устройство для погружения свай

Формула изобретения

1. Устройство для погружения свай, содержащее опорную плиту, копровую мачту, наголовник, блок для подъема и опускания наголовника, расположенный на верху мачты, лебедку, пригруз, установленный на опорной плите, и устройство передачи нагрузки на сваю, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено штангой, на верхнем конце которой жестко закреплена рамка, а на нижнем конце закреплен наголовник, установленной вдоль продольной оси копровой мачты и соединенной с лебедкой, при этом копровая мачта выполнена в виде четырехстоечной стрелы с подкосами и верхним поясом в виде площадки, установленной на горизонтальной раме, а устройство передачи нагрузки на сваю выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из двух пар силовых гидроцилиндров, сочлененных штоками с подвижной крестовиной, свободно опирающейся на наголовник, а цилиндрами - с подвижными балками, фиксируемыми на стреле с помощью фиксаторов, и вибратора, установленного в рамке над штангой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пригруз выполнен в виде контейнеров с металлоломом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам механизации свайных работ. Существуют два варианта способа вдавливания - статическое вдавливание с помощью устройства АВС-35 и вибровдавливание с помощью агрегатов ВВПС020/11 или ВВПС-32/19. Рассматривая способ вдавливания применительно к свайным фундаментам, где расчетная несущая способность одной сваи составляет порядка 35-40 т.с., что присуще для зданий в 5-6 этажей в массовом жилищном строительстве, то выбор падает на вариант статического вдавливания, где максимальное усилие вдавливания достигает 35 т.с. (3,5 кН) против 18 т.с. (1,8 кН) по варианту вибровдавливания.

Известно вибровдавливающее устройство (М.И.Смородинов. Специальные машины и оборудование для устройства оснований и фундаментов. Изд. “Машиностроение”, М., 1972, с. 236, рис.148), которое монтируется на базе трактора С-100 и состоит из мачты с направляющими для вибропогружателя, передней и задней металлических сварных рам, лебедки с электроприводом, электрогенератора, полиспаста, вибропогружателя и шкафа с элетропусковой аппаратурой.

Устройство работает следующим образом. Предварительно производят бурение лидерной скважины, затем выставляют сваю над скважиной и опускают вибропогружатель на сваю до упора в грунт. Далее включают вибропогружатель и производится первый этап погружения сваи под действием собственного веса сваи и вибропогружателя. Когда погружение замедляется, включают лебедку на вдавливание и производят погружение комбинированным воздействием вибрации и статического усилия.

Недостатком устройства является то, что воздействие вибрационной нагрузки на факт погружения сваи в грунт заканчивается на определенной глубине погружения сваи, при которой расчетная нагрузка на сваю получается настолько мала, что свайный фундамент становится дороже ленточного, а составляющая от статической нагрузки явно недостаточна. Поэтому это устройство целесообразно применять при устройстве свайного фундамента для опор линий электропередач, где расчетные нагрузки на сваю можно принимать исходя из возможности устройства с учетом его полной автономности.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для вдавливания свай типа АВС-35 (М.И.Смородинов. Специальные машины и оборудование для устройства оснований и фундаментов. Изд. “Машиностроение”, М., 1972, с.234, 235, рис.147), состоящее из двух тракторов С-100 (рабочего и пригрузочного), опорной плиты, копровой мачты, смонтированной на рабочем тракторе, которая может занимать либо вертикальное (рабочее), либо наклонной положение (транспортное), блока для подъема и опускания опорной плиты и наголовника, расположенного на верху мачты, подвижного наголовника, блока для подтягивания сваи к агрегату, лебедки грузоподъемностью 1,5 т.с. с балансирующим грузом весом 2 т. И второй лебедки грузоподъемностью 5 т, установленной на втором пригрузочном тракторе.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно пробуривается легким буровым станком лидерная скважина, затем над ней устанавливается рабочий трактор и опускается опорная плита. Сваю с помощью лебедки поднимают, выравнивают в стрелах мачты и опускают острием в скважину. После опускания наголовника на голову сваи и въезда пригрузочного трактора на опорную плиту с помощью лебедки и шестикратного полиспаста начинается погружение сваи в грунт. Заданная несущая способность погружаемой сваи контролируется по динамометру, встроенному в канатно-блочную систему, работающей от лебедки с грузоподъемностью 5 т.с.

К достоинствам устройства относится то, что оно позволяет достигать максимального усилия вдавливания 35 т.с., возможность точного определения несущей способности сваи в процессе ее погружения, в качестве штатного оборудования для пробного погружения свай перед началом свайных работ и для контроля несущей способности сваи после “отдыха”, его работа практически бесшумна, а это позволяет использовать его в черте города в любое время суток, не вызывая опасной сейсмичности оснований близко расположенных зданий, кроме того, не возникает проблем с запуском и при работе в любое время года.

Однако устройство обладает и рядом недостатков.

Практика применения устройства показывает, что вспомогательные операции занимают 70-80% от общего времени цикла вдавливания, низкая производительность, которая не превышает 14-16 шестиметррвых свай в смену, большая энергоемкость работ, мощность двух тракторов С-100 по 73 кВт, работающих практически 8 часов, удельная энергоемкость составляет (73×2×8)/16=73 кВт/час на одну сваю.

