Вибропогружатели. Назначение, устройство, разновидности

Вибропогружатель – это тип навесного оборудования, устанавливаемого на базовую машину, предназначенный для погружения и извлечения свайных элементов. Принцип действия заключается в генерации направленных колебаний (вибраций), вызванных действием парных грузов со смещенным центром тяжести.

Грузики иначе называются дебалансами (эксцентриками). Они синхронизируются таким образом, чтобы вращение каждой пары взаимно уравновешивалось. Это достигается компенсацией горизонтальных составляющих центробежных сил и суммированием вертикальных составляющих.

Крепление свайного элемента – трубы, деревянной или железобетонной сваи, шпунта из стали или композитного материала, к вибропогружателю осуществляется посредством зажимов специальной конструкции.

В процессе работы вибропогружателя, создаются вибрации, которые передаются на материал свайного элемента, взаимодействуют с соприкасающимся слоем грунта, что приводит к тиксотропному^* изменению его свойств.

В итоге снижается коэффициент трения, уменьшается сопротивление грунта, и установка свайных элементов начинает требовать меньших статических воздействий. Положительным фактором является преходящий эффект вибрационного воздействия, после которого характеристики грунта быстро возвращаются к исходному состоянию.

^*Под тиксотропностью понимается уменьшение вязкости материала при механическом воздействии и увеличение этого свойства в состоянии покоя.

Наиболее яркое проявление тиксотропности характерно для водонасыщенных песчаных грунтов и глинистых грунтов с высокой пластичностью. Чем меньше степень водонасыщенности/пластичности, тем сложнее происходит перемещение труб и шунтов. В условиях вечной мерзлоты и при бурении скальных пород, данный эффект не наблюдается.

Разработаны разнообразные методики, применение которых приводит к снижению сопротивления грунта. К примеру, в районах вечной мерзлоты обязательно применяется метод лидерного или параллельного бурения, а для грунтов с большим содержанием песка, используют метод подмыва.

Облегчение погружения и извлечения свайных элементов была и остается актуальной проблемой строительной отрасли. Возведение фундаментов и оснований зданий сопровождалось изобретениями новых методик и устройств.

Все известные свайные элементы подразделяются на две категории – статического и динамического воздействия. Распространенные вибропогружатели, называемые иначе шпунтовыдергивателями и вибромолотами, являются механизмами вибрационного типа воздействия.

Классифицируются вибропогружатели по нескольким параметрам. Это тип базового агрегата, тип привода, частота колебаний, предоставление настройки параметров. Каждый вибропогружатель можно одновременно отнести к нескольким группам.

На рынке в наиболее широком ассортименте представлены вибропогружатели с установкой на экскаватор. Данная группа устройств имеет преимущественные качества – распространенность базовых машин (экскаваторов), универсальное применение, широкий спектр решаемых задач.

В связи с тем, что устройство экскаватора является многофункциональным, совмещая грузоподъемный механизм с источником энергии, у потребителей появляется возможность экономичного решения проблемы. Оборудование, требуемое для погружения/извлечения свайного элемента, обходится в несколько раз дешевле.

При этом, нет необходимости приобретать автономный источник энергии, который, как показывает практика, окупается достаточно долго. Все модели, устанавливаемые на экскаватор, функционируют за счет подключения только одной гидравлической линии (одно- или двухпоточной).

При установке наклонно-поворотного вибропогружателя или устройства с боковым захватом появляется еще один плюс – возможность уменьшить количество рабочих, обслуживающих агрегат в процессе функционирования.

Классификация экскаваторных вибропогружателей включает три типа.

Классические с нижним захватом. Преимущества данной конструкции:

• Высокая надежность, обеспеченная генерацией максимальной амплитуды холостого хода за счет минимального веса вибрирующего фрагмента вибропогружателя.
• Простая эксплуатация.
• Легкий вес и вертикальный габарит.
• Низкая степень распространения вибрации на близстоящие строения.
• Малошумность.
• Доступная стоимость оборудования и его содержания.

Наклонно-поворотные. Устройства этой категории имеют все достоинства классических устройств и дополнительные плюсы, обусловленные наклонно-поворотным исполнением.

Данные модели обеспечивают наиболее удобный захват свайного элемента с горизонтальной поверхности и его перевод в проектную позицию. Этому способствует угол наклона вибропогружателя с наголовником 90° и возможность поворота механизма на 360°.

