | С-268 | С-330 | С-330А | |
| Масса, кг: ударной части молота общая |
140 260 |
180 315 |
190 340 |
240 350 |
1200 2300 |
1800 3100 |
2500 4200 |
2500 4500 |
| Энергия удара, кДж | 1,0 | 1,50 | 1,50 | 1,95—2,00 | - | - | - | - |
| Число ударов в 1 мин | 96—100 | 100—110 | 100 | 60—65 | 50—55 | 50—55 | 42—50 | 42—50 |
| Наибольшая высота подъема ударной части молота, мм |
1000 | 1000 | 1000 | 1250 | 1790 | 2100 | 2600 | 2500 |
| Габариты, мм: длина ширина высота |
500 360 1715 |
550 400 1940 |
620 450 1970 |
650 450 1980 |
850 800 3360 |
900 820 3820 |
870 980 4540 |
870 1000 4760 |
| Размер сечения или диаметр погружаемых свай, см |
20* | 18—22* | 18—22* | 18—22* | До 30×30** | |||
* Деревянные сваи.
** Железобетонные сваи.
ТАБЛИЦА 8.31. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБЧАТЫХ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОВ
| Показатель | Дизель-молоты с охлаждением | ||||||||
| водяным | воздушным | ||||||||
| С-994 | С-995 | C-996 и С-996 хл |
С-1047, С-1047 хл |
С-1048 и С-1048 хл |
С-859 | С-949 | С-954 | С-974 | |
| Масса ударной части, кг | 600 | 1250 | 1800 | 2500 | 3500 | 1800 | 2500 | 3500 | 5000 |
| Высота подскока ударной части, мм: наибольшая наименьшая |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
2800 2000± ±200 |
| Энергия удара (при высоте подскока 2500 мм), кДж |
9,0 | 19,0 | 27,0 | 37,0 | 52,0 | 27,0 | 38,0 | 52,0 | 76,0 |
| Число ударов в 1 мин, не менее | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 |
| Масса молота с кошкой, кг | 1500 | 2600 | 3650 | 5500 | 7650 | 3500 | 5000 | 7500 | 10 100 |
| Габариты, мм: длина ширина высота |
640 470 3825 |
720 520 3955 |
765 600 4335 |
840 950 4970 |
890 1000 5150 |
700 790 4190 |
720 - 4970 |
890 1000 5080 |
- - 5520 |
ТАБЛИЦА 8.32. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ
| Марка вибропогружателя | Номинальная мощность электродвигателя, кВт | Статический момент массы дебалансов, кН×см | Частота колебаний в 1 мин | Возмущающая сила, кН | Масса вибропогружателя, кг |
| ВПП-2А ВП-1 ВП-3М ВРП-30/120 ВУ-1,6 ВП-170М ВРП-60/200 ВУ-3 |
40 60 100 2×60 2×75 200 2×100 2×2000 |
1 000 9 300 26 300 33 000 34 600 50 000 60 000 99 400 |
1500 420 408 300-573 458 475-550 300-460 500-550 |
250 185 442 До 960 960 1000-1690 До 1700 2800-3400 |
2 200 4 500 7 500 10 200 11 900 12 500 15 000 27 600 |
Примечания: 1. Вибропогружатели ВУ-1,6, ВРП-60/200 и ВУ-3 имеют проходное отверстие для извлечения грунта из полости свай-оболочек. 2. Вибропогружатели марки ВРП-30/120 и ВРП-60/200 позволяют бесступенчато регулировать момент дебалансов и скорости их вращения в процессе погружения сваи-оболочки в зависимости от проходимых грунтов.
При сооружении свайных фундаментов для объектов жилищно-гражданского и промышленного строительства наибольшее применение находят дизельные молоты (штанговые, и трубчатые), на объектах транспортного и гидротехнического строительства — паровоздушные молоты и вибропогружатели.
Подбор копрового оборудования производится при следующих условиях: давление на грунт не должно превышать допустимое; копер должен обеспечивать заданную точность погружения свай в плане и по вертикали; длина свай не должна превышать полезной высоты стрелы; грузоподъемность копра должна быть больше или равна сумме масс сваи, наголовника и полной массы молота.
Забивные сваи изготавливают на поверхности земли, а затем погружают в грунт в вертикальном или наклонном положении. Существует несколько методов погружения забивных свай.
Ударный метод. Этот метод основан на использовании энергии удара, под действием которого свая нижним концом (заостренной частью) внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз и частично вверх. В результате погружения свая вытесняет объем грунта и таким образом дополнительно уплотняется грунтовое основание. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают спец. механизмами – молотами разных типов, основным из которых является дизельный. Как правило, обычно применяются штанговые и трубчатые дизель-молоты.
