УСТАНОВКА ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ Российский патент 1998 года по МПК E02D7/20 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для погружения в грунт свай, шпунта и других подобных им элементов.

Известна установка для погружения свай вдавливанием, в которой реактивные усилия воспринимаются анкерными устройствами [1].

Недостатком этой установки является необходимость дополнительных затрат времени. Поэтому наиболее эффективными и могут быть установки, в которых реактивное усилие воспринимается собственным весом установки и пригрузом [2].

Недостатком такой установки является низкая маневренность и производительность, невозможность погружения свай рядом с существенными зданиями.

Наиболее близким аналогом изобретения является установка для погружения свай вдавливанием, включающая кран, переднюю и заднюю рамы с выдвижными гидроопорами, копровую мачту, погружатель с канатно-блочной системой вдавливанием и пригруз [3]. Недостатками известной установки являются: небольшое вдавливающее усилие из-за неэффективного использования собственного веса, низкая устойчивость на опрокидывание и сложность перемещения по слабым грунтам.

Технический результат изобретения заключается в повышении вдавливающего усилия, устойчивость и маневренность установки.

Результат достигается тем, что установка для погружения свай вдавливанием, включающая кран, переднюю и заднюю рамы с выдвижными гидроопорами, копровую мачту, погружатель с канатно-блочной системой вдавливания и пригруз, оснащена жесткой плитой закрепленной на ходовой части крана, например, посредством упорных балок, расположенных с зазором над ходовой частью, с возможностью перемещения вдоль ходовой части на величину 2m, размеры которой должны удовлетворять условиям:
при работе на стройплощадках с твердым покрытием:

где
a и b - длина и ширина плиты, м;
Q_пр, Q_гр, Q_п, Q_зр, Q_св - вес соответственно: передней рамы с копровой мачтой и погружателем, пригруза, поворотной части, задней рамы, сваи, кН;
l_пр, l_гр, l_св, l_п, l_зр - расстояние от оси поворота крана соответственно до центра тяжести: передней рамы с копровой мачтой и погружателем; пригруза, поднимаемой сваи; поворотной части крана; задней рамы, м;
Q_общ - общий вес установки, включая ходовую часть, но без веса плиты, кН;
Q_пл - вес плиты, кН;
m - максимально допустимое смещение центра плиты от оси поворота крана, м.

На грунтовом основании, кроме того, размеры плиты должны удовлетворять условию:

где
R - допускаемое давление на грунт, кН/м²;
Основные обозначения те же, что в (1) и (2).

Указанное закрепление жесткой плиты на ходовой части крана позволяет включать ее в работу при опрокидывании крана, передвигаться установке по плите при поднятых гидроопорах, перемещать плиту на величину 2m с помощью, например, механизма ходовой части при опущенных гидроопорах и поднятой над поверхностью грунта ходовой частью вместе с плитой, поворачивать в нужном направлении ходовую часть вместе с плитой, когда они подняты над поверхностью грунта.

Перечисленные возможности позволяют улучшить основные технические характеристики установки для вдавливания свай; усилие вдавливания, устойчивость, способность перемещаться по стройплощадке и маневренность.

Увеличение усилия вдавливанием достигается за счет максимального смещения центра тяжести установки к погружаемой свае. При этом принимая вес пригруза, размеры плиты и другие параметры установки, исходя из удовлетворения зависимости (1), (2), (3), обеспечивается устойчивость установки.

Передвижение установки по стройплощадке выполняется путем попеременного перемещения ходовой части по плите при поднятых гидроопорах и плиты относительно ходовой части (при опущенных гидроопорах и поднятой ходовой частью с плитой над поверхностью грунта). Это значительно повышает способность установки перемещаться по стройплощадке, так как нагрузка от установки на грунт передается через плиту, площадь которой в несколько раз больше площади опоры ходовой части. Кроме того, облегчается режим работы ходовой части, так как она осуществляет только возвратно-поступательные движения по плите, а поворот производится путем проворачивания ходовой части вместе с плитой, поднятыми над поверхностью грунта.

На фиг. 1 показан общий вид установки в исходном положении; на фиг.2 - то же в момент подъема ходовой части с плитой и поворота их; на фиг. 3 - то же в момент перемещения ходовой части по плите; на фиг. 4 - то же в момент перемещения плиты относительно ходовой части; на фиг. 5 - то же в момент погружения свай; на фиг. 6 - схема действия сил.

Установка содержит ходовую часть 1 и поворотную часть 2 крана, на которой смонтированы задняя рама 3 и передняя рама 4. На передней раме 4 смонтирована копровая мачта 5 с погружателем 6 и трособлочной системой вдавливания 7 и установлен пригруз 8. На задней раме 3 и передней раме 4 установлены выдвижные гидроопоры 9 (по 2 шт). Ходовая часть 1 крана оснащена плитой 10, закрепленной с возможностью перемещения вдоль ходовой части 1 на величину 2m, например, посредством упорных балок 11, расположенных с зазором над ходовой частью 1 и жестко соединенных с плитой 10 стойками 12.

