144434 (Технологии погружения металлического шпунта вблизи существующих зданий с обеспечением их безопасности и недопущения неравномерных осадок их фундаментов), страница 2

Момент эксцентриков в кгсм ……………………………………… 700

Вес ударной части в кг ……………………………………………. 700

Суммарная жесткость пружин в кг/см ……………………………. 1200

Полный вес вибромолота (без наголовника) в кг ………………… 2000

Рис. 7. Общий вид вибромолота (конструкция С.Я. Цаплина)

Вибратор может быть использован для погружения шпунта на глубину до 12 – 14 м в песчаные водонасыщенные грунты и на 6 – 7 м – в глинистые.

Общий вид одного из вибраторов с направленной возмущающей силой, дан на рис. 8. Характерной особенностью этого вибратора является наличие только верхних пружин; поэтому он работает только с предварительным натяжением последних. Техническая характеристика этого вибромолота следующая:

Количество электродвигателей………………………………. 2

Мощность каждого электродвигателя в квт ……….….…… 14

Тип электродвигателя (во встроенном исполнении с электро-

изоляцией по классу В) ………………………….……….…… АВ-52–4

Число оборотов ротора в 1 мин. ………….…………….…… 1440

Возможное число ударов в 1 мин.……………….………. 720 – 1440

Момент эксцентриков в кгсм…………………………………………… 400

Вес ударной части вибромолота в кг………………………………. 590

Полный вес вибромолота в кг…………………………………………. 870

Суммарная жесткость пружин в кг/см……………………………… 1000

Рис. 8. Общий вид вибромолота ЦНИС-7

Испытания показали, что такая конструкция вибромолота обладает долговечностью порядка 50 час. машинного времени работы вибромолота, что может быть признано вполне удовлетворительным [4].

Вибромолоты с ненаправленной возмущающей силой. Основная конструктивная схема этого типа вибромолота, запроектированного в НИИ оснований для погружения шпунта, иллюстрируется на рис. 9. Отличительной ее конструктивной особенностью является наличие только одного электродвигателя, на вал которого насаживаются (с обеих сторон) эксцентрики с заданным моментом.

Рис. 9. Общий вид вибромолота с ненаправленной возмущающей силой (конструкция В.Н. Тупикова)

Помимо вертикальной составляющей возмущающей силы, вызывающей вертикальные удары, в этих молотах существует еще горизонтальная составляющая той же силы, вызывающая горизонтальные колебания вибратора. Так как жесткость пружин в горизонтальном направлении весьма мала, то амплитуда вынужденных горизонтальных колебаний также будет небольшой, даже для мощных вибромолотов, в которых вибраторы имеют большие моменты эксцентриков. При этом на долговечность вибромолота и на скорость удара горизонтальные колебания вибратора не будут оказывать более или менее существенного влияния. Вместе с тем конструкция вибромолота весьма упрощается, и, стало быть, надежность его работы увеличивается.

Техническая характеристика указанного вибромолота с ненаправленной возмущающей силой (рис. 9) следующая:

Мощность электродвигателя в квт……………………………………………20

Число оборотов в 1 мин……………………………………………………….980

Момент эксцентриков в кгсм…………………………………………………700

Жесткость пружин в кг/см………………………………………………….1500

Вес ударной части в кг…………………………………………………………700

Общий вес вибромолота в кг…………………………………………………1100

Вибромолот предназначен для погружения шпунта средних профилей на глубину 12 -14 м (в водонасыщенные пески) и на 7 – 8 м в глинистые (средней прочности) [4].

1. Вибраторы для погружения металлического шпунта

Вибратор БТ-5. Впервые при погружении металлического шпунта был применен вибратор БТ-5 (рис. 12), который состоит из четырех узлов: коробки 1, редуктора 2, наголовника 3 и электродвигателя 4.

