Вибрационни методи за набиване на пилоти
Процесът на потапяне на тяло, подложено на вибрации, в земята е много сложно механично явление. Ако към главата на купчина, заровена на плитка дълбочина, е прикрепен насочен вибратор, който възбужда надлъжните вибрации на купчината и масата с вибратора е по-малка от критичното натоварване на купчината, тогава работата на вибратора ще упражнява различни механични ефекти върху почвата и купчината.
При ниски честоти ще възникнат леки вибрации на пилота и почвата при пълно равновесие, слоевете почва около пилота ще се движат заедно с него и купчината няма да потъне. С увеличаване на честотата на вибратора ще възникнат взаимни измествания на купчината по отношение на земята, което ще доведе до приплъзване на страничните повърхности на купчината по земята (разрушаване на купчината).
След счупването на пилота съпротивлението на почвата срещу потъване намалява и са достатъчни незначителни външни сили, за да продължи този процес - по-малко необходими за потъване без вибрации.
Пилотите преодоляват челното съпротивление на почвата по различни начини в зависимост от нейните физико-механични свойства. В сухи почви (песъчливи, плътни, глинести), както и при наличие на твърди междинни слоеве, челните съпротивления се преодоляват чрез удари на върха на купчината, в резултат на което купчината се вкарва и почвата стърчи настрани. При наситени с вода почви, под въздействието на променливи налягания, възникващи на върха на купчината, почвата се втечнява и потъва под въздействието на собствената си маса, ако налягането на течната почва е по-малко от масата на пилотите с товарача.
Зоната на изместване на почвените частици по време на вибрационно потапяне в леко влажни почви е 2,5–5 радиуса на пилота, а във водонаситени почви 4–5 радиуса.
Машини за вибрационно забиване на пилоти, шпунтови,тръбите и черупките се отличават с динамичен ефект върху вибратори и виброударни товарачи; според схемата на устройството - на вибрационни пилоти от най-прост тип и с пружинно натоварване.
Вибраторите се характеризират със стойността на смущаващата сила, (t; kN), създадена от работните дисбаланси, статичния момент на дисбалансите. Този момент се изчислява като произведение от масата на небалансираната част на дисбаланса и разстоянието от неговия център на тежестта до оста на въртене (kg-m, k11-m). Вибраторите също се различават по амплитудата на вибрациите на вибрационната система, която зависи от свойствата на почвата, действителния момент на дисбаланси и масата на вибрационната система (пилот, шапка и вибрационен драйвер).
Виброчуковете, работещи с честота 300-500 удара/мин, се класифицират като нискочестотни, а с честота 700-1500 удара/мин - като високочестотни.
С много проста конструкция на този тип вибрационни чукове, те имат редица съществени недостатъци, свързани с тежката работа на електродвигателя.
Нискочестотни надлъжни вибрационни драйвери от типа VP, проектирани от B.P. Татарников се използва за забиване на стоманобетонни пилоти, метални шпунтови пилоти и тръби. Те се състоят (5.2) от дисбаланси 1, разположени на четири вала 2, чието въртене се предава от електродвигателя 3 чрез система от зъбни колела 4. Синхронизирането на четирите дисбаланса се осигурява от четири еднакви зъбни колела 5.
Схемата на вибрационния драйвер NVP-56 е показана в 5.3. Четири дисбаланса / поставени на два успоредни вала. Синхронизирането на въртенето на вала се осигурява от зъбни колела 2, задвижването от два електродвигателя 3 се осъществява чрез зъбни колела 4. В тялото на вибрационния водач е направен отвор за изкопаване на почвата от кухината на натоварената пилотна черупка (без отстраняване на вибратора).
Особеностивибрационни драйвери от този тип - възможността за промяна на честотата на вибрациите и възможността за инсталиране на две сдвоени вибрационни драйвери на една черупка.
За разлика от най-простите вибратори с твърдо свързани елементи, пружинно натовареният вибрационен драйвер се състои от две части - вибронатоварваща и виброизолирана.
Принципната схема на пружинния вибратор VPP-1, проектиран от Савинов и Лускин, е показана в 5.4.
