МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА

В практике строительства, помимо обычных механических способов разработки грунтов посредством их резания, рыхления, транспортирования, выгрузки, разравнивания (планировки), уплотнения (укатки) и т.п. с применением рассмотренных машин, механизмов и оборудования, находят также применение довольно эффективные способы разработки грунтов посредством их размыва водой, транспортирования в смеси с водой (т. е. пульпы), по трубам и укладки ее в насыпи при возведении (намыве) различных сооружений.

Гидромеханизацию в строительстве применяют при добыче и обогащении песка и гравия, вскрытии карьеров строительных материалов, возведении намывов насыпей, плотин и дамб, планировке территории, образовании выемок, углублении дна, опускании насосов и транспортировании грунта. Основными средствами гидромеханизации являются гидромониторы, водяные насосы, землесосы, насосные станции, плавучие землесосные установки (землесосные снаряды) и установки для гидравлического транспортирования [1].

Имеются два способа разработки грунтов: гидромониторный, при котором грунт размывается водяной струей, и землесосный, когда грунт всасывается из – под воды землесосным снарядом.

При использовании гидромониторного способа разработки грунта воду под большим давлением подводят к гидравлическому брандспойтугидромонитору, и выходящая из него с большой скоростью (20–70м/сек) струя воды размывает грунт. Он в виде водогрунтовой смеси – пульпы – стекает в специальное углубление (зумпф), из которого грунтовым насосом перекачивают пульпу по трубам к месту укладки, т. е. намыва. Иногда, если позволяет рельеф местности, пульпу отводят самотеком по желобам или лоткам из забоя.

При землесосном способе разработки плотных грунтов под водой их при необходимости вначале разрыхляют механическим способом, а выемку и транспортирование грунтов производят грунтовым насосом. При разработке малосвязных грунтов разрыхлитель не нужен, так как во всасывающую трубу грунтового насоса грунт увлекается потоком воды [7].

Гидромониторы. Их назначение – создать водяную струю и направлять ее в нужную точку забоя для размывания грунта.

Землесосы - грунтовые насосы, представляющие собой одноступенчатые центробежные насосы одностороннего всасывания.

Землесосные снаряды (земснаряды) – плавающие землеройные маши-

ны, извлекающие грунт из – под воды в виде водогрунтовой смеси – пульпы и транспортирующие ее на расстояние. Плавучие землесосные снаряды применяются для разработки грунтов, покрытых водой. Они отличаются большей подвижностью, их не ограничивают габаритные размеры, вес и удельное давление на грунт, что позволяет устанавливать на них оборудование любой мощно-

16

сти. Земснарядам трудно разрабатывать вязкие и твердые грунты, содержащие валуны [1].

Таким образом, гидромеханизация представляет собой своеобразный конвейер, который в непрерывном производственном процессе выполняет полный комплекс земляных работ – разработку, транспортирование и укладку грунта. Именно непрерывность процесса гидромеханизации является важной особенностью этого способа, обусловливающей его высокую производительность и эффективность. Особенно целесообразно применять этот способ при необходимости выполнения больших объемов земляных работ и при наличии, естественно, надежных источников воды и возможностей ее отведения.

Вместе с этим способ гидромеханизированной разработки грунта не свободен от недостатков, и прежде всего это его большая зависимость от природных условий. Так, например, при переходе от песков к глинам эффективность данного способа сильно снижается, в то время как при экскаваторных работах изменения характера грунтов практически не влияют на производительность машин [5].

ГРУНТОУПЛОТНЯЮЩИЕ МАШИНЫ

Уплотнение дорожно – строительных материалов является не только составной частью технологического процесса строительства элементов автомобильной дороги, но и фактически главной операцией по обеспечению их прочности, устойчивости и долговечности.

Целью уплотнения является получение плотной и прочной структуры грунта, способной в дальнейшем противостоять внешним воздействиям, которые будут иметь место во время службы инженерных сооружений.

По принципу воздействия на грунт различают машины статического действия (укатка) и динамического (трамбование и вибрация). Применяют также комбинированные методы уплотнения: виброукатку, вибротрамбование и сочетание укатки с трамбованием.

Рабочими органами машин служат вальцы или колёса, которые перекатываются по уплотняемой поверхности [9].

