Земляные работы

5. Виды земляных сооружений и предъявляемые к ним требования. Структура земляных работ.

Земляными работами называют совокупность производственных процессов, связанных с разработкой грунта, перемещением его и укладкой в определенное место (процесс укладки в ряде случаев сопровождается разравниванием и уплотнением грунта). 

Земляное сооружение – инженерное сооружение из грунта, возводимое на поверхности или непосредственно в грунтовом массиве. Земляные сооружения создаются путём выемок в грунте или возведением из него насыпей.

Виды земляных сооружений:

1. По расположению относительно поверхности земли:

выемки – углубления, образуемые при разработке грунта ниже уровня поверхности земли;

насыпи – возвышения на поверхности, образуемые при отсыпке ранее разработанного грунта.

Выемка, отрываемая только для добычи грунта, называется резервом, а насыпь, образованная при отсыпке излишнего грунта, — отвалом.

2. По длительности эксплуатации:

постоянные – предназначены для длительного использования, являются самостоятельными сооружениями (каналы, дамбы, выемки и насыпи авто- и железных дорог, гидротехнические сооружения).

временные – устраивают только на период строительства, имеют непродолжительный срок эксплуатации.

Основные требования к земляным сооружениям:

  1.  Прочность, устойчивость, способность воспринимать расчётные нагрузки;2. Противостояние климатическим воздействиям;3. Иметь размеры и геометрическую форму в соответствии с проектом и сохранять их в период эксплуатации;4. Устойчивость боковых поверхностей (главнейшее требование), обеспечивается необходимой крутизной откоса.

Структура земляных работ

Производство земляных работ на объекте, создание земляного сооружения для размещения в нем подземной части здания или сооружения связано с переработкой грунта, который в полном объеме или частично разрабатывается, перемещается, укладывается, планируется, уплотняется. Выполнение всего необходимого набора работ происходит в результате осуществления комплексного технологического процесса. Этот процесс состоит из ряда процессов, выполняемых в определенной технологической последовательности, определяемой пространственной формой земляного сооружения, условиями производства работ, техническими и технологическими параметрами используемых землеройных и землеройно-транспортных машин.Простые операции (процессы) могут быть распределены по трем группам: подготовительные, основные и вспомогательные.

Комплексный процесс возведения земляных сооружений включает:

Подготовительные процессы – выполняют до начала разработки грунта. В состав подготовительных процессов входит: расчистка территории; снятие растительного слоя; осушение территории: понижение уровня грунтовых вод, устройство противофильтрационных завес и экранов; укрепление грунтов; геодезические работы: разбивка опорной сети, разбивка земляных сооружений; устройство подъездных путей, временных дорог.

Вспомогательные процессы – выполняют в процессе или после возведения земляных сооружений. К группе вспомогательных процессов относятся: подготовка забоя; содержание и ремонт землевозных дорог; временное крепление стенок и откосов земляного сооружения; искусственное закрепление грунтов; бурение шпуров, нарезание щелей для производства взрывных работ; срезка недоборов грунта; устройство съездов и въездов; увлажнение грунта, укладка текстильных материалов и пр.

Основные процессы, т.е. непосредственная разработка грунта, в результате создаются земляные сооружения. К основным процессам относятся: разработка грунта в земляных сооружениях типа «выемка»; укладка грунта в «насыпи», бурение скважин, погрузка грунта, перемещение грунта в пределах строительной площадки; транспортировка грунта за пределы объекта и завоз грунта на объект; послойное разравнивание и уплотнение грунта; планировка грунта; рыхление мерзлого или трудноразрабатываемого грунта; отделка поверхности земляного сооружения; обратная засыпка выемок или пазух.

6. Подготовительные процессы при производстве земляных работ. Инженерная

подготовка площадки (водоотлив, водопонижение). Способы искусственного закрепления грунтов. Основы технологии работ.

Подготовительные работы – выполняют до начала разработки грунта: 

расчистка территории;

снос существующих строений;

снятие растительного слоя;

осушение территории, водоотвод, водоотлив и водопонижение;

геодезические работы: разбивка опорной сети, разбивка сооружений; 

устройство подъездных путей, временных дорог.

7. Разработка грунта экскаваторами. Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов. Эксплуатационная производительность и пути ее повышения. Расчет параметров экскаваторного забоя.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора: Заполнение ковша; Перемещение к месту выгрузки; Выгрузка в отвал или на транспорт; Обратный ход в забой.

Рабочие параметры одноковшовых экскаваторов при разработке выемок, котлованов и траншей: максимально возможная глубина копания, высота копания, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стенки экскаватора, радиус выгрузки и высота выгрузки. 

Рабочие параметры экскаватора

Rmin  - минимальный радиус резания;

Rmax - максимальный радиус резания;

– Н - глубина копания;

Rв - радиус выгрузки;

Нв - высота выгрузки.

