5.3. Вибропогружатели

5.3.1. Классификация

Вибропогружатели по форме возбуждаемых колебаний подразделяются на машины продольного и продольно-вращательного действия; по схеме устройства − на машины простейшего типа и с подрессоренной пригрузкой; по виду используемой энергии − на машины с электрическим и гидравлическим приводом; по наличию трансмиссии – на трансмиссионные (между двигателем и дебалансными валами имеется передача) и бестрансмиссионные (валы двигателей являются дебалансными валами); по назначению и области применения − на высокочастотные и низкочастотные вибропогружатели.

Рис. 5.1. Схемы вибровозбудителей, генерирующих

различные виды колебаний:

а, г – продольные; б, д – вращательные; в, е – продольно-вращательные;

ж – поперечные при параллельном (а, б, в, ж)

и взаимно перпендикулярном(г, д, е) расположении валов

К высокочастотным вибропогружателям относятся вибропогружатели простейшего типа и с подрессоренной пригрузкой. У высокочастотных вибропогружателей частота колебаний находится в пределах от 700 до 1500 в минуту. Они применяются для погружения сравнительно легких элементов с небольшим поперечным сечением (с относительно малым лобовым сопротивлением), например, металлического шпунта, труб, профильного металла. У низкочастотных вибропогружателей частота колебаний составляет 300 - 500 в минуту. Они предназначены для погружения сравнительно тяжелых элементов, со значительным поперечным сечением (железобетонных свай, свай-оболочек и т.д.). Благодаря ряду преимуществ по сравнению с ударным способом забивки, эти вибропогружатели эффективно используются при возведении опор мостов, различных гидротехнических сооружений, а также в промышленном и гражданском строительстве. Низкочастотные вибропогружатели имеют значительно больший, чем вибропогружатели другого типа, статический момент дебалансов и соответственно большую амплитуду колебаний. Если механизм погружения элемента высокочастотным вибропогружателем можно представить как его задавливание массой системы "вибропогружатель-свая" при снижении коэффициента трения (за счет вибрации), то при работе низкочастотного вибропогружателя благодаря большой амплитуде колебаний торец погружаемого элемента отрывается от грунта и при движении вниз ударяет по нему, в результате чего происходит погружение. Поэтому низкочастотные вибропогружатели имеют большой статический момент дебалансов, способный создавать большую амплитуду колебаний.

Основными преимуществами низкочастотных вибропогружателей по сравнению с ударными средствами погружения являются также более высокие скорости погружения (в слабых грунтах и грунтах средней плотности), простота и удобство управления, менее сложное вспомогательное оборудование.

Материал сваи при вибрационном погружении, не подвергаясь ударным нагрузкам, испытывает значительно меньшие напряжения, что позволяет применять вибропогружатели для погружения тонкостенных железобетонных оболочек на большую глубину. Вибропогружатель можно использовать при погружении свай вблизи сооружений без опасения нарушить их целостность, так как окружающий грунт колеблется в этом случае меньше, чем при ударном погружении. Кроме того, вибропогружатели работают практически бесшумно. Основной недостаток вибропогружателей этого типа состоит в том, что они могут эффективно работать лишь в слабых водонасыщенных несвязных или малосвязных грунтах. В плотных грунтах, например в глинах, их погружающая способность резко снижается, а иногда погружение становится невозможным. Масса элемента, погружаемого вибрационным способом, практически не ограничивается. Известен опыт вибрационного погружения колодцев-оболочек с силой тяжести свыше 200 . При ударно-вибрационном погружении сила тяжести погружаемого элемента, как правило, не должна превышать , так как для наиболее эффективного погружения этим методом в условиях значительного лобового сопротивления отношение масс погружаемого элемента и ударной части вибромолота должно приближаться к единице; применение вибромолотов с силой тяжести ударногй части, превышающей , ограничивается долговечностью механизма, резко снижающейся с увеличением массы ударной части.