Обычный копер подобен по своей конструкции крану, стрела которого заменена деревянными или металлическими стрелами, служащими для регулировки положения сваи и направления свайного молота. Механизмы управления обычно помещают в будке, которая расположена на горизонтальной раме, служащей для обеспечения устойчивости всего агрегата. Существуют комбинированные копры-краны, в которых рама или стрелы подвешены на крюке.
Сваи забивают также без стрел, с помощью оборудованных на молоте захватного приспособления и направляющего устройства для свай. Копры для забивки свай на воде монтируют на плаву.
Копры на железнодорожном ходу.
Копры, предназначенные для работы с железнодорожного пути, должны быть цельнометаллическими, смонтированными на железнодорожной платформе. Они оборудуются автотормозами и снабжаются устройством для самостоятельного перемещения на небольшие расстояния со скоростью 25—33 км/ч. Стрелы и направляющие копра должны легко складываться и во время движения размещаться в пределах габарита подвижного состава (рис. 1).
Рис. 1. Дизель-электрический полноповоротный копер на железнодорожном ходу с вылетом стрелы 10,4 м от центра вращения и 6,25 м от передней оси.
Конструкция копра должна обеспечивать возможность наиболее гибкого приспособления его к встречающимся в процессе работы условиям. Обычно механизмы, горизонтальную раму и направляющие стрелы монтируют на поворотном круге, благодаря чему они могут совершать оборот (полный или неполный) относительно вертикальной оси.
Железнодорожные копры снабжены устройствами для захвата за рельс во время работы. Вылет стрелы должен быть не менее, чем обычное расстояние между центрами опор. Если возможно, следует величину вылета назначать вдвое больше с тем, чтобы с одного положения копра можно было забить сваи двух опор, а также сооружать свайные опоры для мостов больших пролетов без необходимости устройства временных опор. Желательно, чтобы конструкция копра позволяла забивать наклонные сваи, а также сваи на различных уровнях, в том числе и для оснований рамных опор, фундаментные и др.
Нередки случаи, когда при необходимости погружения ограниченного числа свай копер отсутствует. Если, как это часто бывает, на строительстве имеются локомотивные краны или деррики, забивку свай можно выполнить с помощью направляющих, подвешенных к стрелам этих кранов.
Копры на автодорожном ходу.
Для работ на железных дорогах применяется также оборудование для забивки свай, земляных работ, перемещения тяжелых грузов и др., приспособленное для работы и перемещения вне железнодорожного пути. Такое оборудование имеет особое значение для работы в условиях густого движения поездов. Машины этого рода передвигаются или на гусеницах или на колесах. На дальние расстояния такие машины перемещают на специальных железнодорожных платформах (рис. 2), оборудованных аппарелями для быстрой разгрузки и вкатывания.
Применение подобного оборудования избавляет от необходимости устраивать временные железнодорожные пути и дает возможность забивать сваи в любом месте с помощью копров гораздо менее громоздких, чем копры на железнодорожном ходу.
Плавучие копры по существу отличаются от других только тем, что они смонтированы на баржах. Простейший тип плавучего копра включает направляющие стрелы, две лебедки для перемещения свай и молот со свободно падающей ударной частью. Более сложные копры этого типа оборудуются будкой для механизмов, выдвижными стрелами и паровым молотом. Могут быть поставлены также дополнительные лебедки для заякоривания копра к берегам.
Стрелу можно быстро снять, а кран использовать для других целей
Рис. 2. 40-м дизель-электрический кран, оборудованный автоматически складывающейся стрелой, способной устанавливаться
наклонно.
Молоты для забивки свай.
Обычные молоты со свободно падающей ударной частью применяются достаточно редко. Большинство свайных работ производят в настоящее время паровыми молотами. Различают паровые молоты простого и двойного действия. У первых давлением пара или сжатого воздуха осуществляется только подъем ударной части молота, сам же удар происходит за счет свободного падения последней; у вторых давление пара или воздуха воздействует попеременно то на нижнюю, то на верхнюю поверхность поршня. Благодаря этому удар совершается от комбинированного действия силы тяжести и давления пара или воздуха. Для работы следует подбирать молот такого типа, который соответствовал бы типу сваи и величине ее несущей способности.
Веса существующих молотов колеблются в очень широком диапазоне: от 45 кг для забивки легких шпунтовых свай до более тяжелых моделей весом от 0,8 до 2,7 т, 6,3 т и 17,7 т. Количество ударов в минуту также колеблется в значительных пределах: от 1 000 для малых молотов до 100 для больших.
Из нового оборудования можно назвать дизель-молот, работающий на дизельном топливе, которое подается из бака, смонтированного на самом молоте. Этот молот, не требующий дополнительного источника энергии, состоит из цилиндра, ударной части, шабота молота и топливного насоса. Для запуска молота ударную часть поднимают. При своем падении она приводит в действие топливный насос, при помощи которого топливо впрыскивается в зазор между ударной частью молота и шаботом. Здесь в результате сжатия происходит сгорание топлива. Молоты этого типа комплектуются стандартными наголовниками для деревянных свай, но могут снабжаться оборудованием и для других типов свай. Существует три модели таких молотов: весом 1 660 кг, развивающий при одном ударе энергию 690 кг-м, весом 4 750 кг, развивающий энергию 1 655 кг*м и весом 5 660 кг, развивающий энергию 2 760 кг-м.
Забивка свай без копровых стрел. При забивке свай без копровых стрел для придания сваям соответствующего направления при забивке, как правило, применяют специальные рамки. При забивке свай на воде для поддержания этих рамок часто пользуются временными сваями.
На одной из железных дорог разработано две конструкции для повышения темпов подъемки, установки на место и забивки стальных двутавровых свай. Одна из этих конструкций представляет собой сочетание захватного и сваенаправляющего приспособлений, смонтированных на паровом молоте, что позволяет переносить и ставить сваю на место вместе с молотом и производить забивку без помощи стрелы; при этом отпадает надобность в специальном наголовнике.
Другое приспособление представляет собой плавучий шаблон (раму) для точной расстановки и направления свай для каждой опоры. Этот шаблон после забивки может быть быстро снят с голов свай или разделен на две части для перестановки на новое место.
Приспособления.
При забивке свай употребляют различные приспособления, в том числе: наголовники, плиты, подбабки, бугели и башмаки. Наголовники служат для защиты от удара голов деревянных круглых и прямоугольных (шпунтовых) свай, а также для соблюдения заданного направления при забивке. Наголовники для железобетонных свай, помимо защиты их голов от ударов, имеют своим назначением сохранять соосность сваи и молота. Подбабки употребляют при забивке свай ниже уровня грунта. Плоские и изогнутые плиты применяются при забивке деревянных свай. Особенно надежно прикрепление этих плит к свае двумя накладками, пришитыми гвоздями. Бугелями и башмаками пользуются при забивке свай в плотные грунты.
Предварительное бурение скважин для свай.
Часто для обеспечения погружения свай на требуемую глубину и сохранения их заданного направления требуется подготовлять заранее скважины для свай. При отсутствии таких скважин в гравелистых грунтах бывает трудно выполнить правильную забивку свай. Устройство скважин уменьшает опасность размочаливания свай.
Ручное бурение, применявшееся в ограниченных пределах, связано с высокой стоимостью при значительных объемах работ и дает низкие темпы. Существуют механические буровые станки для скважин глубиной 15,2 м диаметром до 107 см. Различаясь в деталях, они, вообще говоря, основаны на принципе или вращательного или ударно-канатного бурения. Существуют агрегаты для бурения, снабженные бензиновым мотором и смонтированные на грузовой автомашине, гусеничном тракторе, трейлере или платформе.
Имеется три типа буровых долот из марганцовистой или высокоуглеродистой стали, предназначенных для использования в разных грунтовых условиях. Размеры их позволяют бурить скважины, достигающие указанных выше величин.
Подмыв. В некоторых породах весьма эффективным методом является подмыв сваи струей воды. При этом методе струя воды подается под давлением под сваю по трубкам, прикрепленным к свае или проходящим внутри нее. Для увеличения энергии выходящей струи воды подмывные трубки у конца сваи снабжают остроконечными насадками.
В некоторых грунтах (например в песчаных, суглинистых) при помощи подмыва можно достигнуть любой требуемой глубины погружения сваи; подмыв сваи в глинистых грунтах происходит значительно труднее.
Подмыв часто производят одновременно с забивкой свай или в перерывах между ударами. Этот метод приводит к уменьшению количества ударов, необходимых для погружения свай на нужную глубину. Благодаря этому возрастает возможность забивать сваи без повреждения. Подмыв часто успешно применяют при забивке свай вблизи от подземных сооружений, которые могут быть повреждены от ударов или бокового сжатия при интенсивной забивке свай.
Окончательную добивку свай обычно производят после удаления подмывных трубок.