СВАЕВДАВЛИВАЮЩАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области строительства, а более конкретно - к устройствам для погружения свай методом статического вдавливания, и может быть использована при возведении свайного фундамента для жилых и общественных зданий и сооружений, а также при испытании грунтов статическими вдавливающими нагрузками по ГОСТ 5686-94.
Основными узлами установок для погружения свай вдавливанием являются устройство подъема сваи, вдавливающий механизм и ходовая часть. Производительность и эффективность свайных работ, как правило, зависят от усилия вдавливания, устойчивости на опрокидывание, маневренности и мобильности установки.
Известны установки, которые для повышения устойчивости и маневренности оснащены жесткой (опорной) плитой, закрепленной на ходовой части установки с возможностью поступательного перемещения вдоль гусениц ходовой части, например изобретения по патентам РФ №2106455, №2130994, №2158804. Установка для погружения свай или шпунта по патенту на изобретение №2130994, МПК E02D 7/20, E02D 7/00, содержит смонтированный на базовой машине (гусеничном кране) вдавливающий механизм, стрелу с направляющими, пригрузы и аутригеры. Вдавливающий механизм выполнен в виде канатно-блочной системы, состоящей из погружателя с подвижными блоками и неподвижными блоками, закрепленными на несущей раме, и каната, один конец которого закреплен на барабане лебедки, а другой - на несущей раме. Механизм подъема погружателя сваи выполнен в виде гидроцилиндров с канатным полиспастом. Опорная плита установлена под ходовой частью базовой машины с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль гусениц ходовой части. Недостатком установки является ограниченная маневренность и невозможность повышения усилия вдавливания без увеличения массы установки.
Из уровня техники известны также установки, в которых путем перемещения вдоль грузовой рамы пригруза, закрепленного на подвижной раме, регулируется усилие вдавливания (патент на изобретение РФ №2206664, свидетельства РФ на полезные модели №36393, №36394, №37115). Так, установка для погружения свай вдавливанием по свидетельству на полезную модель RU 36393, МПК E02D 7/20 содержит ходовую и поворотную платформу башенного крана, грузовую раму, которая с помощью подкосов и стоек закреплена на поворотной платформе. На грузовой раме расположена подвижная рама, на которой установлен пригруз, выполненный из отдельных съемных секций. На грузовой раме шарнирно закреплена также копровая мачта, на которой смонтирован погружатель с канатно-блочной системой вдавливания. Ходовые тележки ходовой платформы оборудованы захватами рельсового пути. Установка снабжена также выдвижными гидроопорами, которые опускают на грунт, чтобы приподнять установку для поворота ходовой платформы в нужном направлении. Для повышения производительности вдавливания свай на плотных грунтах, например таких, как тугопластичные суглинки, внутри копровой мачты с возможностью перемещения вдоль мачты установлен механизм бурения скважины. Усилие вдавливания создается массой установки, пригруза и усилия копровой мачты, передаваемого с помощью канатно-блочной системы на погружатель. Однако перемещение установки по рельсам снижает маневренность установки. К тому же при работе на рыхлом и неровном грунте рельсы тонут, прогибаются и ломаются. В связи с этим снижается надежность и устойчивость установки к опрокидыванию. К недостаткам следует также отнести неудобство в эксплуатации, поскольку в установке отсутствует кабина с пультом управления и оператору не представляется возможность управлять вдавливанием сваи непосредственно на рабочем месте.
За прототип заявляемой полезной модели принята установка для погружения свай вдавливанием по свидетельству на полезную модель RU 37115, МПК E02D 7/20. Установка по прототипу содержит поворотную и ходовую платформы башенного крана с участком рельсового пути, грузовую раму, которая с помощью жесткой пространственной системы закреплена на поворотной платформе и имеет с ней дополнительное шарнирное соединение. На поворотной платформе внутри жесткой пространственной системы, состоящей из стоек и подкосов, оборудована кабина с пультом управления. На грузовой раме, с двух ее сторон, смонтированы пригрузы, состоящие из отдельных съемных секций. Пригрузы установлены на грузовой раме с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения. В передней части грузовой рамы шарнирно закреплена копровая мачта с погружателем и канатно-блочной системой. Установка содержит также грузовую лебедку для подъема сваи и силовую лебедку для задавливания сваи в грунт. В передней части грузовой рамы установлены две выдвижные гидроопоры, а в центре поворотной платформы установлена третья выдвижная гидроопора. Выдвижные гидроопоры предназначены для приподнятия установки с участком рельсового пути при повороте установки. Наличие кабины с оператором, в отличие от описанных выше аналогов, делает установку по прототипу более удобной в управлении. Наличие жесткой пространственной системы позволяет повысить эффективность передачи усилия вдавливания, а возможность перемещения пригрузов позволяет регулировать усилие вдавливания. Однако предложенная конструкция не позволяет максимально использовать массу установки для передачи усилия на сваю, что снижает эффективность вдавливания. Кроме этого, ходовая платформа с закрепленной на ней поворотной платформой, установленная на рельсах с помощью ходовых тележек, и передвижение установки по рельсам не обеспечивают высокую устойчивость, надежность и маневренность установки. Недостатком является и отдаленность кабины с оператором от мачты с погружателем, которая осложняет наблюдение и управление процессом погружения сваи. Для перемещения установки на новую строительную площадку требуется демонтаж поворотной платформы и грузовой рамы с последующим их монтажом на новом месте, что повышает трудоемкость и снижает мобильность устройства. В совокупности указанные недостатки снижают производительность установки по прототипу.