Процесс погружения сваи складывается из следующих операций:
подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;
установка сваи в направляющих в месте забивки;
забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т.п., или извлекают и забивают вновь;
передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.
Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.
Отказ - глубина погружения сваи от одного удара. Отказ измеряют с точностью до 1 мм. Осадку от одного удара в конце забивки сваи измерить трудно, поэтому отказ определяют как среднее значение при серии ударов, называемых залогом.
При погружении свай дизель-молотами и паровоздушными молотами одиночного действия залог принимается равным 10 ударам, при погружении свай молотами двойного действия и вибропогружателями залог принимают равным числу ударов за 1 мин забивки.
Если средний отказ в 3-х последующих залогах не превышает расчетного, то процесс забивки свай можно считать законченным. Сваи, не давшие контрольного отказа после перерыва с длительностью в 3-4 дня подвергают контрольной забивке, если глубина погружения свай не достигла 85% проектной, а на протяжении 3-х последних залогов получен расчетный отказ, то надо выявить причины этого явления, согласовать с проектной организацией.
Вибрационный метод. Метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и силы трения боковых поверхностей свай. Благодаря этому при вибрации доя погружения свай требуется в десятки раз меньше усилий, чем при забивке. При этом наблюдается частичное уплотнение грунта. зона уплотнения составляет 1.5-3 диаметра сваи в зависимости от вида грунта и его плотности. При вибрационном способе сваю погружают с помощью спец.механизмов – вибропогружателей. Вибропогружатель подвешивают к мачте сваи погружающей установки и соединяют со сваей наголовником. Действие вибропогр-ля основано на принципе, при котором горизонтальные центробежные силы взаимокомпенсируются, а вертикальные суммируются.
Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогруж-ль, наголовник, свая)т должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями. При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется глинистая подушка, которая вызывает значительное снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить это явление сваю погружают ударным способом на длину 15-20 см. для погружения легких свай (до 3-х тонн) и металлического шпунта в грунты неоказываемового большого лобового сопротивления под острием сваи принимают высококачественные вибропогружатели с подрессорной пригрузкой.
Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных, водонасыщенных грунтах. применение вибрационного метода для погружения свай в маловлажние плотные грунты возможно только при устройстве лидирующих скважин.
Виброударный метод погружения свай - универсальный. Вибромолот совершает удары по наголовнику сваи, когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний возбудителя.
Масса ударной части вибромолота для ЖБ свай должно быть не менее 50% от массы сваи и составляет около 650-1350 кг.
Способ вдавливания (статический метод) коротких свай (до 6 м) более безопасен для окружающих сооружений, чем вибрационный и виброударный способы. Однако в плотных грунтах перед вдавливанием необходимо бурить лидирующие скважины небольшого диаметра.
Вибровдавливание. При вибровдавливании свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. Этот способ более эффективен, чем простое вдавливание.
Вибровдавливающая установка состоит из 2-х рам, на заднее раме находятся электрогенераторы, работающие от трактора и 2-хбарабанная лебедка. На передней раме располагается направляющая стрела с вибропогружателем. Когда вибровдавливающая установка займет рабочее положение вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяется свая и поднимают на место забивки.
Метод вибровдавливания исключает разрушение свай и эффективен при погружении свай длиной до 6 м.
Завинчивание. Винтовые сваи изготавливают стальными или комбинированными: нижняя винтовая часть - стальная; верхняя - железобетонная. Такие сваи применяются в качестве фундаментов и анкеров при строительстве мачт, линий электропередачи, радиосвязи и т.п.
Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполненным при погружении свай методом забивки или вибрации, только вместо установки и снятия наголовника здесь надевают оболочки.
Метод с подмывкой грунта. С подмывом под давление воды не менее 0,5 МПа могут погружаться сваи-стойки, если нет опасности осадки близлежащих сооружений. Расположение подмывных трубок бывает центральным или боковым. Центральное расположение более предпочтительно, поскольку при боковом расположении подмывные трубки часто повреждаются и заполняются грунтом. В связи с размывом грунта под пятой сваи за 1... 1,5 м до проектной отметки подмыв прекращают, дальше сваю погружают без подмыва.
Электроосмос используют при погружении свай в плотные глинистые грунты. После кратковременного воздействия постоянного тока у стенок погружаемой сваи-катода собирается грунтовая вода, понижаются силы трения между сваей и грунтом
а - вибрационный; б - виброударный; в - вдавливание; г – вибровдавливание;
д - завинчивание; е - подмыв; ж - электроосмос.