СВАЕБОЙНАЯ МАШИНА И СПОСОБ ЗАБИВКИ СВАЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ГРУНТ

Настоящее изобретение в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения относится к сваебойной машине для забивки в грунт свайных элементов, содержащей мачту, приводной ударный блок, установленный с возможностью перемещения вдоль мачты и содержащий в своей нижней части забивной наголовник, предназначенный для приема головной части подлежащего забивке свайного элемента, главную лебедку с главным канатом, прикрепленным к ударному блоку для перемещения ударного блока вдоль мачты, и вспомогательную лебедку со вспомогательным канатом, который направляется на мачте и может быть прикреплен к подлежащему забивке свайному элементу, причем с помощью вспомогательной лебедки подлежащий забивке свайный элемент может быть поднят из лежачего положения в приблизительно вертикальное положение забивки, в котором головная часть свайного элемента входит в забивной наголовник ударного блока.

Изобретение относится также к способу забивки свайного элемента в грунт в соответствии с ограничительной частью п. 7 формулы изобретения, причем головную часть свайного элемента помещают в забивной наголовник на нижней стороне приводного ударного блока, который перемещают с помощью главной лебедки с главным канатом вдоль мачты, и приводят свайный элемент в приблизительно вертикальное положение забивки в грунт, при этом свайный элемент поднимают с помощью вспомогательной лебедки со вспомогательным канатом из лежачего положения в приблизительно вертикальное положение забивки, в котором головная часть свайного элемента входит в забивной наголовник ударного блока.

Такие сваебойные машины и такие способы используются при строительстве фундаментов, когда свайные элементы забивают в относительно мягкий грунт. Для этого сваебойная машина содержит ударный блок, который в зависимости от типа привода может быть, так называемым, дизельным молотом или гидравлическим молотом. Ударный блок генерирует ударные импульсы, которые передаются на головную часть свайного элемента, так что он забивается в грунт.

Для такой операции забивки необходимо сначала привести свайный элемент в приблизительно вертикальное положение забивки, в котором верхняя головная часть свайного элемента входит в забивной наголовник ударного блока. Через посредство чашеобразного забивного наголовника ударные импульсы передаются на свайный элемент.

Свайные элементы, которые обычно изготовлены из стали или бетона, вначале должны быть подняты их обычного лежачего положения транспортировки или хранения в вертикальное рабочее положение или положение забивки. Для этого на мачте сваебойной машины предусмотрена вспомогательная лебедка со вспомогательным канатом, свободный конец которого прикрепляют к верхней части свайного элемента, чтобы поднять его с помощью вспомогательной лебедки из лежачего положения в вертикальное положение забивки.

Подъем свайного элемента и необходимое завинчивание головки сваи в забивной наголовник требует от оператора большого опыта и мастерства. Вдобавок к управлению вспомогательной лебедкой иногда бывает необходимо привести свайный элемент вручную в точное положение под ударным блоком. Кроме того, для завинчивания в забивной наголовник, кроме управления вспомогательной лебедкой, требуется также координированная регулировка положения ударного блока на мачте с помощью главной лебедки.

Эти операции завинчивания занимают много времени и требуют больших трудовых затрат, а, кроме того, по соображениям безопасности следует по возможности избегать ручных регулировочных операций в непосредственной рабочей области сваебойной машины.

Далее, когда свайный элемент поднимается вспомогательной лебедкой в положение забивки, существует риск того, что свайный элемент, который может иметь длину 10 м и больше, может войти в режим качания или колебания на вспомогательном канате. Колеблющийся свайный элемент может повредить сваебойную машину или может быть срезано крепление к вспомогательному канату, что также может привести к повреждениям или даже к травмированию персонала.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение сваебойной машины и способа забивки свайного элемента, обеспечивающих возможность эффективной и особенно безопасной работы.

Решение поставленной задачи достигается, с одной стороны, в сваебойной машине, обладающей признаками по пункту 1, и, с другой стороны, за счет способа, обладающего признаками по пункту 7 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изложены в соответствующих зависимых пунктах.

Сваебойная машина в соответствии с изобретением отличается тем, что предусмотрены средства управления для одновременного автоматического управления главной лебедкой и вспомогательной лебедкой, при этом во время подъема подлежащего забивке свайного элемента главная лебедка и вспомогательная лебедка управляются средствами управления таким образом, что ударный блок может перемещаться главной лебедкой из нижнего начального положения на мачте, а во время подъема с помощью вспомогательной лебедки головная часть свайного элемента прижата с задаваемым прижимным усилием к забивному наголовнику.

Первый аспект изобретения заключается в том, что во время подъема свайного элемента из лежачего положения в положение забивки головная часть свайного элемента определенным образом прижата к забивному наголовнику ударного блока. Таким образом, во время подъема свайный элемент находится в постоянном контакте с одной стороны - с грунтом, а с другой стороны - с забивным наголовником. За счет этого многостороннего контакта эффективно предотвращается риск раскачивания свайного элемента в процессе подъема.

Другой аспект изобретения заключается в том, что свайный элемент, прижатый с задаваемым прижимным усилием к забивному наголовнику, во время подъема управляется средствами управления посредством одновременного автоматического управления главной лебедкой для регулировки ударного блока и вспомогательной лебедкой для регулировки свайного элемента. Это обеспечивает эффективную, надежную и, следовательно, безопасную операцию подъема свайного элемента. В контексте изобретения задаваемое прижимное усилие не означает единственной величины усилия, а, предпочтительно, означает диапазон величин усилия, определяемый нижней минимальной величиной и верхней максимальной величиной. Минимальная величина должна назначаться так, чтобы свайный элемент надежно оставался в контакте с забивным наголовником в процессе подъема, а максимальную величину выбирают такой, чтобы забивной наголовник не повреждался прижимным усилием.

В предпочтительном примере выполнения изобретения средства управления содержат средства ввода для установки прижимного усилия. Предпочтительно средства ввода могут представлять собой простой блок управления или потенциометр, с помощью которого оператор управляет вспомогательной лебедкой и/или главной лебедкой таким образом, чтобы достигалось требуемое прижимное усилие прижатия свайного элемента к забивному наголовнику. В дополнение к таким средствам ввода бесступенчатого регулирования могут быть также предусмотрены клавиши ввода со стандартными величинами прижимного усилия. В принципе может быть также предусмотрена клавиатура для числового ввода прижимного усилия.

В принципе, лебедки могут приводиться в действие любым выбранным образом. В особенно предпочтительном примере выполнения главная лебедка и вспомогательная лебедка содержат, каждая, гидромотор, а через средства управления управляется подача гидравлической жидкости к одному из гидромоторов или к обоим гидрмоторам для установки прижимного усилия. С одной стороны, гидромоторы особенно компактны и обеспечивают возможность эффективного приложения усилия. С другой стороны, управление, осуществляемое путем изменения подачи гидравлической жидкости к гидромотору, например, путем изменения объемного потока или гидравлического давления, обеспечивает быстрое и точное управление приводами лебедок.

В предпочтительном дополнительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что для управления по меньшей мере одним гидромотором в линии подачи расположен клапан управления гидравлическим давлением, который может управляться средствами управления. Предпочтительно, клапан управления гидравлическим давлением расположен в линии подачи только одного гидромотора, в частности гидромотора главной лебедки. В результате скорость вращения и/или тяговое усилие лебедки могут быть установлены очень точно.

Согласно следующему примерному варианту осуществления изобретения могут быть получены преимущества за счет того, что во время подъема свайного элемента вспомогательная лебедка приводится в действие с более высокой скоростью вращения и/или с более высоким тяговым усилием, чем скорость вращения или тяговое усилие главной лебедки. В результате свайный элемент все время надежно прижат к забивному наголовнику ударного блока с требуемым прижимным усилием. В частности, это препятствует слишком быстрому подъему ударного блока главной лебедкой и потере контакта головной части свайного элемента с забивным наголовником. Кроме того, вспомогательная лебедка должна управляться или быть отрегулирована таким образом, что наконечник свайного элемента опирается на землю.

Согласно примерному варианту осуществления изобретения дальнейшее улучшение работоспособности достигается благодаря тому, что средства управления содержат переключатель, который может быть переключен между индивидуальным управлением главной лебедкой и вспомогательной лебедкой и совместным автоматическим управлением. В этом случае средства управления могут содержать ручной переносный блок, на котором расположены средства ввода и переключатель. При этом оператор сохраняет возможность независимого приведения в действие и настройки главной лебедки, а следовательно, - и ударного блока, а также вспомогательной лебедки, а следовательно, - и свайного элемента. Однако для безопасного и надежного подъема оператор может переключить систему на автоматическое управление, так что после начальной регулировки и позиционирования головной части свайного элемента на забивном наголовнике выполняется автоматический подъем и завинчивание свайного элемента в ударный блок.

Способ забивки свайного элемента в грунт в соответствии с изобретением отличается тем, что во время подъема подлежащего забивке свайного элемента главной лебедкой и вспомогательной лебедкой управляют автоматически одновременно с помощью средств управления, так что во время подъема головная часть свайного элемента прижата с задаваемым прижимным усилием к забивному наголовнику.

В частности, способ может осуществляться посредством раскрытой выше сваебойной машины. Благодаря способу в соответствии с изобретением могут быть получены вышеуказанные преимущества.

В принципе, задаваемое прижимное усилие может быть записано в средствах управления. Согласно варианту осуществления, предпочтительно, прижимное усилие устанавливают с помощью средств управления. Это может осуществляться с помощью блока управления, в частности потенциометра или посредством числового ввода. При этом прижимное усилие может быть адаптировано к различным размерам и весу свайного элемента.

Для установки прижимного усилия в предпочтительном варианте осуществления изобретения приводят в действие вспомогательную лебедку и свайный элемент прижимают к забивному наголовнику в то время, когда главная лебедка остановлена и ударный блок расположен в нижнем начальном положении на мачте, а затем главную лебедку и вспомогательную лебедку приводят в действие средствами управления, при этом ударный блок перемещают вдоль мачты из нижнего начального положения в верхнее положение забивки, тогда как свайный элемент постоянно прижат к забивному наголовнику. Таким образом, установка прижимного усилия может быть выполнена оператором путем простой регулировки и прижатия свайного элемента к забивному наголовнику, пока ударный блок находится в нижнем начальном положении на мачте.

В принципе, на лебедке или на забивном наголовнике могут быть также предусмотрены измерительные средства, в частности, датчик, который указывает текущее прижимное усилие. Однако такие измерительные средства не являются абсолютно обязательными.

После такой предварительной установки свайного элемента с упором в забивной наголовник может начинаться процесс подъема. В этом случае ударный блок управляемым образом перемещают вверх главной лебедкой, тогда как синхронно управляемая вспомогательная лебедка продолжает прижимать свайный элемент к движущемуся вверх ударному блоку, пока свайный элемент не достигнет вертикального конечного положения и не будет завинчен в цилиндрическом приемном гнездо чашеобразного забивного наголовника. После этого привод обеих лебедок останавливают. При необходимости ударный блок опускают относительно свайного элемента, пока не будет достигнута надлежащая контактная поверхность между ударным блоком и верхней головной частью свайного элемента. В положении забивки ударный блок может быть включен в работу, и свайный элемент может забиваться в грунт движением ударного блока вниз.

Другой предпочтительный способ осуществления изобретения заключается в том, что во время подъема управляют подачей гидравлической жидкости к гидромотору главной лебедки и/или вспомогательной лебедки. Это обеспечивает возможность особенно точного и быстрого управления работой лебедок.

Согласно следующему примеру осуществления изобретения, предпочтительно, вспомогательную лебедку приводят в действие с заданной скоростью и/или тяговым усилием, а для генерирования прижимного усилия главную лебедку приводят в действие со скоростью и/или тяговым усилием, которые могут быть установлены средствами управления. Таким образом, вспомогательная лебедка имеет фиксированную заданную настройку. При этом прижимное усилие обеспечивается управлением посредством соответствующей установки скорости и/или тягового усилия главной лебедки с главным канатом.

В принципе возможна также фиксированная настройка главной лебедки, тогда как регулировка производится путем соответствующего изменения привода вспомогательной лебедки.

Далее изобретение будет раскрыто на предпочтительном примере осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:

фиг. 1 изображает на виде сбоку сваебойную машину в соответствии с изобретением во время подъема свайного элемента в начальное положение;

фиг. 2 изображает на виде сбоку сваебойную машину по фиг. 1 во время подъема свайного элемента; и

фиг. 3 изображает на виде сбоку сваебойную машину по фиг. 1 и 2 с поднятым свайным элементом в положении забивки.

Фиг. 1-3 иллюстрируют ход способа в соответствии с изобретением, выполняемого сваебойной машиной 10 в соответствии с изобретением. Сваебойная машина 10 содержит нижнюю платформу 12, выполненную виде гусеничного шасси, и верхнюю платформу 14, установленную на шасси с возможностью поворота. Мачта 16 с головкой 17 мачты установлена на верхней платформе 14 известным образом с помощью кинематической шанирно-рычажной системы 18 с установочным цилиндром 19. В рабочем положении мачта 16 занимает вертикальное положение, показанное на фиг. 1.

На передней стороне мачты 16 имеется не показанная направляющая, вдоль которой направляется вертикально перемещаемый поддерживаемый ударный блок 30. Для перемещения ударного блока 30 на верхней платформе 14 расположена главная лебедка 20, соединенная с ударным блоком 30 главным канатом 21, направляемым через головку 17 мачты. Главная лебедка 20 приводится не показанным гидромотором.

Ударный блок 30 известным образом содержит ударник, который приводится ударным приводом, таким как дизельный двигатель или гидропривод для генерирования ударных импульсов. На нижней стороне ударного блока 30 расположен чашеобразный забивной наголовник 32, приблизительно цилиндрическое приемное гнездо 34 которого открыто вниз. Приемное гнездо 34 предназначено для приема головной части 5 забиваемого свайного элемента 4, чтобы передавать не него генерируемые ударным блоком 30 ударные импульсы через забивной наголовник 32.

Для выполнения способа забивки свай вначале требуется перевести свайный элемент 4 из лежачего положения хранения или транспортировки, в котором свайный элемент 4 обычно ориентирован горизонтально, в приблизительно вертикальное рабочее положение или положение забивки, в котором головная часть 5 свайного элемента 4 завинчена в приемное гнездо 34 забивного наголовника 32, как это показано на фиг. 3.

Для этого необходимого подъема свайного элемента 4 на верхней платформе 14 в дополнение к главной лебедке 20 предусмотрена вспомогательная лебедка 22 со вспомогательным канатом 23, который направляется шкивами на головке 17 мачты. Свободный конец вспомогательного каната 23 закрепляют на свайном элементе 4 в его верхней области известным образом, например, с помощью крюковых средств. Для подъема вначале ударный блок 30 перемещают на мачте 16 в приблизительно нижнее начальное положение, которое показано на фиг. 1. Посредством привода в действие вспомогательной лебедки 22, приводимой в действие гидромотором под управлением оператора, головную часть 5 свайного элемента 4 поднимают, тогда как наконечник 6 свайного элемента 4 опирается на грунт 8.

Под индивидуальным управлением оператора свайный элемент 4 поднимают вспомогательной лебедкой 22 пока головная часть 5 свайного элемента 4 не упрется с желаемым прижимным усилием в нижнюю сторону забивного наголовника 32. Прижимное усилие может быть задано оператором на основе его опыта или предписано и установлено на вспомогательной лебедке 22 с помощью измерительных средств с датчиком усилия.

После достижения начального состояния по фиг. 1 в соответствии с изобретением активизируют автоматическую программу управления в средствах управления сваебойной машиной 10, в результате чего главная лебедка 20 и вспомогательная лебедка 22 приводятся в действие определенным образом для подъема свайного элемента 4. В этом процессе главный канат 21 и вспомогательный канат 23 выбираются синхронно и координировано, так что ударный блок 30 перемещается вверх по мачте 16. Одновременно свайный элемент 4 подтягивается вверх вспомогательным канатом 23, при этом управление осуществляется таким образом, что головная часть 5 свайного элемента 4 постоянно прижата с желаемым прижимным усилием к забивному наголовнику 32. Поскольку свайный элемент 4 продолжает упираться наконечником 6 в грунт 8, этот двойной упор свайного элемента 4 во время движения подъема предотвращает его нежелательное раскачивание.

Как видно на фиг. 2, во время управляемого подтягивания вверх свайного элемента 4 и ударного блока 30 головная часть 5 свайного элемента 4 постепенно завинчивается в приемное гнездо 34 забивного наголовника 32. В части цилиндрической стенки, окружающей приемное гнездо 34, забивной наголовник 32 может иметь не показанный входной направляющий скос, который направлен к приемному гнезду и через который облегчается наклонный ввод головной части 5 в приемное гнездо 34.

Подтягивание вверх свайного элемента 4 и ударного блока 5 продолжают до достижения рабочего положения и положения забивки по фиг. 3. В положении забивки свайный элемент 4 расположен приблизительно вертикально, а головная часть 5 свайного элемента 4 входит в приемное гнездо 34 наголовника 32. Для дополнительного направления свайного элемента 4 установленный в нижней области мачты 16 направляющий и удерживающий захват 36 может быть шарнирно повернут к свайному элементу 4, чтобы дополнительно направлять его во время последующего процесса забивки.

После этого свайный элемент 4 может быть забит в грунт 8 до желаемой глубины.