Использование копера для забивки свай

Основные элементы копрового оборудование – приспособление для забивки свай в грунт, приводная установка и дополнительное оборудование. На отечественном рынке можно найти копры российского и зарубежного производства. В любом случае техника данного типа является достаточно дорогостоящей, потому многие компании предлагают аренду копрового оборудования для частного, промышленного и других видов строительства.

Для приобретения или аренды копров следует учитывать специфику проводимых работ и бюджет, выделенных на забивку свай, в зависимости от этих факторов и будет выбираться вид техники.

История вопроса

Исстари для того, чтобы забить сваю, ее ставили вертикально и «роняли» на нее сверху тяжелый груз. На всех языках этот груз называется по‑разному: боек, ударник, а у нас чаще всего «баба». Происхождение этого странного названия неясно, но, судя по всему, оно имеет отношение к древним языческим каменным изваяниям, которые славяне также называли «бабами» и, вполне возможно, использовали для забивания деревянных свай.

Для забивания сваи служил копер, специализированный подъемный кран, пригодный лишь для подъема и сбрасывания бабы. Мощность требовалась небольшая, всего 2−3 л.с. Поэтому изначально для привода использовались люди и лошади, а лишь потом появились паровые копры.

Тогда-то и додумались до простой мысли. Бабу совершенно не обязательно поднимать с помощью какого-то крана. Достаточно подвести к ней энергию пара и заставить самостоятельно прыгать, отталкиваясь от верхушки сваи. При этом первый толчок свая получает, когда механическая баба совершает прыжок, а второй — когда она падает на сваю. Паровые копры-молоты оказались очень эффективными, но собственно паровой котел сильно усложнял конструкцию. Решить проблему смогли молоты внутреннего сгорания.

Плюсы и минусы

Основные преимущества сваебойной установки СП-49 над доступными альтернативами:

  • высокие ходовые качества (особенность проходимости) базового трактора, позволяющие использовать установку в самых сложных условиях;
  • хорошая производительность, позволяющая значительно уменьшить необходимое для забивки свай количество времени;
  • легкость и доступность управления (особенно для варианта с установленным джойстиком);
  • надежность и ремонтопригодность, а также доступность необходимых запчастей во всех регионах России;
  • высокая, относительно многих установок-конкурентов, точность забивания свай в грунт;
  • возможность установки дополнительного оборудования (например, компрессора) без значительной переделки агрегата.

Главным недостатком этого копера можно назвать отсутствие в его конструкции поворотной платформы, что затрудняет одновременную забивку большого количества свай на ограниченной площади. Данный недостаток немного компенсируется высокой маневренностью комплекса, благодаря чему его перемещение с одной линии забивки на другую не отнимает у оператора слишком много времени.

Маятниковый копер

Стрелы этого копра образуют самостоятельную жесткую конструкцию, которая соединяется с основной станиной шарниром и может поворачиваться около последнего, образуя с вертикалью уклон до 1:4 — 1 ; 6. На тесных рабочих площадках в американской практике нередко прибегают к «вантовым» копрам, в которых вовсе не имеется подкосов, а установленные вертикально жесткие стрелы расчаливаются вантами. Один такой удачно применялся на Днепрострое. При наличии на строительстве поворотных катучих кранов (или даже дерриков) ими нередко заменяют станину, подвешивая к ним копровые стрелы с бабой, чем достигается большая подвижность сваезабивной установки.

Разные копры для отличаются по силе наносимого удара. Это зависит от того, какой на сваебой установлен молот. Максимальная глубина погружения свай в мировой практике строительства — до 75 метров. В Санкт-Петербурге есть опыт погружения свай на глубину 47,5 метров. Но в большинстве случаев необходимости такого глубокого погружения нет. Как правило, она составляет от 3 до 12 метров, в зависимости от грунта, и проектируемой нагрузки. С такой задачей справляется большинство применяемых нами установок:

  • 1. Копры на автомобильной базе;

Такие установки являются наиболее востребованными из-за высокой маневренности, благодаря которой перебазирование установки не требует больших затрат времени. Чаще всего устанавливаются на автомобильную базу КРАЗ. Это оптимальный вариант для выполнения небольшого объема работ с рассредоточенным местом погружения свай — при создании фундаментов для частного строительства и закладки оснований для линий электропередач либо трубопроводов.