Вибриращата част се състои от вибратор 4 и капачка 5. Неподвижната част включва товарни плочи 2 и електродвигател /. Двете части на вибратора са свързани чрез система от пружини 3. Тяхната еластичност намалява честотата на собствените трептения на горната част в сравнение с честотата на вибрациите на вибратора, действайки като виброизолиращо устройство.
При вибратори с пружинно натоварване, чрез инсталиране на допълнителни тежести към пружинната част, е възможно да се промени режимът на вибрация на купчината, докато работата на вибратора и електрическия двигател се променя леко.
§ 2. Вибропресовъчни агрегати и виброчукове
При пружинните вибратори, както беше споменато по-горе, товароносимостта на механизма може да се регулира от масата на допълнителните товари.
Като се има предвид тази конструктивна характеристика при вибрационно пресоващи агрегати, вместо допълнителни тежести, силата се прилага към вибратора от лебедката на основния механизъм, насочена надолу по протежение на вала на задвижвания куп.
Съгласно този принцип е разработен дизайнът на вибронатискащи пилоти VVS-20/11 и VVS-32/19, използвани при изграждането на електропроводи и комуникационни линии. Тракторите Т-100 и Т-140 служат като основа за вибрационно пресоване.
Устройството VVS (5.5) се използва за забиване на стоманобетонни пилоти, направени специално затази единица. В главите на такива пилоти са предвидени метални шипове, стърчащи от бетона, с които купчината е здраво закрепена към главата на вибрационния водач. След повдигане на купчината заедно с вибратора и
с лента за глава, фиксирана върху него, тя се спуска на земята и вибрационният пилот се включва. Първоначално купчината се задвижва под въздействието на вибратора, но когато се задълбочи, т.е. с увеличаване на съпротивлението на почвата, се активира системата за едновременно притискане на купчината. Специално реле предпазва двигателя на уреда от претоварване.
В строителството виброударните пилоти се използват широко за потапяне на стоманени тръби, шпунтови пилоти и пилоти. Такива пилоти могат да бъдат разделени на два вида: вибриращ чук, при който вибраторът не е здраво свързан с купчината, чукът удря купчината като ограничител: вибраторът е здраво свързан с купчината, която се зарежда; и чук, задвижван от отделен механизъм.
За разлика от работата на вибрационните драйвери, в този случай, с увеличаване на устойчивостта на потапяне на купчина под действието на масата на натоварената конструкция и масата на почвата, енергията на удара на виброударния драйвер се увеличава.
Високочестотните виброударни пилоти се използват за забиване на пилоти и други конструкции с ниско челно съпротивление, т.е. в меки почви (5.6). Техническите им характеристики са дадени в табл. 5.6.
§ 3. Капачки за вибратори
Както беше отбелязано, за да се осигури процесът на виброзабиване на пилот, е необходимо тя да бъде твърдо свързана с виброзабивач. За тези цели в главите на купчините са предвидени шпилки. За потапяне чрез вибрационен метод на стандартни стоманобетонни, дървени и метални шпунтови пилоти се използват специални капачки, за да се осигури достатъчна здравина на фугите на шапки с пилоти.
Автоматичната капачка ASN-40 за задвижване на призматични стоманобетонни пилоти (5.7) се състои от тяло 5 с ударник 4, бузи 8, затягащи челюсти 9, задвижвани от пружини 7. Пружините са поставени в цилиндър с прът 6, кабелно окачване 3 е свързано към прътите на цилиндрите през изходните блокове 2. Блоковете са разположени върху тялото на вибратора / и са свързани в един възел, окачен номер на куката на кабела за повдигане на крана.
Под действието на масата на вибратора и главата по време на повдигането им с кран, пружините се компресират и бузите на главата се раздалечават под ъгъл спрямо надлъжната ос. В това положение купчината се привежда под бузите на главата, които при спускане на вибрационния водач върху купчината се притискат към тялото му. Когато включите вибрационния драйвер, за да задвижите купчината, бузите на скобата на главата здраво я затягат. В края на гмуркането вибраторът с капачката се издига и бузите на капачката отново се раздалечават от пружини, освобождавайки купчината.