Перед полезной моделью стоит задача повышения производительности и эффективности вдавливания одновременно с повышением удобства эксплуатации, маневренности и мобильности сваевдавливающей установки.
Технический результат при реализации полезной модели, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в повышении устойчивости, надежности установки, повышении усилия вдавливания за счет более рационального размещения кабины и пригрузов, позволяющего максимально использовать массу установки.
Технический результат достигается следующим образом.
Сваевдавливающая установка, как и прототип, содержит грузовую раму с боковыми выдвижными гидроопорами, кабину с пультом управления, установленную внутри жесткой пространственной конструкции прямоугольной формы, мачту, шарнирно закрепленную в передней части грузовой рамы, погружатель с канатно-блочной системой вдавливания, пригрузы, смонтированные с двух сторон на грузовой раме с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения, устройство для подъема сваи и силовую лебедку.
В отличие от прототипа заявляемая установка дополнительно содержит жесткую опорную плиту, установленную с возможностью перемещения вдоль установки, а грузовая рама снабжена опорой, на которой она закреплена с возможностью поворота на 360°. Опора грузовой рамы установлена на жесткой опорной плите с возможностью перемещения вдоль нее по наваренным сверху лыжам. Отличием является также то, что установка дополнительно содержит бурильный механизм, который размещен внутри мачты с возможностью перемещения вдоль нее, а устройство для подъема сваи состоит из гидроцилиндра и полиспастной системы. Кабина с пультом управления в заявляемой полезной модели, в отличие от прототипа, смонтирована на грузовой раме, а пригрузы размещены симметрично с двух сторон от кабины внутри единой жесткой пространственной конструкции прямоугольной формы.
Установка для перемещения грузовой рамы содержит гидроцилиндры, установленные горизонтально на жесткой опорной плите и соединенные с опорой грузовой рамы. Пригрузы, как и в прототипе, могут быть выполнены из отдельных съемных секций. Грузовая рама для установки пригрузов при их перемещении снабжена съемной консольной рамой с передними выдвижными гидроопорами.
В уровне техники не обнаружены сваевдавливающие установки, которые характеризуются той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемая полезная модель. Это подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вид спереди сваевдавливающей установки. На фиг.2 - вид установки сбоку. На фиг.3 - вид сваевдавливающей установки сверху.
Сваевдавливающая установка (фиг.1, 2) содержит грузовую раму 1, выдвижные передние гидроопоры 2, опору 3 для грузовой рамы 1, выдвижные гидроопоры 4, закрепленные с боковых сторон грузовой рамы 1 (с каждой стороны по паре). Гидроопоры 2, 4 опираются на опоры 5 (фиг.1, 3). В передней части грузовой рамы 1 шарнирно закреплена мачта 6 с погружателем 7 (фиг.1) и канатно-блочной системой 8 (фиг.3). Внутри единой жесткой пространственной конструкции прямоугольной формы 9 на грузовой раме 1 оборудована кабина 10 для оператора с пультом управления и пригрузы 11, установленные симметрично по обеим сторонам от кабины 10 и состоящие из отдельных съемных секций. Такое расположение кабины 10 с пригрузами 11 удобно в эксплуатации, поскольку позволяет оператору лучше наблюдать и управлять процессом погружения сваи и перемещением установки. В передней части грузовой рамы 1 смонтирована консольная рама 12 с выдвижными передними гидроопорами 2. Консольная рама 12 служит для установки пригрузов 11 в процессе их перемещения вдоль грузовой рамы 1. Установка опирается на железобетонную опорную плиту 13, уложенную на грунт. Сверху опорной плиты 13 наварены лыжи 14, на которые через опору 3 грузовой рамы 1 опирается вся установка. Подъем сваи осуществляется с помощью гидроцилиндра 15 через полиспастную систему. Выравнивание мачты 6 при погружении сваи производят с помощью гидроцилиндров 16. Перемещение опорной плиты 13 и всей установки по лыжам 14 производится гидроцилиндрами 17. Для погружения свай в плотные грунты сваевдавливающая установка оснащена бурильным механизмом 18 (фиг. 3). Для поворота установки в пределах 360° грузовая рама 1 установлена на опоре 3 через подшипник 19.
