Сваебойная машина: характеристики и использование

Виды машин для забивки свай

По способу передвижения:

Машины на колесном ходу — такие сваебойные машины создаются из автомобильных кранов на базе тяжелых полноприводных тягачей Урал-375, Урал-420, Краз-250, Камаз-43226. В сравнении с более крупными сваебойными машинами они проигрывают в функциональности — максимальное сечение свай, с которыми работают колесные сваебои, как правило составляет 35*35 см, а их вес не превышает 4.5 тонн. Главное достоинство колесных машин — мобильность и проходимость.
Гусеничная техника — сваебойные машины на базе гусеничных кранов, наиболее популярные модели — КГ-12М, БМ-833, БМ-831, СП49Д. Гусеничные сваебои способны выполнять вертикальное и наклонное погружение свайных столбов длиной до 14 метров и весом до 5 тонн. Главный недостаток гусеничной техники — сложности при перебазировке. Для доставки таких машин на место строительства используются тралы и полуприцепы, поскольку по дорогам общего назначения самостоятельным ходом копры передвигаться не могут.

Рис. 1.6: Гусеничная машина для забивки свай

По производительности:

способные забивать сваи не перемещаясь
работающие с каждой сваей последовательно

В зависимости от способа выполнения свайных работ:

Забивающие сваи в радиусе своего расположения — такие машины оборудованы поворотной рабочей платформой (угол поворота до 360 градусов). Они могут погружать сваи в радиусе 6-10 метров вокруг своего положения, что позволяет значительно ускорить проведение свайных работ.
Выполняющие последовательную забивку свай — в данную группу входят сваебойные машины без поворотной платформы. Такая сваебойная машина, как правило, не имеет самоходной колесной либо гусеничной базы, и перемещается в пределах строительного участка по рельсовым путям.

По габаритным размерам:

По размеру сечения сваи — стандартный максимум сечения для большинства сваебойных машин составляет 35*35 сантиметров, однако существуют и узкоспециализированные копры, забивающие сваи сечением 45*45 см и больше;
По длине сваи — максимальная длина забиваемой сваи ограничена длиной стрелового крана машины. При необходимости забивки свай длиной более 16 метров используются составные конструкции, состоящие из нескольких равных по длине участков.

Малогабаритные сваебойные установки ППМ от Копра

Мобильная сваебойная установка представляет собой стальную раму на колесах. Колеса имеют возможность фиксации в двух направлениях: вдоль и поперек оси установки. На раме смонтированы собственно рабочие элементы копра.

Любая из копровых установок серии ППМ допускает перемещение несущей стойки вдоль оси без потери устойчивости. Это позволяет компенсировать в процессе монтажа неровности рельефа.

Мобильная сваебойная установка Копра серии ППМ может выполнять целый ряд задач:

монтаж свайных фундаментов
монтаж заборов и барьерных ограждений
укрепление берегов
укрепление стен котлованов

Серия копров ППМ принципиально отличается от сваебойных установок предыдущих серий по своим техническим характеристикам.

Повышенной мощности:

КОПРА серия ППМ 5-150
КОПРА серия ППМ 4-150

Облегченные:

КОПРА серия ППМ 5-100
КОПРА серия ППМ 4-100

Технические характеристики установок серии ППМ

ППМ-4-100

ППМ-5-100

ППМ-4-150

Стойка с рабочим оборудованием, закрепленная на раме, имеет два положения:

транспортное, когда стойка сложена и лежит на упоре;
рабочее, когда стойка зафиксирована в вертикальном положении с помощью двух болтов.

На фото — транспортное положение установки

На стойке размещен ползун, к которому крепится рабочее оборудование: пневмомолот двойного действия. У основания стойки расположен пневматический цилиндр одностороннего действия, а на верхней части система направляющих блоков. Ползун через блоки соединен с пневматическим цилиндром. Устойчивость установки обеспечивается системой противовесов.

На фото — рабочее положение установки

Пневмомолот работает от передвижного компрессора, к которому Копра ППМ подключается через пневмосистему. Система распределяет сжатый воздух между пневматическим цилиндром и собственно молотом. Управление системой осуществляется через распределитель и шаровый кран. Из распределительной системы сжатый воздух поступает к оборудованию через резиновый рукав.