Капачки тип чаша се използват за забиване на квадратни пилоти (5.8).
За потапяне на черупкови пилоти с диаметър над 800 mm се използва капачка с преходно устройство, което е здраво свързано към конструкциите на купчината и вибратора. За закрепване на капачката към такава купчина се използват болтове, вградени в Svan бетон (5.9).
§ 4. Виброзабиващи пилоти
Видовете механизми за набиване на пилоти се избират, като се вземат предвид почвените условия, конструкцията и дълбочината на пилота.
За забиване на пилоти с помощта на вибрационни задвижващи механизми е необходимо да се промени традиционната технология за забити пилоти. Вибраторите от най-простия тип по време на работа предават вибрационни натоварвания не само на пилоти, но и частично на основните механизми.
Поради факта, че базовите машини (гъсенични стрели, плаващи кранове, пилоти) не трябва да възприематвибрационни натоварвания от вибрационни чукове, те трябва да се използват за такелажни операции. Поради тези причини в приетите технологични схеми за виброзабиване на пилоти са предвидени проводници за фиксиране на положението на пилота по време на потапяне и отстраняване на вибрационни натоварвания от кранове.
Кранове, използвани за виброзабиване на черупкови пилоти, в допълнение към самия процес на потапяне, се използват и за изкопаване на почвата от тръбните кухини.
По време на забиване на черупкови пилоти, чакъл или други плътни включвания могат да нарушат процеса на забиване на пилота. За да се предпазят черупките от повреда, се препоръчва използването на акселерометри (електрически, автоматични вибрационни прекъсвачи), а ако те не са налични, контролирайте консумацията на енергия на двигателите на вибратора на контролния панел и променяйте амплитудата на вибрациите на черупката.
В случаите, когато с увеличаване на консумацията на енергия и амплитудата на вибрациите на купчината, скоростта на нейното потапяне намалява и твърдостта на вибрационния водач не е нарушена, е необходимо да спрете процеса на потапяне на купчината, да проверите целостта на черупката и да отстраните почвата изпод ножа, като премахнете твърдите включвания.
След като обвивката на пилота е потопена в песъчливи почви и песъчлива глинеста почва, пилотът трябва да се вибрира при намалени моменти на дисбаланс в продължение на 7-10 минути, което ще осигури уплътняване на почвената сърцевина под пилота и около него.
С увеличаване на дълбочината на потапяне на черупката се увеличава съпротивлението на почвата по протежение на страничната му повърхност, което намалява капацитета на потапяне на механизма. При тези условия е необходимо да се използва по-пълно номиналната мощност на електродвигателя.
Значителни натоварвания по време на стартиране на вибратори причиняват определени изисквания за захранването на механизма. Трябва да се избере източник на захранванеда няма други консуматори.
При амплитуди на вибрациите на вибрационната система от около 5 mm може да се приеме, че пилотът е достигнал проектните натоварвания. Ако в същото време е необходимо да се увеличи дълбочината на потапяне на купчината, въпреки че е достигнала проектните натоварвания, изисквани от проекта, е необходимо да се предприемат мерки за измиване на почвата или други методи, за да се осигури задълбочаването на купчината до дълбочината, определена от проекта (покритие, изкопаване от кухината на тръбата и др.).
Стойността на носещата способност на пилоти, потопени по метода на вибрациите, се определя по формулите на SNiP P-17-77.
Големината на амплитудата на трептене на вибрационната система на етапа на разработване на проекта се определя чрез изчисление по отношение на приетия тип вибрационен драйвер. В производствени условия може да се наложи да се замени типа вибрационен драйвер със съществуващ и следователно е необходимо да се преизчисли стойността на амплитудата.
Действителната амплитуда се проверява с помощта на специални инструменти - вибрографи, а при липса на такива - с помощта на нива или теодолити.
Всички тези данни се записват според показанията на инструментите в края на потапянето на пилотната обвивка.
За тръбни пилоти с диаметър над 2 м, основните параметри
условията на потапяне се определят емпирично със сто