_p3.JPG/1280px-Caterpillar_385C_L_with_Junttan_pile_driver_(owner_Cofra)_p3.JPG)
Копер — это мощный инструмент, используемый для забивания свай в грунт для строительства пирсов, мостов, коффердамов и других конструкций с опорой на «столбы», а также моделей свай как части постоянных глубоких фундаментов для зданий или других сооружений. Сваи могут быть сделаны из дерева, цельной стали или трубчатой стали (часто позже заполненной бетоном) и могут быть полностью забиты под водой/под землей или оставаться частично над землей как элементы готовой конструкции.
Термин «копер» также используется для описания членов строительной бригады, связанных с выполнением задачи [1], также известных в разговорной речи как «копатели свай» [2] .
Наиболее распространенная форма копра использует тяжелый груз, расположенный между вертикальными направляющими, размещенными над сваей. Груз поднимается некоторой движущей силой (которая может включать гидравлику , пар , дизель , электродвигатель или ручной труд). На вершине груз высвобождается, ударяя по свае и забивая ее в землю. [1] [3]
Существует ряд претензий на изобретение копра. Механически обоснованный чертеж копра появился еще в 1475 году в трактате Франческо ди Джорджо Мартини Trattato di Architectura . [4] Кроме того, несколько других выдающихся изобретателей — Джеймс Нейсмит (сын Александра Нейсмита ), который изобрел паровой копр в 1845 году, [5] часовщик Джеймс Валуэ , [6] граф Джованни Баттиста Гаццола, [7] и Леонардо да Винчи [8] — все были признаны изобретателями этого устройства. Однако есть доказательства того, что сопоставимое устройство использовалось при строительстве Кранногса в Оукбанке и Лох-Тей в Шотландии еще 5000 лет назад. [9] В 1801 году Джон Ренни придумал паровой копр в Великобритании. [10] Отису Тафтсу приписывают изобретение парового копра в Соединенных Штатах . [11]
Древнее оборудование для забивки свай использовало человеческий или животный труд для подъема грузов, обычно с помощью блоков , а затем сбрасывало груз на верхний конец сваи. Современное оборудование для забивки свай по-разному использует гидравлику, пар, дизель или электроэнергию для подъема груза и направления сваи.
Современный дизельный свайный молот — это большой двухтактный дизельный двигатель. Груз — это поршень , а устройство, которое соединяется с верхней частью сваи — это цилиндр. Забивка свай начинается с подъема груза; обычно трос от крана, удерживающего свайный молот — это втягивает воздух в цилиндр. Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр. Груз опускается с помощью быстросъемного соединения. Груз поршня сжимает воздушно-топливную смесь, нагревая ее до точки воспламенения дизельного топлива. Смесь воспламеняется, передавая энергию падающего груза оголовку сваи и поднимая груз вверх. Поднимающийся груз втягивает свежий воздух, и цикл продолжается до тех пор, пока топливо не закончится или не будет остановлен бригадой. [12]
Из армейского руководства по сваебойным молотам: Первоначальный запуск молота требует, чтобы поршень (таран) был поднят до точки, где спуск автоматически освобождает поршень, позволяя ему упасть. Когда поршень падает, он активирует топливный насос, который выбрасывает дозированное количество топлива в шаровой поддон ударного блока. Падающий поршень блокирует выпускные отверстия, и начинается сжатие топлива, запертого в цилиндре. Сжатый воздух оказывает предварительное усилие, чтобы удерживать ударный блок прочно против крышки привода и сваи. В нижней части такта сжатия поршень ударяет по ударному блоку, распыляя топливо и запуская сваю в ее движении вниз. В момент после удара поршня распыленное топливо воспламеняется, и в результате взрыва оказывается большая сила на уже движущейся свае, загоняя ее глубже в землю. Реакция взрыва, отскакивающая от сопротивления сваи, толкает поршень вверх. Когда поршень поднимается, выпускные отверстия открываются, выпуская выхлопные газы в атмосферу. После того как поршень прекращает движение вверх, он снова падает под действием силы тяжести, начиная новый цикл.
Вертикальные поводки бывают двух основных типов: поводки типа spud и box lead. Лопасти типа box lead очень распространены в южных штатах США, а поводки типа spud распространены в северных штатах США, Канаде и Европе.
Гидравлический молот — это современный тип свайного молота, используемый вместо дизельных и воздушных молотов для забивания стальных труб, сборного железобетона и деревянных свай. Гидравлические молоты более приемлемы для окружающей среды, чем старые, менее эффективные молоты, поскольку они производят меньше шума и загрязняющих веществ. Во многих случаях доминирующий шум вызывается ударом молота по свае или ударами между компонентами молота, так что результирующий уровень шума может быть аналогичен дизельным молотам. [12]
Гидравлическое вдавливающее оборудование устанавливает сваи с помощью гидравлических домкратов для вдавливания свай в грунт. Эта система предпочтительна там, где вибрация является проблемой. Существуют пресс-насадки, которые могут адаптироваться к обычным установкам для забивки свай, чтобы вдавливать 2 пары шпунтовых свай одновременно. Другие типы пресс-оборудования располагаются поверх существующих шпунтовых свай и захватывают ранее забитые сваи. Эта система позволяет использовать большую силу вдавливания и извлечения, поскольку создается большая сила реакции. [12] Машины, работающие на основе реакции, работают всего с 69 дБ на расстоянии 23 футов, что позволяет устанавливать и извлекать сваи в непосредственной близости от чувствительных зон, где традиционные методы могут угрожать устойчивости существующих конструкций.
Такое оборудование и методы указаны в инструкциях по использованию внутренних дренажных систем в районе Нового Орлеана после урагана «Катрина» , а также в проектах, где шум, вибрация и доступ представляют собой проблему.
Вибропогружатели содержат систему противовращающихся эксцентриковых грузов, приводимых в действие гидравлическими двигателями, и спроектированы таким образом, что горизонтальные вибрации нейтрализуются, а вертикальные вибрации передаются в сваю. Сваебойная машина располагается над сваей с помощью экскаватора или крана и крепится к свае зажимом и/или болтами. Вибропогружатели могут забивать или извлекать сваю. Извлечение обычно используется для извлечения стальных двутавровых балок, используемых во временном укреплении фундамента. Гидравлическая жидкость подается в привод с помощью насоса с дизельным двигателем, установленного в прицепе или фургоне и подключенного к головке привода через шланги. Когда сваепогружатель подключен к экскаватору-драглайну , он питается от дизельного двигателя экскаватора. Вибропогружатели часто выбирают для снижения шума, например, когда строительство ведется вблизи жилых домов или офисных зданий, или когда недостаточно вертикального зазора для использования обычного сваепогружателя (например, при модернизации дополнительных свай в колонну моста или опору опоры). Молотки доступны с несколькими различными скоростями вибрации, от 1200 вибраций в минуту до 2400 вибраций в минуту. Выбранная скорость вибрации зависит от состояния почвы и других факторов, таких как требования к мощности и стоимость оборудования.
Буровая установка — это большая гусеничная буровая установка, используемая в фундаментных проектах, где требуется бурение в песчаной почве, глине, илистой глине и подобных средах. Такие установки по функциям похожи на установки для бурения нефтяных скважин и могут быть оснащены коротким шнеком (для сухой почвы), роторным ковшом (для влажной почвы) или колонковым буром (для скальных пород), а также другими опциями. Скоростные автомагистрали, мосты, промышленные и гражданские здания, стены в грунте, проекты по охране водных ресурсов, защита склонов и сейсмическая модернизация — все это проекты, для которых могут потребоваться буровые установки.
Подводное звуковое давление, вызванное забивкой свай, может быть губительным для близлежащих рыб. [13] [14] Государственные и местные регулирующие органы управляют вопросами охраны окружающей среды, связанными с забивкой свай. [15] Методы смягчения включают в себя пузырьковые завесы , воздушные шары, гидравлические удары внутреннего сгорания. [16]