К числу наиболее распространенных уплотняющих средств относятся дорожные катки, которые необходимы в дорожном, аэродромном, гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве, а также при ремонте и реконструкции объектов для послойного уплотнения строительных материалов, используемых в строительстве.

Из большого разнообразия подлежащих уплотнению катками материалов и специфических условий работ вытекает необходимость применения катков различного назначения, типов и типоразмеров с различными видами рабочих органов (с гладкими, кулачковыми и решетчатыми металлическими вальцами и катков на пневмоколесах).

Укатка — это наиболее эффективный и распространенный метод уплотнения грунтов, для которого применяют катки на пневматических шинах, с гладкими жесткими вальцами, кулачковые и решетчатые.

17

Наибольшее распространение в дорожном строительстве получили катки на пневматических шинах. Рабочим органом таких катков является пневматическая шина.

При трамбовании грунт уплотняется за счет энергии падающей трамбующуй плиты (трамбовки).

Виброуплотнение относят к наиболее эффективным методам уплотнения несвязных грунтов. В дорожном строительстве применяют поверхностные вибраторы, вибромашины и виброкатки.

Грунтоуплотняющие машины в зависимости от способа их перемещения бывают прицепные и самоходные, а также в виде навесного оборудования к базовым машинам.

Прицепные катки относятся к простым и надежным уплотняющим средствам и работают в сцепе с базовым тягачом. Уплотняющий эффект при их применении достигается за счет перекатывания пригруженного балластом рабочего органа (вальца) по поверхности грунта.

Самоходные катки обладают более высокой маневренностью и мобильностью. Для выполнения уплотнения этими машинами не требуются широкие площади, поэтому они широко применяются при строительстве дорожных насыпей, дамб и плотин.

Катки являются многопроходными машинами, т. е. уплотнение грунта достигается за счет многократных проходов катком по одному следу.

Катки различают по массе, числу вальцов и взаимному их расположению. Самоходные катки делят на следующие группы (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Техническая характеристика катков по группам

	Вид		Параметры
		масса, т	контактная нагрузка, кН/м
	Тротуарные и ремонтные	0,5…2,0	10…20
	Легкие	3…5	20…40
	Средние	6…9	40…60
	Тяжелые	10…16	60…80
	Сверхтяжелые	17…25	80…120

Катки с гладкими жесткими вальцами могут уплотнять грунт слоями толщиной 15 – 20 см в плотном теле. Катки с гладкими вальцами эффективно применять для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов (рис. 2.8).

Катки на пневматических шинах (рис. 2.9) применяют для окончатель-

ного уплотнения, а также для уплотнения оснований и покрытий дорожной одежды. Пнемоколесные катки хорошо уплотняют связные и несвязные грунты. Они дают лучшее качество уплотнения, наибольшую производительность и наименьшую стоимость.

При устройстве насыпей из комковатых грунтов или грунтов со смерзшимися комьями (в зимнее время) для их дробления в процессе уплотнения

18

следует применять кулачковые и решетчатые катки с последующим завершением процесса уплотнения тяжелыми пневмоколесными катками.

Кулачковые катки (рис. 2.10) создают большую удельную нагрузку на грунт и за счет внедрения в его массив кулачков большую, чем пневмокатки, глубину проработки слоя грунта. Поэтому их рекомендуется использовать при послойном уплотнении тяжелых связных грунтов. Особенность работы этих катков заключается в том, что они уплотняют грунт, расположенный ниже уровня заглубления кулачков, верхнюю же часть слоя, находящуюся выше этого уровня, разрыхляют. Уплотнение этой части слоя, толщина которой обычно не превышает 5...6 см, достигается после отсыпки и укатки следующего слоя. Барабаны кулачковых катков изготавливают полыми для возможности их загрузки балластом.

Рисунок 2.8	Рисунок 2.9
Каток с гладкими вальцами	Каток на пневматических шинах

 

Рисунок 2.10	Рисунок 2.11
Кулачковый каток	Комбинированный каток

Решетчатые катки особенно эффектиёвны при уплотнении комковатых грунтов, гравелистых, а также содержащих мерзлые комья. Вальцы этих катков

19

сделаны из сварной или литой решетки с квадратными ячейками 15 × 15 или 20 × 20 см. Решетчатые катки, также как кулачковые, рационально применять в комплекте с катками на пневматических шинах.

