Переставной четырехопорный кондуктор для строительства морских эстакад

Переставной четырехопорный кондуктор применяется при строительстве эстакад и причальных стенок для небольших судов на морских и речных акваториях с применением технологии строительства на буронабивных или забивных сваях. Переставной кондуктор предназначен для прокладки пролета по намеченному маршруту строительства, размещения технологического оборудования и выполнения рабочих операций: бурение, забивка свай или бетонирование. Полезная модель используется в составе технологического оборудования для строительства эстакад и причальных стенок на морских и речных акваториях. 1. Переставной четырехопорный кондуктор, входящий в комплект оборудования (в дальнейшем - полезная модель) для забивки вертикальных и наклонных свай на речных и морских акваториях при строительстве причалов значительной протяженности, выполняющий грузоподъемно-транспортные, сваебойные и монтажные операции, отличающийся тем, что с целью увеличения производительности труда и снижения нагрузки на возводимый пролет эстакады, в качестве базовой основы для строительства используется переставной четырехопорный кондуктор в виде замкнутой рамы, состоящей из двух усиленных продольных направляющих балок и двух поперечных балок, а также механизма подъема и опускания опорных колонн кондуктора. Внутреннее пространство рамы обеспечивает установку в образованном рамой пролете балок съемно-переставных кондукторов с направляющими для установки и закрепления свай, свайно-бурильной машины, вибропогружателя, забивного молота и механизма подъема и опускания опорных колонн с контролируемым положением плоскости переставного кондуктора. 2. Полезная модель по п.1, отличающуюся тем, что содержит плавающий стреловой кран, балок и съемно-переставных кондукторов с направляющими для установки и закрепления свай, свайно-бурильную машину, переставной кондуктор, регулируемые по высоте опорные колонны, источники энергии, вспомогательные средства и ручной инструмент обеспечивает непрерывный и полный процесс бурения, погружения и устройства свай с постепенным перемещением оборудования вперед по фронту работ. Кондуктор имеет прочную замкнутую раму с размещенными на ней механизмами подъема и опускания опорных колонн кондуктора, содержащими четыре направляющие рамы с круглыми шахтными отверстиями, подвижными трубчатыми колоннами и шаговыми приводами, включающими каждый по два вертикальных гидроцилиндра с подвижными хомутами и фиксирующими стержнями круглого сечения. Механизмы закреплены с помощью высокопрочных болтов и притачных фланцев на продольных балках кондуктора. 3. Полезная модель по п.1, отличающаяся тем, что с целью более точного ориентирования кондуктора и направляющих для установки и закрепления свай относительно оси сооружаемой эстакады механизмы подъема и опускания опорных колонн кондуктора снабжены гидроцилиндрами, получающими индивидуальное питание от двух одинаковых насосных агрегатов гидростанции, управляются от индивидуальных реверсивных распределителей и способны выровнять плоскость переставного кондуктора даже при сложном рельефе дна акватории с помощью длиннобазовых уровней в продольном и поперечном направлениях.

Переставной четырехопорный кондуктор (в дальнейшем в тексте - переставной кондуктор) входит в состав комплекта оборудования для забивки вертикальных и наклонных свай при строительстве морских эстакад, эстакадных причалов и пирсов на морских и речных акваториях. Переставной кондуктор используется вместе с устройством для забивки вертикальных и наклонных свай из стальных труб, плавучим краном, гидравлическим молотом или вибропогружателем, инвентарными переставляемыми опорными балками и консольно-навесным кондуктором, оборудованным гидравлическими исполнительными механизмами ориентации технологических конструкций, используемого при сооружении на воде причалов, пирсов и эстакад на сваях «пионерным» способом, а также приборы контроля уровня наклона элементов кондуктора; системы автономного электропитания и освещения; ручной, электрифицированный и сварочный инструменты.

Существующий способ и оборудование для сооружения морских эстакад (а.с. 142212 СССР от 18.10.60) предусматривает использование временных опор, инвентарных блоков и применение для строительства морской эстакады плавучего крана.

Способ строительства с применением буронабивных свай для причальных стенок и подводных железобетонных массивов гидротехнических сооружений (патент РФ RU 2097489 С1 от 27.11.97) предусматривает использование комплекта оборудования для бурения, задавливания трубы, заполнения внутренней полости бетонным раствором, глубинный вибровозбудитель и др. сопутствующее оборудование.

Недостатки существующих способов: необходимость многократной перестановки составных частей оборудования; длительность установки сваи на проектную отметку; серьезная зависимость от погоды и состояния акватории (штормы, ветер); низкая производительность и высокие удельные капитальные затраты.

Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения (патент на ПМ RU 41032 U1 от 2004.10.10) содержит рабочую площадку, совокупность средств для возведения гидротехнического сооружения, включающего свайные опоры с установленным на них растверком из плит, кондукторную раму со смонтированным на ней выносным кондуктором. Рабочая площадка выполнена в виде продольного горизонтального стапеля, оснащенного оборудованием и сборными элементами для монтажа гидротехнического сооружения, а кондукторная рама снабжена двумя парами гидравлических опорных стоек.

Этот технологический комплекс при всех своих достоинствах не лишен недостатков в части: сложности направления, вывешивания кондуктора из-за его конструктивной формы и отсутствия узлов для точного наведения и удержания забиваемых свай на проектной оси, невозможности монтажа строительных элементов последующего пролета причала (разрыв потока технологических операций, т.к. после забивки свай необходимо ждать пока будут завершены все операции по сооружению пролетного строения, бетон наберет необходимую прочность и пр.), необходимость наличия мощной рабочей площадки для размещения на ней грузоподъемного крана, несущая способность которой, как правило, должна превышать проектную несущую способность пролетного строения, и других важных особенностей.

Комплект оборудования для забивки вертикальных и наклонных свай (патент на ПМ RU 60090 от 10.01.2007)) при строительстве длинномерных причалов и пирсов на акваториях лишен перечисленных недостатков, ибо отсутствует разрыв потока технологических операций, для чего используются 2-3 комплекта инвентарных переставляемых опорных балок, процесс монтажа причала происходит с жестко фиксированных ранее конструкций, не требует плавсредств и обеспечивает линейность работ с ориентированием основного оборудования вперед по фронту выполняемых работ. Перемещение гусеничного крана происходит по упомянутым переставляемым в очередной пролет опорным балкам и не требует мощной рабочей площадки для размещения тяжелого строительного механизма.

Однако, при строительстве эстакады из-за крупных габаритов технологического оборудования требуется грузоподъемность стрелового крана для выполнения грузоподъемных операций не менее 100 т, что превышает максимально допустимую нагрузку на возводимый пролет эстакады. В этом случае приходится использовать плавучий стреловой кран и требуется иная конструкция перемещаемого кондуктора для устройства буронабивных свай.

Нами предлагается переставной четырехопорный кондуктор, который является базовой основой комплекта технологического оборудования для «пионерного» строительства морских или речных эстакад, и позволяет точно ориентировать каждый пролет эстакады относительно ее оси, вести строительные работы на жестко установленном на дне акватории и точно горизонтально ориентированном металлическом сооружении с широким использованием гидравлического привода основных и вспомогательных механизмов. В результате использования переставного четырехопорного кондуктора значительно увеличивается производительность труда, и сокращаются сроки строительства морских или речных эстакад.

Металлоконструкция кондуктора (фиг.1) выполняется в виде замкнутой направляющей рамы, состоящей из двух усиленных продольных направляющих балок 2 и двух поперечных балок 5 и 6. Фрагменты сварены из стального листа и стыкуются в единую конструкцию высокопрочными болтами либо сваркой. Внутреннее пространство рамы обеспечивает установку в образованном пролете съемно-переставных кондукторов с направляющими для установки и закрепления свай. Соединение балок съемно-переставных кондукторов с усиленными продольными направляющими балками рамы переставного кондуктора производится в ближайшие отверстия «по месту» высокопрочными болтами. Допускается соединение упомянутых балок сваркой после усиления контактных поверхностей каждой 20-мм стальным листом и при обязательном соблюдении требований СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ 23118-99.

Металлоконструкция кондуктора оснащена:

- направляющей рамой 7 с 4-мя направляющими шахтами, гидроцилиндрами 8 для подъема и опускания опорных колонн 6 в шаговом режиме;

- двумя усиленными продольными площадками с притачными плитами с болтовой фиксацией для установки съемно-переставных кондукторов;

- площадками 17 на балке 4 и на балке 5 для размещения и закрепления насосных станции 18 гидропривода опорных колонн.

Балки съемно-переставных кондукторов 19 в задней своей части имеют усиленные притачные плиты для соединения сваркой и/или с помощью высокопрочных болтов с оголовками труб уже сооруженных свай при обязательном соблюдении требований СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ 23118-99.

