Вибропогружатели

Передают погружаемым (или извлекаемым) в грунт элементам колебания определенной частоты, амплитуды и направления, за счет которых резко снижается сила трения элемента о грунт и он погружается под действием собственного веса и веса вибропогружателя.

Вибропогружатели состоят из приводного электродвигателя, вибровозбудителя и наголовника. Вибровозбудитель представляет, собой систему горизонтальных валов с дебалансами, получающих вращение от электродвигателя через клиноременную или цепную передачу.

При вращении дебалансных валов в вертикальной плоскости возбуждаются колебания заданных параметров, которые через наголовник передаются погружаемому элементу. Колебания, возбуждаемые в горизонтальной плоскости, взаимно уравновешиваются.

К основным параметрам вибропогружателей относятся мощность электродвигателя; статический момент дебалансов, равный произведению массы неуравновешенной части дебалансов на расстояние от центра масс до оси вращения; вынуждающая сила, создаваемая дебалансами; амплитуда колебаний; частота вращения дебалансных валов.

Вибропогружатели подразделяют на низко - (300-500 кол./мин) и высокочастотные (700-1500 кол./мин). Первая группа предназначена для погружения элементов с преимущественно лобовым сопротивлением (сваи с большим поперечным сечением, сваи-оболочки большого диаметра); вторая - для погружения элементов небольшой массы с малым лобовым сопротивлением (шпунт, металлические трубы и т. д.).

Высокочастотный вибропогружательВ-402 (рис. 5) состоит из электродвигателя 7, установленного на подпружинных пригрузочных плитах 6, расположенных над вибровозбудителем 2. Количество пригрузочных плит, а следовательно, и вес пригруза можно изменять и подбирать режим вибрации в соответствии с грунтовыми условиями и параметрами погружаемых элементов.

Рис. 5. Вибропогружатель высокочастотный

1 - наголовник; 2 - вибровозбудитель; 3 - пружина; 4 - промежуточный вал; 5 - цепная передача; 6 - пригрузочная плита;

7 - электродвигатель; 8 - проушина

Вращение от вала электродвигателя передается сначала на промежуточный вал 4, а с него при помощи цепной передачи 5 - на ведущий вал вибровозбудителя. Положение вибровозбудителя относительно пригрузочной плиты регулируют изменением силы сжатия пружин 3; амплитуду и частоту колебаний вибратора - положением дебалансов.

Вибропогружатель имеет гидрофицированный наголовник 1, соответствующий профилю погружаемого элемента. Свая или шпунт в наголовнике фиксируется гидроуправляемыми захватами, для чего на корпусе вибропогружателя смонтирована гидростанция с собственным приводным электродвигателем. Для подвески вибропогружателя служит проушина 8.

Вибропогружатели низкочастотные принципиального конструктивного отличия не имеют.

Вибромолоты

Вибромолоты (рис.6). Передают погружаемому элементу как вибрационные, так и ударные импульсы. Они представляют собой вибропогружатели особой конструкции, соединенные с погружаемым элементом при помощи упругих звеньев (пружин) или свободно устанавливаемые на погружаемый элемент.

Рис. 6. Вибромолот

1 - вибровозбудитель; 2 - дебалансы; 3 - ударник; 4 - наковальня; 5 - пружины; 6 - наголовник

Вибромолоты состоят из дебалансного вибровозбудителя 1 направленных вертикальных колебаний с ударником 3 и наголовника 6 с наковальней 4. Ударная часть связана с наковальней рабочими пружинами 5. Под влиянием этих колебаний ударная часть периодически ударяет по наковальне.

Когда амплитуда колебаний превышает зазор между ударной частью вибромолота и наковальней 4, возникают периодические удары вибромолота, передаваемые через наголовник 6 погружаемому элементу. Частота и энергия ударов зависит от соотношения основных параметров молота: массы ударной части, жесткости пружин, момента массы дебалансов и т. д. Зазор регулируют в процессе работы, добиваясь в каждом отдельном случае наилучшего соответствия режима работы вибромолота условиям погружения элемента. Вибропогружатели и вибромолоты работают в комплекте с грузоподъемным средством (автомобильный пневмоколесный или гусеничный кран) требуемой грузоподъемности. Вибропогружатели оборудованы для этого специальной подвеской 8 (см. рис. 5), а вибромолоты кроме того, имеют амортизатор, предохраняющий грузоподъемное средство от вибрационного воздействия.

Основным уравнением для определения режима работы вибропогружателя является

,

где:

Р- вынуждающая сила, Н;

mr - статический момент дебалансов кг м;

- угловая скорость вращения дебалансных валов, рад/с;

k- коэффициент, учитывающий параметры погружаемых элементов;k= 1 - для легких свай;k= 0,6 - для тяжелых свай и шпунта;

T- полное критическое сопротивление грунта срыву, Н;

- касательное напряжение грунта срыву, Па;

P- периметр сна и, м;

L- расчетная длина сваи м.

Амплитуда колебания вибропогружателя должна быть достаточной для погружения сваи:

,

где:

- коэффициент, принимаемый по экспериментальным данным (= 0,8 - для железобетонных свай и свай-оболочек;= 1 - для других типов свай и шпунта);

- суммарная масса колеблющихся частей, кг (вибропогружателя, наголовника, .сваи и грунта);

- минимальная требуемая амплитуда колебаний, м.

Давление, создаваемое силой тяжести вибропогружателя, наголовника, сваи и дополнительного пригруза, должно быть не мене рекомендуемого, :

стальные трубы небольшого (до 12 см) диаметра и другие элементы площадью до 150 см- 15-30;

деревянные и стальные трубчатые (закрытые) сваи площадью до 800 см- 40-50;

железобетонные сваи квадратного и прямоугольного поперечного сечения площадью до 2000 см60-70.