УСТАНОВКА ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к строительной технике, конкретнее к устройствам погружения свай, шпунта, труб и подобных элементов вдавливающими усилиями, и может быть использована для проведения работ в стесненных городских условиях, а также на грунтах, где недопустимы динамические и шумовые воздействия на окружающую среду.
Уровень техники
Известна установка для погружения свай - рельсовый копр, включающий ходовое устройство, установленное на рельсовом пути, опорно-поворотный круг, ось вращения которого совпадает с осью рельсового пути, и закрепленную на этом кругу несущую платформу в виде сварной рамы, на которой смонтированы копровая мачта с погружателем, гидравлическое и силовое оборудование, пригруз, и кабина управления оператора (см. кн. А.В.Суворов. Машины и оборудование для погружения свай. М. Высшая школа, 1984 г., стр.23-72). Погружатель выполнен в виде сваебойного молота. Основным недостатком известного копра является использование динамического метода погружения, основанного на ударном воздействии. Высокие динамические нагрузки, имеющие место при забивании сваи, требуют усиленного армирования последних, а также ведут к преждевременному разрушению свай и быстрому изнашиванию копрового оборудования. Кроме того, имеют место отклонения погружаемых свай от проектного положения в плане и их недобивка до проектной отметки, что ведет к необходимости проведения дополнительных работ по срубанию свай и расширению ростверков, а значит к повышенным, сверхнормативным расходам бетона. Высокий уровень шума и вибраций, имеющий место при работе копра, не позволяет проводить работы в условиях плотной застройки, вблизи строений.
Решить упомянутые проблемы и устранить перечисленные недостатки позволяют сваевдавливающие установки, в основе работы которых лежит статический метод погружения свай.
Известна установка для погружения свай или шпунта, содержащая базовую машину с несущей рамой, на которой смонтированы копровая мачта (стрела), погружатель с канатно-блочной системой вдавливания, контейнеры с противовесами и выносные гидроопоры-аутригеры (см. патент на изобретение RU №2158804, МПК: E02D 7/20, опубл. 2000.11.10).
Применение метода вдавливания позволяет значительно снизить энергоемкость работ, сократить время погружения сваи, обеспечить точность ее погружения в плане и по высоте, и при этом значительно снизить уровень шума и вибраций. К недостаткам упомянутой установки следует отнести использование, в качестве базовой, машины на гусеничном ходу, что приводит к ограничениям использования установки в слабых просадочных грунтах.
В качестве наиболее близкого, по наличию сходных конструктивных признаков, аналога для заявляемого решения принята установка для погружения свай вдавливанием, содержащая установленное на рельсовом пути опорно-ходовое устройство с тележками, оснащенными средствами удержания рельсового пути при его подъеме-развороте, поворотную платформу и связанную с ней посредством треугольной системы раскосов и стоек грузовую раму, на которой смонтированы копровая мачта, погружатель с канатно-блочной системой вдавливания, пригруз, установленный с возможностью перемещения вдоль грузовой рамы к копровой мачте и обратно, буровое оборудование и выдвижные гидроопоры (см. патент на полезную модель №36393, МПК: E02D 7/20, опубл. 2004.03.10).
Недостатком известной установки являются трудоемкость и высокие затраты времени (до 90% от общего) на проведение вспомогательных операций, связанных с поворотом установки и ее перемещением вдоль стройплощадки. Это обусловлено отсутствием каких-либо механических приспособлений, облегчающих продольное перемещение рельсов, а также конструктивным исполнением средств удержания рельсового пути в виде скрепляемых шпильками пластин. В результате высоких затрат времени на вспомогательные операции общая производительность установки снижается. Кроме того, механизм бурения и механизм вдавливания установлены на одной мачте, что усложняет обслуживание и эксплуатацию упомянутых механизмов.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение и облегчение обслуживания установки с одновременным повышением ее производительности.
Техническим результатом заявляемой полезной модели стало значительное упрощение вспомогательных операций, связанных с перемещениями установки, и сокращение времени, затрачиваемого на их осуществление.
