К вибропогружающим машинам относят вибропогружатели и вибромолоты, которые применяют для погружения  и  извлечения свай.

Вибропогружатель представляет собой механизм, жест­ко скрепленный с головой сваи с помощью наголовников и переда­ющий свае колебания определенной частоты, амплитуды и направ­ления. Продольные колебания, передаваемые свае, нарушают связь между частицами грунта, вследствие чего уменьшается сила трения боковой поверхности сваи о грунт и свая под действием собственно­го веса и вибропогружателя погружается в грунт. Наибольший эф­фект достигается при погружении свай вибрированием в водонасыщенный песок и грунт пластичной консистенции.

При вибропогружении свай в глинистые грунты восстанавлива­ются нарушенные связи частиц грунта после прекращения вибриро­вания. При этом физически связанная вода, находящаяся между частицами грунта, при большой частоте их колебаний непрерывно переходит в свободную воду, облегчая погружение сваи. Физико-химическое явление, состоящее из двух протекающих один за дру­гим процессов разупрочнения и упрочнения грунта, называют тиксотропией.

Колебания создаются вращением в вертикальной плоскости дебалансов, которые можно устанавливать на вал электродвигателя или приводить в движение через трансмиссию. Четное число валов с грузами (два или четыре) обеспечивает направленность колеба­ний.

Параметрами вибропогружателя являются: возмущающая цент­робежная сила, создаваемая дебалансом; статический момент де-балансов, равный произведению веса неуравновешенной части дебаланса на расстояние от его центра тяжести до оси вращения; амплитуда колебаний, величина которой зависит от статического момента дебалансов, подвергающихся вибрации, веса конструкции, свойств грунта; частота квлебаний.
Величина возмущающей силы Q определяется из формулы

(3.4)

где: М - статический момент дебалансов, кГ-м; - угловая ско­рость, рад/сек; п - число оборотов в минуту; g - ускорение силы тяжести, равное 981 см/сек².

В зависимости от частоты колебаний вибропогружатели подраз­деляют на высокочастотные - с частотой 700-1500 кол/мин и низ­кочастотные - с частотой 300-500 кол/мин.

Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения свай, труб, шпунта небольшого веса; низкочастотные - для погру­жения тяжелых железобетонных свай и металлического шпунта, а также тонкостенных железобетонных оболочек большого диаметра.

Рис. 3.7. Схема вибропогружателя типа ВП-1:
1 - корпус вибратора; 2 - электродвигатель; 3 - клиноременная или зубчатая передача; 4 - верх­няя пара валов; 5 - нижняя пара валов; 6 - на­головник;  7 - дебалансовые  шайбы-эксцентрики

По типу привода различают вибропогружатели трансмиссионные и без трансмиссии, в которых дебалансы размещены на валах электродвигателей.

Низкочастотные вибропо­гружатели относят к числу простых по конструкции. На рис. 3.7 показана схема вибро­погружателя типа ВП-1. Он со­стоит из электромеханического вибратора, имеющего две пары валов с насаженными дебалансами-эксцентриками, электро­двигателя, привода от него на вал вибратора с клиноременной или зубчатой передачей и наголовника для установки и за­крепления вибропогружателя на свае.

Высокочастотный вибропо­гружатель типа ВПП-2А с подрессорной пригрузкой (рис. 3.8,а) состоит из электродвига­теля 1, размещенного на пригрузочной плите 2, вибрато­ра 3, пружин 4, соединяющих пригрузочную плиту с вибрато­ром, конического редуктора 5, вертикальной цепной передачи 6, наголовника с клином 7 для присоединения к шпунту и подвески 8.

Дебалансы вибратора состоят из двух частей - неподвижной и подвижной. Подвижные эксцентрики можно устанавливать под определенным углом относи­тельно неподвижных и этим изменять статический момент от нуля до максимума. Пружины защищают электродвигатель от вибрации, повышая срок его службы и улучшая условия работы.

Технические характеристики вибропогружателей, применяемых в современном строительстве, приведены в табл. 3.5.

Таблица  3.5 Технические характеристики вибропогружателей

Низкочастотные вибропогружатели, имеющие больший статиче­ский момент и большую амплитуду колебаний по сравнению с высо­кочастотными, отличаются простотой конструкции, удобством в экс­плуатации. Ими можно погружать сваи и, в частности, тонкостен­ные железобетонные оболочки на значительную глубину в слабые и пластинчатой консистенции грунты для устройства фундаментов различных зданий и сооружений.

На рис. 3.8, б показан вибропогружатель НВП-56 для погруже­ния железобетонных свай-оболочек диаметром 1,5-3,0 м, состоя­щей из двух одновальных вибраторов, смонтированных в одном корпусе и работающих синхронно. Через отверстие, имеющееся в корпусе, можно вынимать или размывать грунт в полости оболочки, не снимая вибропогружатель. Для присоединения к свае оболочки вибропогружатель имеет конусообразный переходник, прикрепляе­мый к выпущенным концам арматуры из торца оболочки.

Для присоединения вибропогружателей к сваям и оболочкам применяют наголовники различных конструкций. Они должны обес­печить жесткость соединения со сваей, исключающую возможность

Рис. 3.8. Виды вибропогружателей:
а - схема высококачественного вибропогружателя типа ВПП-2А с подрессорной при-грузкой;   б -  вибропогружатель   типа   НВП-56

ударов по голове сваи, а также совмещение оси сваи с осью вибропогружателя для предотвращения поперечных колебаний системы (вибропогружатель - свая).

