Книги по строительству и ремонту

Строительные машины и их эксплуатация

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В строительстве забивка свай применяется при устройстве искусственных оснований под сооружение, возводимое на грунтах, не обладающих достаточной несущей   способностью.   Количество   забиваемых свай, сечение и глубина их погружения зависят от качества грунта и нагрузки возводимого сооружения.

Процесс забивки (погружения) свай состоит из трех основных операций:

подъема и установки сваи в проектное положение;

погружение сваи в грунт;

перемещения сваебойной установки от забитой сваи к месту погружения следующей.

Операция погружения сваи занимает обычно только 20—25% общего времени на забивку сваи.

Применяемые в настоящее время машины для погружения свай делятся на следующие группы: ударного действия, или свайные молоты, вибрационного действия, или вибропогружатели; виброударного действия, или вибромолоты; для вдавливания   и для   завинчивания   свай.

Существуют также машины, работающие по смешанному принципу, например вибровдавливающие машины.

Свайные молоты делятся на механические, паровоздушные, дизель-молоты и электрические (вибропогружатели и вибромолоты). По типу управления различают молоты с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. Главными параметрами технической характеристики сваебойных молотов являются вес ударной части и энергия удара.

Механический молот представляет собой массивную чугунную отливку, которая по направляющим может подниматься канатом, перекинутым через блок и навиваемым на барабан лебедки (обычно фрикционной), и падать при расцеплении захватного устройства под действием собственного веса. Вес падающей части механических молотов, применяемых для забивки свай, колеблется от 1000 до 5000 кг, высота свободного падения молота обычно не превышает 3 м. В зависимости от высоты подъема число ударов молота составляет до 12 в 1 мин для молотоз с расцеплением и 12—18 для молотов, работающих без расцепления. Механические молоты конструктивно просты и долговечны в работе, однако производительность их низка.

Паровоздушные свайные молоты приводятся в действие силой пара или сжатого воздуха, воздействующих непосредственно на ударную часть молота, и подразделяются на паровоздушные молоты простого действия и паровоздушные молоты двойного действия. В молоте простого действия сила пара или сжатого воздуха используется только для подъема ударной части молота, а в молотах двойного действия полезную работу выполняет не только масса падающей ударной части молота, но и давление пара или сжатого воздуха на поверхность бойка, увеличивающее скорость его падения и соответственно энергию удара.

Паровоздушные и дизельные молоты бывают двух систем: с ударным цилиндром и неподвижным поршнем (паровоздушные молоты простого действия и штанговые дизель-молоты) и с неподвижным цилиндром и ударным поршнем (молоты двойного действия и трубчатые дизель-молоты) .

Устройство паровоздушного молота простого действия с полуавтоматическим управлением показано на 245. Ударной частью такого молота является тяжелый цилиндр. Поршень 2 и его полый шток 5, проходящий сквозь отверстие в крышке цилиндра 4, остаются неподвижными во время работы молота. Цилиндр молота приливами 5 с закрепленными на них планками удерживается в направляющих. В приливах имеются пазы для направляющей штанги 6, на верхнем конце которой неподвижно закреплена головка 7 с корпусом парораспределительного устройства 8. На нижний конец штанги надета пята 9, с помощью которой молот опирается на голову забиваемой сваи. Внутри полого штока 3 находятся два поршенька 10 и 11, соединенных тягой 12, которая серьгой 13 и шатуном 14 подвешена в корпусе парораспределителя на коленчатом валу 15 механизма управления парораспределением и может вместе с поршеньками перемещаться внутри полого  штока   вверх   или вниз при повороте вала управления в ту или другую сторону.

При работе свайного молота простого (одиночного) действия с полуавтоматическим управлением после удара цилиндра по свае пар или сжатый воздух, поступающий в полый шток поршня, проходит через отверстия 16 в штоке в надпоршневую полость цилиндра и поднимает его вверх. Вместе с "цилиндром поднимается установленная на крышке 4 рейка 17, которая имеет скошенные на определенных участках боковые грани. На определенной высоте рейка скошенной гранью воздействует на колено 18 вала управления, который с посаженным на нем шатуном повернется на некоторый угол и переведет в верхнее положение тягу 12 с поршеньками 10 и 11. При подъеме тяги нижний поршенёк 10 поднимается выше отверстий 16 в полом штоке 3. Пар или сжатый воздух из надпоршневой полости через отверстия 16 в полом штоке и выходное отверстие 19 в нижней части цилиндрической полости молота получает возможность выхода в атмосферу, а цилиндр под действием собственного веса устремляется вниз и наносит удар по голове сваи. Для подъема цилиндра натяжением веревки, прикрепленной к одному  из  плечей  рычага  20, поворачивают коленчатый вал

механизма управления, при этом поршенек 10 вернется в нижнее положение и позволит пару или сжатому воздуху вновь поступать в надпоршневую полость цилиндра.

