книги из ГПНТБ / Свайные работы [учебное пособие]

П р и м е ч а н и е . Высота молота в рабочем положении соответствует длине его в нерабочем положении.

Т а б л и ц а 3.2

Технические характеристики паровоздушных молотов двойного действия

Марка молотов

П р и м е ч а н и е . Высота молота в рабочем положении соответствует длине его в нерабочем положении.

6—10 ат системы Шухова, пар от которых подается к молоту и па­ ровой машине по бронированным шлангам, выдерживающим давле­ ние 8 ат. При большом расстоянии гибкие шланги присоединяют к стальному трубопроводу.

Компрессорная установка состоит из передвижного компресора производительностью от 15 до 20 м3/мин при давлении 8 ат, воз­ духосборника, в котором выравнивается давление сжатого воздуха,

тели внутреннего сгорания, по конструктивным особенностям под­ разделяют на штанговые с неподвижными и подвижными штангами и трубчатые. Энергия сгорающего топлива (солярового масла, га­ зойля и других нефтяных продуктов) передается непосредственно ударной части молота. Последняя подбрасывается вверх, а затем под действием собственного веса падает, нанося удары по свае.

Преимущества дизель-молотов заключаются в независимости их работы от источника энергии, простоте в эксплуатации, возможнос­ ти применения на самоходных сваебойных установках на базе трак­ торов, кранов-экскаваторов, автомобилей и монтажных кранов.

Недостаток штанговых дизельных молотов — их не всегда мож­ но эффективно использовать в слабых и пластичных глинистых грунтах с консистенцией 5>0,6, в которые свая погружается очень быстро. В таких случаях высота подбрасывания цилиндра может быть настолько малой, что его падение не обеспечивает сжатия воз­ духа в камере сгорания, необходимого для вспышки горючего. Что­

61

бы возобновить работу молота, приходится поднимать ударную часть молота для закрепления кошки с траверсой, после чего резким рывком за веревку, укрепленную на рычаге сброса, освобождают цилиндр с кошки, он падает, и в это время поступает горючее.

Более эффективно дизельные молоты используют при погруже­ нии свай в полутвердые и тугопластичные глинистые грунты с кон­ систенцией В= 0,1-ь0,4.

Штанговые дизельные молоты имеют воздушное охлаждение и в жаркую безветренную погоду могут работать до перегрева при температуре наружного воздуха +25° С в течение 60 мин. После этого необходимо делать перерывы на 20—30 мин или обдувать пор­ шень сжатым воздухом, подаваемым от малогабаритного компрес­ сора типа 0-16, который устанавливают на раме копра, а шланг подвешивают на мачте.

Дизельные молоты с подвижными штангами по принципу дейст­ вия не отличаются от молотов с неподвижными штангами. Они предназначены для забивки деревянных свай и шпунта.

Штанговый дизельный молот со свободным падением ударной части (рис.3.4) состоит из неподвижной части, устанавливаемой на свае, и подвижной — цилинд­ ра 1. Последний служит ударной частью молота, который перемещается по на­ правляющим неподвижным штангам 2.

В неподвижной части размещен поршневой блок 3, топливный насос 4, авто­ матически подающий горючее к форсунке поршня и в топливный резервуар 5, находящийся в основании блока.

С задней стороны блока расположены два кронштейна с направляющими лапками, предназначенными для перемещения молота в направляющих мачты копра. К низу основания блока крепится наголовник в виде стальной коробки.

В верхней части молота имеется траверса 6 с оголовником 7 и захватом 8 с рычагом, к концу которого прикрепляют веревку. С помощью ее рабочий, пово­ рачивая рычаг, освобождает захват от сцепления с цилиндром, находящимся в крайнем верхнем положении, и цилиндр падает. Верхнее положение цилиндр занимает после подъема его лебедкой копра и опускания на захват, с которым

он сцепляется автоматически.

Процесс работы дизель-молота осуществляется следующим образом. В мо­ мент падения цилиндра на неподвижную часть молота воздух, заключенный в ка­ мере сгорания между дном цилиндра и головкой поршня, сжимается. Когда это сжатие становится максимальным, падающий цилиндр толкает рычаг топливного насоса, который подает порцию горючего в камеру сгорания. Под действием вы­ сокой температуры воздуха, развивающейся после сжатия, горючее воспламеня­ ется, образуя газы, подбрасывающие цилиндр вверх и одновременно толкающие поршень, усиливая этим удар падающего цилиндра. Удар передается свае через пяту сферического шарнира четырьмя выступами в нижней части цилиндра.

‘ Штанговый дизель-молот с ударной частью массой в 1200— 1800 кз используют для забивки свай сечением 30X30 см и длиной 6—8 м. Его можно применять и как сваевыдергиватель, но в этом случае требуется высокая степень сжатия, исключающая соприка­ сание ударной части с наголовником.

Для извлечения сваи штанга через основание поршня закрепля­ ется за сваю. Под действием сжатого воздуха и рабочих газов ци­ линдр затормаживается и подбрасывается вверх, «ударяя» по тра­ версе.

62

Для проведения испытания свай динамическим способом энер­ гию удара штангового дизель-молота Е определяют по формуле

где Q — масса ударной части дизель-молота, работающего без по­ дачи топлива в камеру сгорания, кг; Н — фактическая высота паде­ ния ударной части молота, работающего без подачи топлива в ка­

меру сгорания, см\ Ест — энергия сжатия воздуха в цилиндре при холодном ударе.

Так как без подачи топлива энергия сжатого воздуха в цилиндре после удара почти полностью передается ударной части молота, то происходят затухающие отскоки его. По величине первого отскока при ударе h определяют энергию сжатия, которая равна

Есш = Qh-

Т р у б ч а т ы е д и з е л ь - м о л о т ы имеют ряд преимуществ по сравнению со штанговыми. При одинаковом весе энергия удара та­ кого молота в 2—3 раза больше, чем у штангового. Это объясняется

63

Рис. 3.5. Трубчатый дизель-молот:

а — устройство молота; б — схема работы

тем, что высота подъема ударной части значительно большая, а так­ же тем, что топливо сгорает после удара, который усиливается взры­ вом газов, образующихся в камере сгорания.

Трубчатый молот (рис. 3.5) состоит из следующих основных частей: рабоче­ го цилиндра 1, направляющих цилиндра 2 и поршня 3, который является удар­ ной частью. В рабочий цилиндр снизу вставлен свободно шабот 4, имеющий ци­ линдрическую форму, который может перемещаться вдоль рабочего цилиндра (поэтому при нанесении поршнем ударов по шаботу они не передаются цилиндру). В нижней части шабота ввинчен штырь, фиксирующий расположение молота по оси сваи. В верхней части шабота имеется сферическое углубление, размеры ко­ торого соответствуют размерам бойка поршня. В это углубление поступает топ­ ливо, подаваемое насосом. Топливный насос 5 смонтирован на рабочем цилиндре между выхлопными патрубками 7 и соединен с резервуаром для топлива 6 топ- * ливопроводом. На шаботе и поршне установлены .компрессионные кольца.

Для подъема по направляющим мачты копра и запуска дизель-молота при

для поднятия поршня, упоры для подъема всего молота кошкой 10, сбрасывающий упор для удержания рычага кошки при сбрасывании поршня 9 и подъемные крю­ ки для присоединения троса при подъеме всего молота лебедкой копра 12.

Молот перемещается по мачте копра по направляющим лапам, к которым прикреплены захваты 11, заходящие за полки швеллеров направляющих мачт.

64

Поршень, шабот, наголовник и свая под влиянием удара движутся вниз, а направляющий цилиндр отстает от них и задерживается на мачте крпра, в то время как свая продолжает опускаться. Когда движение сваи и подвижных эле­ ментов молота прекращается, цилиндр под действием собственного веса падает на фланец шабота, нанося по нему удары.

Для пуска молота поршень с помощью кошки поднимают вверх и при этом открываются всасывающе-выхлопные патрубки 5, через которые в цилиндр посту­ пает воздух. Дойдя до верха (положение 1), поршень автоматически отсоеди­ няется от кошки и под действием собственного веса начинает двигаться вниз. Не доходя до всасывающе-выхлопных патрубков, поршень отводит в сторону рычаг топливного насоса, который подает топливо в сферическое углубление шабота 3 (положение //). Двигаясь далее вниз, поршень закрывает всасывающевыхлопные патрубки, сжимает воздух, заполняющий камеру сгорания, которая образуется поверхностями рабочего цилиндра, поршня и шабота (положение III).

