Молоты и вибропогружатели

Сваебойное оборудование применяют для погружения в грунт свай, шпунта и оболочек в случаях, когда необходимо предотвра­тить сползание грунтовых откосов, а также при необходимости передать часть нагрузки на более прочные слои грунта, залегаю­щие на глубине нескольких метров под грунтовыми основаниями инженерных сооружений. На вечномерзлых грунтах свайное стро­ительство является одним из немногих промышленно освоенных и относительно недорогих способов предотвратить их оттаивание и подвижки под жилыми и промышленными зданиями. Простей­шее сваебойное оборудование состоит из копра, молота и сило­вой установки.

Свайные молоты. Сваи погружают в грунт с помощью свайных молотов, различающихся по конструкции и типу используемого привода.

Механический молот представляет собой массивный металли­ческий ударник, двигающийся по направляющим. Канатно-блочный механизм, приводимый лебедкой, поднимает ударник на высоту 4...5 м. После того как ударник достигнет максимальной * высоты, муфта сцепления, соединяющая редуктор грузоподъем­ного механизма с барабаном, отключается, тормоз, удерживаю­щий канатный барабан, растормаживается, и ударник под дей­ствием силы тяжести падает на головку сваи. В момент удара тор-Виоз снова включается, чтобы предотвратить инерционное сматывание каната с барабана, способное привести к выходу установки из строя. Затем включается муфта сцепления и привод лебедки, и ударник снова поднимается в исходное для удара положение. Та­ким образом, производительность механического молота опреде­ляется массой ударника, которую нельзя увеличивать бесконеч­но, и ускорением свободного падения, на величину которого по­влиять в принципе невозможно. Кроме того, установка должна располагаться на поверхности грунта таким образом, чтобы удар был направлен строго вертикально, а если в процессе забивки ось сваи отклонится от вертикали, эффективность удара резко сни­жается (известно, что при отклонении оси удара от вертикали на 5° энергоемкость скола фрагмента породы увеличивается в 2 раза). Обычно механическими молотами оборудуют так называемые коп­ровые установки, базирующиеся на стреловых гусеничных кранах и экскаваторах-драглайнах, так как для их работы обязательно наличие канатной лебедки и канатно-блочного полиспаста.

В современном транспортном строительстве механические мо­лоты практически не используются из-за низкого КПД, малой частоты ударов и низкой эффективности при забивке свай, угол наклона которых к поверхности земли отличается от прямого.

Паровоздушный молот прямого действия (рис. 3.10) использует для забивки свай энергию удара свободно падающего корпуса молота. Корпус 4 молота — цилиндрическая гильза, дно которой используется как ударник, а стенки образуют паровоздушную ка­меру. Корпус нижней своей частью входит в направляющий ста­кан 2, закрепленный на наголовнике / сваи 11, что обеспечивает совпадение вектора силы удара с осью сваи. Шток 6 поршня 3, входящего в камеру сверху, крепится к металлоконструкции мач­ты копра рычагом 7. Сжатый пар или воздух подаются в штоковую полость 9 через клапан 8 и поднимают корпус до упора, после чего полость соединяется с атмосферой через клапан 5, давление в ней падает и корпус, свободно падая, ударяет дном по наголовнику сваи.

Рис. 3.10. Паровоздушный молот прямого действия:

1 — наголовник сваи; 2 — направляющий ста­кан; 3 — поршень; 4 — корпус молота; 5 — вы­пускной клапан; 6 — шток поршня; 7 — рычаг крепления штока к мачте копра; 8 — впускной клапан; 9 — штоковая полость; 10 — поршневая полость; 11 — свая

