Машины для уплотнения грунта схема

Одна из важнейших операций на строительстве любого земляного сооружения — уплотнение. От качества производства этой операции зависят не только прочность, устойчивость, водонепроницаемость сооружения, но и ровность покрытия, срок его службы и безопасность движения.

Недоуплотнение ведет к многочисленным повреждениям дорожных покрытий на новых дорогах, а следовательно, к непроизводительным затратам людских, материальных и энергетических ресурсов. Вместе с тем уплотнение является сравнительно недорогим процессом. Так, затраты на его осуществление составляют всего 0,7—1,0% общей стоимости дорожного строительства.

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

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Работа всех машин для уплотнения связана с приложением к поверхности грунтового слоя циклических нагрузок. Под последними понимаются следующие друг за другом процессы нагрузки и разгрузки грунтов. В результате внешних силовых воздействий в уплотняемом материале накапливаются необратимые (остаточные) деформации, способствующие повышению его плотности.

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

Рабочими органами машин служат вальцы или колеса, которые перекатываются по грунтовой поверхности. Под действием силы тяжести машин в местах контактов рабочих органов с грунтом возникают давления, вызывающие внутренние напряжения и деформации уплотняемого мате риала. Интенсивность образования необратимых деформаций определяет эффективность работы уплотняющих средств.

Рис. 1. Методы уплотнения фунтов:
а — укатка; б — трамбование; в — вибрирование; V — направление перемещения рабочего органа; G — рабочий вес; т — рабочая масса; Я — высота подъема плиты; h — величина остаточной деформации уплотняемой среды; со — угловая скорость вращения дебаланса;

Рис. 2. Классификация средств механизации для уплотнения грунтов

К машинам статического действия, уплотняющим грунты, относятся кулачковые, решетчатые и пневмоколесные катки.

Трамбующие машины основаны на ударном действии их рабочих органов. Последние в момент их контакта с грунтовой поверхностью обладают определенным количеством движений. В процессе удара за очень короткий промежуток времени большая часть кинетической энергии рабочего органа переходит в другие виды энергии. Процесс сопровождается весьма быстрым повышением давления на поверхности контакта и последующим быстрым его спадом.

В отличие от катков эффект уплотнения определяется не только массой рабочего органа, но и скоростью в момент удара и частотой приложения уплотняющих воздействий.

Уплотнение грунта трамбованием может осуществляться механическим трамбованием (пневматическими и электрическими трамбовками, а также трамбовками с бензиновым двигателем и взрывного действия); машинами с падающими плитами; навесными плитами на экскаваторах и кранах.

Рабочие органы вибрационных машин, совершая колебательные движения, вводят в состояние колебаний уплотняемые объемы грунта. Ввиду того что массы частиц неодинаковы, возникают различные силы их инерции. В результате разности сил инерции в местах контактов частиц появляются напряжения сдвига. До известных пределов эти напряжения уравновешиваются силами сцепления. После превышения этих пределов возникают взаимоперемещения частиц, приводящие к уплотнению грунта. Напряжения сдвига пропорциональны инерционным силам, поэтому их величина зависит также и от ускорений, которые развиваются от колебательных движений.

Относительное перемещение частиц наступает тем скорее, чем больше различие в массах частиц и чем меньше силы связи, поэтому успешному виброуплотнению поддаются несвязные и малосвязные грунты. На эффект уплотнения оказывает большое влияние тиксотропия грунтов, появляющаяся при вибрировании.

Совершая колебательные движения, частицы фунта, находясь под действием силы тяжести, стремятся занять положение, соответствующее их наименьшему потенциалу, т. е. перемещаются вниз.

Наибольший эффект уплотнения достигается, когда наступает резонанс вынужденных колебаний и собственных колебаний грунта.

К машинам, уплотняющим грунты под воздействием возмущающей силы вибровозбудителя, относят прицепные и самоходные вибрационные катки и плиты.