Пневмосистема мобильной сваебойной установки состоит из фильтра-влагоотделителя и элементов управления, находящихся на рабочей панели в зоне обслуживания.

Принцип работы мобильной сваебойной установки серии ППМ

На видео — работа установки ППМ 5-150

Компрессор подает сжатый воздух в пневматическую систему. Там воздух очищается от влаги и примесей специальным фильтром.
При открытии шарового крана воздух попадает в пневматический цилиндр.
Шток цилиндра опускается и через систему блоков поднимает вверх ползун с закрепленным сваебойным оборудованием
Затем шаровый кран перекрывают и устанавливают рукоятку распределителя в позицию 1.
Когда стойка установлена, кран снова открывают. Так как шток соединен с атмосферой, то молот под действием собственного веса опускается на сваю.
Затем при открытом шаровом кране, плавно переводят распределитель в позицию 2, чтобы копер заработал автоматически.

Пневмомолот перемещается вниз-вверх по стойке и забивает сваю. Свая погружается в грунт, до тех пор, пока не достигнет проектной глубины. Затем кран распределителя опять переводят в позицию 1 и копер прекращает работу. Тогда молот нужно поднять с помощью пневматического цилиндра, зафиксировав шаровый кран в промежуточной позиции, и переместить мобильную сваебойную установку к следующей свае.

Сваебойную установку допускается эксплуатировать при температуре воздуха не ниже минус 15 °С, либо, если глубина сезонного промерзания грунта не превышает 300мм и проведена подготовка грунта, облегчающая монтаж свай.

Принцип работы дизельного сваебоя

Схема работы дизельного сваебоя

Чтобы запустить дизель-молот, нужно поднять и сбросить ударную часть посредством устройства «кошка» в ручном режиме. При падении последнего поршень сдавливает воздух, который, сжимаясь, нагревается и воспламеняет одновременно попадающее в камеру топливо – происходит взрыв.

Волна взрыва разносит элементы молота в разные стороны – вверх и вниз. Как только цилиндр доходит до своего верхнего предела, он начинает вновь падать – цикл повторяется. Далее работа проходит автоматически, пока не прекратится подача горючего.

Важно помнить, что работая на грунтах, имеющих слабую структуру, свая может быстро уходить вниз. Из-за этого часто происходит осечка при запуске дизельного молота

В такой ситуации молот несколько раз сбрасывают вручную, пока он не запустится. В этом же случае наблюдается невысокий подъем цилиндра. Когда свая опустится к плотным грунтам и ее осадка станет меньше, вылет будет выше. Нужно следить, чтобы осадка была не менее 1,5 см при десяти ударах, иначе нужно выключать агрегат.

Как забивают сваи

Железобетонные сваи должны быть забиты ниже уровня промерзания

Основное достоинство свайного основания здания заключается в том, что независимо от температуры почвы во время его устройства, опоры не допускают деформации строения в период эксплуатации под воздействием сезонных промерзаний и оттаиваний грунта. Такая прочность обусловлена тем, что конструктивные элементы фундамента вбиваются строго вертикально ниже уровня промерзания грунта.

Забивка свай происходит до предела достижения плотного слоя почвы, если грунт слабый. Или методом подмыва, если грунт очень плотный. В таком случае используют гидрокопер и необходимый забиватель свай: вдоль опоры под напором подаётся вода, которая размягчает грунт и уменьшает силу трения во время углубления при ударе.

При самостоятельном устройстве свайного основания следует убедиться, что опора имеет возможность заглубиться дальше по ходу увеличения нагрузки.

В процессе строительства нагрузка на фундамент возрастет и опоры будут опускаться.

Если одна из них уперласть в преграду (камень, скала), это приведет к перераспределению нагрузки и в результате перекосу здания.

Механизмы для погружения забивных свай

Молот для забивки свай

Железобетонные опорные стойки для фундаментов отличаются высокой прочностью, долговечностью и высокими техническими характеристиками (свая устойчива к кручению, изгибу), однако для устройства свайного поля требуется множество специальных механизмов, включая машины для доставки опор к месту монтажа.

Процесс забивки происходит с помощью специальных свайных молотов, для передвижения которых к строительной площадке используются тяжелые машины и механизмы: гусеничный кран, тросовый и гидравлический экскаватор. Свайные опоры длиной до 10 метров забивают в грунт специальные машины – самоходные сваебойные установки, которые выполняют весь технологический цикл по подъему, установке, транспортировке опорных элементов к месту монтажа, непосредственной забивки опорных элементов в грунт.