Установка работает следующим образом.

Установку перемещают на точку погружения сваи.

Для этого выдвижением гидроопор 9 установку поднимают до образования просвета между плитой 10 и поверхностью грунта, поворотом ходовой части 1 крана вместе с плитой 10 устанавливают нужное направление перемещения установки (фиг 2) и движением, например, гусениц ходовой части 1 перемещают плиту 10 относительно ходовой части 1 (фиг.3). Затем поднимают гидроопоры 9, и при необходимости вращением гусениц ходовой части 1 перемещают установку по плите 10 (фиг.4). После наведения погружателя 6 на точку погружения сваи свайным тросом 13 поднимают сваю, заводят ее головку под погружатель 6 опускают гидроопоры 9 задней рамы и включением блочно-полиспастной системы 7 погружают сваю (фиг.5). При выполнении операций наводки погружателя на точку погружения свай, подтаскивания и подъема сваи кроме перемещений ходовой части 1 и плиты 10 используют также повороты поворотной части 2 крана с смонтированными на ней задней 3 и передней 4 рамами.

Вывод зависимостей (1), (2), (3) выполнены из условия обеспечения устойчивости установки на опрокидывание в наиболее невыгодной ситуации с учетом вовлечения в работу плиты 10.

Схема действия сил для вывода указанных зависимостей приведена на фиг.6.

При работе установки на стройплощадке с твердым покрытием ее устойчивость будет обеспечена при выполнении условия:
M_уд > M_опр
где
M_уд и M_опр - удерживающий и опрокидывающий моменты относительно ребра опрокидывания 0.

Здесь Q_x - вес ходовой части крана, кН.

Учитывая, что множитель при представляет собой общий вес установки с учетом веса сваи, но без учета веса плиты (7) записываем в виде:

Решая неравенство (8) относительно a, получим:

Ширина плиты b должна обеспечивать устойчивость установки при положении поворотной части крана перпендикулярно ходовой части. При этом будут действовать те же силы и зависимости, которые приведены выше при рассмотрении зависимости длины плиты a. Но, учитывая, что размер плиты вдоль ходовой части a предусматривает возможность ее смещения на величину 2m, а в поперечном направлении этого смещения не требуется, то условие для ширины плиты b будет: b = a - 2m;
Условие (3) для случая работы установки на грунтовом основании получено из условия:
σ > R; (9)
где
σ - максимальное напряжение на контакте плиты с грунтом, кН/м²; R - допускаемое давление на грунт, кН/м².

Максимальное напряжение будет возникать под краем плиты при положении поворотной части перпендикулярно ходовой части:

где M = Q_пр•l_пр+Q_гр•l_гр+Q_св• l_св-Q_п•l_п-Q_зр•l_зр - момент действующих сил относительно продольной оси плиты, совпадающей с продольной осью ходовой части, кН.м.

Подставляя выражение M в формулу (10), получим:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для погружения свай, шунта и других подобных элементов. Технический результат изобретения заключается в повышении вдавливающего усилия, устойчивости и маневренности установки. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для погружения свай вдавливанием на ходовой части крана закреплена жесткая плита, например, посредством упорных балок, расположенных в зазором над ходовой частью, с возможностью перемещения вдоль ходовой части. При этом между размерами плиты, весом и положением центров тяжести отдельных элементов установки установлены зависимости. 6 ил.

Установка для погружения свай вдавливанием, включающая кран, переднюю и заднюю рамы с выдвижными гидроопорами, копровую мачту, погружатель с канатно-блочной системой вдавливания и пригруз, отличающаяся тем, что она оснащена жесткой плитой, закрепленной на ходовой части крана, например, посредством упорных балок, расположенных с зазором над ходовой частью, с возможностью перемещения вдоль ходовой части на величину 2m, размеры которой должны удовлетворять условиям (1), (2), (3):

где a и b - длина и ширина плиты, м;
Q_о б щ - общий вес установки, включая ходовую часть, но без веса плиты, кН;
Q_п р, Q_г р, Q_п, Q_з р, Q_с в, Q_п л - вес соответственно: передней рамы с копровой мачтой и погружателем пригруза, поворотной части крана, задней рамы, сваи, плиты, кН;
l_п р, l_г р, l_с в, l_п, l_з р - расстояние от оси поворота крана до центра тяжести соответственно: передней рамы с копровой мачтой и погружателем, пригруза, сваи, поворотной части крана, задней рамы, м;
m - максимально допустимое смещение центра плиты от оси поворота крана, м;
R - допускаемое давление на грунт стройплощадки, кН/м².