В линейке Impulse вибропогружатели наклонно-поворотного типа представлены моделями серии VPxxxR. Для управления устройствами данной категории, требуется меньшее количество сотрудников, что предоставляет возможность экономии материальных затрат.

Учитывая высокую производительность агрегата, наклонно-поворотные машины окупаются быстрее, хотя их цена выше, чем моделей с нижним захватом. Несмотря на большой набор положительных качеств, наклонно-поворотные устройства по критерию погружающей способности идентичны классическим машинам, а иногда уступают им, но не более, чем на 15%.

Вибропогружатели с боковым захватом. Являются универсальными механизмами с большим числом положительных качеств.

Помимо таких же достоинств, как у других компоновок, модели с боковым захватом имеют дополнительные плюсы:

• Удобство захвата и подъема с поверхности.
• Легкое управление при выводе в проектную позицию.
• Упрощенный способ складирования.
• Отсутствие ограничений на длину свайного элемента.
• Максимально допустимая длина свайного элемента при внутренних работах и на участках, ограниченных по высоте.
• Возможность изменения угла погружения свайного элемента.

В отличие от других разновидностей, устройства с боковым захватом демонстрируют высокую эффективность при работе с пластиковыми и композитными шунтами. Это обеспечивается оптимальным распределением нагрузки, что делает возможным снижение энергии, поглощаемой свайным элементом.

Вибропогружатели с боковым захватом производятся в трех модификациях – шпунтовые, трубные, универсальные.

При возведении крупных инфраструктурных объектов, актуально использование крановых вибропогружателей. Они предназначены для погружения тяжелых и длинных свайных элементов, хорошо приспособлены к работе в тяжелых грунтовых условиях.

Область применения – строительство высотных зданий и сооружений, мостов, портов, дамб. В качестве источника энергии для моделей с электроприводом используется электросеть. При ее отсутствии должна быть возможность подключения к автономной силовой установке электрического или гидравлического типа.

Существуют следующие крановые вибропогружатели:

С электрическим приводом. Достоинства данной конструкции:

• Большая амплитуда холостого хода.
• Простота применения и обслуживания, ремонтопригодность.
• Простое складирование свайных элементов.
• Надежная система виброизоляции.
• Доступные цены.
• Широкий ассортимент, позволяющий выбрать изделие с требуемыми параметрами.

С гидравлическим приводом. Устройства данной компоновки считаются более прогрессивными, так как обладают дополнительными достоинствами:

• Большая амплитуда холостого хода.
• Возможность близкого расстояния между элементом и стоящей шпунтовой сваей.
• Эффективная виброизоляция.
• Высокая надежность.
• Вариативность исполнения, предоставляющего подбор вибропогружателя на основе перечня необходимых параметров.

Крановые вибропогружатели позволяют настраивать основные параметры – эксцентриковый момент и рабочую частоту, в соответствии с формой и весом свайного элемента. Это предотвращает деформации, повреждения и разрушения свайных элементов малого веса под воздействием избыточных центробежных сил.

В условиях городской застройки рационально использовать безрезонансные вибропогружатели, которые не создают колебаний, совпадающих по частоте с рядом стоящими строениями, краном и самим устройством.

Популярность вибрационных погружателей обусловлена свойством тиксотропности грунтов. Несмотря на имеющиеся ограничения (для скальных пород и мерзлых грунтов следует использовать погружатели другого типа), данный способ погружения/извлечения свайных элементов оказался наиболее эффективным.

Он позволяет проводить работы в условиях мегаполиса, без риска повреждения фундаментов близко расположенных зданий и строений. Так как вибрация передается только на погружаемый элемент, безударная методика не наносит ущерба окружающей среде, не оказывает опасного воздействия на инфраструктурные объекты.

Вибропогружатель относится к сложному оборудованию, поэтому выбор конкретного изделия производится после тщательной оценки всех параметров с учетом условий эксплуатации. Покупка вибропогружателя требует участия специалистов.

Если вы обратитесь в профессиональную компанию, то можете рассчитывать на грамотную консультацию и помощь в принятии наиболее разумного решения. Вас ознакомят с моделями для выполнения актуальной задачи с возможностью более широкого использования в других проектах, предоставят информацию о рабочих характеристиках, стоимости, условиях оплаты и доставки.