Способы погружения железобетонных опорных стержней в грунт значительно отличаются ввиду применения различных технологий.

При погружении свай используется различное оборудование.

Копер

Копер для забивки свай

Копер – принцип погружения в грунт при помощи сваезабивателя состоит в нанесении серии ударов молотом по отдельной опоре, выставленной в определенном положении. Непосредственная забивка осуществляется при помощи молота, которые классифицируются по методу погружения:

Дизельный молот – работа этого оборудования основана на сгорании дизельного топлива. Молот имеет ударную часть – специальный поршень с головкой, при подъеме которой в наивысшее положение, в цилиндр поступает топливная смесь. При падении молота в нижнее положение, в цилиндре происходит сгорание части топливной смеси. Энергия направляется к свае, в результате чего происходит поступательное забивание опоры в грунт, далее процесс повторяется.
Гидромолот – это оборудование работает на гидравлическом приводе, который обеспечивает движение ударной части молота вверх и вниз. Использование оборудование с гидравлическим приводом позволяет следить за силой и частотой ударов, которые гидромолот наносит по отдельной опоре.

Устройство свайного поля вблизи существующей жилой застройки целесообразно проводить с помощью гидравлического молота, это позволит выполнить работы в максимально щадящем режиме.

По мере погружения свайных опор в грунт в результате ударов молота, часть грунта вытесняется на поверхность, остальной грунт уплотняется в стороны и вниз от свайного стержня. Зона уплотнения почвы вокруг отдельных опор распространится на расстояние, равное от 2 до 3 диаметров свайного стержня.

К молоту подбирается подходящий наголовник, который служит для закрепления отдельных опор и предохранения верхней части свай от механических разрушений от контактных ударов молота.

Наголовник имеет внутреннюю полость, которая должна идеально соответствовать размерам и конфигурации оголовка сваи. При работе машины по забивке свайных опор, наголовник помогает равномерно распределить удар по всей площади опорного элемента. Посмотрите видео, как забивает сваи Копер КГ-12М:

Вибропогружатель

Вибропогружатель свай

Вибропогружатель – погружение в грунт отдельных свай происходит совсем по другой схеме, нежели при работе копра. Машины работают по принципу создания вибрирующего момента вдоль оси свайной опоры. На оголовке закрепляется специальное устройство, которое состоит из вращателя и пригруза со смещенным центром тяжести. Питание машины осуществляется от электродвигателя или гидропривода.

Машины для установки и погружения стержня сваи создают вибрацию, под действием этих сил складываются необходимые условия для погружения ствола в грунт. Работа вибропогружателя с наголовником приводит к суммированию вертикальных сил, которые воздействуя на свайную опору, помогают ее погружению в грунт, обеспечивая необратимые разрушения структуры грунтов.

Установки для вдавливания свай

Сваевдавливающая установка

Сваевдавливающая установка – машины работают по принципу плавного вдавливания железобетонных стержней свай в определенном месте в толщу почвы. При достижении плотных слоев грунта, может использоваться серия ударов по сваям, необходимых для погружения опор до проектных отметок.

Технология вдавливания свай позволяет выполнять работы вблизи зданий без нанесения вреда и повреждений конструкциям существующих построек.

Применение спецтехники

Установки для забивки свай используются при необходимости заглубления мощных опор. Такая техника была разработана еще два века назад, в период интенсивного развития и применения паровых машин.

Современные агрегаты, конечно же, мало чем похожи на своих предшественников, но основные принципы работы остались практически неизменными.

В условиях плотной городской застройки, забиватель свай (по-другому он называется “копер”) практически не используется, но вдали от густозаселенных районов для такой техники по прежнему есть работа. Копер является непосредственно самой машиной, с помощью которой осуществляется установка и забивка свай, но удары по стержню наносит специальный молот, или “баба”.

Отдельно следует отметить, что существует несколько видов молота, равно как и способов установки и заглубления сваи в грунт:

Дизель-молот, работающий на дизтопливе и использующий при работе ударную силу;
Гидравлическая установка, работающая на гидравлическом приводе;
Вибропогружатель, использующий для погружения опоры в грунт эксцентрический маятник;
Сваевдавливающая установка, заглубляющая сваю посредством создания усилия огромной величины.

