Копер, устройство для забивки свай.
В строительной практике словом копер называют отдельно взятую станину снаряда, так и все забивное устройство в целом вместе с бабой и даже с обслуживающей его силовой установкой, если последняя помещается на станине. Поэтому классификация копра основана, с одной стороны, на особенностях конструкции их станины, а с другой, — на характере их ударных снарядов и обслуживающей последние двигательной силы.
По конструкции станины различают:
По конструкции ударных снарядов сваезабивные устройства разделяются на - с подвесными и на самодействующими бабами, шли молотами, одностороннего (простого) и двойного действия.
Подвесные бабы поднимаются для удара цепью или канатом, за которые они зацепляются особым крючком, к которому они привязываются наглухо. Поднявшись на нужную высоту, баба в первом случае отцепляется от цепи или каната и падает свободно на сваю, во втором — увлекает за собой привязанный к ней канат, чем ослабляется сила удара.
В снарядах простого действия поднятый цилиндр или поршень падает обратно только от собственного веса, в снарядах же двойного действия, называемых свайными молотами, собственный вес падающего поршня усиливается давлением на него пара или сжатого воздуха.
Наконец в зависимости от применяемой для подъема бабы двигательной силы копры бывают:
Прототипом всех современных копров является вышедший в настоящее время из употребления деревянный ручной с подвесной бабой. В ручных механических (рис. 1), являющихся первым усовершенствованием ручного снаряда, баба весом до 1 000 кг поднимается рабочими на высоту до 4 м помощью ворота или ручной лебедки. При этом один рабочий ставится на 75—100 кг поднимаемой бабы.
В копре этого типа баба зацепляется за поднимающий ее конец каната помощью особого приспособления, называемого «кошкой» (рис. 2). После подъема на требуемую высоту бабу отцепляют от кошки, дергая за привязанную к последней веревку, и она свободно падает на сваю. Кошка же под действием собственного веса (иногда усиленного дополнительным грузом) следует за бабой, сматывая канат с ворота или лебедки, для чего последние имеют холостой ход. Настигнув остановившуюся от удара о сваю бабу, кошка зацепляет ее снова для очередного подъема.
В большинстве современных копрах подвесная баба поднимается паровой или электрической лебедкой.
Стандартный деревянный — с подвесной отцепляющейся бабой весом в 1,10 т, поднимаемой фрикционно-зубчатой электролебедкой. Баба этого К. движется или непосредственно по стрелам или же по вложенным между ними особым направляющим из швеллеров, которые могут передвигаться вдоль стрел ручной лебедкой в 0,5 HР. При надобности такие «телескопические» швеллеры опускаются ниже основания. Копер передвигается как на колесах по рельсовому пути, так и на катках, вращаемых продетыми сквозь них ломами.
В европейского типа баба обычно помещается спереди стрел. В большинстве американских - она размещается между стрелами. В этом случае для зацепления бабы применяется более сложная, но действующая автоматически конструкция. В ней сжимаемые сильной пружиной клещи захватывают с боков стрелообразно заостренное или треугольное ухо бабы и поднимают последнюю на требуемую высоту, где верхние концы клещей разжимаются, встречая прикрепленные к стрелам упоры.
При обратном падении на бабу нижние концы клещей разжимаются от удара о треугольное ухо бабы и захватывают последнюю для нового подъема. Для регулирования этого подъема упоры иногда делаются металлическими, передвигающимися на тросе по стрелам.
Из применяющихся в настоящее время баб наибольшей простотой отличаются баба Лакура (рис. 3) и часто встречавшаяся баба Арциша. Обе бабы относятся к паровым молотам одностороннего (простого) действия, в которых ударной движущейся частью является паровой цилиндр, заключающий в себе поршень со штоком, пропущенным сквозь дно цилиндра. Шток своим заостренным в центре концом упирается в сваю, все время передавая последней нагрузку от веса бабы.
Пар пускается в верхнюю, расположенную над поршнем часть цилиндра. В бабе Лакура пар подается через боковое отверстие в головке цилиндра; в ней размещено парораспределительное устройство, состоящее из поворотного крана с 3 отверстиями и с рычагом для переключения. При кране в положении 1 (рис. 4) пар направляется внутрь цилиндра, поднимая его над неподвижным поршнем, после же поворота крана в положение II пар выходит из цилиндра в атмосферу, а цилиндр падает, ударяя бабу. В бабе другой конструкции пар вводится через верх особого полого штока, являющегося продолжением основного штока поршня. Шток этот проходит сквозь головку цилиндра и в верхней своей части содержит золотниковое парораспределительное устройство.
В США большое распространение имеет автоматическая баба одностороннего действия системы Уорингтона. Цилиндр этой бабы двумя боковыми швеллерами и четырьмя массивными болтами соединен с нижней частью снаряда, служащей наголовником забиваемой сваи. Между этим наголовником и цилиндром ходит специальный тяжелый боек, соединенный с двигающимся вверх и вниз поршнем цилиндра. Этот боек и является ударной частью бабы. Баба снабжена автоматически действующим парораспределением, вследствие чего может делать 50—80 ударов в минуту. Баба Уорингтона работает как паром, так и сжатым воздухом. Все вышеописанные паровые бабы обычно обслуживаются деревянными копром, системы которых многими фирмами детально разработаны и стандартизованы.