Наголовник вибропогружателя типа ВПП-2А для погружения шпунта (рис. 3.9, а) присоединяют к шпунту путем надвижки щек наконечника 1 на голову шпунта до упора с торцом ее, и шпунт по­средством винта 3 прижимается к одной из щек.

Шпунт укладывают на подкладки, после чего вибропогружатель, имеющий шарнирную подвеску для подвешивания к тросу крана, устанавливают горизонтально. После надвижки вибропогружателя на сваю, в голове которой должно быть специальное отверстие, за­крепляют наголовник, вводя в это отверстие клин 4 путем вращения его винта 5. Чтобы исключить возможность перекашивания кли­на, на планке 6 имеются направляющие выступы, по которым клин перемещается при вводе его в отверстие.

На рис. 3.9, б показан автоматический наголовник типа АСН-40 для погружения призматических железобетонных свай вибропогружателем с возмущающей силой 15-30 Г. Он состоит из корпуса 1 с бойком 2, зажимных башмаков 3,

Рис. 3.9.    Наголовники   для прикрепления вибропогружателей к сваям и
шпунту:
а - вибропогружателя типа ВПП-2А для металлического шпунта;  б - автоматиче­ский АСН-40; в - вибропогружателя ВП-1 с конусным стаканом;    г - тисковый для крепления вибропогружателя к деревянному шпунту

которые приводятся в действие пружинами 4. Каждая из пружин размещена в раздвижном цилиндре со штоком 5. Концы тросовой подвески 6 присоединены к штокам цилиндров и через блоки 7. Последние расположены на корпусе вибро­погружателя 8 и соединены в один узел, входящий в крюк подъемного троса кра­на. Вибропогружатель крепят к корпусу наголовника болтом, пропускаемым через боек.

При подъеме краном вибропогружателя под действием массы его и наголов­ника пружины сжимаются, раздвигают башмаки и наголовник легко надевается на погружаемую сваю, вертикально установленную под ним. Когда дно наголов-ника соприкоснется с торцом сваи, пружины прижмут башмаки к ее наружной поверхности. При включении электромотора вибропогружателя происходит еще большее заклинивание башмаков на свае, которая надежнее соединится с наго­ловником. Для снятия вибропогружателя с наголовником типа АСН с головы погруженной сваи натягивают краном тросовую подвеску й зажимающие баш­маки автоматически освобождают сваю.

Применяют и другие типы наголовников. Вибропогружатели типа ВП-1 присоединяют к свае наголовником (рис. 3.9, в) в виде стального, конусного стакана, прикрепленного болтами к плите вибропогружателя 6. Размеры и форма ста­кана соответствуют стальному конусу 5, закрепляемому на голове сваи 2.

При опускании вибропогружателя на голову сваи в этот конус входит ста­кан и заклинивается в нем силой трения, возникающей под действием массы вибропогружателя.

Стальной конус жестко соединен с опорной плитой 1, расположенной на торце погружаемой сваи. Плита присоединена к планкам 3 болтами, закрепленными в теле сваи. После погружения сваи в отверстие конусного стакана 7 вбивается стальной клин, натягивается подъемный трос вибропогружателя и последний отсоединяется от сваи (узел А).

К деревянному шпунту (свае) вибропогружатель крепят тисковым наголовником (рис. 3.9, г), состоящим из двух стальных щек 1. Последние можно пере­мещать при помощи винта 2 и устанавливать на разное расстояние одна от дру­гой в зависимости от толщины шпунта (сваи) 3.

Для плотного заклинивания сваи при погружении внутренние плоскости щек по вертикали скошены под углом 1 :10. К корпусу наголовника вибратора 4 тис­ковые щеки прикрепляют болтами 5. Для перемещения щек, имеющих вырезы 6 (они входят в направляющие выступы корпуса наголовника вибратора), пользу­ются перекидной собачкой. Наголовник включают в действие с помощью двух пеньковых веревок, закрепляемых на его концах.

При оснащении вибропогружателем копра применяют раму из двух швеллеров, соединенных связями, которая может перемещаться по направляющим копра с помощью лебедки. Для перемещения, вибропогружателя вдоль швеллеров рамы служат четыре направляющие ролика, установленные на его корпусе. До погру­жения сваи вибропогружатель подвешивают к грузовому крюку стрелового кра­на, причем направляющую раму жестко прикрепляют к стреле крана.

Вибромолоты представляют собой машины виброударного действия; будучи установлены на голове сваи, они передают ей ударные импульсы ударником и колебания, создаваемые вибрато­ром направленного действия (рис. 3.10).

При вращении валов с дебалансами вибратора в противополож­ных направлениях создаются колебания, частота которых равна уг­ловой скорости вращения дебалансов. Периодические удары удар­ником по пригрузочной плите (наковальне) вибромолот наносит в том случае, когда зазор между сваей и вибровозбудителем будет меньше амплитуды колебаний дебалансов.

Величину зазора и степень натяжения пружин регулируют в за­висимости от необходимого режима работы вибромолота. Число ударов вибромолота может быть равным числу оборотов дебалан­сов или в 2-3 раза меньше.