Вследствие сжатия воздух нагревается до температуры, достаточной для вос­ пламенения газов. В момент удара поршня по шаботу топливо распыляется с нагретым воздухом. Газы, образовавшиеся от сгорания топлива, подбрасывают поршень вверх (положение IV) для повторения цикла.

Трубчатые молоты имеют водяное охлаждение. В нижней части рабочего ци­ линдра находится водяной бак, охлаждающий цилиндр, а в верхней части порш­ ня установлен масляный бак, подающий автоматически в процессе работы молота масло для смазки. Эти устройства обеспечивают практически непрерывную работу дизельного молота. Технические характеристики дизельных молотов, соответст­

Т а б л и ц а 3.4

Технические характеристики трубчатых дизельных молотов

П р и м е ч а н и я . 1. Дизельные молоты С-996, С-1047 и С-1048 выпускают в северном испол­ нении, работающие при низких температурах на дизельном зимнем и арктическом топливе; основ­ ные детали их изготавливают из сталей, имеющих повышенную ударную вязкость.

2.Число ударов у молотов всех типов 43—60.

3.Минимальная температура окружающего воздуха от —25 до —30°С.

2. Наголовники для сваебойных молотов

Паровоздушные молоты одиночного действия ударяют по сваям через наголовники в виде литых или стальных клепанных коробок. Основное назначение наголовника — предохранять верх железобе­ тонных свай от разрушения при ударах молота.

На рис. 3.6, а показан наголовник, состоящий из хомута 1, сварной бездонной коробки 2, которая прикреплена к хомуту так, что между ее стенками и сваей образуется зазор (30—40 мм), заполняемый песком и сухими опилками. Дубовая вставка 3 воспринимает удары молота и передает их свае через слой опилок или песка, уложенного на голове сваи 4.

Клепанный наголовник (рис. 3.6, б) также имеет вид коробки со стальной крышкой 1, в центре которой имеется сквозное отверстие 2 для пропуска штока молота. К одной стороне коробки 3 прикреплен ползун, вставляемый в направ­ ляющие мачты и закрепляемый планкой 5, привинченной к нему. Между крыш­ кой наголовника и головой сваи прокладывают доски, которые заменяют по мере их износа. Наголовник подвешивают за ушки 4 к молоту и вместе с ним его под­ нимают и опускают. Применяют также наголовники с прокладками-амортизато­ рами из пластмассы.

Прокладки служат для амортизации ударов и равномерного рас­ пределения их действия по поверхности наголовников.

Забивать железобетонные сваи паровоздушным молотом двой­ ного действия можно без наголовника, так как удары молота пере­ даются свае через стальную опорную плиту. В этом случае для за-

66

6) А-А

SI

OJ______ 1°

Рис. 3.6. Наголовники для присоединения молотов к сваям и шпунту:

крепления головы сваи служат направляющая планка из металли­ ческих уголков, которую привинчивают к ножкам молота.

Для присоединения дизель-молота к голове сваи применяют на­ головник с поворотной рамкой (рис. 3.6, в), состоящий из коробки, уширенной книзу для облегчения посадки наголовника на сваю, и серьги, с помощью которой наголовник закрепляют на нижней час­ ти дизель-молота специальными болтами, вставляемыми в два от­ верстия с резьбой в стенках шабота. Для заводки сваи в наголовник поворотная рамка с цапфами подвешена звеньями к коробке наго­ ловника; на цапфах рамки закреплена планка с отверстиями для присоединения троса с карабином, с помощью которого сваю кре­ пят за ее петлю. Вес наголовника — 120—140 кг.

Для дизель-молотов применяют также литые наголовники из стали круглого сечения с тем, чтобы исключить концентрацию

.больших напряжений и удлинить срок службы наголовников.

3.Вибропогружающие машины

Квибропогружающим машинам относят вибропогружатели и вибромолоты, которые применяют для погружения и извлечения

свай.

