RU 2833897 C1

Отсечение верхушек бетонных свай электрогидроударным способом

Свайные фундаменты, это когдасваи находятся в грунте, а оголовки выходят на поверхность. Глубина забивки и высота над поверхностью земли четко прописываются в проектной документации. В идеале высота оголовков должна быть одинаковой. Это один из показателей качественно выполненного фундамента. На практике это получается достаточно редко, и оголовки имеют разброс по высоте (порой достаточно серьёзный). Здесь не остается ничего другого, кроме как выполнить срезку, или срубку железобетонных оголовков.

Её можно выполнить как механическим, так и ручным способом. В первом случае, используется специальная техника, во втором – инструмент (отбойные молотки, ножницы для арматуры или шлифмашинка). Ручная срубка не требует особых финансовых затрат, поэтому часто выполняется на небольших объектах, при ограниченном объеме финансирования. Однако, имеется один существенный недостаток – высокие трудозатраты, длительность процесса.

При больших объемах работы, применять ручную срубку оголовка просто нецелесообразно.  Железобетонные опоры имеют особенность: в процессе срубки могут образовываться трещины, которые не должны идти ниже контрольного уровня. Бетон срубается постепенно при помощи пневматического отбойного молотка. Как только бетон удален, остается аккуратно убрать части арматуры, которые выпирают из сваи. Делается это при помощи болгарок.

Срубку оголовка железобетонной сваи можно делать гидравлическими ножницами. Для этого необходимо смонтировать на сваю специальную насадку и постепенно откусывать от нее небольшие фрагменты.

Преимущество гидравлических ножниц состоит в том, что они не формируют на опоре трещины, обеспечивая более ровные края среза. Однако имеют ряд недостатков.

Недостатки гидравлических отсекателей верхушек железобетонных свай:

1. Дорогое оборудование и расходные материалы;
2. Быстрый износ рабочего органа;
3. Ремонт неисправного оборудования предпочтительно делать в специализированных мастерских, теряя время на транспортировку;
4. Специализированное оборудование на каждый диаметр срезаемых свай (для круглых отдельное, для квадратных другое);
5. Малый вылет рабочего органа в отсекателе;
6. Применяемые гидравлические жидкости создают угрозу экологии в случае разгерметизации РВД (рукавов высокого давления).

Избавиться о всех этих недостатков позволяет запатентованный способ и устройство по патенту RU 2 833 897 С1 от 30.11.2023:

Способ отсечения верхушек бетонных, строительных свай с использованием электрогидроударного эффекта и устройства для его осуществления

Способ отсечения верхушек бетонных, строительных свай с использованием электрогидроударного эффекта и устройства для его осуществления, относятся к строительной отрасли, в частности к приспособлениям, облегчающим удаление лишних верхушек строительных свай, не вошедших в землю на заданную глубину. Этот способ предназначен для уменьшения трудоемкости и сокращения затрат времени на проведение работ по отсечению лишних верхушек свай при строительстве жилых, промышленных зданий и сооружений.

Устройство для осуществления этого способа состоит из бортового автомобиля 1, оборудованного крановой стрелой 2, с размещенными на бортовой платформе 3 генератора 4, имеющего два выхода – высоковольтный 22  и низковольтный для питания двигателя 5, приводящего в действие насос 7.  Кроме того, на бортовой платформе 3 размещена емкость для воды 6. См. рис. 1

Емкость для воды 6 соединена с разборной ванной 14 с помощью линии гибких резиновых рукавов 12, с трехходовым краном 8 на этой линии, позволяющим наполнять и опорожнять разборную ванну 14 либо самотеком, либо принудительно с помощью насоса 7 объемного типа, позволяющего всасывающие патрубки превращать в напорные в зависимости от направления вращения рабочего колеса. Разборная ванна 14 имеет закрепленную на верхнем её краю площадку 24 из диэлектрического материала, на которой закреплена катушка 9, способная вращаться вокруг оси, что позволяет легко разматывать медную проволоку15 и зажимать её в зажимах 10, к которым подведены провода высоковольтной линии 22. Кроме того, разборная ванна 14 выполнена с возможностью раздвигать её половинки на шарнире 26 и зажимать эти половинки на свае 13, с помощью защелки 23. Внутри разборной ванны 14 приварены полукольца 11 для пропуска медной проволоки 15 с расчетом, чтобы высота уровня воды над медной проволокой 15 была в пределах 30 — 40 см. На днище разборной ванны 14 выполнено сливное отверстие 25 с встроенной сеткой (на схеме не показана), исключающая попадание кусочков раскрошенного бетона в насос. К сливному отверстию 25 присоединяется линия гибких резиновых рукавов 12.  См. рис. 2.

Кроме того, при осуществлении работ по предлагаемому способу используется траверса 18, с самостопорящимися эксцентриковыми зажимами 17, которая фиксируется на верхнем, удаляемом конце сваи 13 и после отделения этой верхушки от основания сваи 13, мягко укладывается в заданное место. Траверса 18 соединена чалками 21 с крюком 20 крановой стрелы 2.

Теоретические основы применения электрогидроэффекта (ЭГЭ) при испарении медного проводника между электродами, для направленного воздействия на разрушаемый объект.

В момент электрического разряда высокого напряжения в воде, начиная с положительного электрода, в жидкости растет стример. Однако путь прохождения стримера в жидкости непредсказуем. Для получения заданного положения разлома и обеспечения линии разлома в бетоне свай разной толщины на всю толщину сваи применяется электрогидравлический импульс от испарения плавкого проводника в воде под воздействием электроэнергии высокого напряжения.  В этом случае искровой разряд между электродами заменяется ЭГЭ от теплового импульса, возникающего от испарения тонкой, проводящей проволоки, замыкающей электроды, на которую подаётся электроэнергия большой мощности, чем заранее задаётся путь разрядного канала, появившегося после испарения этой проволоки. Его конфигурация и глубина зависит от мощности подаваемой электроэнергии на плавкий проводник. Распределение давления по слоям канала, оставшемся в жидкости на месте испарившейся проволоки показано на рисунке 3.

Электрическая установка имеет собственную емкость порядка 5-6 мкФ. См. рис. 4

В результате воздействия электрическим импульсом с указанными параметрами, медная проволока разогревается до температуры в 40 000 ⁰ С, что приводит не только к её испарению, но и испарению окружающей эту проволоку жидкости, превращая её в перегретый пар, что, в свою очередь, приводит к резкому возрастанию давления пара в канале, оставшемся после испарения медной проволоки, до 5х10¹⁰ Па. Так рождается первичная ударная волна, воздействующая на бетонную сваю вдоль первоначального положения медной проволоки 15, т.е. строго поперек этой сваи. Длительность импульса воздействия первичной ударной волны не превышает 10 мксек. Затем пар охлаждается и паровой канал в жидкости схлопывается, порождая вторичный гидравлический удар, величина давления воздействия на бетонную сваю которого ещё выше, что и приводит к выкрашиванию бетона вдоль места расположения медной проволоки 15. Обнажившуюся арматуру внутри сваи срезают алмазным диском, либо газовым резаком.