Эффективность использования уплотняющих средств определяется их производительностью, интенсивностью накопления остаточных деформаций в уплотняемом фунте и энергоемкостью процесса. Ее значения зависят от правильности выбора метода уплотнения, типа машин и режимов их работы.

При возведении насыпей необходимо уплотнение грунтов, так как неуплотненные грунты оседают и деформируются. Уплотнение грунтов достигается укаткой, трамбованием и вибрацией. При укатке уплотнение происходит под статическим роздействием веса перекатываемого катка по поверхности уплотняемого материала. При трамбовании уплотнение достигается динамическим воздействием падающего груза на поверхность уплотняемого материала. При вибрационном уплотнении вибрирующая масса оказывает динамическое воздействие на уплотняемый материал, сообщая колебательное движение его частицам, в результате чего грунт получает большую подвижность и уплотняется.

Укатка производится прицепными и моторными катками. Различают катки с металлическими вальцами (гладкие и кулачковые) и катки на пневматических шинах.

Прицепные кулачковые катки предназначаются для уплотнения связных грунтов, и в первую очередь тяжелых комковатых, требующих измельчения комьев. Главным параметром кулачковых катков является их общий вес при полной загрузке балластом. Для загрузки балласта (обычно песок) вальцы катков имеют люки в торцовых стенках. Кулачки прикреплены к съемным бандажам, надетым на гладкие полые барабаны. На раме катка установлены гребенки для очистки дулачков. Кулачковые катки весом 5 т уплот-яяют грунт на глубину до 25—35 см, а весом 29 т — до 50—80 см. Типажом на кулачковые катки предусмотрен выпуск прицепных кулачковых катков, вес которых с балластом составляет 9; 18 и 28 т.

Рис. 3. Оборудование для уплотнения грунтов

Катки на пневматических шинах подразделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Полуприцепные катки применяются, как правило, для уплотнения .грунтов, а самоходные — для уплотнения дорожных оснований и покрытий преимущественно. Большие площади контакта шин с грунтом обеспечивают его уплотнение на большую глубину при меньшем количестве проходов, чем при укатке кулачковыми и гладкими металлическими катками. Полуприцепные катки на пневматических шинах более производительны и маневренны, нежели прицепные. Типаж на катки на пневматических шинах предусматривает выпуск прицепных катков весом 12,5; 25; 50 и 100 г, полуприцепных (к одноосным тягачам) весом 15; 30 и 45 г, а также самоходных весом 16 и 35 г.

Прицепные вибрационные катки предназначаются для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов и материалов. Эффективность вибрационных катков превышает эффективность катков статического действия в 8—10 раз. Внутри прицепного катка монтируется вибратор направленных колебаний, получающий вращение от вала, установленного на раме катка, двигателя внутренного сгорания. Типаж на машины для уплотнения грунтов предусматривает изготовление прицепных вибрационных катков весом 3; 6 и 12 т.

Моторные катки с гладкими металлическими вальцами изготавливаются двух- и трехвальцовыми, двухосными весом 10—15 т.

Трамбовочные машины. Эффективным средством уплотнения грунтов при толщине слоя до 1,5 м являются трамбующие плиты, подвешиваемые на подъемных канатах кранов и экскаваторов. Чугунные или железобетонные плиты весом 2—3,5 т поднимают на высоту 1—3 м и сбрасывают на уплотняемый грунт. Трамбующие плиты позволяют производить уплотнение как связных, так и несвязных грунтов слоями значительной толщины. Основной недостаток таких плит—повышенный износ отдельных элементов экскаваторов и кранов в результате интенсивности динамических нагрузок.

В последние годы изготовлены трамбующие машины на базе тракторов С-100. В дизель-трамбовочной машине уплотнение грунтов производится в результате работы комплекта дизельных трамбовок, установленных на раме машины. Эти трамбовки, работающие по принципу дизель-молотое, обеспечивают уплотнение супесчаных грунтов на глубину 1,4 м при 3—4 проходах машины. Вес ударной части каждой трамбовки 210 кг, число ударов в 1 мин—70.