В и б р о п о г р у ж а т е л ь представляет собой механизм, жест­ ко скрепленный с головой сваи с помощью наголовников и переда­ ющий свае колебания определенной частоты, амплитуды и направ­ ления. Продольные колебания, передаваемые свае, нарушают связь между частицами грунта, вследствие чего уменьшается сила трения боковой поверхности сваи о грунт и свая под действием собственно­ го веса и вибропогружателя погружается в грунт. Наибольший эф­ фект достигается при погружении свай вибрированием в водонасы­ щенный песок и грунт пластичной консистенции.

При вибропогружении свай в глинистые грунты восстанавлива­ ются нарушенные связи частиц грунта после прекращения вибриро­ вания. При этом физически связанная вода, находящаяся между частицами грунта, при большой частоте их колебаний непрерывно переходит в свободную воду, облегчая погружение сваи. Физико­ химическое явление, состоящее из двух протекающих один за дру­ гим процессов разупрочнения и упрочнения грунта, называют тик­ сотропией.

Колебания создаются вращением в вертикальной плоскости де­ балансов, которые можно устанавливать на вал электродвигателя или приводить в движение через трансмиссию. Четное число валов с грузами (два или четыре) обеспечивает направленность колеба­ ний.

Параметрами вибропогружателя являются: возмущающая цент­ робежная сила, создаваемая дебалансом; статический момент де­ балансов, равный произведению веса неуравновешенной части де­ баланса на расстояние от его центра тяжести до оси вращения; амплитуда колебаний, величина которой зависит от статического момента дебалансов, подвергающихся вибрации, веса конструкции,

свойств грунта; частота колебаний.

Величина возмущающей силы Q определяется из формулы

(3.4)

где М — статический момент дебалансов, кГ-м\ со — угловая ско­ рость, рад/сек\ п — число оборотов в минуту; g — ускорение силы тяжести, равное 981 см/сек2.

В зависимости от частоты колебаний вибропогружатели подраз­ деляют на высокочастотные — с частотой 700—1500 кол/мин и низ­ кочастотные — с частотой 300—500 кол/мин.

Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения свай, труб, шпунта небольшого веса; низкочастотные — для погру­ жения тяжелых железобетонных свай и металлического шпунта, а также тонкостенных железобетонных оболочек большого диаметра.

68

По типу привода различают вибропогружатели трансмиссионные и без трансмиссии, в которых дебалансы размещены на валах элект­ родвигателей.

вертикальной цепной передачи 6, наголовника с клином 7 для присоединения к шпунту и подвески 8.

Дебалансы вибратора состоят из двух частей — неподвижной и подвижной. Подвижные эксцентрики можно устанавливать под определенным углом относи­ тельно неподвижных и этим изменять статический момент от нуля до максимума. Пружины защищают электродвигатель от вибрации, повышая срор его службы и улучшая условия работы.

Технические характеристики вибропогружателей, применяемых в современном строительстве, приведены в табл. 3.5.

Низкочастотные вибропогружатели, имеющие больший статиче­ ский момент и большую амплитуду колебаний по сравнению с высо­ кочастотными, отличаются простотой конструкции, удобством в экс­ плуатации. Ими можно погружать сваи и, в частности, тонкостен­ ные железобетонные оболочки на значительную глубину в слабые и пластинчатой консистенции грунты для устройства фундаментов различных зданий и сооружений.

На рис. 3.8, б показан вибропогружатель НВП-56 для погруже­ ния железобетонных свай-оболочек диаметром 1,5—3,0 м, состоя­ щей из двух одновальных вибраторов, смонтированных в одном корпусе и работающих синхронно. Через отверстие, имеющееся в корпусе, можно вынимать или размывать грунт в полости оболочки, не снимая вибропогружатель. Для присоединения к свае оболочки вибропогружатель имеет конусообразный переходник, прикрепляе­ мый к выпущенным концам арматуры из торца оболочки.

Для присоединения вибропогружателей к сваям и оболочкам применяют наголовники различных конструкций. Они должны обес­ печить жесткость соединения со сваей, исключающую.возможность

69