Копер сваи – Погружение свай: ударный метод, технология забивки, вибрирование, вибровдавливание, завинчивание и подмыв грунтов, осмотр издели | ofundamentah.com

По степени подвижности рабочего оборудования различают копры универсальные, полууниверсальные и простые. Универсальные копры обеспечивают полный поворот платформы с установленным на ней оборудованием, изменение вылета и наклон копровой стрелы для погружения наклонных свай. Полууниверсальные копры обеспечивают либо только поворот платформы для погружения вертикальных свай, либо наклон стрелы при работе с наклонными сваями. Простые копры, к которым относится обычно копровое оборудование, не имеют механизмов для поворотных (в плане) движений и наклона стрелы.

Рабочий процесс копра состоит из его перемещения к месту установки сваи, ее строповки, подтягивания, установки на точку погружения по предварительно выполненной разметке, выверки правильности ее положения, закрепления на свае наголовника, предохраняющего ее от разрушения при ударном погружении, установку на сваю погружателя, расстроповку сваи, ее погружение с последующей выверкой направления, подъем погружателя и снятие с погруженной сваи наголовника.

Навесные копры являются наиболее распространенным типом машин для производства свайных работ. Они могут быть универсальными и полууниверсальными. В качестве базовых машин используют тракторы, одноковшовые экскаваторы и автомобили. Каждую модель навесного копра комплектуют свайными молотами соответствующих типоразмеров. Для начала работы на новой строительной площадке навесной копер подготавливают к функционированию в соответствии с инструкцией по эксплуатации, затем с помощью автомобильного крана навешивают на стрелу в ее нижней части свайный молот и закрепляют на нем канат копрового агрегата.

Копры на тракторной базе применяют для работы со сваями длиной от 8 до 12 м при их линейном или кустовом расположении. Копровую стрелу 2 обычно навешивают на базовый трактор 3 в его задней части (рис.155,а). Ее наклон в продольной вертикальной плоскости на угол от 10 до 33° и в поперечной

плоскости на угол до 7° обеспечивается гидравлическими цилиндрами. Для подвески сваепогружателя (свайного молота) 1 с наголовником, подтаскивания и установки сваи в исходное для погружения положение используют канатно-блочные системы с гидравлическим приводом. Управляют копровым оборудованием с рабочей площадки с правой стороны по ходу трактора. Для подготовки к перебазированию копра с него снимают свайный молот, а верхнюю секцию стрелы соединенную с нижней секцией шарнирно, укладывают на подставку (рис.155,б). На небольшие расстояния копер перемещают собственным ходом, а на дальние перевозят на трейлере.

Копры на тракторной базе изготавливают также с боковой навеской копрового оборудования (рис.156) — обычно с левой стороны по ходу трактора. С правой же стороны располагают гидравлические цилиндры с полиспастами для подъема молота, сваи и противовеса. Управляют копровым оборудованием как из кабины машиниста, так и с выносного пульта. Последовательность забивки свай определяют так, чтобы

Копры на базе канатных экскаваторов (рис.157) применяют преимущественно для забивки свай длиной до 16м в котлованах и траншеях, располагая их на бровках выемок. Копровую стрелу 2 соединяют с головой экскаваторной стрелы 1 универсальным шарниром, позволяющим стреле наклоняться в любом направлении (до 20…35° продольно и до 1,5…5° в поперечном направлении) и поворачиваться относительно вертикальной оси. В нижней части копровую стрелу соединяют с поворотной платформой экскаватора двумя гидроцилиндрами 4. В системе наведения используют гидравлический привод с раздельным управлением каждым из двух нижних гидроцилиндров и гидроцилиндра 3 привода механизма поворота стрелы относительно собственной продольной оси. В рабочем положении копровая стрела опирается на грунтовое основание через гидравлический домкрат или выдвижную телескопическую пяту 5. Управляют копровым оборудованием из кабины машиниста.

