ВИБРОАГРЕГАТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ БЕТОНИРОВАНИЯ НАБИВНЫХ СВАЙ

Виброагрегат оборудования для бетонирования набивных свай (далее по тексту - виброагрегат) относится к области строительства и может быть использован при бетонировании набивных свай, при сооружении буровых свай любого диаметра для мостостроения и гражданского строительства, при строительстве фундаментов методом «стена в грунте», а также при возведении причальных стенок и подводных железобетонных массивов гидротехнических сооружений.
При сооружении фундаментов строительных сооружений применяется типо-размерный ряд буронабивных свай, ограниченный по глубине (до 35 м) и диаметру (от 0,6 до 1,7 м), исходя из их практической применимости на различных объектах. С учетом этого типоразмерного ряда создается оборудование определенной мощности, мобильности и стоимости.
Однако, в силу различных геологических причин зачастую бывает необходимо увеличить параметры сваи по глубине и (или) диаметру в два и более раз. В этом случае для сооружения таких свай существующее оборудование становится недееспособным и требуется разработка оборудования повышенной мощности. Стоимость такого оборудования непропорционально велика, а масштаб применения не очень высок, что не обеспечивает его должных технико-экономических показателей эксплуатации.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность применения традиционных средств механизации для решения вопросов сооружения свай повышенных размеров путем компоновки на необходимый период времени виброагрегата повышенной мощности на базе серийных вибраторов с возможностью их последующего расчленения и использования в индивидуальном порядке.
Известен вибратор для бетонирования набивных свай (Патент US, №5219247, кл. Е 02 D 15/04, 1993), используемый в составе установки, содержащей транспортное средство с грузоподъемным механизмом, бункер подачи бетонной смеси, обсадную и бетонолитную трубы, вибратор и привод.
Не умаляя достоинств этого технического решения, недостатком его является повышенная материалоемкость и недостаточная эффективность в работе при монтаже оборудования и подаче бетонной смеси в скважину.
Наиболее близким к настоящей полезной модели по техническому решению является вибратор, входящий в состав установки для бетонирования набивных свай (Патент RU, №2139978, кл. Е 02 D 5/38, 15/04, 1998), содержащей траспортное средство с грузоподъемным механизмом, бункер подачи бетонной смеси, обсадную и составную по длине бетонолитную трубы, кондуктор, вибратор и привод.
Однако, данное техническое решение также недостаточно эффективно в работе, так как не обеспечивает виброобработку укладываемых в скважину материалов
при значительной глубине скважины (более 30 м) или при значительном диаметре скважины (3 м и более).
Задачей полезной модели является обеспечить виброобработку укладываемых в скважину материалов при глубине скважин более 30 м и при диаметре скважин 3 м и более.
Эта задача обеспечивается тем, что предлагаемый виброагрегат для бетонирования набивных свай лишен вышеперечисленных недостатков и применим в промышленной эксплуатации за счет того, что в нем применен принцип модульной компоновки: сдвоенный вибратор по патенту RU №2139978 с питанием от общей насосной установки. Вибраторы соединены между собой в единый виброагрегат двойной мощности посредством их стыковки друг с другом в зеркальном отражении и жестком сочленении по плоскостям верхних плит корпусов с расположением дебалансов в единой вертикальной плоскости.
Промышленная применяемость предлагаемого виброагрегата для бетонирования набивных свай обеспечивается тем, что он включает в себя два одинаковых гидравлических вибратора дебалансного типа, состыкованные по притычным горизонтальным плоскостям опозитно друг друга, с образованием агрегата повышенной мощности, снабженным в нижней части наголовником для захвата составной по длине бетонолитной трубы с перистым пространственным виброуплотнителем-виброштампом, а в верхней части - наголовник для фиксации загрузочной воронки или дополнительного пригруза, амортизаторы с рым-скобами и привод на все четыре гидромотора вибровалов от единой насосной станции. Такое конструктивное решение обеспечивает оперативное двойное увеличение вибрационных параметров виброагрегата (с питанием от источника с ограниченной мощностью) при сооружении буронабивных свай повышенной глубины или диаметра, с последующей оперативной перенастройкой оборудования при сооружении обычных свай путем расчленения вибраторов и использования их поодиночке.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен комплект технологического оборудования с виброагрегатом для бетонирования набивных свай;
- на фиг.2, 3, 4 изображен виброагрегат для возбуждения технологической вибрации;
- на фиг.5 изображена технологическая схема работы установки с виброагрегатом.