Дизельные молоты отличаются надежностью и простотой экс­плуатации и не требуют дополнительного энергосилового обору­дования, что до недавнего времени делало их наиболее популяр­ными в строительстве. В штанговых дизельных молотах (рис. 3.12) ударный цилиндр скользит по двум направляющим цилиндрическим штангам 2 и 6, соединенным с верхней пятой 10 сферической опоры. Верхние концы штанг соединены траверсой 4 с механизмом захвата 5, за который может цепляться ударный цилиндр. Монолитный поршневой блок 9 устанавливается на верх­ней пяте сферической опоры, которая в сочетании с нижней пя­той 11, устанавливаемой на наголовнике сваи, компенсирует воз­можное несовпадение осей молота и сваи. Для улучшения тепло­обмена поршень имеет внутреннюю полость. Топливную форсун­ку/и систему подачи топлива монтируют на поршневом блоке. При падении цилиндра поршень входит в него, сжимая оказавшийся внутри воздух. После впрыскивания и воспламенения топ­лива в цилиндре происходит взрыв горючей смеси, отбрасываю­щий цилиндр вверх и одновременно забивающий сваю. В верхнем положении цилиндр захватывается крюком и удерживается до сле­дующего удара. Возможна работа в непрерывном режиме.

Рис. 3.12. Штанговый дизельный молот:

1 — свая; 2, 6 — штанги; 3 — про­ушина; 4 — траверса; 5 — механизм захвата цилиндра; 7— топливная фор­сунка; 8 — ударный цилиндр; 9 — поршневой блок; 10 — верхняя пята сферической опоры; 11 — нижняя пята сферической опоры, закрепля­емая на свае

В трубчатом дизельном молоте (рис. 3.13) тоже ис­пользуется принцип двигателя внутрен­него сгорания, но конструктивно он реализован иначе. Неподвижный ци­линдр 8 устанавливается на штанге коп­ра и крепится к наголовнику сваи 13 при помощи шабота 1. Шаботом назы­вается металлическая пробка, закрыва­ющая отверстие цилиндра со стороны сваи и способная при ударах поршня перемещаться относительно цилиндра в осевом направлении.

Рис. 3.13. Трубчатый дизельный молот: 1 — шабот; 2 — топливопровод; 3 — топливный насос; 4 — рычаг включения топливного насо­са; 5— кольцевой топливный бак; 6— поршень; 7 — шток поршня; 8 — цилиндр; 9 — проушина для крепления поршня к канату лебедки; 10 — сферическая головка бойка; 11 — всасывающе-выхлопной патрубок; 12 — сферическое углуб­ление в днище шабота; 13 — наголовник сваи; 14 — свая

Выпадение шабота из цилиндра предотвращается фиксирую­щим устройством. Кольцевой зазор между шаботом и цилиндром уплотнен компрессионными кольцами. Наголовник и шабот со­прикасаются сферическими поверхностями, которые компенси­руют возможное отклонение оси молота от направления удара. Наружный сферический торец шабота соприкасается с наголов­ником сваи, а в его внутреннем торце, находящемся внутри ци­линдра, имеется сферическое углубление 12. Головка бойка 10 поршня 6, являющегося ударной частью молота и свободно пере­мещающегося внутри цилиндра, оканчивается внизу выпуклой по­лусферой, поверхность которой эквидистантна поверхности углуб­ления в днище шабота. При движении вниз поршень сжимает воз: дух, находящийся в нижней полости, а в конце своего движения нажимает на рычаг 4 включения топливного насоса 3, который впрыс­кивает топливо в цилиндр, где оно собирается в углублении шабота. Сферическая головка поршня, ударяясь о поверхность углуб­ления в шаботе, разбрызгивает топливо в раскаленном в резуль-

| тате быстрого сжатия воздухе, в результате чего происходит обра­зование топливовоздушной смеси с ее последующим воспламене­нием. Сила взрыва толкает поршень вверх, а шабот вниз, что со­провождается забивкой сваи. По сравнению со штанговыми труб­чатые молоты обладают в несколько раз большей энергией удара, так как работают при в 2 раза меньшей степени сжатия, а высота подъема их ударной части больше на 30...40 %.