За счет поворота платформы базового экскаватора рассматриваемые копры имеют обширную рабочую зону, благодаря чему они могут погружать несколько свай с одной рабочей позиции. По сравнению с тракторными копрами, перемещающимися на новую позицию после погружения каждой сваи, экскаваторные копры затрачивают меньше времени на выполнение операций рабочего цикла и поэтому обеспечивают более высокую производительность при прочих равных условиях. Наиболее эффективно использование экскаваторных копров при кустовом расположении свай. Копры на экскаваторной базе при работе в однородных грунтах средней плотности и проходимости могут погружать за смену до 25…30 свай длиной 8м, до 15…20 свай длиной 12м и до 8…12 свай длиной 16м.

Копры на автомобильной базе применяют преимущественно на рассредоточенных свайных работах малых объемов в радиусе до 200км, в частности, в строительстве технологических трасс, в трубопроводном и сельскохозяйственном строительстве при длине свай до 8м. Автомобильными копрами погружают также пробные сваи при инженерно-геологических изысканиях, контрольных исследованиях, привязке и корректировке проектов свайных фундаментов. Конструктивно копровое оборудование сходно с таковым для навески на гусеничные тракторы.

В случае меж объектных переездов копровое оборудование укладывают в транспортное положение в течение 10…15 минут без разборки, снятия молота и применения грузоподъемных средств. Средняя эксплуатационная производительность автомобильных копров при работе со сваями длиной 6…8м в грунтах средней плотности и проходимости составляет 18…22 сваи в смену.

Рельсоколесный копер (рис.158) состоит из нижней рамы 1 с ходовыми тележками 2, поворотной платформы 6, опирающейся на нижнюю раму через опорно-поворотное устройство, с расположенными на ней силовой установкой (обычно электрической), механизмами (в том числе одной или двумя лебедками для подъема и установки в рабочее положение сваи и погружателя), органами управления, кабиной и противовесом, мачты З и механизмов 4 и 5 для изменения ориентации мачты относительно платформы.

Если размеры и конфигурация свайного поля таковы, что с одной установки рельсового пути нельзя погрузить в грунт все сваи, то для работы используют несколько копров, работающих каждый на своем рельсовом пути, или перекладывают рельсовый путь после выполнения работ с прежней его установки.

После перемещения копра его надежно стопорят стояночными тормозами или другими устройствами. Для районов массового жилищного и промышленного строительства, а также при возведении зданий и сооружений на слабых и водонасыщенных грунтах или при наличии в строящемся здании значительного технического подполья наиболее рационально применять копры мостового типа — КМ (рис.159,а), называемые также мостовыми копровыми установками, состоящими из самоходного моста 4, передвигающегося по рельсам 5, уложенным вдоль свайного поля (обычно на бровках котлована), и тележки 3 с копровым оборудованием 2 или рельсового копра, перемещающихся по мосту поперек свайного поля. Все механизмы копровой установки приводятся в движение электродвигателями с гидравлическими автоматизированными (координатно-шаговыми) или неавтоматизированными системами наведения. В случае автоматического наведения сваи на точку погружения установки обеспечены программным или полуавтоматическим управлением с использованием следящих устройств, устанавливаемых на механизмах передвижения моста и копрового оборудования. Управляют координатно-шаговым устройством из кабины 1 с кнопочного пульта или системы кнопочного набора кодовых знаков телефонного типа. Известны также мостовые копровые установки на рельсовом или гусеничном ходу, не имеющие систем наведения свай. Перевозят мостовые копры седельным автомобилем-тягачом с использованием прицепа-роспуска (рис.159,б), который подводят под мост после его вывешивания.

Для работы со сваями длиной 3…12м отечественная промышленность выпускает также копровое оборудование, навешиваемое на базовые машины (тракторы, автомобильные краны, одноковшовые экскаваторы).