Применение деревянных копров удобно благодаря возможности их быстрого изготовления на работах при имеющихся стандартных металлических частях. В обычной деревянной станине бабы Лакура пар подводится по трубопроводу с шарнирными соединениями и с гибким шлангом на конце, допускающим перемещение бабы при забивке. Трубопровод висит на тросе, прикрепленном своим другим концом к свае после перекидки через два блока, благодаря чему подвешенный трубопровод опускается вместе с забиваемой сваей. В случае необходимости забить наклонные сваи делают специальный с наклонными стрелами или же прибегают к маятниковому копру. (рис. 5).
Стрелы этого копра образуют самостоятельную жесткую конструкцию, которая соединяется с основной станиной шарниром и может поворачиваться около последнего, образуя с вертикалью уклон до 1:4 — 1 ; 6. На тесных рабочих площадках в американской практике нередко прибегают к «вантовым» копрам, в которых вовсе не имеется подкосов, а установленные вертикально жесткие стрелы расчаливаются вантами. Один такой удачно применялся на Днепрострое. При наличии на строительстве поворотных катучих кранов (или даже дерриков) ими нередко заменяют станину, подвешивая к ним копровые стрелы с бабой, чем достигается большая подвижность сваезабивной установки.
Каждая из описанных выше конструкций приспособлена для выполнения свайных работ какого-либо одного определенного характера. Имеются универсальные металлические копры, пригодные для свайных работ всякого рода. Они установлены вместе с обслуживающим их паровым котлом на поворотной, передвигающейся по рельсам платформе; у них телескопические выдвижные стрелы, которые могут наклоняться вперед и назад на определенный угол. Металлическая станина имеет небольшое передвижение по платформе, что облегчает его установку при забивке. Снаряды снабжены усовершенствованными паровыми бабами.
Изображенная на рис. 6 паровая баба универсального копра имеет неподвижный поршень, наглухо подвешенный на полом штоке к верхнему выступу особой шины, вертикально поставленной на сваю своим нижним выступом. Ударный цилиндр бабы передвигается по штоку и по шине вверх и вниз между неподвижным поршнем и нижним выступом шины. Чтобы при ударе о сваю не повредить этого выступа, в дне цилиндра вырезано соответствующее углубление. Пар подается в верхнюю (надштоковую) часть цилиндра сквозь неподвижный полый шток и поршень, в котором размещено парораспределительное золотниковое устройство. Движение золотника регулируется вертикальным стержнем, пропущенным сквозь крышку и внутренность полого штока вниз до поршня цилиндра. При нижнем положении золотника (рис. 7) пар сквозь отверстия в поршне проходит в верхнюю часть цилиндра, приподнимая последний. При поднятом золотнике пар переходит в нижнюю половину цилиндра, а оттуда в атмосферу.
В табл. 1 приведены наиболее характерные данные об универсальных корах.
Табл. 1. Основные характеристики универсального копра
|
Моказатели
|
Марка копра
|
||||||
|
8
|
10
|
12
|
16
|
Sp
|
D
|
F
|
|
|
Полная высота копра, м
|
15,6
|
17,5
|
20,1
|
22,2
|
20,2
|
24,3
|
30,7
|
|
Полезная всота копра, м
|
10,5
|
12,0
|
14,0
|
16,0
|
14,0
|
18,0
|
24,0
|
|
Ширина колен, м
|
2,5
|
2,75
|
3,0
|
3,25
|
3,25
|
3,5
|
4,5
|
|
Возможный наклон стрел
|
1:3,5
|
1:3,5
|
1:3,5
|
1:3,5
|
1:3
|
1:3
|
1:3
|
|
Вес бабы в кг
|
1500
|
1800
|
2420
|
2870
|
3920
|
5400
|
8300
|
|
Вес ударного цилиндра, кг
|
1000
|
1200
|
1000
|
2000
|
2800
|
4000
|
6000
|
Для успешной забивки свай обычными бабами необходимо, чтобы вес ударной части бабыбыл не меньше веса сваи, а лучше - польше последнего в 1,5-2 раза. При тяжелых железобетонных сваях и паровых копров указанное отношение понижается до 1 : 1,3—1 : 1,2 и даже до 1,1 : 1. В виду указанного обстоятельства в паровых бабах простого действия, дающих сравнительно небольшое число ударов в минуту, вес работающей ударной части имеет дешинирующее значение и на много превышает вес остальных частей. Работа снарядов двойного действия, называемых «свайными молотами», основана на другом принципе. В них вес ударной части («бойка») составляет в среднем только около 14—25% общего веса, а увеличение передаваемой свае энергии достигается значительным повышением числа ударов (до 100—550 в минуту) при одновременном усилении удара, что достигается добавлением к весу падающего бойка одностороннего давления пара или сжатого воздуха, которое в 3—10 раз превышает этот вес. Цилиндр изображенного на рис. 8 молота последней системы составляется из 6 отдельных частей, стянутых 4 болтами, заканчивающимися внизу лапками, которые охватывают забиваемую сваю. Боек, состоящий из поршнз с верхним и нижним массивными штоками, ударяет по поставленному на сваю дну цилиндра (т. н. «наковальне»). Пар вводится в цилиндр под давлением 6—8 at через автоматически действующий золотниковый парораспределитель.