Рис. 1.3: копровые установки на базе автомобилей краз

Наиболее востребованными колесными копровыми установками являются УГМК-12 (на базе Камаза 53228) и БМ-811 (на базе Урала 4320).

В зависимости от типа навесного копрового оборудования, производительность таких установок может составлять от 18 до 25 свай длиной до 12 метров за одну рабочую смену.

Рис. 2: УГМК-12 (на базе Камаза 53228)

  • 2. Копры на базе гусеничных кранов-экскаваторов.

Такие копровые установки могут работать со сваями длиной 16 метров. Навесное оборудование закрепляется на стреле крана посредством быстросъемного шарнира.
Экскаваторные копры, как правило, используются для выполнения большого объема работ при высокой плотности погружения свай. Они обладают низкой, в сравнении с колесными копрами, мобильностью, но при этом копровая стрела на экскаваторах имеет максимальный радиус поворота (360 градусов), что дает возможность установки сразу нескольких свай без изменения места расположения установки.

Рис. 3: Гусеничный копер КГ-12М

Наиболее популярными гусеничным копром является установка КГ-12М (на базе крана МКГ-16), способная погружать до 40 свай за одну рабочую смену.

Копровая сваебойная техника

Мощность двигателя 225 кВт (302 л. с.)

Мощность двигателя 225 кВт (302 л. с.)

Мощность двигателя 225 кВт (302 л. с.)

Мощность двигателя 227 кВт (304 л. с.)

Мощность двигателя 239 кВт (324 л. с.)

Мощность двигателя 283 кВт (384 л. с.)

Мощность двигателя 283 кВт (384 л. с.)

Мощность двигателя 179 кВт (240 л. с.)

Мощность двигателя 179 кВт (240 л. с.)

Мощность двигателя 227 кВт (304 л.с.)

Мощность двигателя 227 кВт (304 л.с.)

Мощность двигателя 280 кВт (376 л. с.)

Мощность двигателя 388 кВт (520 л.с.) TIER 3

Мощность двигателя 388 кВт (520 л.с.) TIER 3
  • 1
  • 2

Копровые установки предназначены для погружения (забивки) свай, труб и шпунта в грунт. Различные дизельные молота штангового и трубчатого типа, гидравлические молота навешиваемые на сваебойную технику позволяют одинаково эффективно использовать её малых и больших свайных полях.

Сваебойные машины и установки на различных отечественных и импортных базах: РДК, МКГ, ДЭК, ЭО, СП, JUNTTAN и др., широко используются на объектах фундаментостроения на территории РФ. При проведении сваебойных работ и забивки свай есть вероятность возникновения осложняющих факторов. Поэтому сваебойные установки должны быть рентабельны, высокопроизводительны в экстремальных условиях, надежны в эксплуатации и недороги в обслуживании.

Сваебойная установка представляет собой универсальное строительное оборудование которое применяют как при обустройстве буронабивных свай так и при погружении в грунт забивных (оболочковых) опор. Такая установка способна создавать ударную нагрузку (динамическую нагрузку) или вибрацию, концентрируемую на оголовок сваи. Дополнительные узлы такого механизма обеспечивают кроме бурения скважины и монтаж/демонтаж опалубки буронабивной сваи. Далее мы проведём анализ типовых установок для бурения/забивки свай. Материал будет полезен для всех заказчиков, занимающихся строительством забивного/ буронабивного фундамента. Надежная и эффективная установка уменьшает затраты при строительстве основания практически вдвое, что положительно сказывается на смете строительства в целом. Принцип работы бурильно-сваебойной установки:

Небольшую по размерам сваю можно вбить обычным кузнечным молотом. Сваи средних размеров монтируются уже в калибрующую шахту, которую высверливают на глубину промерзания грунта, и затем вбивают в землю тем же кузнечным молотом.

Сваебойные установки

Крупные сваи которые способны удержать конструкцию весом в сотни тонн и длина которых составляет 10-12 метров монтируются в земле при помощи особой сваебойной установки. Сам процесс монтажа сваи представляет собой следующие этапы:

  1. Опора крепится к крану установки и подтягивается к месту монтажа.
  2. При помощи крана опору поднимают в строго вертикальное положение. Такое положение контролируется специальными измерительными инструментами — отвесами, уровнями и так далее.
  3. После выставления горизонтали и вертикали, позиционирования в действие вступает непосредственно ударный узел установки и саму опору загоняют в землю.
  4. Минусом такой технологии является то, что не она не гарантирует сохранность целостности самой опоры. Под действием установки в теле сваи образуются трещины, а когда опора доходит до уровня контакта с твердыми пластами грунта она может попросту лопнет. К тому же вибрации, идущие от опоры в грунт, мешают сохранению целостности уже вбитых опор. В некоторых случаях это может привести к разрушению уже построенных фундаментов.
Установки для лидерного бурения

В вышеприведённом случае, аренда такой сваебойной установки может не сэкономить деньги и время, а наоборот — принести убытки и кроме разочарования такой технологией погружения свай в грунт ничего не даст. Поэтому с экономической точки и технологической точки зрения такой сваебойной установкой лучше не пользоваться и заменить её на бурильно-сваебойный тип оборудования.

Лидерное бурение

Такое промышленное оборудование работает по совершенно другому принципу, а именно: Перед забивкой опоры в месте погружения сваи просверливается скважина, размеры которой на 25-30 процентов меньше размеров поперечного сечения опоры. После этого установка позиционирует опору на месте монтажа и устанавливает ее строго вертикально. Затем опора вбивается в рассверленное отверстие. Такая схема работ по которой до заглубления опоры происходит бурение калибрующей скважины, получила своё особое название — погружение опоры с лидерным бурением. Для монтирования по такой технологии используют специальные бурильно-сваебойные установки.

Дополнительным плюсом лидерного бурения является то, что такая схема позволяет не только вбивать в землю готовые опоры, но и возможность её применения в процессе обустройства буронабивных свай. Такое оборудование способно не только произвести бурение самой скважины в грунте, но и вбить затем в скважину обсадную трубу , то есть опалубку набивной сваи. В случае же необходимости с помощью такой установки можно произвести извлечение, демонтаж из шахты обсадной трубы после окончания армирования и заливки тела сваи.

В итоге, такие бурильно-сваебойные установки в состоянии заменить 2-3 единицы такой техники как копр, кран, бурильную установку. В силу этого аренда такого оборудования оправдывает себя на 200-300 процентов!

Типовые установки для лидерного бурения и погружения свай

Сваебойные машины.

Наиболее известным представителем техники по ударной схеме является СП 49 — сваебойная установка, представляющая собой дизельный копр на гусеничном ходу. Такая машина используется для установки целых 12-метровых опор, габаритами не более 35Х35 см. Сама масса опоры не должна иметь вес более 5 тонн.

Установка сваи в начальной точке монтажа происходит при помощи самодвижущей платформы и копровой стрелы. Платформа в своей основе имеет гусеничный трактор-болотоход. Его широкие гусеницы размером около 90 сантиметров не приводят к уплотнению грунта на строительной площадке. Вес такой машины составляет около 30 тонн.

В качестве навесного, дополнительного оборудования установка СП 49 комплектуется буровым узлом, предназначенным для лидерного бурения опор с диаметром до 58 см. Среди ближайших конкурентов установки СП-49 —УГМК-12., УГМК-12 это колесный копр, обладающий практически теми же характеристиками: глубина погружения опоры — до 12 метров, вес сваи — до 5 тонн, габариты поперечного сечения опоры — до размеров 35х35 см. Плюс такой установки — намного больший угол разворота мачты — 12 градусов. У СП-49 он составляет 7 градусов. Бурильно-сваебойное оборудование.

Одним из самых привлекательных представителей среди ударно-бурильного оборудования является установка Liebherr. Это бурильно-сваебойная многофункциональная машина, которая соединяет в себе копр, кран и саму буровую установку. Такая комплектация, приводимая в действие одним двигателем, приносит экономию при эксплуатации до 40 процентов по сравнению с отдельной комплектацией. Аппараты Liebherr производят монтаж опор длиной до 20 м с диаметром до 63 см. Тяговое усилие мачты установки — 40 тонн. Также несомненный плюс таких машин — градус поворотный градус матч, который составляет 90 градусов!

Масса подобного агрегата составляет около 40 тоннам. Скорость перемещения установки по участку — в районе 1, 5 км/час. Однако, скорость передвижения при проведении таких работ не является главнм фактором. Стоить также отметить, что Liebherr LRB явялется самой мощной (до 540 л.с.) бурильно-сваебойной установкой на рынке!

Виды сваебойных копров:

  • Копер — машина предназначенная для подъема, установки, погружения в грунт или извлечения из него сваи или шпунта при помощи погружателя.
  • Универсальный копер — копер с поворотом платформы, рабочим наклоном мачты и изменением её вылета.
  • Простой копер — копер, не имеющий поворота платформы.
  • Специальный копер — копер, предназначенный для сооружения свайных оснований специального назначения.
  • Рельсовый копер — копер на рельсовом ходовом устройстве.
  • Гусеничный копер — копер на гусеничном ходовом устройстве.
  • Пневмоколесный копер — копер на колесном ходовом устройстве или на шасси автомобильного типа.
  • Шагающий копер — копер на шагающем ходовом устройстве.
  • Плавучий копер — копер на плавучих средствах.

Технические характеристики копровых сваебойных машин:

Виды забивных свай

Для формирования фундаментов применяют три вида свай, которые отличаются конструкцией и материалом. Основные виды:

  • Железобетонные. Бетонные опоры с заостренным концом производятся с круглым и квадратным сечением. Свайные столбы изготавливают из цемента марки от М300 и выше. Основой конструкции является арматурный каркас из стальных стержней. Для защиты от механической деформации во время забивки на верхний конец опоры надевают стальной оголовок. Конструкции из железобетона применяют в строительстве многоэтажных жилых зданий, промышленных объектов.
  • Деревянные. Их изготавливают из твердых пород — лиственницы, белой акации, дуба. На нижние концы опор надевают металлические конусы, верхние концы скрепляют стальными обручами. Этот шаг необходим для защиты свай от растрескивания при вбивании. Максимальная длина деревянных столбов составляет 10 м, диаметр 40 см. При строительстве тяжелых сооружений в одной точке устанавливают сразу группу свай. Фундаменты на деревянных столбах служат основой каркасным домам, дачам из бревна, бруса.
  • Металлические. Металлическая свая имеет вид трубы с оголовком и заостренным наконечником. Такие опоры более прочные и долговечные, чем деревянные и бетонные, их чаще всего используются в частном строительстве. На стальных сваях строят коттеджи из кирпича, пористого бетона — пеноблока, газоблока.

Маятниковая машина

В свою очередь копер маятниковый используется для забивания в грунт наклонных свай. Это особенно актуально во время проведения работ по портовому строительству. Такие машины полностью механизированы и позволяют вбивать сваи из дерева и железобетона как вертикально, так и под определенным углом. При этом длина изделия может быть равна 35 метрам, а вес достигать порядка 30 тонн.

Копер маятниковый во время своей работы способен установить свою стрелу под требуемым углом и очень часто имеет телескопические направляющие, что позволяет перемещать стрелу и разворачивать ферму в горизонтальном направлении на все 360 градусов.

При этом важно понимать, что монтажу копра следует уделять самое пристально внимание. Укладка путей и подмостей должна быть выполнена с особой тщательностью и максимально возможной высокой точностью. Особо проверяют противовесы, количество которых должно обеспечивать устойчивость всей машины. При транспортировке молот всегда необходимо опустить в нижнюю крайнюю точку и надежно закрепить с целью исключения вероятности возникновения опасной аварийной ситуации или получения травмы обслуживающим персоналом. Также не надо применять тяжелое сваебойное оборудование для забивания легковесных свай.

Рельсовый тип механизма

Рельсовый копер сконструирован из таких элементов как:

  • рама с передвижными тележками, расположенная в нижней части конструкции;
  • платформа закрепляется к раме, она необходима для поворотов;
  • различные механизмы, к примеру: лебедки;
  • система управления;
  • небольшая кабина;
  • противовесы;
  • несколько мачт.

Необходимо заметить, что система оснащается молотом для забивки фундамента. Если площадь основания является большой, то чаще всего используется несколько копров. Каждый работает на своей площадке, благодаря этому увеличивается скорость работы.Системы мостового вида используются для таких типов строительства как:

  • жилые комплексы;
  • промышленные строения;
  • применяются для возведения фундаментов на слабых и насыщенных водой почвах.