Копровое оборудование автономно по энергоснабжению, маневренно на строительной площадке, надежно в эксплуатации. Его недостатком являются повышенные затраты времени на маневровые движения для установки сваи в заданную точку свайного поля. Навесное копровое оборудование на базе автомобильных кранов применяют при малых рассредоточенных объемах свайных работ и необходимости быстрого перебазирования (пробные сваи при инженерно-геологических исследованиях, строительство линий электропередачи, трубопроводов большой протяженности и т.п.).

Копер С-532 — Специальные виды работ в строительстве

Копер С-532, предназначенный для забивки тяжелых железобе­тонных свай длиной от 10 до 17 м сечением 40X40 см, оборудован дизель-молотом С-330 или С-859.
Основными частями копра (рис. 3.18) являются: платформа 1, установленная на катках для передвижения по рельсовому пути 7; рама 2, выдвигаемая вперед на 1 м для забивки свай, расположенных в два ряда, мачта 3 с головкой, имеющей консоль с блоками для канатов, монтажная стойка с подкосом 4, механизм изменения наклона мачты 5 (вперед и назад), лебедка с электродвигателем 6. Для контроля наклона мачты на платформе копра неподвижно закреплен ука­затель наклона и шкала, укрепленная на мачте (рис. 3.18, б). Цифры на шкале, расположенные выше нуля, соответствуют наклону мачты назад, а ниже нуля — для замера наклона ее вперед. Устойчивость копра обеспечивается растяжками и противовесом — грузом до 10 Т.

Этим копром можно забивать вертикальные и наклонные сваи. Направление их обеспечивается двумя каретками. Для погружения свай ниже основания копра имеется выдвижная секция мачты дли­ной 4 м.

Самоходные копровые агрегаты могут быть смонти­рованы на базе экскаваторов и оснащены навесной или подвесной копровой мачтой. Этими агрегатами можно погружать с одной сто­янки несколько свай, поэтому применять их целесообразно при кус­товом и двухрядном расположении свай. Мачты этих агрегатов ре­шетчатые и трубчатые; их можно скреплять со стрелой крана жест­ко на 3-4 м ниже головки ее или шарнирно подвешивать к верхней части стрелы.

Навесные мачты позволяют погружать сваи на вылетах от оси вращения крана-экскаватора до 6 м. Агрегатами с подвесными мачтами можно погружать сваи на вылетах до 8-10 м, но с опиранием низа мачты на грунт. Телескопическая распорка служит для приве­дения мачты в вертикальное положение и придает ей жесткость. При работе на неровной местности агрегаты с подвесной копровой мачтой не обеспечивают точности погружения сваи.

Рис. 3.18. Копер без поворотной платформы С-532:
а — схема копра; б — указатель наклона мачты копра С-532 и приборы для контроля наклона мачты: 1 — корпус; 2 — ру­коять арретира; 3 — ось с шарикоподшипниками 4; 5 — дос­ка; 6 и 14 — шкалы; 7 и 13 — указатели наклона мачты, 8 — поводок, 9 — арретир;  10 и 15 — грузы;  11 и 12 — рычаги

В некоторых копровых агрегатах, смонтированных на базе кранов-экскаваторов, мачта присоединена к стреле крана при помощи двухшарнирной подвески, позволяющей поворачивать мачту в любом направлении и устанавливать в вер­тикальное положение. Недостатком такого крепления является ограничение по­лезной высоты мачты и соответственно уменьшение длины погружаемых свай.

На рис. 3.19 показана схема копрового агрегата на базе крана-экскаватора Э-1003 или Э-1004, позволяющего погружать железобе­тонные сваи длиной до 12-14 м.

Рис. 3.19. Копровый самоходный агрегат на      базе     крана-экскаватора Э-1003 (Э-1004)   с навесной мачтой:
1 — стрела крана-экскаватора; 2 — мачта коп­ра; 3 — головка с блоками; 4 — полиспаст; 5 — канат для подъема молота; 6 — канат для подтаскивания и подъема сваи; 7 — стреловой канат для удержания стрелы в необходимом положении; 8 — дизель-молот; 9 — наголовник; 10 — телескопическая распорка

В агрегатах, смонтированных на базе экскаваторов прямой ло­паты Э-652А и других, навесные мачты крепят жестко к стреле (пос­ле снятия   рукояти).    Агрегат С-860, смонтированный на базе экскаватора Э-625А (см. рис. 3.21), оснащен устройст­вом для изменения положения копровой мачты и поперечных осей для установки сваи в стро­го вертикальное положение.