Установка для бетонирования набивных свай (фиг.1) содержит буровое транспортное средство 1, буровой рабочий орган 2, механизм задавливания и извлечения обсадной трубы 3, секционную обсадную трубу 4, секционную бетонолитную трубу 5, инвентарные зажимные бандажи 6, трубу бетононасоса 7, грузоподъемный механизм 8, мачту бурового транспортного средства 9, гидравлический виброагрегат 10, снабженный гидравлическими наголовниками 11, и амортизаторами 12 с захватными рым-скобами 13, полый перистый пространственный виброштамп 14, штамповальные плоские стальные перья 15, рукава высокого давления
16, базовую раму 17, привод 18, электрошкаф 19, тросы 20, стойку 21 для закрепления вибратора в транспортном положении и питающий электрокабель 22.
Виброагрегат (фиг.2, 3, 4) предназначен для возбуждения технологической вибрации заданной частоты и амплитуды и передачи вибровоздействий на бетонолитную трубу, виброштамп и бетонную смесь. Виброагрегат состоит из двух одинаковых по конструкции вибраторов: верхнего 23 и нижнего 24; нижний вибратор 24 расположен опозитно верхнему вибратору 23, и они прилегают друг к другу плоскостями горизонтальных плит 25 и 26 корпусов. Каждый из вибраторов имеет корпус 27, выполненный в виде пространственной сварной конструкции, в центре корпуса предусмотрено сквозное круглое отверстие 28, переходящее в коническое отверстие 29. Нижняя часть корпуса образует наголовник 11; он выполнен в виде конического ловителя 30, призванного облегчить установку вибратора на бетонолитную трубу 5. Выше ловителя расположен гидравлический зажим 31 (фиг.3), состоящий из двух одинаковых полукруглых челюстей 32 и 33, соединенных шарнирами 34, 35, 36 и 37 через корпуса 38 и штоки 39 гидроцилиндров 40 и 41.
При втягивании штоков челюсти принудительно сближаются и захватывают по периметру верхний фланец бетонолитной трубы 5. Во время выдвижения штоков челюсти 32 и 33 раскрываются, освобождая бетонолитную трубу от захвата;
при этом фиксаторы 42 и 43 обеспечивают коаксиальное положение челюстей наголовника относительно вертикальной оси захватываемой бетонолитной трубы. В верхнем вибраторе с помощью наголовника 11 жестко фиксируют воронку 44 для подачи бетонной смеси сквозь полости виброагрегата на глубину скважины; при необходимости, вместо воронки может быть зафиксирован дополнительный пригруз, увеличивающий колеблющуюся массу и обеспечивающий повышение погружающей способности виброагрегата.
Каждый из вибраторов (фиг.4) оснащен двумя симметрично расположенными вибровалами 45 и 46, приводимыми во вращение от индивидуальных гидромоторов 47 и 48. Валы опираются на роликоупорные подшипники 49 и 50, посаженные в корпус 27 и защищенные крышками 51. На каждом из вибровалов при помощи шпоночных соединений 52 и 53 закреплены дебалансы 54 и 55, зафиксированные от осевого сдвига распорными втулками 56, 57 и 58. На эти втулки свободно насажены дебалансы 59. Дебалансы 54 и 55 попарно жестко соединены между собой осями 60 и распорными втулками 61.
Болтовые соединения 62 могут переставляться в соосные отверстия 63, выполненные в дебалансах 54 и 55. Благодаря этому, при вращении вибровалов 45 и 46 имеется возможность углового взаимного смещения дебалансов 54, 55 и дебалансов 59 до упора дебалансов 59 в болты 62, что обеспечивает ступенчатое регулирование статического момента вибровоздействий. Наружные части дебалансов закрыты защитными кожухами 64 (фиг.2).