Работу сваезабивной установки в общих чертах можно изобразить в следующей последовательности:

Свая устанавливается в проектное положение;
Вдавливание конструкции опоры в грунт до остановки естественного заглубления;
Забивка сваи в грунт на требующуюся по проекту глубину.

Следует отметить, что помимо забивки, существуют еще и другие способы, в которых машиной применяется не только удар молота. Одним из таких способов является вибропогружение, при котором в качестве главной силы заглубления сваи выступает вибрация.

Кроме того, в современном строительстве широко используются и такие методы, как:

Гидравлическая забивка, при которой для освобождения пути заглубления для сваи используется напор воды;
Вдавливание, отличающееся бесшумностью;
Ввинчивание;
“Пробойник”, специальной установкой устраивается предварительная скважина для сваи.

Типы техники

Машины для забивки свай разделаются на два типа:

Гусеничные;
Колесные.

Установки могут быть как сборными, монтирующимися непосредственно на участке застройки, так и передвигающимися вместе с машиной.

Свайный фундамент – достаточно широко распространенное основание для любого типа зданий. Забивка свай может производиться в любое время года, при любой погоде и даже в замерзший грунт. В зависимости от типа основания и используемых материалов разделяются и технологии заглубления опоры в грунт.

Сваи для фундамента разделяют на 3 вида:

буронабивные,
винтовые,
забивные.

Дома на сваях – это очень старая технология строительства. Меняются лишь материал опор и машины забивающие сваи.

Материал	Конструктив	Специфика
Железобетон	Изготавливаются из бетона марки 300 и выше, внутри армируются. Бывают различной формы: круглые, квадратные, двутавровые, имеют заостренное окончание.	Перед монолитную опору осматривают на предмет отсутствия трещин, сколов, повреждений. Верх сваи защищают стальным оголовком, предотвращающим повреждения монолита от ударов молота.
Древесина	Изготавливают из твёрдых пород дерева. Имеют заостренный заглубляемый конец с металлическим остриём. Верхняя ударная часть стягивается металлическим кольцом для предотвращения растрескивания во время ударов.	Для повышения прочности основания используются «пакеты» — связка нескольких свай, которая забивается вместе.
Металл	Труба с острием и оголовком.	Чаще используется в частном строительстве. Сталь более технологична, чем бетон и гораздо надежнее дерева. Могут быть забиты в грунт при помощи ручного молота.

Молот для забивки свай

Техническая особенность исполнения направляющих обеспечивает деление молота для забивки опор на два типа: трубчатые и штанговые. В первом случае, используются две направляющие, расположенные параллельно друг к другу. По ним выполняется передвижение боек. Во втором случае, молот создают конструктивно закрытым. Движение боек выполняется внутри корпуса трубы из стали.

Дизельный молот

Механизм работы дизельного молота не так сложен. Выполняется перемещение ударного бойка в верхнее положение. Параллельно, камера сгорания нагнетается топливом. Сброс и удар бойка об шабот провоцирует мгновенное сгорание топливной смеси. Получается взрыв. Свая погружается в землю. Боек отбрасывает вверх. Процесс цикличен. Будет продолжаться, пока не прекратится поступление топливного сырья.

Дизельмолот

Гидравлический молот

Не самостоятельная установка — насадка на копер. Работает, пока не забьет опору. Перейти к другой свае до этого времени не сможет.

Гидромолот

Механизм работы гидромолота другой. Отсутствуют цилиндры сгорания. Оснащается гидравлический механизм. Управление выполняется при поднятии бойка в нужное положение, опускании. Устройства более совершенны. Возможна регулировка амплитуды ударных действий. Повышается эффективность введения свай на песчанике.

Гидравлическое устройство можно арендовать. Работа пойдет быстрее в несколько раз. Некоторые работы невозможны без гидравлического оборудования.

Чем забивают сваи в почву

Мы выяснили, что винтовые и буронабивные (буроинъекционные) стержни не требуют применения крупногабаритной строительной техники. А вот забивные стержни самостоятельно погрузить в грунт не получится. Для этого используется машина для забивки свай. Она может быть на гусеничном ходу или на колесной тяге.