Возможность поворота плат­формы агрегата с мачтой на  360° вокруг горизонтальной оси позволяет забить с одной стоянки несколько свай. В качестве сваепогружателей мож­но применять дизель-молот, паровоздушный молот и вибра­ционные машины.

На базе экскаватора Э-10011А создан копровый аг­регат СП-50 и на базе экскава­тора ЭО-6143 — агрегат СП-51, предназначенные для погруже­ния железобетонных свай сече­нием 35х35 см. длиной 12 м (агрегатом СП-50) и 16 м(аг­регатом СП-51). Эти агрегаты имеют механизмы управления мачтой, позволяющие прида­вать мачте наклон вперед — назад, вправо — влево и выдвигать раму для изменения вы­лета мачты агрегата СП-50 на 1,05 м, а у С-51 — на 1,2 м.

Самоходные копровые аг­регаты на базе гусеничных стреловых кранов МКГ-20 и МКГ-25 предназначены для за­бивки железобетонных свай длиной до 16 м и весом до 5 Т.

Рис.   3.20.    Копровый     самоходный агрегат С-860 на базе экскаватора Э-652А с навес­ной мачтой:
1 — мачта; 2 — направляющие; 3 — блок для ка­ната; 4, 5 — гидроцилиндры для наклона мачты и поворота   ее   вокруг    оси    на   22,5°;   6 — крановая стрела  с  шарнирной  опорой

Технические характеристики копровых полноповоротных агрега­тов на базе экскаваторов и на гусеничном ходу приведены в табл. 3.12.

Таблица  3.12 Характеристики копровых полноповоротных агрегатов

Копры на базе тракторов и трубоукладчиков применяют для по­гружения наклонных и вертикальных свай длиной 6-8 м и сечени­ем 30х30 см (имеются модели для забивки свай длиной до 16 м). По месту расположения навесных мачт различают агрегаты с мачтой, расположенной в хвостовой части трактора, и с мачтой, ук­репленной с боку трактора. Копры оборудованы дизель-молотами и большинство их имеет спе­циальные механизмы для изменения углов наклона мач­ты и выдвижения ее вперед. К агрегатам с мачтой, расположенной в хво­стовой части трактора, отно­сят копры С-533А и С-870.

Молот внутреннего сгорания: Как технологично бросить бабу

Наверняка многим из наших читателей отравлял жизнь работающий неподалеку сваебойный молот, с оглушительным грохотом забивающий сваи в фундамент строящегося здания. Но у наиболее любознательных помимо раздражения молот вызывал неподдельный интерес — как он устроен? Большинство современных молотов действительно имеют очень остроумную конструкцию, представляя собой, по сути, элементарный дизель. Они так и называются — дизель-молоты

Схема устройства дизель-молота

История вопроса

Исстари для того, чтобы забить сваю, ее ставили вертикально и «роняли» на нее сверху тяжелый груз. На всех языках этот груз называется по‑разному: боек, ударник, а у нас чаще всего «баба». Происхождение этого странного названия неясно, но, судя по всему, оно имеет отношение к древним языческим каменным изваяниям, которые славяне также называли «бабами» и, вполне возможно, использовали для забивания деревянных свай.

Для забивания сваи служил копер, специализированный подъемный кран, пригодный лишь для подъема и сбрасывания бабы. Мощность требовалась небольшая, всего 2−3 л.с. Поэтому изначально для привода использовались люди и лошади, а лишь потом появились паровые копры.

