| Показатели | РМ -20 Junttan Финляндия | М -90 Menсk Германия | MH -32103 Delmag Германия | LS -108 RH Sumitomo Япония | Kobe Steel Япония | KH -500 L - PD Hitachi Япония | L -77 Landswerk Швеция |
| самоходные на базовой машине | |||||||
| гусеничный экскаватор | экскаватор IME | гусеничный экскаватор | гусеничный кран г.п. 40 т | гусеничный кран или экскаватор | гусеничный кран г.п. 100 т | гусеничный кран или экскаватор | |
| Высота копра полная, м | 22,0 | 19,5 | 22,0 | 24,0 | 21,0 | 32,0 | 21,7 |
| Грузоподъемность, т: | |||||||
| для молота | 6,0 | 4,5 | 11,0 | 6,3 | 3,2 | 19,2 | 4,0 |
| для сваи | 6,0 | 3,0 | 6,0 | 5,0 | 3,7 | 15,0 | 4,0 |
| Наклоны мачты: | |||||||
| назад | 3:1 | 4:1 | 3:1 | - | 2,5:1 | 3:1 | 3,5:1 |
| вперед | 3:1 | 4:1 | 6:1 | - | - | 8:1 | 3,5:1 |
| поперек | 5:1 | 20:1 | 15:1 | - | - | 8:1 | 4:1 |
| Изменение вылета мачты, м | 1,5-6,0 | 1,75-6,0 | 1,2-6,3 | 5,6 | 5,0 | - | 4,6 |
| Масса, т: | |||||||
| ударной части молота | до 6,0 | 2,2 | 4,6 | - | - | 7,2 и 8 | - |
| копровой установки без молота | 40,0 | - | 58,0 | 60,6 | - | 160,0 | 39,0 |
| навесного оборудования | - | - | 14,0 | - | 5,77 | 30,4 | 7,2 |
| Установленная мощность, кВт | - | 18,5 |
Самоходные рельсовые копры (рис. 12) - традиционные средства забивки сваи. Однако у них большой вес, высокая трудоемкость сборки-разборки, малая маневренность, и они требуют устройства рельсовых путей. Поэтому при строительстве мостов преимущество отдается самоходным копрам на гусеничном ходу.
Все шире входят в практику также бескопровые сваебойные установки (пример см. на рис. 14). Когда ими пользуются, сваю надо предварительно надежно зафиксировать в направляющих или лидерной скважине. Установка закрепляется на голове сваи при помощи крана, а затем запускается и работает автономно.
Рис. 14. Бескопровая сваебойная установка:
1 - дизель-молот; 2 - строповочная серьга; 3 - «кошка» 4 - направляющая для молота и «кошки»; 5 - кольца 6 - свая; 7 - лидерная скважина; 8 - наголовник 9 - стакан; 10 - рама
|
|
5.2. Вибропогружатели
Способ вибропогружения применяют для заглубления в нескальные грунты на глубину 20-70 м преимущественно железобетонных, металлических или комбинированных свай-оболочек диаметром 1-3 м.
Различают низкочастотные (с циклической частотой колебания (о менее 10 Гц) и высокочастотные (с частотой свыше 16,6 Гц) вибропогружатели.
Первые отечественные низкочастотные (300...500 об/мин) вибропогружатели ВП-1 и ВП-3 для погружения свайных элементов большого поперечного сечения и длины были созданы в НИИ Мостов при ЛИИЖТе в 1950-1952 гг. Они явились прообразом многих последующих конструкций.
Механический вибропогружатель включает в себя: собственно вибратор, состоящий из нескольких грузовых валов с насаженными на них тяжелыми эсцентриками; приводной электродвигатель с редуктором для передачи крутящего момента валам; наголовник для жесткого прикрепления вибратора к свае (рис. 15).