Решение поставленной задачи и достижение упомянутого технического результата стало возможным благодаря тому, что установка для погружения свай методом вдавливания, содержащая установленное на рельсовом пути опорно-ходовое устройство с тележками, оснащенными средствами удержания рельсового пути в процессе его подъема и поворота, смонтированную на опорно-ходовом устройстве поворотную платформу и соединенную с ней грузовую раму, на которой смонтированы копровая мачта, погружатель с канатно-блочной системой вдавливания, буровое оборудование и пригруз, установленный с возможностью перемещения вдоль грузовой рамы, а также выдвижные гидроопоры, согласно заявляемой полезной модели, установка снабжена, по меньшей мере, одним приспособлением для продольного перемещения рельсов, включающим гидроцилиндр, закрепленный на опорно-ходовом устройстве с расположением оси штока гидроцилиндра в одной вертикальной плоскости с продольной осью перемещаемого рельса, и захват для рельса, соединенный гибкой связью со штоком гидроцилиндра.
Установка для вдавливания свай характеризуется большими габаритами и весом, а следовательно рельсовый путь, обеспечивающий перемещение установки также имеет значительную протяженность и соответственно вес. Для поднятия и перемещения рельса порядка 10-12 метров требуется либо применение дополнительного подъемного оборудования - крана, либо привлечение большого числа людей. Оснащение установки механическим приспособлением для продольного перемещения рельсов позволило значительно облегчить трудоемкие и тяжелые процессы, связанные с перемещениями установки по стройплощадке, конкретнее - с перемещениями рельсового пути. В результате сократилось количество обслуживающего персонала и время, затрачиваемое на проведение вспомогательных операций, освободилось время на проведение основных операций и стало возможным увеличение производительности установки.
Совпадение при проецировании оси штока гидроцилиндра и продольной оси перемещаемого рельса обеспечивает точность продольного перемещения рельса и исключает возможные отклонения расположения рельса от планового. Соединение рельсового захвата с подвижной частью гидроцилиндра - штоком, посредством гибкой связи, обеспечивает удобство эксплуатации приспособления и его хранения в промежутках между использованием. С применением заявляемого приспособления, эксплуатация установки может быть осуществлена бригадой из 3-4-х человек.
Заявителю неизвестна сваевдавливающая установка, характеризующаяся аналогичной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Предпочтительной реализацией захвата для рельса является его исполнение в виде скобы, одеваемой сверху на головку рельса. На наружной поверхности одной из боковых стенок скобы сформировано ухо для закрепления гибкой связи со штоком гидроцилиндра. Под «боковой» следует понимать часть скобы, образованную за счет изгибов скобы и включающую один из концевых участков. За счет того, что связь скобы с тянущим органом гидроцилиндра выполнена односторонней (скоба связана со штоком только одной из своих боковых стенок) при приложении к скобе тягового усилия гидроцилиндра, происходит ее разворот под некоторым углом от положения, перпендикулярного относительно рельса. Происходит так называемый перекос скобы, который обеспечивает жесткое защемление головки рельса в скобе. Такое исполнение захватного органа отличается простотой реализации и эксплуатации.
Гибкая связь скобы со штоком гидроцилиндра реализована, предпочтительно, в виде цепи или троса.
Гидроцилиндр, предпочтительно, закреплен шарнирно, с возможностью качания в вертикальной плоскости. В процессе работы, подтягивания рельса, гидроцилиндр самостоятельно принимает наиболее оптимальное угловое расположение. Элементы закрепления гидроцилиндра могут быть выполнены в виде опорного кронштейна и проушины с отверстием.
В конкретном случае исполнения установки в качестве опорно-ходового устройства и поворотной платформы использованы ходовая и поворотная платформы башенного крана. При этом элементы закрепления гидроцилиндра сформированы на флюгере ходовой платформы вблизи ходовой тележки.
Для удобства эксплуатации установки и обеспечения поочередного перемещения рельсов оптимальным количеством приспособлений является два (однако это не ограничивает другой формы реализации установки). В этом случае гидроцилиндры закрепляют на противоположных сторонах платформы ходового устройства.