Тогда-то и додумались до простой мысли. Бабу совершенно не обязательно поднимать с помощью какого-то крана. Достаточно подвести к ней энергию пара и заставить самостоятельно прыгать, отталкиваясь от верхушки сваи. При этом первый толчок свая получает, когда механическая баба совершает прыжок, а второй — когда она падает на сваю. Паровые копры-молоты оказались очень эффективными, но собственно паровой котел сильно усложнял конструкцию. Решить проблему смогли молоты внутреннего сгорания.

Как бросить бабу

В принципе такой копр-молот является обычным поршневым двигателем, только без кривошипно-шатунного механизма. Да он и не нужен: возвратно-поступательное движение поршня непосредственно используется для подъема и бросания бабы.

Первоначально эти двигатели работали на легком топливе, так же как обычные бензиновые моторы. Но оказалось, что выгоднее применять цикл Дизеля — и топливо можно использовать низкосортное, включая мазут, и расход его гораздо ниже. Так появился и дизель-молот.

Раньше почти в каждой школе можно было увидеть прекрасную демонстрационную модель такого дизель-молота. Она состояла из двух тяжелых болванок со штангами. Верхняя болванка имела расточку, служившую цилиндром. На нижней болванке был выступ, исполнявший роль поршня. Учитель поднимал верхнюю болванку, бабу, и ставил ее на запор. После этого он клал в углубление поршня ватку, смоченную эфиром, и поворотом рукоятки запора сбрасывал бабу. При ее падении цилиндр надвигался на поршень. Там сжимался воздух, температура его повышалась, эфир вспыхивал. От этой вспышки давление в цилиндре резко возрастало, и баба подпрыгивала. До полного выгорания эфира модель успевала сделать 5−10 прыжков. Опыт был очень эффектен. В классе звенели стекла, после каждого взлета бабы из цилиндра вырывалось пламя и слышался громкий звук выхлопа продуктов сгорания эфира.

Нешкольный молот

А как устроен настоящий дизель-молот в простейшем варианте? Здесь все почти так же, как на школьной модели, только много сложнее. Баба ходит по направляющим копра. Поршень снабжен уплотнительными кольцами и имеет форсунку для распыления топлива. Подается оно насосом под давлением в несколько сотен атмосфер, как в обычном дизеле.

Перед началом работы дизель-молот поднимают и устанавливают на верхушку сваи. При этом баба подвешивается на автоматически запирающемся крючке. Рабочий дергает за канат, чтобы привести устройство в действие, крючок отцепляет бабу, и та начинает падать. Здесь, как и на школьной модели, движется не поршень, а цилиндр. Как только поршень окажется в цилиндре, начинается сжатие воздуха. На боку бабы расположен специальный штырь, который по мере ее движения толкает рычаг плунжерного насоса, и в цилиндр через форсунку впрыскивается порция топлива. К этому моменту температура сжатого воздуха превышает 700оС, и распыленное топливо вспыхивает. Повышается давление в цилиндре, баба подпрыгивает, и процесс повторяется до тех пор, пока свая не будет забита.

Самая совершенная тепловая машина

Работает дизель-молот по двухтактному циклу, и за один цикл свая получает два толчка. Первый — при падении бабы на поршень, второй — после вспышки топлива в цилиндре. Толчки передаются на сваю через шаровую опору, которая компенсирует неточность изготовления головки сваи. Масса ударной части дизель-молотов разной конструкции находится в пределах от 500 кг до 2 т. Средняя частота работы дизель-молота — 50−60 ударов в минуту.

Дизель-молот, несмотря на свою простоту, устройство весьма совершенное. Поскольку в нем нет кривошипно-шатунного механизма, его механический КПД может достигать 95−98%. А применение очень высоких (до 30) степеней сжатия значительно повышает термический КПД. Поэтому лучшие современные дизель-молоты являются едва ли не самыми совершенными тепловыми машинами и имеют КПД более 50%.