Рис. 15. Низкочастотный вибропогружатель ВПМ-170:
1 - эксцентриковые валы; 2 - электродвигатель; 3 - блок шестерен; 4 - синхронизирующие шестерни; 5 - фланец
В процессе вращения в разные стороны грузовых валов, соединенных синхронизирующими шестернями, возникает направленная вдоль вертикальной оси вибратора знакопеременная вынуждающая сила, которая изменяется по гармоническому закону. Максимальное значение вынуждающей силы можно определить по формуле
P в = Qэeω2/g, (14)
где Qэ - вес эксцентрикой; е - расстояние от оси вращения до центра тяжести эксцентриков; ω - угловая скорость вращения грузовых валов; g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с2).
|
|
Произведение Qэ·е представляет собой суммарный грузовой момент М эксцентриков вибратора и вместе с вынуждающей силой Р в является одной из основных его характеристик.
Под действием вибратора, жестко соединенного со сваей, в нелинейной динамической системе вибратор-свая-грунт возникают продольно направленные колебания с амплитудой А. Если амплитуда достигает критического значения, при котором происходит преодоление сил трения по боковой поверхности, свая, проскальзывая в грунте, периодически надавливает нижним концом на него, преодолевая его сопротивление и в этой зоне. Амплитуда А 0 колебаний вибросистемы после срыва сил трения в основном зависит от величины грузового момента и массы вибросистемы:
А 0 = Qэe/(Q в + Q св = М/G, (15)
где Q в и Q св - вес вибратора с наголовником и сваи соответственно.
В последние десятилетия больше других использовался для погружения железобетонных свай-оболочек диаметром 1,6 м и 3,0 м длиной до 60-70 м отечественный вибропогружатель ВП-160 (ВП-170, BПM-170) - см. рис. 15. Характерной его особенностью является использование двухскоростной схемы вращения грузовых валов, из которых половина вращается с удвоенной скоростью. Поэтому вынуждающая сила, направленная вниз, превышает силу, направленную вверх.
Обычно вибропогружатель закрепляют па свае болтами посредством наголовника (рис. 16). При погружении свай-оболочек Ø 3,0 м применяют спаренный вибропогружатель из двух вибропогружателей ВПМ-170, установленных на едином наголовнике. Совместность колебаний вибропогружателей обеспечивается соединением их синхронизирующими шестернями 4 (см. рис. 15).
|
|
Рис. 16. Крепление вибропогружателя к оболочке:
1 - вибропогружатель: 2 - переходной патрубок; 3 - болты крепления; 4 - фланец оболочки; 5 - оболочка
Другой конструкцией вибропогружателя является модель с проходным отверстием в центральной части, что позволяет извлекать грунт грейфером из полости оболочки, не снимая вибропогружателя (рис. 17). Однако такие конструкции плохо зарекомендовали себя в эксплуатации.
Рис. 17. Вибропогружатель с проходным отверстием ВУ-1,6
Значительное влияние на производительность погружения свай-оболочек оказывает конструкция узла крепления к ним вибропогружателя, который должен быть жестким. Но болтовые соединения, кроме периодической подтяжки гаек (из-за их отвинчивания под действием вибрации), требуют значительных затрат труда и времени на установку и снятие вибропогружателя. Безболтовые зажимные наголовники (например, гидравлические) позволяют сократить затраты труда в 8-10 раз (рис. 18).
Рис. 18. Гидравлический зажимной наголовник
В процессе погружения в грунт сваи-оболочки при постоянных параметрах вибратора скорость погружения, амплитуда колебаний, сила тока и потребляемая двигателем мощность постелено снижаются. С целью оптимизации режимов погружения в 1969 г. были созданы вибропогружатели с автоматически изменяемыми параметрами. В них максимально возможная скорость погружения при минимальных затратах мощности обеспечивается путем регулирования частоты колебаний и грузового момента эксцентриков на разных стадиях погружения оболочки. Вибропогружатели типа ВРП (табл. 9) некоторыми специалистами признаются наиболее совершенными (см. [20]).
Успешный опыт создания и применения в нашей стране вибропогружателей способствовал развитию свайной вибротехники за рубежом. Так, японской фирмой Kensetsu Kikai Tesa создан параметрический ряд низкочастотных вибропогружателей с вынуждающей силой 370...2140 кН.
Таблица 9