Рис. 12. Общий вид вибратора БТ-5

В коробке вибратора имеются два вала с эксцентриками, момент которых находится в пределах 300 – 350 кгсм. На один из валов насажены два эксцентрика, причем один из них закреплен наглухо, а другой может смещаться относительно первого и удерживается стопорным болтов в том положении, когда момент эксцентриков составляет определенную долю от максимальной величины.

На другом валу насажены четыре эксцентрика (две пары), суммарный момент которых равен моменту двух эксцентриков на первом валу. Поворот одной половины эксцентриков относительно другой позволяет регулировать, если это окажется необходимым, величину возмущающей силы, развиваемой вибратором, а следовательно, и величину амплитуды колебаний, от которой зависит скорость погружения шпунта, при постоянной частоте вибратора.

Коробка вибратора, образуемая верхней и нижней плитами и корпусами подшипников, закрывается с боков броневыми щитами, к которым присоединяется подвеска 5.

Редуктор служит для преобразования числа оборотов двигателя до необходимой величины (не менее 2300 в 1 мин.) и передачи крутящего момента от двигателя на один из валов вибратора.

Применение вибраторов для погружения металлического шпунта резко изменило как технологию производства этого вида работ, так и вспомогательное оборудование применяемое для погружения. Если для погружения шпунта молотом нет необходимости в креплении молота к последнему, то и вибратор необходимо, как правило, крепить жестко к погружаемому элементу. Практическое осуществление такого крепления затруднялось требованием абсолютной его жесткости. Наличие даже небольшого люфта в этом креплении ведет к образованию частых ударов самого вибратора о погружаемый элемент.

Конструкция наголовника вибратора, при помощи которого осуществляется жесткое крепление к шпунту, должна удовлетворять ряду требований:

во-первых, прикрепление шпунта к вибратору должно осуществляться быстро (не менее 2 – 3 мин.);

во-вторых, осуществление жесткого крепления не должно быть сопряжено с устройством каких-либо дополнительных конструктивных элементов в самом шпунте, которое потребует относительно большой затраты времени;

в-третьих, конструкция, осуществляющая жесткое крепление шпунта и вибратора, должна позволять легко и быстро снимать вибратор со шпунта.

Наиболее выгодным, с точки зрения удовлетворения поставленным выше трем условиям, оказался клиновый наголовник, предложенный В.Н. Тупиковым и автором. К плите наголовника с помощью болтов, проходящих через нижнюю плиту вибратора, крепятся две массивные щеки 1, между которыми заводится погружаемый шпунт. Щеки наголовника и шпунт имеют отверстия, в которые заходит клин 2. Заводка последнего осуществляется винтом 3, вращающимся в массивной гайке 4, укрепленной к ребрам одной из щек наголовника.

Вибратор БТ-5 имеет следующую техническую характеристику:

Число оборотов эксцентриков в 1 мин. ……………………… 2300–2500

Момент эксцентриков в кгсм ………………………………… 300 – 350

Возмущающая сила в т ……………………………………… 17 – 21,8

Мощность электродвигателя в квт …………………………. 28 – 30

Вес вибратора с наголовником в т …………………………. 1,3 – 1,4

Было установлено, что применение вибраторов типа БТ-5 является целесообразным в том случае, если время погружения одной шпунтины не превышает 3 мин [4].

Вибратор 100. Вибраторы типа 100 состоят из следующих узлов (рис. 14): корпуса 1, электромотора 2, подвески 3 и наголовника 4.

В корпусе вибратора помещены два вала с четырьмя эксцентриками на каждом валу: два средних – неподвижные и два крайних – подвижные. Крутящий момент от двигателя передается валам цепной передачей 5, а в вибраторах 102 и 104 клиновыми ремнями типа В. Как показала практика, в процессе работы вибратора ремни приходится подтягивать, и они быстро выходят из строя.

К нижней части вибратора присоединяется наголовник для жесткого крепления вибратора к шпунтине. Конструкция наголовника аналогична конструкции наголовника вибратора БТ-5.

Техническая характеристика вибратора типа 100 следующая:

Рис. 14. Вибратор 100

Ориентировочные значения максимальной глубины погружения вибраторов типа 100 приблизительно на 40% больше, чем для вибратора БТ-5 при погружении шпунта в водонасыщенные пески и на 50 – 70% больше при погружении в другие грунты. Скорости погружения в водонасыщенные пески рассматриваемыми вибраторами типа 100 несколько ниже, чем дают вибраторы БТ-5, в связи с меньшим ускорением колебаний, вызываемых вибраторами типа 100.

Вибратор ВПП-2. Вибратор ВПП-2 (рис. 15) разработанный ВНИИГСом (О.А. Савинов и А.Я. Лускин), отличается от вибраторов БТ-5 и 100 конструктивной схемой и параметрами. Вибратор ВПП-2 состоит из следующих основных узлов: вибратора 1, наголовника 2, пригрузочной плиты 3, электродвигателя 4, пружинного устройства 5, цепного привода 6 и конической передачи 7. Вибратор жестко скреплен с наголовником и, следовательно, с погружаемой шпунтиной и сваей. Электродвигатель и пригрузочная плита, подрессоренные пружинным устройством, в процессе работы практически не вибрируют. К пригрузочной плите 3 приварены две серьги 8, в нижней части которых закреплены цапфы 9, а к верхней части шарнирно присоединена подвеска 10.

Рис. 15. Общий вид вибратора ВПП-2 (конструкции О.А. Савинова и А.Я. Лускина)

Наголовник вибратора ВПП-2 (рис. 16) принципиально не отличается от наголовника вибратора БТ-5. Он состоит из плиты и двух массивных щек 1, между которыми заводится шпунтина. Щеки усиливаются ребрами 2. Вверху между щеками имеется сменный вкладыш, размеры которого зависят от толщины шпунтины. Винт 3 (в нижней части) обеспечивает плотное прижатие стенки шпунта к одной из щек наголовника. Клин 4 и винт 5, с помощью которого клин заводится в отверстие, вырезанное в верхнем конце шпунтины, расположены под углом 80°. Это дает возможность крепить шпунтину и наголовник при ошибке в расстоянии от торца шпунтины до верхней кромки отверстия в 5 мм, а при неточной вырезке отверстия в шпунтине избежать прокладок или зачистки отверстия. Техническая характеристика вибратора ВПП-2 такова:

Число оборотов эксцентриков в 1 мин. ………………………… 1500

Момент эксцентриков в кгсм …………………………………… 800 – 1000

Мощность электродвигателя в квт ……………………………. 30 – 40

Вес вибратора (с пригрузочной плитой) в т …………………. 2,2

Рис. 16. Наголовник вибратора ВПП-2

Вибратор ВПП-2 по своим параметрам занимает промежуточное положение между вибраторами типа 100 и БТ-5. Момент эксцентриков вибратора ВПП-2 в 3 раза больше, чем у вибратора БТ-5, и в 3 раза меньше, чем у вибратора типа 100, число оборотов его меньше, чем у вибратора БТ-5, и больше, чем у вибратора 100.

Как показывают измерения, амплитуда вынужденных колебаний шпунта, вызываемых вибратором ВПП-2, изменяется в пределах 5 – 10 мм. При таких амплитудах шпунт может быть погружен в песчаные водонасыщенные грунты на глубину 12 – 14 м. Применение вибраторов ВПП-2 для погружения в неводонасыщенные пески и тем более в глинистые грунты на глубину больше 6 – 7 м не является рациональным [4].

В настоящее время развивается тенденция к уплотнению застройки и производству работ по реконструкции существующих зданий и предприятий. Строительство зданий и сооружений в городских условиях вблизи существующих зданий часто вызывает значительные их повреждения из-за небольших осадок.

Опыт показывает, что проектные и строительные организации, как правило не учитывают причин, вызывающих недопустимые осадки зданий. Такими причинами, являются: динамическое воздействие, при вибропогружении шпунта; понижение уровня грунтовых вод; дополнительная нагрузка на основание существующего сооружения при строительстве вблизи него нового.