Технологии погружения металлического шпунта вблизи существующих зданий с обеспечением их безопасности и недопущения неравномерных осадок их фундаментов (стр. 3 из 5)

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.

Одним из наиболее эффективных и в то же время наиболее безопасным способом производства работ в фундаментостроении является вибрационный метод.

Применение вибрационной технологии позволяет:

повысить производительность труда при экономии энергетических и материальных ресурсов;

использовать мобильные средства вибрационной техники и применять их без громоздких опорных конструкций для восприятия реактивных усилий;

комплексно механизировать строительные процессы.

Технико-экономические преимущества вибрационного метода определяются не только повышением скорости погружения и возможностью извлечения шпунта, но и более совершенной технологией вспомогательных операций, осуществляемых с использованием самоходных грузоподъемных установок.

Технология погружения включает следующие основные операции:

вырезку отверстия в шпунтине для крепления вибратора;

подтаскивание шпунтины к вибратору;

закрепление шпунтины в наголовнике вибратора;

подъем вибратора со шпунтиной и заводку шпунтины в замок ранее погруженной шпунтины;

погружение шпунтины, отсоединение вибратора от нее и снятие вибратора.

Металлические шпунтины, поступающие на строительные площадки, не имеют отверстия для крепления вибратора к шпунту, прорезать его приходится на месте забивки. Размеры отверстия и его расположение на шпунте зависят от конструкции наголовника.

До конца прошлого века, в некоторых случаях крепление вибратора осуществлялось заводкой прямоугольного клина в отверстие шпунтины. Это отверстие должно быть прямоугольным, а размеры его выбраны в соответствии с размерами клина. При этом необходимо сохранить относительно точное расположение верхней кромки отверстия в шпунтине по отношению к его торцу, который должен быть защищен и обрезан перпендикулярно продольным стенкам шпунтины [4]. Неточность в расположении верхней кромки крепежного отверстия в металлическом шпунте может значительно усложнить и затянуть производство работ по его погружению. Разметку крепежного отверстия на шпунтине нужно производить аккуратно и по возможности точно с помощью специального шаблона из листовой стали, накладываемого на шпунт (рис. 18); очерчивание границ отверстия следует делать хорошо заостренным специальным метчиком (а не мелом). Верхняя кромка отверстия не должна иметь рваных и сильно наплавленных мест. Перед заводкой шпунта в наголовник вибратора ее нужно подчистить драчевым напильником.

Рис. 18. Шаблон для вырезки отверстия в металлическом шпунте

Заправка шпунтины вибратора. В общем объеме погружения шпунтины ее заправка в наголовник вибратора может занимать сравнительно много времени, поэтому на строительной площадке этой операции должно быть уделено особое внимание.

Оборудование крана, с которого ведется погружение вибратором, дополнительно тросом с крюком, при помощи которого плита наголовника скрепляется с краном, переводя вибратор в горизонтальное положение. В этом положении вибратор подается к погружаемой шпунтине, которая заранее укладывается на шпалы или брусья, так, чтобы ее торец выступал за брус на 40 – 50 см. После заправки и закрепления шпунтины в вибраторе трос снимается, и при подъеме шпунтины вибратор снова переводится в вертикальное положение. Использование дополнительного троса исключает ручной поворот вибратора из вертикального положения в горизонтальное.