Для расширения возможностей установки, предпочтительно, выполнить гидроцилиндр съемным. Элементы закрепления гидроцилиндра целесообразно заранее сформировать на каждом флюгере ходовой платформы, что позволит, в случае необходимости, осуществить быструю переустановку гидроцилиндра и продолжить работу.
Средство удержания рельсового пути в процессе его подъема и поворота, предпочтительно, реализовано в виде гибкого элемента и винтовой стяжки, закрепленных на корпусе ходовой тележки, по разные стороны от рельса, на котором установлена эта тележка. Для закрепления рельса свободный конец гибкого элемента, в качестве которого используют цепь или трос, пропускают под рельсом, на котором установлена тележка, натягивают его и фиксируют посредством винтовой стяжки. В качестве винтовой стяжки предпочтительно использование двойной винтовой стяжки - талрепа.
Конструкция такого удерживающего устройства очень проста и удобна в эксплуатации, и позволяет в короткие сроки провести вспомогательные операции, касающиеся закрепления рельсов перед поворотом рельсового пути. В нерабочем состоянии, после «отпускания» рельса, элементы устройства остаются закрепленными в проушинах-кронштейнах корпуса тележки, и находятся всегда на месте, что исключает проблему их хранения.
В некоторых случаях усилия вдавливания бывает недостаточно, и поэтому зачастую, сначала осуществляют бурение лидирующей скважины, для чего используют специальные буровые устройства. В заявляемой установке буровое оборудование установлено на отдельной, буровой мачте, которую закрепляют на грузовой раме установки на расстоянии от оси поворота поворотной платформы, равном удалению копровой мачты от упомянутой оси.
Установка содержит четыре гидроопоры, две из которых расположены по углам грузовой рамы со стороны копровой мачты, а две размещены в центре поворотной платформы, симметрично относительно оси ее поворота.
Для повышения удобства эксплуатации установки, облегчения ее транспортировки и хранения, соединение грузовой рамы с поворотной платформой выполнено посредством шарнирного соединения. Это позволяет в случае необходимости, например для перемещения установки, произвести быстрое разъединение грузовой рамы и поворотной платформы и уменьшить общие габариты установки.
В конкретном случае реализации установки, грузовая рама образована рядом продольных балок, жестко соединенных между собой поперечинами. Балки, расположенные внутри ряда, с одного торца снабжены проушинами с отверстиями, обеспечивающими возможность соединения с поворотной платформой. Балки, расположенные по краям рамы, с того же торца, обращенного к поворотной платформе, выполнены удлиненными, по сравнению с внутренними балками. При соединении с поворотной платформой удлиненные концы крайних балок размещают в карманах, сформированных по углам поворотной платформы, что позволяет повысить надежность соединения крупногабаритных массивных частей установки. Стенки карманов ограничивают возможные угловые перемещения грузовой рамы, повышая жесткость соединения.
В конкретном случае реализации установки подвижный пригруз перемещается по рельсам, смонтированным на грузовой раме. Такой способ перемещения пригруза является наиболее надежным и способствует повышению надежности работы установки в целом.
Для удобства транспортировки и хранения пригруз выполнен составным и включает две каретки на рельсовом ходу, установленные на соответствующих направляющих, уложенной на каретки плиты, связанной с приводом перемещения пригруза, и установленного поверх плиты груза.
Гидроопора, расположенная в центре поворотной платформы, предпочтительно выполнена в виде двух гидроцилиндров, смонтированных симметрично относительно оси поворота платформы и жестко связанных между собой (крестообразной) системой раскосов.
В конкретном случае реализации установки в полости поворотной платформы, в части, противолежащей грузовой раме, сформирован маслобак, над которым размещена силовая гидрораспределительная станция, а над последней - площадка для кабины оператора с пультом управления установкой. Такая компоновка способствует компактности установки, минимизирует протяженность распределительных трубопроводов.