Паровоздушные молоты двойного действия. Корпус свайных молотов двойного действия при работе остается неподвижным, удары по свае наносит боек, совершающий возвратно-поступательное движение внутри цилиндра. Парораспределение осуществляется автоматически, благодаря чему частота ударов доходит до 120—300 обjмин.

Корпус молота (246) состоит из трех отдельных частей. Средняя часть — цилиндр 1, в котором движется поршень с двумя массивными штоками; верхняя 2 и нижняя 3 части молота с цилиндрической расточкой служат направляющими для поршня. Нижней частью молот установлен на опорном кольце 4, верхняя часть молота закрыта крышкой, имеющей проушину для крепления подъемного каната лебедки крана или копра. Стяжные болты 5 в нижней части имеют упоры, удерживающие от выпадения опорную плиту 6. Парораспределение осуществляется золотником А и клапанами а и б.

Паровоздушные молоты выпускаются весом ударной части от 1250 до 8000 кг, энергией удара от   1875  до   10 000 кг- ж.

Впуск пора

Штанговые и трубчатые дизель-молоты. В дизель-молотах используется энергия, высвобождающаяся при воспламенений топлива. Рабочий процесс дйзёль-мо-лота аналогичен процессу   двухтактного   дизеля.

В состав штангового дизель-молота (247) входят следующие основ-__ ные элементы: блок поршня, отлитый заодно с основанием 1, имеющим гнезда Для штанг, приливы 7 с лапами для удержания молота в направляющих и крюки для крепления сваи. В гнездах основания поршня устанавливаются й закрепляются направляющие трубчатые штанги 4, на которые надевается цилиндр 2, являющийся ударной частью дизель-молота. На эти Же штайги надевается кошка 6, которая может перемещаться по штангам для подъема ударной части молота при запуске его в работу. В верхней части штанги соединяются между собой траверсой 5, имеющей приливы 7 для удержания Молота в направляющих.

Основание поршневого блока с размещенным внутри него резервуаром Для горючего связано серьгой 8 со сферической пятой 12 и наголовником 11, образующими шарнирную опору. Топливный насос 14 установлен на основании поршневого блока. Он приводится в действие рычагом 13 и подает порцию горючего по топливопроводу 3, проходящему внутри поршня 10, имеющему на конце форсунку 9.

Для пуска дйзель-молота следует цилиндр поднять кошкой в верхнее положение. При повороте крюка 15 цилиндр освобождается от кошки и по направляющим штангам скользит вниз. Воздух, заполнивший полость цилиндра, быстро сжимается и нагревается. Падающий цилиндр наносит удар по свае и одновременно приливом Нажимает на толкатель топливного насоса 14. Происходит впрыск порции горючего форсункой 9 в цилиндр. Топливо в среде сильно нагретого воздуха воспламеняется, и силой взрыва цилиндр отбрасывается вверх по направляющий штангам. Газы, образовавшиеся при воспламенении горючего во внутренней полости цилиндра, уходят в окружающую, атмосферу, и полость вновь заполняется воздухом. Цилиндр поднимается вверх до какой-то точки, быстро теряет скорость и под действием собственного веса падает вниз. Число ударов, наносимых по свае, достигает 50—60 в 1 мин.

Головная   часть поршня состоит из усеченного      конуса,      цилиндра меньшего диаметра и сферы. Сферическая головка поршня производит удар по свае через пяту 4 молота, в которой есть такая же сферическая выемка. В нижней части пята имеет центр 3, вдавливаемый в торец головы деревянной сваи. В верхнем торце поршня имеется полость для смазки. Полость закрывается  цилиндрической пробкой 8 с рым-болтом. Трубчатый дизель-молот оснащен топливным насосом 5 низкого давления, который подает топливо дозированно из расходного резервуара 6, расположенного с внешней стороны цилиндра.. Насос.автоматически-включается поршнем при его движении вниз. Для. выхода из цилиндра отработанных газов и подачи свежего воздуха,в цилиндр имеются трубки 7,  приваренные   к   корпусу   рабочего   цилиндра под углом.