Вибраторы (фиг.2) оснащены четырьмя симметрично расположенными в плане амортизаторами 12. Они состоят из стаканов 65, жестко связанных с корпусом 27. В стаканах размещены нижние 66 и верхние 67 относительно продольного силового ребра 68 корпуса 27 наборы пружин, взаимно стянутые винтами 69, на которые сверху навинчены рым-болты 13, выполненные в виде скоб. Горизонтальные
плиты 25 и 26 вибраторов 23 и 24 стянуты между собой болтовыми соединениями 70. Соосность вертикальных осей вибраторов обеспечивается посадочными штифтами 71, входящими в калиброванные отверстия 72 обеих плит. Бетонолитная труба 5 в сборе, зажатая в нижнем наголовнике, выполняет роль жесткой штанги в случае принудительного погружения арматурного каркаса в скважину, предварительно заполненную бетонной смесью.
Работа установки с виброагрегатом для бетонирования набивных свай поясняется на общем виде (фиг.1) и технологической схемой (фиг.5). После того, как буровым транспортным средством 1 с помощью бурового рабочего органа 2, механизма погружения 3 и секционной обсадной трубы 4 в грунте образуют скважину 100, в нее помещают арматурный каркас 101 и бетонолитную трубу 5, секции которой соединены между собой бандажами, с виброштампом 14 на конце. На верхнем фланце бетонолитной трубы с помощью гидравлического наголовника закрепляют вибратор 10, поднимают собранную конструкцию за стропы 20 грузоподъемным механизмом 8 и фиксируют ее на верхнем срезе обсадной трубы 4 инвентарной вилкой 102.
Бетонную смесь подают автобетононасосом 7, кублом 103 или автобетоно-смесителем в бетонолитную трубу через верхнюю загрузочную воронку. Одновременно от насосной станции 17 по трубопроводам 16 приводят в действие виброагрегат 10 в режиме «укладка бетона» (фиг.1 и 5а). В результате бетонная смесь истекает вниз по бетонолитной трубе 5 и заполняет пространство в скважине на шаговую высоту Н (фиг.5а), составляющую от нескольких единиц до десятка метров.
Размыкают зажим наголовника и удаляют вибратор на опорную стойку базовой рамы. Извлекают обсадную трубу на высоту Н и демонтируют ее освободившуюся верхнюю секцию 104 (фиг.56); на бетонолитную трубу 5 вновь надевают вибрагрегат, приводят его в действие в режиме «штампование» и, постепенно поднимая стропами 20 грузоподъемным механизмом 8 виброагрегат 10 с бетонолитной трубой 5, производят уплотнение уложенной ранее порции бетонной смеси 105 на высоте Н с помощью штампующих перьев виброштампа 14 (фиг.5в).
Размыкают бандаж поднятой над землей секции бетонолитной трубы 5 и с помощью грузоподъемного механизма и вибратора, который в этот период выключен, относят и укладывают освободившуюся секцию в стороне от производства работ (фиг.5г). Виброагрегат вновь закрепляют на верхнем конце укороченной бетонолитной трубы и устанавливают его на верхнем срезе обсадной трубы 4 (фиг. 5д).
Цикл работы оборудования повторяется вновь в аналогичном порядке с конечным результатом укладки и уплотнения бетонной смеси на очередную шаговую высоту Н и далее вплоть до окончательного заполнения скважины бетонной смесью на всю ее высоту. По мере заполнения скважины и подъема технологического оборудования, производят расстыковку и удаление освободившихся секций обсадной и бетонолитной труб.
В случае необходимости увеличения вибрирующей массы, с целью повышения погружающей силы снаряда, с помощью верхнего наголовника к виброагрегату жестко подсоединяют дополнительный пригруз 44.
Настоящее устройство, помимо повышения несущей способности фундаментных конструкций увеличенных размеров по диаметру и глубине залегания, дает возможность использовать расчлененные вибраторы индивидуально для сооружения свайных фундаментов обычного типоразмерного ряда по длине и диаметру, повысить эксплуатационные технико-экономические показатели оборудования.