Задачей предлагаемого изобретения является получение устройства для погружения свай, в котором предусматривалась бы возможность воздействовать на погружаемую сваю как статической нагрузкой, так и вибрационной раздельно или в их сочетании, повышение производительности и снижение удельной энергоемкости процесса погружения свай.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известном устройстве для погружения свай, содержащем опорную плиту, копровую мачту, наголовник, блок для подъема - опускания наголовника, расположенный на верху мачты, лебедку, пригруз, установленный на опорной плите, и устройство передачи нагрузки на сваю, дополнительно установлена штанга, на верхнем конце которой жестко закреплена рамка, а на нижнем конце закреплен наголовник, расположенная вдоль продольной оси копровой мачты и соединенная с лебедкой, при этом копровая мачта выполнена в виде четырехстоечной стрелы с подкосами и верхним поясом в виде площадки, установленной на горизонтальной раме, а устройство передачи нагрузки на сваю выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из двух пар силовых гидроцилиндров, сочлененных штоками с подвижной крестовиной, свободно опирающейся на наголовник, а цилиндрами с подвижными балками, фиксируемыми на стреле с помощью фиксаторов, и вибратора, установленного в рамке над штангой.

При этом в качестве пригруза использованы контейнеры с металлоломом.

Выполнением гидросистемы в виде двух пар силовых гидроцилиндров, попарно и поочередно воздействующих на сваю, достигается возможность непрерывного погружения сваи до требуемой глубины при малых размерах цилиндров. При работе устройства в совмещенном режиме, когда работают одновременно гидравлическая и вибрационная системы, повышается интенсивность погружения сваи в грунт и за счет этого увеличивается производительность устройства.

Выполнение пригруза, общая масса которого рассчитана на 40 тонн, в виде контейнеров с металлоломом по 5 тонн каждый в расчете на работу устройства в агрегате с башенным краном грузоподъемностью 5 тонн и с установочной мощностью порядка 54 кВт позволяет в три раза по сравнению с прототипом уменьшить энергоемкость.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для погружения свай, на фиг.2 - поперечное сечение I-I на фиг.1, на фиг.3 - поперечное сечение II-II на фиг.2.

Устройство состоит из базовой металлоконструкции, включающей горизонтальную раму 1, в которой установлена опорная плита (не показана), копровую мачту 2 в виде четырехстоечной стены с подкосами 3 и верхним поясом в виде площадки 4, грузовую лебедку 5, установленную на площадке верхнего пояса 4, фиксаторы 6, установленные на стойках копровой мачты 2 по всей длине с заданным шагом, серьгу 7, шарнирно закрепленную на копровой мачте 2, с помощью которой последняя сочленяется с краном (башенным или стреловым), вибратор 8, заключенный в рамке 9, которая жестко сочленена с верхним концом штанги 10, установленной вдоль продольной оси копровой мачты, наголовник 11, жестко закрепленный на нижнем конце штанги 10, крестовину 12, свободно опирающуюся на наголовник 11, через центральную часть которой пропущена штанга 10, нижнюю 13 и верхнюю 14 подвижные балки, через средние части которых свободно пропущена штанга 10, две пары одинаковых силовых гидроцилиндров 15, из которых первая пара своими штоками жестко сочленена с крестовиной 12, а цилиндрами с нижней подвижной балкой 13, а вторая пара гидроцилиндров также сочленена с крестовиной 12 и верхней подвижной балкой 14, которая выполнена по форме буквы “П”, чем обеспечивается возможность в исходном для работы копра положении (когда штоки всех четырех гидроцилиндров втянуты) зафиксировать обе подвижные балки фиксаторами 6 на одном уровне, основное силовое оборудование копра, включающее передвижную насосную гидравлическую станцию с пультом управления (не показано). Для восприятия реактивного усилия при вдавливании сваи рама 1 загружается с помощью крана съемным пригрузом 16.

Устройство работает следующим образом.

После установки устройства с помощью крана на рабочей позиции и установки пригруза 16 на опорную плиту все фиксаторы 6 приводятся в нерабочее положение, позволяющее подвижным балкам 13 и 14 с помощью грузевой лебедки 5 свободно подняться по стреле до крайнего верхнего положения и удерживаться в этом положении той же лебедкой на время заводки сваи 17 под наголовник 11, после чего лебедка 5 растормаживается, а все фиксаторы приводятся в рабочее положение, как это показано на фиг.1, при этом одна пара самых верхних фиксаторов фиксирует от подъема вверх нижнюю подвижную балку, а другая пара - верхнюю балку. Затем включается в работу пара цилиндров 15, сочлененных с крестовиной 12 и нижней подвижной балкой 13, в результате чего свая 17 погружается в грунт, а вторая пара гидроцилиндров 15 не работает и вместе с крестовиной 12 опускается на величину хода штоков, которая соответствует шагу расстановки фиксаторов 6. В момент полного выхода штоков первой пары гидроцилиндров, что совпадает с фиксацией верхней подвижной балки 14, поток рабочей жидкости автоматически направляется во вторую пару гидроцилиндров (устройство переключения потока рабочей жидкости не показано) и они включаются в работу. Таким образом, погружение сваи с помощью силовых гидроцилиндров осуществляется непрерывно. Для увеличения скорости погружения сваи подключается к работе вибратор 5, что приводит к снижению сопротивления внедрению вибрирующей и находящейся под большой нагрузкой сваи 17 в грунт и позволяет значительно сократить массу статического пригруза и уменьшить затраты времени на операции с ним.