Гусеничная техника просто так попасть на стройплощадку не сможет. Для ее транспортировки потребуется заказывать трал, а это ведет к удорожанию процесса строительства. Колесная техника в этом плане более мобильна, поэтому ее использование более экономично.

Техника для забивания свай

Сейчас мы рассмотрим разновидности строительной техники, которая используется для погружения железобетонных свай в почву.

Они принципиально различаются между собой, прежде всего, по способу погружения:

1. Сваезабиватель (копёр промышленного масштаба). Принцип работы данной установки состоит в нанесении серии ударов по свае, установленной в необходимом положении. Сами удары наносятся молотом, виды которого также могут различаться:

Дизельный молот. Работает за счет сгорания дизельного топлива. Ударная часть молота поднимается, а в цилиндр впрыскивается топливная смесь. При падении молота происходит взрыв в цилиндре (воспламенение топлива). При этом энергия удара направляется к свае, а ударная часть идет вверх. Снова впрыскивается топливо, в результате чего молот забивает сваю.
Гидромолот. Гидравлический привод осуществляет и подъем, и опускание ударной части молота. Это дает возможность регулировать силу удара. Например, при строительстве вблизи уже жилых зданий целесообразно использовать не очень сильные, но частые удары.

2. Вибропогружатель. Машина для установки и забивания стержня сваи, работающая по принципу создания вибраций вдоль оси сваи, существенно отличается от копера. Питание машины происходит от гидропривода или электродвигателя. Устройство имеет вращатель и пригруз, на котором смещен центр тяжести. Оно закрепляется на оголовке сваи, а под весом вибрации создает все условия для погружения стержня.

3. Сваевдавливающая установка. Такая техника способна плавно вдавливать железобетонные стержни в почву. Лишь на завершающем этапе погружения допускается нанесение ряда ударов по стержням с целью достижения стержнями плотных слоев грунта. Такая установка используется в таких случаях, когда строительство ведется вблизи жилых домов или уже построенных сооружений. Она позволяет избежать повреждения зданий в результате сильных ударных вибраций.

Работы по забивке свай

На практике работы по забиванию свай производятся в следующем порядке:

Установка для забивания свай подготавливает железобетонный стержень. Для этого стержень устанавливается в такое положение, в котором он будет погружаться. То есть, стержень устанавливается в наголовник устройства.
Производится вдавливание стержня в грунт до тех пор, пока будет существовать возможность его вдавливания.
По стержню наносятся удары, благодаря которым он утапливается на заданную глубину.

Можно заключить, что самостоятельно изготовить фундамент свайного типа можно при помощи буронабивных или винтовых свай. Либо же арендовать копер и приобрести комплект железобетонных свай. Использование специальной техники для забивания свай позволит достаточно эффективно и быстро построить фундамент, в надежности которого не придется усомниться.

Применение спецтехники

Дизель-молот, работающий на дизтопливе и использующий при работе ударную силу;
Гидравлическая установка, работающая на гидравлическом приводе;
Вибропогружатель, использующий для погружения опоры в грунт эксцентрический маятник;
Сваевдавливающая установка, заглубляющая сваю посредством создания усилия огромной величины.

В городских условиях чаще всего используются именно сваевдавливающая машина, когда по причине слишком плотной застройки применение ударных механизмов невозможно.

Работу сваезабивной установки в общих чертах можно изобразить в следующей последовательности:

Свая устанавливается в проектное положение;
Вдавливание конструкции опоры в грунт до остановки естественного заглубления;
Забивка сваи в грунт на требующуюся по проекту глубину.

Кроме того, в современном строительстве широко используются и такие методы, как:

Гидравлическая забивка, при которой для освобождения пути заглубления для сваи используется напор воды;
Вдавливание, отличающееся бесшумностью;
Ввинчивание;
“Пробойник”, специальной установкой устраивается предварительная скважина для сваи.

Типы техники

Машины для забивки свай разделаются на два типа:

Гусеничные;
Колесные.

Если необходимо построить сооружение на проблемной почве, наиболее рациональным вариантом является свайный фундамент. Например, на сыпучем, подвижном или болотистом грунте.

Сваи нашли широкое применение как в индивидуальном, так и в промышленном строительстве. И если при строительстве индивидуальной одноэтажной конструкции можно не применять специальные механизмы, то использование специальных устройств и машин в промышленных объемах просто необходимо.