Работает трубчатый дизель-молот также, как штанговый, по принципу двухтактного:дизеля, с той лишь разницей, что горючее распыляется не форсункой, а ударом сферической головки поршня бойка по сферической выемке,; в которую стекает топливо, поданное топливным насосом.

Трубчатые свайные молоты выпускаются с ударной частью весом 500—2500 кг. Число ударов в минуту достигает 50—55.

Вибропогружатели. Для погружения свай (в том числе тяжелых железобетонных, шпунта и свай-оболочек) в легкие грунты, преимущественно в водонасыщенные пески и суглинки, успешно применяется вибрационный способ. На погружаемую сваю, шпунт или сваю-оболочку действуют направленные колебания вибратора в сочетании с собственным весом вибропогружателя.

По  конструкции  вибропогружатели  разделяются   на  две  группы: с жестким соединением основных узлов и с подрессоренной пригрузкой.

По числу колебаний вибропогружатели разделяются на низкочастотные и высокочастотные. Главными параметрами вибропогружателей и вибромолотов являются возмущающая сила и частота колебаний.

Вибропогру ж а т е л ь имеет вибрационный механизм, состоящий из двух или четырех валов, на которые насажены неуравновешенные массы— дебалансы, вращающиеся с одинаковой угловой скоростью в противоположных       направлениях

B строительстве применяются простые .вибропогружатели, вибропогружатели с подрессоренным двигателем (249, б) и вибромолоты (pj№r~-249vs). В качестве возбудителя колебаний применяются вибраторы направленного действия. Вращение на вибратор от электродвигателя 1 передается кли-ноременной 2, цепной или зубчатой передачей. Эксцентрики (дебалансы) 3 устанавливаются на валах, связанных зубчатыми колесами и вращающихся синхронно.

Для укрепления вибропогружателя на свае служит наголовник 4, который выполняется конструктивно различным для свай круглого и квадратного сечения, для металлического шпунта и свай-оболочек.

Вибропогружатель с подрессоренным      двигателем (249, б) имеет электродвигатель /, установленный на массивной плите 6, Опирающейся на четыре или восемь спиральных пружин 5. При работе такого вибропогружателя колебания совершают только свая и нижняя часть вибратора. Пригрузочная плита   и электродвигатель почти не вибрируют, что значительно улучшает условия работы подшипников электродвигателя.

Высокочастотные вибропогружатели выпускаются с числом колебаний от 1500 ДО 2300 в минуту, с возмущающей силой до 50 г. Низкочастотные вибропогружатели имеют число колебаний 400—600 в 1 ми-' нуту, возмущающую силу до 184 т и общий вес до 12 т.

Вибромолот, схема которого показана на 249, в, имеет вибратор направленного действия, в котором дебалансы 3 установлены на валах двух встроенных электродвигателей 1. Для соединения с погружаемой сваей или шпунтом вибромолот снабжен наголовником или плитой 4. Пружины 5 служат для упругой связи вибратора с наголовником. Корпус вибратора имеет боек 7, обращенный вниз, навстречу бойку 8 наголовника.

При вынужденных колебаниях системы вибратор бойком 7 наносит удары по бойку 8. Работа вибромолота основана на. совместном воздействии вибрации и ударов на грунт и сваю, в результате чего увеличивается эффективность погружения сваи не только в водонасыщенные несвязные грунты, но и в более плотные.

Выпускаются вибромолоты с возмущающей силой от 1050 до 13 000 кГ, с числом ударов 720 в минуту. Вес вибромолота от 360 до 2700 кг.

Конструктивная схема, четырехвадьного свайного вибропогружателя ВП-1 (ВП-3) показана на.250. Вибропогружатель состоит из электродвигателя /, вибратора 2, зубчатой передачи 3 от электродвигателя к валу вибратора, наголовника 4. Вибратор имеет стальной сварной корпус, в котором смонтированы четыре вала с эксцентриками, вращающиеся синхронно (попарно в разные стороны). Электродвигатель установлен на верхней плите корпуса вибратора через редуктор из цилиндрических зубчатых колес приводит во вращение валы с эксцентриками.