Табл. 2 Характеристика молотов № 6 и № 7
|
Показатели
|
Марка молота
|
|
|
№ 6
|
№ 7
|
|
|
Вес снаряда в кг
|
1315
|
2208
|
|
Вес ударной части в кг
|
181,5
|
363
|
|
Ход поршня в мм
|
222
|
241
|
|
Число ударов в мин
|
275
|
225
|
В начале паропровода ставится вентиль, регулирующий пуск пара и зависящую от него силу ударов. В СССР выпущены молоты марки № 6 и № 7 (табл. 2). Молоты этих марок работают паром и сжатым воздухом. При закрытом корпусе молотов этой системы их можно применять для подводных работ на глубине до 24 м. Для установки свайных молотов не требуется специальных копры. При небольших размерах молота его устанавливают непосредственно на сваю, поддерживая при работе руками. Молоты крупных марок подвешиваются на тросе к стреле крана. Для лучшей установки их снабжали деревянной рамой. Сравнительно небольшие и компактные размеры молотов очень удобны для применения их в тесных местах.
Молоты могут применяться не только для забивки, но и для выдергивания свай.
Часто при забивке свай вместо копров используются машиныа для забивания свай стреловые краны на гусеничном ходу, а также экскаваторы, имеющие сменное оборудование — направляющие стрелы для забивки свай.
Простейший способ использования крана состоит в подвешивании молота двойного действия или вибратора к грузовому крюку крана.
Такой способ наиболее пригоден для забивки шпунтовых свай, особенно металлических, так как в этом случае забиваемая свая охватывается замком соседней, уже забитой, что обеспечивает ей правильное направление и устойчивость при забивке.
Часто применяют специальные подвесные направляющие стрелы, которые укрепляют на стреле крана. Более совершенная конструкция направляющих стрел для кранов-копров доказана на рис. 1.
Такой кран копер легко маневрирует при забивке свай, обслуживает большой район и быстро передвигает все устройство.
Рис. 1. Кран-копер с подвесной направляющей стрелой
1 — паропроводный шланг; 2 —молот; 3 —подвесная рама
Широкое применение на строительстве получили машины для забивания свай , использующие одноковшовые экскаваторы (особенно на гусеничном ходу) с ковшом емкостью 0,5 м3 типа Э-505, имеющие, помимо крановой стрелы, сменное оборудование в виде подвесных направляющих и механические молоты.
Радиус действия такого крана копра для забивания свай составляет до 7,5 м. Механический молот весом 1250 кг подвешивается к тросу наглухо. Работа ведется без расцепления.
До начала свайной бойки необходимо выбрать соответствующее оборудование, в том числе тип копра и систем молота. Количество копров устанавливается исходя из их производительности и сроков производства работ, причем при небольших и средних сооружениях ограничиваются одним копром, собираемым на месте. Сборка копра из готовых частей может быть выполнена следующим образом.
Вертикальная рама деревянного копра доставляется в готовом виде или собираем полностью на земле, после чего под верхний конец рамы подводят козлы высотой 2—3 м. Горизонтальную раму собирают в наклонном положении на козлах несколько меньше высоты и соединяют с вертикальной рамой. Затем устанавливают задние под косы-лестницы.
Деревянные элементы собирают на врубках с использованием металлических креплений после сборки деревянный копер поднимается в вертикальное положение. Для этой цели к голове копра прикрепляют два троса, - один из которых идет на ручную лебедку и служит для подъема копра; другой, являющийся тормозным, обматывается свободным концом за какую-нибудь надежную опору и предупреждает опрокидывание копра при его переходе в вертикальное положение.
Сборка металлических копров осуществляется в таком порядке. На уложенном рельсовом пути монтируется нижняя тележка, на которой устанавливается верхняя поворотная платформа, а на ней — все элементы передачи вращения, подъема стрелы, передвижения копра.
Сборка обычно производится при помощи крана. Рама собирается на козлах в наклонном положении некоторым подъемом к вершине, где высота козел составляет около 9 м. Механическая лебедка копра устанавливается на расстоянии около 10 м от тележки по оси стрелы; между лебедкой и тележкой укладывают распорки. Для подъема стрелы на ней устанавливают подъемную мачту.
Трос от лебедки крепится к подъемной мачте. Другим тросом мачта крепится к верхнему концу стрелы. Подтягивая лебедкой трос, стрелу поднимают в положение, близкое к вертикальному. Затем стрела крепится к поворотной платформе копра. После этого монтируется остальное оборудование копра, монтируется трубопровод, поднимается молот и пр.
Демонтажные операции выполняются в порядке, обратном сборке.
Сборка и разборка копров связаны с перемещением тяжелых элементов, почему при сборки свай именно этих операциях требуется особая внимательность технического персонала и рабочих.