Краткое описание чертежей
Конструкция установки поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображена установка, общий вид;
на фиг.2 - тоже, вид А с фиг.1;
на фиг.3 - сечение А-А с фиг.1,
на фиг.4 - вид В с фиг.1, показано приспособление продольного перемещения рельсов,
на фиг.5 - сечение В-В с фиг.3,
на фиг.6 вид С с фиг.1, показано средство удержания рельсового пути в рабочем (а) и нерабочем (б) состоянии;
на фиг.7 - фрагмент с фиг.1, увеличено;
на фиг.8 - вид D с фиг.6, показано соединение грузовой рамы с поворотной платформой.
Осуществление полезной модели
Установка для погружения свай содержит (см. фиг.1 и 2) установленное на рельсовом пути 1 опорно-ходовое устройство 2 и поворотную платформу 3, в качестве которых могут быть использованы ходовая и поворотная платформы башенного крана. С поворотной платформой 3 соединена треугольной системой раскосов и стоек грузовая рама 4, на которой смонтированы копровая мачта 5 с погружателем 6 с канатно-блочной системой вдавливания, буровая мачта 7 с установленным на ней буровым оборудованием, подвижный пригруз 8 и гидроопоры 9 и 10, установленные по углам рамы 4 со стороны копровой мачты 5. В центре поворотной платформы 3 смонтированы еще две гидроопоры 11 и 12 (см. фиг.3), расположенные симметрично относительно оси К поворота платформы 3.
На боковой поверхности ходовой рамы 2, смонтировано приспособление для продольного перемещения рельсов, включающее (см. фиг.4 и 5) гидроцилиндр 13 и скобу-захват 14, связанную гибкой связью 15 в виде троса или цепи со штоком 16 гидроцилиндра 13. Гидроцилиндр 13 оперт на кронштейн 17 и закреплен посредством пальцевого соединения в отверстии проушины 18, сформированной на флюгере 19 ходовой рамы 2, вблизи ходовой тележки 20. Аналогичные элементы закрепления выполнены на других флюгерах 19 ходовой рамы 2, причем возможно выполнение закрепляющих элементов с обеих сторон флюгера 19.
Трос 15 закреплен за ухо 21, сформированное на наружной поверхности одной из боковых стенок скобы 14.
На корпусе ходовой тележки 20 по одну сторону от рельса 1, закреплен гибкий элемент 22. На фиг.6 показано исполнение гибкого элемента 22 в виде цепи, однако это может быть трос или т.п. С другой стороны относительно рельса 1 на корпусе тележки 20 закреплена металлическая винтовая стяжка (талреп) 23.
Грузовая рама 4 представляет собой (см. фиг.7 и 8) сварную конструкцию, состоящую из продольный балок 24 и 25, связанных поперечинами 26. Внутренние балки 24 с одной стороны имеют проушины 27, служащие для соединения с поворотной платформой 3. Крайние балки 25 выполнены удлиненными, по сравнению с балками 24. При соединении рамы 4 с платформой 3 удлиненные концы 28 балок 25 заводятся в карманы 29, сформированные по углам поворотной платформы 3. Шарнирное соединение частей установки позволяет осуществить быстрое разъединение грузовой рамы 4 и поворотной платформы 3 при необходимости перебазирования установки, при этом размещение крайних балок 25 грузовой рамы 4 в карманах 29 поворотной платформы 3 способствует повышению жесткости сборки, и как следствие, повышению надежности работы установки.
На грузовой раме 4 смонтированы рельсовые направляющие 30 и 31 для перемещения пригруза 8, который образован каретками 32 и 33, установленными на рельсах 30 и 31 соответственно, объединяющей каретки плиты-рамы 34, связанной с приводом перемещения пригруза (см. фиг.1), и установленного на плите 34 груза 35.
В полости поворотной платформы 3, в части, противолежащей грузовой раме 4, сформирован маслобак 36, над которым размещена силовая гидрораспределительная станция и кабина 37 оператора с пультом управления установкой.
Установка работает следующим образом.
Сваи 38 вдавливают в грунт под действием усилия, создаваемого массой установки, массой пригруза 8 и усилия силовой лебедки, передаваемого с помощью канатно-блочной системы на погружатель 6. Для создания максимального усилия вдавливания пригруз 8 перемещают в положение максимально приближенное к копровой мачте 5.