Вибрационные плиты применяются преимущественно для уплотнения малосвязных грунтов, гравийно-шебеночных материалов и дорожных покрытий. Тяжелые виброплиты с большими удельными динамическими нагрузками на поверхность уплотняемого грунта можно использовать и для уплотнения связных грунтов. Преимущество таких плит заключается в том, что они могут передвигаться под воздействием силы, возбуждающей вибрацию. При малых габаритных размерах и небольшом весе они отличаются высокой эффективностью и пригодностью для работ в условиях, где невозможно или нерационально использование машин других типов, в том числе и вибрационных катков.

Вибрационные плиты обычно выполняются с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Устанавливаемые на них вибраторы позволяют изменять направления колебаний, в результате чего изменяется направление и скорость передвижения самой виброплиты.

Свежеуложенный грунт в земляном сооружении должен быть уплотнен во избежание самопроизвольного изменения геометрической формы и просадок. Для понижения водопроницаемости земляного сооружения применяют искусственное уплотнение грунтов.

Рис. 4. Прицепной кулачковый каток
1 — барабан; 2 — кулачки; 3 — скребки; 4—рама; 5 — люк; б — сцепка

Для эффективного уплотнения необходимо на его поверхности создать удельные давления, близкие к пределу прочности (0,9—1).

Способ уплотнения грунтов и число приложений нагрузки зависят от свойств грунта: связности, влажности, гранулометрического состава, требуемой степени уплотнения.

Рис. 5. Самопередвигающаяся виброплита
а — общий вид; б — кинематическая схема

Работа вибраторов синхронизирована при помощи промежуточного вала. Они приводятся в действие от двигателя внутреннего сгорания при помощи клиноременных передач. Двигатель установлен на плите через амортизаторы, предохраняющие его от вибрации.

Вес прицепной виброплиты Д-480 равен 3 т, ширина уплотняемой полосы 1,4 м, производительность 150 м3/ч. Буксирный трактор ДТ-54.

Для обеспечения условий безопасности нельзя отцеплять тракторы от прицепных катков, находящихся на поверхности с уклоном более 5°. Перед отцепкой под каток должен быть предварительно подложен башмак.

Во время работы машины ударного действия запрещается производить на ней какие-либо работы по уходу и регулировке, производить чистку и смазку, а также заходить в пространство между трактором и рабочим органом и оставлять машину без присмотра.

Не разрешается работа грунтоуплотняющих машин на уклонах более 5°. Запрещается находиться на раме виброплиты или виброкатка при включенном вибраторе.

Машины и оборудование для уплотнения грунтов

Свежеуложенный грунт в земляном сооружении должен быть уплотнен во избежание самопроизвольного изменения геометрической формы и просадок. Для понижения водопроницаемости земляного сооружения применяют искусственное уплотнение грунтов.

Способ уплотнения грунтов и число приложений нагрузки зависят от свойств грунта:

— требуемой степени уплотнения.

Для уплотнения связных и малосвязных грунтов применяются укатка и трамбование, для несвязных грунтов — укатка и вибрация.

По принципу действия машины, применяемые в строительстве для уплотнения грунта, разделяются на машины:

По способу передвижения грунтоуплотняющие машины делятся на:

К машинам статического действия относятся прицепные и самоходные катки.

Прицепные катки могут быть:

Основы этих машин показаны на рис.14.7.

Рис.14.7. Схема грунтоуплотняющих машин:

а – каток с гладкими вальцами; б – кулачковый каток прицепной;

в – пневмоколесный прицепной каток; г – трамбовочная плита на тракторе;

д – самоходная виброплита; 1 – пневматические шины; 2 – балластные ящики;

3 –механизм подъема и сбрасывания плиты; 4 – плита; 5 – направляющие;

6 – вибровозбудитель; 7 – двигатель

Более интенсивное уплотнение производят последние. Такие катки могут создавать давление до 75 кг/см 2 .