Механизм подъема и опускания опорных колонн кондуктора состоит из направляющей рамы 7 с 4-мя круглыми шахтными отверстиями, подвижной опорной колонны в и шагового привода, включающего два вертикальных гидроцилиндра 8 с подвижными хомутами и фиксирующими стержнями круглого сечения. Механизмы закреплены с помощью высокопрочных болтов и притачных фланцев на продольных балках кондуктора. Направляющие шахтного типа оснащены дополнительными винтовыми фиксаторами (по два фиксатора сверху и снизу шахт).

Подъем и опускание кондуктора в сборе с опорными колоннами производят краном с захватом конструкции крюками стропа через проушины 14, расположенные симметрично относительно центра тяжести поднимаемого груза. Балки съемно-переставных кондукторов при этом должны быть сняты, уложены и закреплены на палубе плавкрана или ином плавсредстве.

Насосные станция 18 жестко фиксируется на рабочих площадках 17 поперечных балок кондуктора с возможностью подхода к ним и управления кнопками пуска насосов и рукоятями гидрораспределителей. Гидравлические коммуникации (гибкие рукава высокого давления), идущие от гидроцилиндров механизмов подъема колонн 8 подключаются к коллекторам насосных станций 18 с помощью быстроразъемных соединений.

Принципиальная гидравлическая схема одной из насосных станций и подключаемого к ней оборудования представлена на фиг.2. Насосы Н1 и Н2 одинаковой конструкции обеспечивают два равных потока рабочей жидкости к гидроцилиндрам оборудования, питаемым по бортовой схеме; таким образом, обеспечивается синхронное движение штоков пар гидроцилиндров каждого из механизмов: подъема-опускания передних колонн Ц1-Ц2}, задних колонн Ц11-Ц12}. С этой целью с помощью гидрораспределителей Р1 и Р2 оператор предварительно нагружает насосы, а затем переводит одновременно рукояти пар гидрораспределителей каждого из механизмов в одно или другое рабочее положение. Возможно также индивидуальное приведение в действие каждого гидроцилиндра, если требуется компенсировать возникающие перекосы взаимоподвижных частей в данном механизме. После прекращения работы гидроцилиндров гидрораспределители Р1 и Р2 устанавливают в нейтральное положение во избежание перегрева масла в гидробаке станции. Величина давления в гидроприводе оборудования ограничивается настройкой предохранительных клапанов на величину 20 МПа по показаниям манометров МН1 и МН2. Фильтры Ф1 и Ф2 предназначены для очистки рабочей жидкости от механических примесей.

Управление комплектом специального оборудования и контроль параметров его эксплуатации на объекте производят специалисты, прошедшие профессиональную подготовку и обладающие необходимыми навыками в работе.

Работа с кондуктором.

Установка кондунтора в очередном пролете:

Раму переставного четырехопорного кондуктора освобождают от съемно-переставного кондуктора с направляющими, демонтировав их с помощью плавкрана и переместив на стоящую в зоне действия крана баржу или понтон. Поднимают и перемещают кондуктор по оси строительства эстакады на следующую ось. Устанавливают кондуктор на дно таким образом, чтобы оси вновь сооружаемых свай располагались равномерно во внутреннем пространстве кондуктора. Отпускают винтовые пары фиксирующих устройств на шахтах кондуктора (по два устройства сверху и снизу шахт). Операторы насосной станции по мосткам подходят на площадки станций 77 (см. фиг.3), а восемь монтажников попарно размещаются возле механизмов подъема опор. Приведением в действие гидроцилиндров и попеременным закладыванием вручную фиксирующих стержней в отверстия опорных колонн и выемки освободившихся производят поочередное опускание или подъем опор и выравнивание на них направляющей рамы кондуктора. С помощью длиннобазовых уровней контролируют горизонтирование кондуктора в продольном и поперечном направлениях. Зажимают винтовые пары фиксирующих устройств на шахтах кондуктора (по два устройства сверху и снизу шахт оппозитно друг к другу, фиг.4).

После выравнивания направляющей рамы на опорных колоннах кондуктор расчаливают.

Поочередно берут плавнраном с места складирования балки 24 съемно-переставного кондуктора с направляющими и размещают их на раме переставного кондуктора по осям забиваемых свай (фиг.3).

Задние части балок с помощью сварки и/или болтовых соединений жестко закрепляют на инвентарных оголовках уже готовых и забетонированных свай. С помощью геодезических инструментов проверяют и, при необходимости, корректируют положение осей направляющих балок съемно-переставного кондуктора, после чего с помощью высокопрочных болтов (или сварки при обязательном соблюдении требований СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ 23118-99) прикрепляют нижний пояс балок к соответствующим притачным плитам продольных балок рамы четырех опорного кондуктора.

Плавкраном берут трубу очередной сваи и устанавливают ее в направляющие одной из балок съемно-переставного кондуктора, опуская трубу до упора в дно. Первая в пролете свая устанавливается в направляющие, ближайшие к уже сооруженным сваям. В зазор между стенкой сваи (фиг.5) и направляющими устанавливают по контуру металлические сухари 22 и обваривают их, жестко закрепляя сваю к кондуктору. Это необходимо (в условиях отсутствия заделки трубы сваи в грунте) для восприятия кондуктором реакции от работы свайной буровой установки 20, например, типа WIRTH РВА 408. При необходимости сухари усиливают или заменяют накладными косынками. После закрепления сваи на ней с помощью крана монтируется свайная буровая установка типа WIRTH. С помощью установки производится выбуривание и извлечение грунта ниже уровня дна на проектную глубину.

После окончания бурения установку типа WIRTH краном удаляют к месту хранения (на баржу или понтон). Металлические сухари и косынки удаляют, освобождая сваю от закрепления в направляющих кондуктора. Краном с баржи подается вибропогружатель 21, с помощью которого сваю погружают в образовавшийся забой до отказа, но не менее чем на 1 м по глубине. Перед началом вибропогрумения свай проводят обязательную проверну всех разъемных соединении кондуктора и протяжку всех его болтовых и ниппель-гаечных соединении.

После забивки сваи вибропогружатель удаляется к месту хранения. Сухари и накладные косынки устанавливают вновь, повторно закрепляя сваю в направляющих кондуктора. Если труба сваи забита на проектную глубину забоя - закрепление трубы в кондукторе на этой стадии технологического процесса можно производить винтовыми фиксаторами, аналогично применяемым на опорных колоннах. В трубу сваи устанавливается арматурный каркас и методом вертикально перемещаемой трубы осуществляется подводное бетонирование тела сваи в соответствии с проектом.

Затем плавкраном берут трубу очередной сваи и устанавливают ее в свободные направляющие одной из балок съемно-переставного кондуктора, опуская трубу до упора в дно. Весь цикл работ повторяется вновь до сооружения всех свай в пролете. После завершения бетонирования свай и набора ими необходимой по проекту прочности, при которой допустимы операции с кондуктором, производится демонтаж балок съемно-переставного кондуктора, складирование их на барже и подготовка к монтажу несъемной опалубки пролетного строения. Возможен вариант, при котором во время работы и перестановки кондуктора в однотипных пролетах, выполняют демонтаж в очередной пролет только консольно выступающих концов балок съемно-переставного кондуктора на период передислокации кондуктора.

В дальнейшем, в зависимости от готовности ресурсов и погоды производится либо монтаж и бетонирование пролетного строения, либо перенос кондуктора на новую ось с последующим устройством свай.

Применение переставного четырехопорного кондуктора для строительства морских эстакад позволяет значительно повысить производительность труда и существенно снизить нагрузки при строительстве на возводимый пролет эстакады.

1. Переставной четырехопорный кондуктор, входящий в комплект оборудования для забивки вертикальных и наклонных свай на морских акваториях для строительства эстакад значительной протяженности, выполняющий грузоподъемно-транспортные, сваебойные и монтажные операции, отличающийся тем, что состоит из замкнутой рамы, образованной из продольных направляющих и двух поперечных балок, внутреннее пространство которой обеспечивает установку в образованном пролете съемно-переставных кондукторов с направляющими для установки и закрепления свай свайно-бурильной машины, вибропогружателя, забивного молота и механизма подъема и опускания опорных колонн с контролируемым положением горизонтальной плоскости переставного кондуктора.

2. Переставной четырехопорный кондуктор по п.1, отличающийся тем, что имеет прочную замкнутую раму с размещенными на ней механизмами подъема и опускания опорных колонн кондуктора, содержащими четыре направляющие рамы с круглыми шахтными отверстиями, подвижными опорными колоннами и шаговыми приводами, включающими каждый по два вертикальных гидроцилиндра с подвижными хомутами и фиксирующими стержнями круглого сечения.

3. Переставной четырехопорный кондуктор по п.1, отличающийся тем, что механизмы подъема и опускания опорных колонн кондуктора снабжены гидроцилиндрами, получающими индивидуальное питание от двух одинаковых насосных агрегатов гидростанции, управляются от реверсивных гидрораспределителей и способны выровнять горизонтальную плоскость переставного кондуктора даже при сложном рельефе дна акватории с помощью длиннобазовых уровней в продольном и поперечном направлениях.