Свайный копер виды и их характеристики

Копры для забивания свай являются станинами, служащими для установки и удерживания забиваемых свай в вертикальном положении (или наклоном, если требуется), а также для подъема молотов и направления их ударов.
Основная часть копра — направляющие стрелы, вдоль которых движется молот в процессе забивки свай, — бывает деревянной и металлической. В зависимости от длины сваи, условий ее погружения, а также типа используемого молота применяются различные типы копров: стандартные копры простейшей конструкции; универсальные копры, обеспечивающие производство работ в различных условиях; плавучие копры, приспособленные для погружения свай на местности, покрытой водой

Стандартные свайные копры простейшей конструкции. Типичным представителем этой группы является деревянный стандартный копер (рис. 1), состоящий из параллельных вертикальных неподвижных стрел-стоек, жесткость и устойчивость которых обеспечиваются системой подкосов. Основанием копра служит горизонтальная рама, на которую устанавливается площадка для силового оборудования. Для удобства обслуживания копра предусматривается лестница, являющаяся в то же время подкосом.

Все части станины изготовляются из деревянных брусьев и соединяются врубками, крепленными металлическими поковками. Для предохранения от изнашивания и уменьшения трения внутренние стороны стрел, служащие для направления движения молота, окантовываются полосовой или уголковой сталью. В голове копра в верхней части стрел укрепляются два блока — один для подъема сваи, другой для подъема молота. Высота деревянных копров в зависимости от длины забиваемых свай колеблется от до 15—20 м. Эти копры могут быть установлены на колеса и приспособлены для neредвижения по рельсовому пути.

Стандартные копры для забивания свай изготовляются и металлическими, аналогичными деревянным. Они, как правило, снабжены колесными xoдами и перемещаются по рельсовому пути, в то время как деревянные нередко передвигаются по прогонам на катках из бревен или металлических труб диаметром 22—26 см, которые подкладываются под раму копра.

Рис. 1. Деревянный копер
1 — станина; 2 — стрелы; 3 — подкосы; 4 — лестница; 5 — молот; 6 — лебедка; 7, 8 — шкивы

Металлические свайные копры для забивания свай , как правило, делают сборно-разборными, что облегчает их перевозку с одной площадки на другую.
Для работы с дизель-молотами применяют легкие металлические копры (рис. 35) сборно-разборной конструкции, состоящие из треугольной рамы 1 с колесами для перемещения копра, направляющих стрел 2 с блоками для подъема свай в молота 4 и систем: трубчатых подкосов 3. Конструкция стрел зависимости от условий забивки позволяет собирать копер высотой от 5,5 до 10,8 м. В настоящее время аналогичные конструкции копров разработаны для дизель-молотов весом 600, 1 250 и 1 800 кг.

В практике производства работ нередко встречаются случаи, когда голова забиваемой сваи находится ниже уровня рельсовых путей (забивка в котловане, на воде, в узких траншеях и т. п.).

Рис. 2. Металлический копер для забивания свай легкой конструкции

Такие сваи можно забивать и при наличии обычного копра с неподвижными вертикальными стрелами, применяя короткий деревянный брус (подбабок), устанавливаемый на голову свая. Однако подобный способ невыгоден, так как подбабок поглощает значительную часть энергии молота (до 55%), вследствие чего уменьшается производительность при забивке.

В некоторых конструкциях копров возможно наращивание стрел снизу. Но значительно большие удобства представляют копры с выдвижными (телескопическими) стрелами. Внутри обычных неподвижных стрел в стандартном копре расположены вторые выдвижные направляющие стрелы, в которых ходит молот.

Подвижные стрелы поддерживаются канатом и с помощью лебедки могут быть опущены ниже уровня рамы стрелы на необходимую глубину. В остальном конструкция пров с выдвижными стрелами не отличает от конструкций обычных копров. Выдвижные стрелы, требующие дополнительного бара5ана у лебедки или применения отдельной лебедки, изготавливаются как из металла, так из дерева.
Желание приспособить один и тот же копер к различным условиям забивки и одновременно облегчить и ускорить ряд операций привело к созданию универсальных копров.