Установка работает следующим образом.
Сначала установку перемещают на точку погружения сваи. Для движения установки применен механизм шагающего типа. Оператор, находясь в кабине 10, опускает боковые выдвижные гидроопоры 4 до момента, пока опорная плита 13 не оторвется от грунта. Поворотом опоры 3 на подшипнике 19 оператор устанавливает нужное направление перемещения установки. Расположение кабины 10 и пригрузов 11, установленных симметрично по обеим сторонам кабины и внутри единой жесткой пространственной конструкции, исключает опрокидывание установки при перемещении и снижает нагрузку на поворотный подшипник 19. Затем оператор включает гидроцилиндры 17 и с помощью этих гидроцилиндров перемещает по ходу движения относительно установки опорную плиту 13. Выдвинув опорную плиту 13 в нужном направлении до упора, оператор поднимает гидроопоры 4, опуская опорную плиту 13 и всю установку на грунт. Включает гидроцилиндры перемещения 17 и перемещает теперь уже установку по лыжам 14 до нужного положения. Наличие опорной плиты 13 повышает устойчивость установки, как при ее перемещении, так и во время работы. Встав на точку погружения сваи, оператор гидроцилиндром 15 через полиспастную систему осуществляют подъем сваи. После подъема сваи копровщик направляет голову сваи в улавливатель погружателя 7 и фиксирует сваю в погружателе 7. Затем оператор при помощи копровщика устанавливает сваю на точку погружения и выравнивает мачту 6 в вертикальном положении. Немного поддавив сваю с помощью силовой лебедки (на чертежах не показана), оператор выдвигает передние выдвижные гидроопоры 2 до соприкосновения с грунтом и при помощи гидроцилиндров выдвигает пригрузы 11 на переднюю консольную раму 12. Перемещение пригрузов 11 необходимо для увеличения усилия вдавливания. Это обусловлено тем, что в момент погружения сваи центр тяжести установки за счет перемещения пригрузов максимально приближается к оси погружаемой сваи. Выдвинув пригрузы 11, оператор включает силовую лебедку и через канатно-блочную систему происходит вдавливание сваи до проектной отметки. По окончании погружения сваи оператор поднимает погружатель 7 в исходное положение и одновременно задвигает пригрузы 11 в начальное положение. Затем поднимает передние выдвижные гидроопоры 2 и перемещает установку на следующую точку погружения. Расположение кабины 10 непосредственно на грузовой раме удобно в эксплуатации, поскольку улучшает работу оператора.
Для погружения свай в плотных грунтах на проектную отметку вначале производят бурение лидерной скважины на необходимую глубину, опуская бурильный механизм 18 в точку погружения сваи. Затем бурильный механизм 18 отключают, поднимают вдоль мачты 6, оставляя его в верхнем положении. На пробуренную скважину устанавливают сваю и осуществляют вдавливание описанным выше способом.
Сваевдавливающая установка согласно предложенной полезной модели более мобильна и маневренна в сравнении с прототипом, поскольку способна самостоятельно передвигаться (шагать) по строительной площадке, является автономным, полноповоротным агрегатом. В отличие от прототипа для заявляемой полезной модели не требуются установка и выравнивание рельсовых путей, исключается прогиб и поломка последних, а, значит, повышается надежность и производительность сваевдавливающей установки. Все технологические операции (подъем, установка сваи на точку погружения, вдавливание сваи и перемещение на следующую точку вдавливания) не требуют привлечения дополнительной техники. Установка имеет малые габариты, поскольку основная часть оборудования установлена на грузовой раме, и легко перемещается на другой строительный объект с помощью автомобильной техники. Для перемещения установки используется трал длиной 9-12 м и бортовой полуприцеп длиной 12 м. При малых габаритах (единая грузовая рама с оборудованием) предложенная конструкция позволяет максимально (до 80%) использовать массу установки при вдавливании сваи. Как результат - повышение производительности и эффективности свайных работ.