Основными параметрами, характеризующими вибрационные машины, являются их масса, возмущающая сила, частота колебаний и размеры рабочего органа - вальца или плиты.

Вибрирование – это уплотнение грунтов при взаимном перемещении частиц, в результате колебательных движений, сообщаемых вибратором. В процессе взаимных перемещений частицы постепенно занимают все более устойчивое положение, чем обеспечивается повышение плотности грунта. Уплотнению вибрированием хорошо поддаются несвязные и малосвязные грунты. Суглинки и глины, характеризуемые преобладанием мягких частиц и хорошим сцеплением, уплотнять вибрированием неэффективно.

Наибольшее применение в дорожном строительстве получили прицепные вибрационные катки. Рабочим органом виброкатка является жесткий валец, сообщающий грунту колебательные движения и одновременно воздействующий на него своей массой. Значительно реже для уплотнения грунта ис-

пользуют виброплиты.

По сравнению со статической укаткой, виброукатка при одинаковой массе катка обеспечивает в 2…3 раза большую глубину проработки несвязного грунта за меньшее число проходов. Поэтомукатки вибрационного действия целесообразно применять при уплотнении несвязных грунтов, отсыпаемых слоем толщиной до 0,6…0,8 м, когда требуется высокая производительность укатки. Однако, при этом следует иметь в виду, что по сравнению со статическим катком, виброкаток имеет более сложную конструкцию, стоимость его машиносмены значительно выше, а ресурс машины меньше.

Самоходные виброкатки оснащаются гладким, кулачковым, а также решетчатым вибровальцом. Область их применения с тем или иным видом рабочего органа аналогична области применения катков прицепных.

В последние годы виброуплотнение получает все большее распространение, увеличивается разнообразие машин, особенно перспективными считают самоходные вибрационные катки комбинированного действия (рис. 2.11).

Виброкатками массой 4...5 т уплотняют грунт слоями 40...50 см, катками большей массы - слои толщиной 60...80 см. Количество проходов по одному следу при оптимальной влажности грунта составляет четыре - пять.

Трамбующие машины. Уплотнение грунта этими машинами осуществляется за счет ударного воздействия свободно падающей плиты или груза.

Трамбование является эффективным универсальным способом уплотнения, пригодным для любого вида грунтов. Важным преимуществом трамбования является возможность уплотнять грунт слоями большей толщины, чем при применении других способов уплотнения, и в стесненных условиях.

Наиболее простым устройством для уплотнения грунтов трамбованием является трамбующая плита, подвешенная к стреле экскаватора или крана.

20

Масса плит от 2...3 до 12...15 т, высота подъёма и сбрасывания плиты в начале 2 м, затем 5...6 м. Толщина уплотняемого слоя равна ширине плиты. Количество ударов два - три. Уплотнение верхнего слоя производят катками или сбрасыванием плиты с высоты 0,5 м.

Наряду с трамбующими плитами для уплотнения грунта трамбованием могут быть использованы трамбующие машины со свободнопадающими плитами на базе гусеничных тракторов, дизель - трамбовочные машины, рабочими органами которых служат дизель - трамбовки и др.

Трамбующие машины со свободнопадающими плитами следует применять при сосредоточенных работах на уплотнении тяжелых связных грунтов (подъезды к мостам, места вблизи упорных стен и других инженерных сооружений, а также ответственные насыпи и дамбы). Трамбующие машины обеспечивают проработку тяжелого суглинистого грунта, отсыпаемого слоями толщиной до 0,8… 1,2 м и более.

Трамбующая машина представляет собой навесное оборудование к гусеничному трактору.

Электротрамбовки широко используются для механизации уплотнения грунта в стесненных местах (в пазухах фундаментов, вокруг колонн и опор, при устройстве грунтовых подсыпок под полы зданий, засыпке траншей при прокладке и ремонте подземных коммуникаций и др.).

Конкретные условия строительства земляного сооружения (разновидность и способ отсыпки грунта, размеры, тип сооружения и требования к нему, а также темпы, сроки, время года и погодные условия) определяют рациональный выбор уплотняющих средств[1, 5, 7, 9].

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: