В данном разделе рассматриваются средства механизации, применяемые в отечественной практике для сооружения свайных фундаментов по трем наиболее распространенным технологиям: ударной, вибрационной и технологии устройства буронабивных свай. При первых двух способах в грунт погружают готовые свайные элементы. По третьему способу железобетонную сваю формируют непосредственно в грунте, в предварительно устроенной для этого скважине.
5.1. Установки для ударного погружения свай
При ударном способе погружения свай в нескальные грунты в качестве основных рабочих органов используют свайные молоты. Независимо от конструктивного вида, чтобы придать свае поступательное движение в грунте, в молоте используется энергия падающей ударной части. Для этого ее предварительно поднимают на некоторую высоту. Поэтому все свайные молоты работают циклично: подъем (холостой ход) - падение, т.е. ускоренное движение ударной части вниз, удар по свае (рабочий ход) и т.д.
По роду привода молоты разделяются на механические, паровоздушные, дизельные и гидромолоты. В состав установки кроме молота входит поддерживающий его механизм - копер (копровое оборудование) с направляющими для движения молота и сваи.
По характеру работы различают молоты простого (одиночного) и двойного действия. В молотах простого действия рабочий ход (удар по голове сваи) происходит за счет кинетической энергии, набранной ударной частью в процессе падения. Для каждого подъема ударной части на определенную высоту используют определенный источник энергии. У молотов двойного действия его используют не только для подъема ударной части, но и для усиления рабочего хода, т.е. падения.
|
|
Основными параметрами свайных молотов являются: энергия удара, частота ударов, масса ударной части, мощность и полный вес молота.
Энергию удара молота в общем случае можно определить по формуле
E = QHη+pFH-E пот. (7)
где Q - вес ударной части, кН; Н - высота падения ударной части или ход поршня молота, м; η - к. п. д, учитывающий механические, тепловые и другие потери; р - давление газа в цилиндре молота, кН/м2; F - рабочая площадь поршня, м2; Е пот - сумма потерь энергии, кДж.
Механические молоты. Механический молот состоит из стальной литой ударной части (бабы), подвешенной на канате, который перекинут через блок в верхней части копра. Другой конец каната при подъеме ударной части наматывается на барабан фрикционной лебедки. По достижении заданной высоты подъема Н тормоз лебедки отпускают, ударная часть падает под действием силы тяжести и наносит удар по голове сваи.
Механические молоты представляют собой самые древние и примитивные орудия труда. В то же время они достаточно легки в изготовлении и применении. Но из-за малой мощности, производительности и к.п.д. сейчас их используют в основном как подручное средство для погружения небольших деревянных свай и т.п.
Паровоздушные молоты. Свайные молоты этого типа приводятся в действие энергией или сжатым до 0,5-0,7 МПа воздухом. Паровоздушный молот простого действия представляет собой чугунный корпус, одновременно являющийся паровым цилиндром и ударной частью. Внутри цилиндра находится поршень со штоком. При впуске пара или сжатого воздуха в подпоршневое пространство цилиндр поднимается. Переключением крана пар или воздух выпускается в атмосферу, и цилиндр падает, нанося удар по голове сваи (рис. 5).
|
|
Рис. 5. Паровоздушный молот одиночного действия (пример):
а - конструкция молота; б - схема переключения (подачи) пара (воздуха); 1 - корпус; 2 - цилиндр; 3 - шток; 4 - поршень; 5 - фиксаторы молота на копровой стреле; 6 - крышка цилиндра; 7 - трехходовой кран; 8 - рычаг пробки крана; 9 - отверстие для сообщения полости цилиндра с атмосферой (I - в цилиндр молота; II - из цилиндра в атмосферу)
Управление работой паровоздушных молотов простого действия полуавтоматическое. Высоту подъема цилиндра можно регулировать, переводя рычаг газораспределения в необходимое положение. В молотах простого действия около 70% массы составляет ударная часть, что является единственным их достоинством. Существенные недостатки - малая производительность и зависимость от внешнего источника энергии (потребность в котельном или компрессорном оборудовании).
Паровоздушные молоты одиночного действия традиционно применяли для забивки свай массой до 12-15 т в нескальные грунты любой плотности (табл. 2).
Таблица 2