Эффективным средством уплотнения связных грунтов являются кулачковые катки. В отличие от катков с гладкими вальцами на их поверхности имеются бандажи с укрепленными на них кулачками (рис.14.8).

Рис.14.8. Кулачковый каток.

Каждый бандаж состоит из 2-3 частей, соединяемых болтами. Кулачки размещают на поверхности катка в шахматном порядке.

В начале работы кулачки полностью погружаются в грунт, в связи с чем в контакт с его поверхностью может входить и валец катка. При погружении кулачков под каждым из них образуется уплотненное ядро, как бы упирающее в плотное основание.

При последующих проходах катках грунт уплотняется в промежутках между ядрами. При каждом проходе кулачки погружаются в грунт на меньшую глубину, и между поверхностью грунтового слоя и вальцем катка образуется увеличивающийся просвет, указывающий на уплотнение укатываемого слоя.

Прицепные кулачковые катки используют как по одному, так и в сцепе нескольких. При сцепе из двух катков иногда первым устанавливают кулачковый, а вторым – гладкий.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты. Для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов используют катки на пневматических шинах, имеющими несколько колес, установленных в один ряд (рис.14.9).

Рис.14.9. Каток на пневмошинах: 1 – сцепное устройство;

2 – балластные ящики; 3 – рама; 4 — пневмокалеса

Предусматривают жесткие независимые подвески. У колес катков с жесткой подвеской ось колес укрепляют на продольных балках рамы, которую размещают обычно над колесами. На раме устанавливают кузов для балласта. Основной недостаток катков такой конструкции – перегрузка отдельных колес при движении катков по неровной поверхности. В результате укатываемая полоса неравномерно уплотняется по ширине, а отдельные элементы катка перегружаются.

Рабочим органом самоходного катка являются передние управляемые и задние ведущие пневмоколеса. Их размещают так, чтобы следы колес одной оси перекрывали промежутки между следами колес другой оси. Таким образом получается сплошная полоса укатываемого грунта.

Работа машин ударного действия основана на сбрасывании трамбующей плиты на грунт или нанесении удара падающим грунтом по плите, лежащей на грунте.

Простейшим, но малопроизводительным устройством для ударного уплотнения грунта трамбованием является чугунная или железобетонная плита, подвешиваемая к подъемному канату экскаватора, оборудованного стрелой драглайна. Опорная поверхность плиты имеет форму круга или квадрата площадью около 1 м2. Плита присоединяется к канату при помощи трех-четырех цепей. Необходимо иметь в виду вредное воздействие динамических нагрузок на механизмы и конструкцию экскаватора, возникающих при трамбовании плитой. Поэтому к указанному способу трамбования прибегают только в крайних случаях, при отсутствии других, более совершенных механизмов, или когда последние по каким-либо причинам не могут быть применены.

Грунтоуплотняющие вибрационные машины выпускаются в виде:

— навесных и подвесных виброплит;

Главным параметром характеристики виброкатка является общий вес в тоннах. Типажом машин предусмотрен выпуск прицепных вибро-катков с общим весом 3, 6 и 12 т. Глубина уплотнения на песчаных грунтах за два — четыре прохода до 0,5—0,6 м.

Виброплиты представляют собой металлический поддон с установленными на нем одним или двумя вибраторами направленного действия. При работе вибраторов происходит уплотнение грунта и одновременное самостоятельное перемещение виброплиты в заданном направлении. Перемещение плиты достигается соответствующей установкой дебалансов вибраторов. Суммарная возбуждающая сила является результирующей центробежных сил противоположно вращающихся пар дебалансов. При направлении силы строго вертикально машина вибрирует на месте, а при направлении силы под углом к вертикали машины — перемещается по грунту под воздействием горизонтальной составляющей возбуждающей силы. Не разрешается работа грунтоуплотняющих машин на уклонах более 5°.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет