RU2248431C1

RU2248431C1 - Device for immersing piles

Info

Publication number: RU2248431C1
Application number: RU2003126474/03A
Authority: RU
Inventors: П.П. Супрун (RU); П.П. Супрун; Ю.А. Гамол (RU); Ю.А. Гамоля; В.Б. Соколов (RU); В.Б. Соколов; П.С. Кондратьев (RU); П.С. Кондратьев
Original assignee: Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-20
Also published as: RU2003126474A

Abstract

FIELD: piling equipment.

SUBSTANCE: device has support plate, pile-driver mast, headpiece, block for raising and lowering headpiece, placed at upper end of mast, winch, load, mounted on support plate and device for transferring load onto pile. Device is additionally provided with bar, at upper end of which a frame is rigidly fixed, and on lower end headpiece is fixed, which bar is mounted along longitudinal axis of mast and connected to winch. Pile-driver mast is made in form of four-post boom with brackets and upper belt in form of platform, mounted on horizontal frame, and device for transferring load to pile is made in form of hydraulic system, consisting of two couples of force hydraulic cylinders, connected by rods to moveable cross-piece, freely supported by headpiece, and by cylinders - to moveable beams, fixed on boom via holders, and vibrator, mounted in frame above bar.

EFFECT: higher productiveness, higher energy effectiveness.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам механизации свайных работ. Существуют два варианта способа вдавливания - статическое вдавливание с помощью устройства АВС-35 и вибровдавливание с помощью агрегатов ВВПС020/11 или ВВПС-32/19. Рассматривая способ вдавливания применительно к свайным фундаментам, где расчетная несущая способность одной сваи составляет порядка 35-40 т.с., что присуще для зданий в 5-6 этажей в массовом жилищном строительстве, то выбор падает на вариант статического вдавливания, где максимальное усилие вдавливания достигает 35 т.с. (3,5 кН) против 18 т.с. (1,8 кН) по варианту вибровдавливания.The invention relates to the mechanization of pile work. There are two options for the indentation method - static indentation using the ABC-35 device and vibration indentation using the GDPC020 / 11 or GDPC-32/19 aggregates. Considering the method of indentation in relation to pile foundations, where the calculated bearing capacity of one pile is about 35-40 tf, which is inherent in buildings of 5-6 floors in mass housing construction, the choice falls on the option of static indentation, where the maximum indentation force reaches 35 t.s. (3.5 kN) against 18 t.s. (1.8 kN) according to the option of vibration-pressing.

Известно вибровдавливающее устройство (М.И.Смородинов. Специальные машины и оборудование для устройства оснований и фундаментов. Изд. “Машиностроение”, М., 1972, с. 236, рис.148), которое монтируется на базе трактора С-100 и состоит из мачты с направляющими для вибропогружателя, передней и задней металлических сварных рам, лебедки с электроприводом, электрогенератора, полиспаста, вибропогружателя и шкафа с элетропусковой аппаратурой.Known vibration-suppressing device (M. I. Smorodinov. Special machines and equipment for the construction of foundations and foundations. Publishing house "Engineering", M., 1972, S. 236, Fig. 148), which is mounted on the basis of the tractor S-100 and consists from a mast with guides for a vibratory driver, front and rear metal welded frames, an electric winch, an electric generator, a pulley, a vibrator and a cabinet with electric trigger equipment.

Устройство работает следующим образом. Предварительно производят бурение лидерной скважины, затем выставляют сваю над скважиной и опускают вибропогружатель на сваю до упора в грунт. Далее включают вибропогружатель и производится первый этап погружения сваи под действием собственного веса сваи и вибропогружателя. Когда погружение замедляется, включают лебедку на вдавливание и производят погружение комбинированным воздействием вибрации и статического усилия.The device operates as follows. The leader well is pre-drilled, then the pile is exposed above the well and the vibrator is lowered onto the pile until it stops in the ground. Next, include a vibrator and the first stage of immersion piles under the action of the dead weight of the pile and vibrator. When the dive slows down, the indentation winch is turned on and the dive is made by the combined action of vibration and static force.

Недостатком устройства является то, что воздействие вибрационной нагрузки на факт погружения сваи в грунт заканчивается на определенной глубине погружения сваи, при которой расчетная нагрузка на сваю получается настолько мала, что свайный фундамент становится дороже ленточного, а составляющая от статической нагрузки явно недостаточна. Поэтому это устройство целесообразно применять при устройстве свайного фундамента для опор линий электропередач, где расчетные нагрузки на сваю можно принимать исходя из возможности устройства с учетом его полной автономности.The disadvantage of this device is that the effect of the vibration load on the fact of pile immersion in the soil ends at a certain depth of pile immersion, at which the calculated load on the pile is so small that the pile foundation becomes more expensive than the tape, and the component from the static load is clearly insufficient. Therefore, it is advisable to use this device when installing a pile foundation for power transmission line supports, where the calculated load on the pile can be taken based on the device’s capabilities taking into account its complete autonomy.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для вдавливания свай типа АВС-35 (М.И.Смородинов. Специальные машины и оборудование для устройства оснований и фундаментов. Изд. “Машиностроение”, М., 1972, с.234, 235, рис.147), состоящее из двух тракторов С-100 (рабочего и пригрузочного), опорной плиты, копровой мачты, смонтированной на рабочем тракторе, которая может занимать либо вертикальное (рабочее), либо наклонной положение (транспортное), блока для подъема и опускания опорной плиты и наголовника, расположенного на верху мачты, подвижного наголовника, блока для подтягивания сваи к агрегату, лебедки грузоподъемностью 1,5 т.с. с балансирующим грузом весом 2 т. И второй лебедки грузоподъемностью 5 т, установленной на втором пригрузочном тракторе.The closest in technical essence is a device for pushing piles of the type АВС-35 (M. I. Smorodinov. Special machines and equipment for the device of foundations and foundations. Publishing house “Engineering”, M., 1972, p. 234, 235, Fig. 147), consisting of two S-100 tractors (working and unloading), a base plate, a pile mast mounted on a working tractor, which can occupy either a vertical (working) or inclined position (transport), a block for raising and lowering the base plate and a head cap located on top of the mast head cap, block for pulling piles to the unit, winches with a lifting capacity of 1.5 tp with a balancing load weighing 2 tons. And a second winch with a lifting capacity of 5 tons, mounted on a second loading tractor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Предварительно пробуривается легким буровым станком лидерная скважина, затем над ней устанавливается рабочий трактор и опускается опорная плита. Сваю с помощью лебедки поднимают, выравнивают в стрелах мачты и опускают острием в скважину. После опускания наголовника на голову сваи и въезда пригрузочного трактора на опорную плиту с помощью лебедки и шестикратного полиспаста начинается погружение сваи в грунт. Заданная несущая способность погружаемой сваи контролируется по динамометру, встроенному в канатно-блочную систему, работающей от лебедки с грузоподъемностью 5 т.с.The leader well is pre-drilled with a light drilling rig, then a working tractor is installed above it and the base plate is lowered. Piles with a winch are raised, the mast is leveled in the arrows and lowered with a point into the well. After lowering the headgear onto the head of the pile and the entry of the unloading tractor onto the base plate with the help of a winch and six-time pulley block, the pile begins to sink into the ground. The specified bearing capacity of the immersed pile is controlled by a dynamometer built into the cable-block system, operating from a winch with a lifting capacity of 5 tp

К достоинствам устройства относится то, что оно позволяет достигать максимального усилия вдавливания 35 т.с., возможность точного определения несущей способности сваи в процессе ее погружения, в качестве штатного оборудования для пробного погружения свай перед началом свайных работ и для контроля несущей способности сваи после “отдыха”, его работа практически бесшумна, а это позволяет использовать его в черте города в любое время суток, не вызывая опасной сейсмичности оснований близко расположенных зданий, кроме того, не возникает проблем с запуском и при работе в любое время года.The advantages of the device include the fact that it allows you to achieve a maximum pushing force of 35 tf, the ability to accurately determine the bearing capacity of a pile during its immersion, as standard equipment for test immersion of piles before starting pile work and to control the bearing capacity of a pile after “ recreation ”, his work is almost silent, and this allows you to use it in the city at any time of the day, without causing dangerous seismicity of the bases of closely located buildings, in addition, there are no samples Launching and operating at any time of the year.

Однако устройство обладает и рядом недостатков.However, the device has several disadvantages.

Практика применения устройства показывает, что вспомогательные операции занимают 70-80% от общего времени цикла вдавливания, низкая производительность, которая не превышает 14-16 шестиметррвых свай в смену, большая энергоемкость работ, мощность двух тракторов С-100 по 73 кВт, работающих практически 8 часов, удельная энергоемкость составляет (73×2×8)/16=73 кВт/час на одну сваю.The practice of using the device shows that auxiliary operations occupy 70-80% of the total pressing cycle time, low productivity, which does not exceed 14-16 six-meter piles per shift, high energy intensity of work, power of two S-100 tractors of 73 kW each, operating almost 8 hours, the specific energy consumption is (73 × 2 × 8) / 16 = 73 kW / hour per pile.

Задачей предлагаемого изобретения является получение устройства для погружения свай, в котором предусматривалась бы возможность воздействовать на погружаемую сваю как статической нагрузкой, так и вибрационной раздельно или в их сочетании, повышение производительности и снижение удельной энергоемкости процесса погружения свай.The objective of the invention is to obtain a device for immersion piles, which would provide for the possibility of acting on an immersed pile as a static load, or vibrating separately or in combination, increasing productivity and reducing the specific energy consumption of the process of immersing piles.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В известном устройстве для погружения свай, содержащем опорную плиту, копровую мачту, наголовник, блок для подъема - опускания наголовника, расположенный на верху мачты, лебедку, пригруз, установленный на опорной плите, и устройство передачи нагрузки на сваю, дополнительно установлена штанга, на верхнем конце которой жестко закреплена рамка, а на нижнем конце закреплен наголовник, расположенная вдоль продольной оси копровой мачты и соединенная с лебедкой, при этом копровая мачта выполнена в виде четырехстоечной стрелы с подкосами и верхним поясом в виде площадки, установленной на горизонтальной раме, а устройство передачи нагрузки на сваю выполнено в виде гидравлической системы, состоящей из двух пар силовых гидроцилиндров, сочлененных штоками с подвижной крестовиной, свободно опирающейся на наголовник, а цилиндрами с подвижными балками, фиксируемыми на стреле с помощью фиксаторов, и вибратора, установленного в рамке над штангой.In the known device for immersion piles containing a base plate, a mast, a headrest, a block for lifting and lowering the headrest located on the top of the mast, a winch, a load mounted on the base plate, and a load transfer device on the pile, an additional rod is installed on the top at the end of which the frame is rigidly fixed, and at the lower end is fixed a headband located along the longitudinal axis of the pile mast and connected to the winch, while the pile mast is made in the form of a four-post boom with struts and a top m belt in the form of a platform mounted on a horizontal frame, and the load transfer device on the pile is made in the form of a hydraulic system consisting of two pairs of power hydraulic cylinders, articulated by rods with a movable cross, freely resting on the headgear, and cylinders with movable beams fixed on the boom using clamps, and a vibrator mounted in a frame above the bar.

При этом в качестве пригруза использованы контейнеры с металлоломом.At the same time, containers with scrap metal were used as a cargo.

Выполнением гидросистемы в виде двух пар силовых гидроцилиндров, попарно и поочередно воздействующих на сваю, достигается возможность непрерывного погружения сваи до требуемой глубины при малых размерах цилиндров. При работе устройства в совмещенном режиме, когда работают одновременно гидравлическая и вибрационная системы, повышается интенсивность погружения сваи в грунт и за счет этого увеличивается производительность устройства.The implementation of the hydraulic system in the form of two pairs of power hydraulic cylinders, pairwise and alternately acting on the pile, the possibility of continuous immersion of the pile to the required depth with small cylinder sizes. When the device is operating in the combined mode, when both the hydraulic and vibration systems are working, the intensity of pile immersion in the soil increases and, as a result, the productivity of the device increases.

Выполнение пригруза, общая масса которого рассчитана на 40 тонн, в виде контейнеров с металлоломом по 5 тонн каждый в расчете на работу устройства в агрегате с башенным краном грузоподъемностью 5 тонн и с установочной мощностью порядка 54 кВт позволяет в три раза по сравнению с прототипом уменьшить энергоемкость.The execution of the cargo, the total mass of which is designed for 40 tons, in the form of containers with scrap metal of 5 tons each, calculated on the operation of the device in an aggregate with a tower crane with a lifting capacity of 5 tons and with an installed capacity of about 54 kW, allows energy consumption to be reduced by a factor of three compared to the prototype .

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для погружения свай, на фиг.2 - поперечное сечение I-I на фиг.1, на фиг.3 - поперечное сечение II-II на фиг.2.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for immersion piles, figure 2 is a cross section I-I in figure 1, figure 3 is a cross section II-II in figure 2.

Устройство состоит из базовой металлоконструкции, включающей горизонтальную раму 1, в которой установлена опорная плита (не показана), копровую мачту 2 в виде четырехстоечной стены с подкосами 3 и верхним поясом в виде площадки 4, грузовую лебедку 5, установленную на площадке верхнего пояса 4, фиксаторы 6, установленные на стойках копровой мачты 2 по всей длине с заданным шагом, серьгу 7, шарнирно закрепленную на копровой мачте 2, с помощью которой последняя сочленяется с краном (башенным или стреловым), вибратор 8, заключенный в рамке 9, которая жестко сочленена с верхним концом штанги 10, установленной вдоль продольной оси копровой мачты, наголовник 11, жестко закрепленный на нижнем конце штанги 10, крестовину 12, свободно опирающуюся на наголовник 11, через центральную часть которой пропущена штанга 10, нижнюю 13 и верхнюю 14 подвижные балки, через средние части которых свободно пропущена штанга 10, две пары одинаковых силовых гидроцилиндров 15, из которых первая пара своими штоками жестко сочленена с крестовиной 12, а цилиндрами с нижней подвижной балкой 13, а вторая пара гидроцилиндров также сочленена с крестовиной 12 и верхней подвижной балкой 14, которая выполнена по форме буквы “П”, чем обеспечивается возможность в исходном для работы копра положении (когда штоки всех четырех гидроцилиндров втянуты) зафиксировать обе подвижные балки фиксаторами 6 на одном уровне, основное силовое оборудование копра, включающее передвижную насосную гидравлическую станцию с пультом управления (не показано). Для восприятия реактивного усилия при вдавливании сваи рама 1 загружается с помощью крана съемным пригрузом 16.The device consists of a base metal structure, including a horizontal frame 1, in which a base plate (not shown) is installed, a pile mast 2 in the form of a four-post wall with struts 3 and an upper belt in the form of a platform 4, a cargo winch 5 installed on the platform of the upper belt 4, latches 6 mounted on the posts of the mast mast 2 along the entire length with a given step, an earring 7 pivotally mounted on the mast mast 2, with the help of which the latter is articulated with a crane (tower or jib), a vibrator 8 enclosed in a frame 9, which stiffly articulated with the upper end of the rod 10 installed along the longitudinal axis of the mast, head 11, rigidly mounted on the lower end of the rod 10, the crosspiece 12, freely supported on the head 11, through the central part of which the rod 10, lower 13 and upper 14 movable beams are passed , through the middle parts of which the rod 10 is freely passed, two pairs of identical power hydraulic cylinders 15, of which the first pair with their rods is rigidly articulated with the cross 12, and the cylinders with the lower movable beam 13, and the second pair of hydraulic cylinders also articulated with a cross 12 and an upper movable beam 14, which is made in the shape of the letter “P”, which makes it possible to fix both movable beams with latches 6 at the same level in the initial position for working the copra (the rods of all four hydraulic cylinders are retracted), the main power equipment of the copra including a mobile pumping hydraulic station with a control panel (not shown). To perceive the reactive force when pushing the piles, the frame 1 is loaded using a crane with a removable load 16.

После установки устройства с помощью крана на рабочей позиции и установки пригруза 16 на опорную плиту все фиксаторы 6 приводятся в нерабочее положение, позволяющее подвижным балкам 13 и 14 с помощью грузевой лебедки 5 свободно подняться по стреле до крайнего верхнего положения и удерживаться в этом положении той же лебедкой на время заводки сваи 17 под наголовник 11, после чего лебедка 5 растормаживается, а все фиксаторы приводятся в рабочее положение, как это показано на фиг.1, при этом одна пара самых верхних фиксаторов фиксирует от подъема вверх нижнюю подвижную балку, а другая пара - верхнюю балку. Затем включается в работу пара цилиндров 15, сочлененных с крестовиной 12 и нижней подвижной балкой 13, в результате чего свая 17 погружается в грунт, а вторая пара гидроцилиндров 15 не работает и вместе с крестовиной 12 опускается на величину хода штоков, которая соответствует шагу расстановки фиксаторов 6. В момент полного выхода штоков первой пары гидроцилиндров, что совпадает с фиксацией верхней подвижной балки 14, поток рабочей жидкости автоматически направляется во вторую пару гидроцилиндров (устройство переключения потока рабочей жидкости не показано) и они включаются в работу. Таким образом, погружение сваи с помощью силовых гидроцилиндров осуществляется непрерывно. Для увеличения скорости погружения сваи подключается к работе вибратор 5, что приводит к снижению сопротивления внедрению вибрирующей и находящейся под большой нагрузкой сваи 17 в грунт и позволяет значительно сократить массу статического пригруза и уменьшить затраты времени на операции с ним.After installing the device using a crane in the working position and installing the weight 16 on the base plate, all the latches 6 are brought into an inoperative position, which allows the movable beams 13 and 14 with the help of a load winch 5 to freely rise along the boom to the highest position and hold in that position the winch for the time of starting the pile 17 under the cap 11, after which the winch 5 is released, and all the latches are brought into working position, as shown in figure 1, while one pair of the highest latches fixes from raising p lower movable beam, and the other pair - upper beam. Then, a pair of cylinders 15 connected to the crosspiece 12 and the lower movable beam 13 is turned on, as a result of which the pile 17 is immersed in the ground, and the second pair of hydraulic cylinders 15 does not work and, together with the crosspiece 12, is lowered by the stroke length of the rods, which corresponds to the spacing of the clamps 6. At the moment of complete exit of the rods of the first pair of hydraulic cylinders, which coincides with the fixation of the upper movable beam 14, the flow of the working fluid is automatically sent to the second pair of hydraulic cylinders (device for switching the flow of the working fluid not shown) and are included in the work. Thus, the immersion of piles using power hydraulic cylinders is carried out continuously. To increase the speed of immersion of the piles, a vibrator 5 is connected to the work, which leads to a decrease in the resistance to the introduction of the vibrating and heavily loaded piles 17 into the soil and can significantly reduce the mass of the static load and reduce the time required for operations with it.

Claims

1. A device for immersing piles containing a base plate, a pile mast, a headrest, a block for raising and lowering the headrest located on the top of the mast, a winch, a load mounted on the base plate, and a load transfer device to the pile, characterized in that it additionally equipped with a rod, on the upper end of which the frame is rigidly fixed, and on the lower end is fixed a headgear installed along the longitudinal axis of the pile mast and connected to the winch, while the pile mast is made in the form of a four-post boom with wasps and the upper girdle in the form of a platform mounted on a horizontal frame, and the load transfer device on the pile is made in the form of a hydraulic system consisting of two pairs of power hydraulic cylinders, articulated by rods with a movable crosspiece, freely resting on the headgear, and cylinders with movable beams, fixed on an arrow by means of clamps, and the vibrator installed in a frame above a bar.

2. The device according to claim 1, characterized in that the load is made in the form of containers with scrap metal.