Если максимального усилия вдавливания, развиваемого установкой недостаточно для погружения сваи, осуществляют бурение лидирующей скважины. Для этого поворачивают установку так, чтобы вертикальное положение бура (или другого рабочего органа бурения), размещенного на буровой мачте 7, совпало с проектным положением сваи. Осуществляют стандартный процесс бурения на необходимую глубину.
Затем поворачивают подвижную часть установки, при этом копровая мачта 5 встает на место буровой мачты 7 за счет того, что обе мачты смонтированы на одинаковом радиальном удалении от оси К поворота установки. Разнесение бурового и вдавливающего оборудования упрощает его технологическое изготовление и обслуживание, а конструктивное расположение мачт 5 и 7 позволяет простым поворотом установки установить в рабочее положение ту или иную мачту.
Когда установка подходит к краю подкранового рельсового пути 1, для перемещения установки в следующую проектную отметку, осуществляют поочередное продольное перемещение рельсов. Для чего верхнюю поворотную часть установки разворачивают на 90° и устанавливают со стороны, противолежащей перетаскиваемому рельсу 1. Опускают гидроопоры 9 и 10 и наголовник 39 погружателя 6 как можно ближе к земле, что позволяет максимально повысить устойчивость установки. Поднимают установку на гидроопорах 11 и 12, обеспечивая отрыв ходовых тележек 20 от перетаскиваемого рельса. Отводят скобу 14 на максимальное расстояние, определяемое длиной гибкой связи 15 и величиной вылета штока 16 гидроцилиндра 13. Одевают скобу 14 на головку рельса 1. Можно сначала установить скобу 14 на рельс и затем закрепить трос 15 за ухо 21.
Включают гидроцилиндр 13. За счет одностороннего закрепления, осуществляемого за ухо 21 скобы 14, при приложении тягового усилия гидроцилиндра 13, скоба 14 разворачивается относительно перпендикулярного к рельсу 1 положения на некоторый угол, в результате чего происходит защемление (зажим) рельса 1 между боковыми стенками скобы 14. Далее при втягивании штока 16 рельс 1 подтягивается к гидроцилиндру 13. За счет того, что ось штока 16 гидроцилиндра 13 лежит в одной вертикальной плоскости с продольной осью перемещаемого рельса 1 (при проецировании оси совпадают: см. ось L на фиг.4), обеспечено точное продольное перемещение рельса 1.
Повторяют упомянутую последовательность действий до полного перемещения рельса. Для продольного перемещения второго рельса осуществляют ту же последовательность действий, разворачивая установку противоположно второму рельсу. При необходимости гидроцилиндры 13 могут быть переустановлены на другую сторону или другой флюгер 19, что позволит в любой ситуации осуществить перемещение рельсов.
При необходимости изменения направления движения установки, т.е. ее поворота, непосредственно под ходовой платформой 2 оставляют участок рельсового пути 1 длиной не более 8 м. Закрепляют рельсы 1 на ходовых тележках 20 (см. фиг.6а). Для чего цепь 22 пропускают под рельсом 1, на котором установлена соответствующая тележка, зацепляют за крючок талрепа 23 и натягивают. Конструкция удерживающего устройства очень проста, позволяет провести закрепление рельсов очень просто и быстро. После закрепления рельсового пути на ходовых тележках 20 установку, включая ходовую часть, поднимают посредством гидроопор 9, 10, 11 и 12 над поверхностью земли и поворачивают в нужном направлении.
После поворота и установки на поверхность рельсового пути 1, ослабляют стяжки 23, убирают и сворачивают цепи 22. После «отпускания» рельсов, т.е. в своем свободном состоянии, упомянутые элементы удерживающего устройства остаются закрепленными в кронштейнах корпуса тележки 20 и находятся в полной готовности к следующему использованию.
Установка позволяет осуществить погружение свай в любой грунт в любой точке строительной площадки. После выполнения свайных работ установка может быть разобрана на несколько частей, что облегчает ее транспортировку и хранение.