В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели этих машин: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. Однако работа на максимальных параметрах приводит к быстрому износу экскаватора и, как следствие, к снижению производительности. Поэтому для производства земляных работ выбирают оптимальные рабочие параметры, составляющие 90% паспортных данных.

Пространство, в котором размещается экскаватор и происходит разработка грунта, называют экскаваторным забоем, его форма и размеры зависят от оборудования и рабочих параметров экскаватора, размеров выемки и принятой схемы разработки грунта. 

Экскаваторный забой – рабочее место экскаватора, в которое входят:

Высота или глубина забоя должны быть достаточными для заполнения ковша экскаватора за одно черпание. Если высота забоя мала (при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор в паре с бульдозером, который разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора. Здесь бульдозер окучивает грунт, обеспечивая достаточную высоту забоя, что дает возможность эффективно использовать экскаватор.

Важно расположение экскаватора и транспортных средств. Они должны располагаться так, чтобы средняя величина угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места выгрузки была минимальной, поскольку поворот стрелы может расходовать до 70% рабочего времени экскаватора в течение цикла.

а) - прямая лопата с канатным управлением рабочим оборудованием; б) - обратная лопата; в) - драглайн; г) - грейфер;

д) - профиль забоя прямой лопаты с гидравлической системой управления; е) - то же, обратная лопата; ж) - грейфер;

Rk - радиус копания; Rв - радиус выгрузки; +Н - высота копания; −Н - глубина копания; Hв- высота выгрузки

В зависимости от расположения экскаватора относительно выемки и его перемещения в процессе разработки грунта, экскаваторный забой может бытьлобовой и боковой: 

Лобовой забой – экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его в транспорт, стоящий сбоку или сзади. 

Разработка выемок способом лобового забоя затрудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достигать 180°, что увеличивает время рабочего цикла экскаватора и снижает производительность. Более эффективна разработка грунта способом бокового забоя. 

Лобовой забой может быть:

• узким В=(0,8÷1,5)Rрез - см. ниже схемы проходок- рис.а);• нормальной ширины В=(1,5÷1,9)Rрез (используется односторонняя выгрузка транспорта) - см. ниже схемы проходок рис.б);• уширенным В≥2,5 Rрез (двустороннее расположение транспорта) - см. ниже схемы проходок- рис.в), г).

Боковой забой - грунт разрабатывается перед собой и с одной стороны от себя. Транспорт подается сбоку от экскаватора и перемещается параллельно экскаваторной проходке. При этом обеспечиваются благоприятные условия для движения транспорта, а средний угол поворота составляет 70... 90°. 

Экскаваторная проходка – выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом перемещении экскаватора в забое.

Экскаватор с прямой лопатой

Экскаватор прямая лопата  стоит на дне разрабатываемого забоя, разрабатывает грунт выше уровня стоянки, на небольшую глубину он может отрывать грунт и ниже горизонта стояния, для чего устраивают пандус, позволяющий установить машину в забое выемки.

Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем, жестко насаженный на рукоять, которая шарнирно соединена со стрелой машины и выдвигается вперед с помощью напорного механизма. Опорожняется ковш путем открывания его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность. Для рыхления грунта режущий край ковша снабжен зубьями. Это относится ко всем видам сменного оборудования, но выпускаются ковши и без зубьев - со сплошной (обычно полукруглой) режущей кромкой. При разработке грунтов I и II групп экскаватор может быть оборудован ковшом увеличенного объема.

Одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием "прямая лопата" целесообразно применять для разработки выемок значительных размеров при отсутствии грунтовых вод или незначительном их притоке. При разработке грунта с погрузкой в транспорт "прямая лопата" - наиболее производительный вид рабочего оборудования. Экскаватор с таким оборудованием размещается на подошве забоя и разрабатывает грунт выше уровня стоянки. Разработка грунта, как правило, осуществляется с погрузкой в транспортные средства, которые могут располагаться на одном уровне с экскаватором или выше подошвы забоя.

В зависимости от ширины котлована лобовая проходка экскаватора прямая лопата может быть:а), б) - прямолинейной; в) - зигзагообразной; г) - поперечно-торцевой: боковая проходка - применяется при разработке широких котлованов

Расчет параметров экскаваторного забоя Нормальный лобовой забой

Rор - оптимальный радиус резания, Rор = (0,8÷0,9)Rmax; 

lп - величина рабочей передвижки экскаватора,

lп = Rmax - Rmin или lп =0,75 Lрукояти ;

полная ширина нормальной лобовой проходки составит

Уширенный лобовой забой

• Зигзагообразная проходка В=(2,5÷3,0)R 

, где Rст - радиус резания на уровне стоянки

• Поперечно – торцевая проходка В=(3,5÷3,8)R

, где n – количество поперечных передвижек экскаватора.

Расчет параметров бокового забоя

, где m – показатель крутизны откоса, H – глубина выемки.

8. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами (бульдозерами, скреперами). Область применения, основные схемы работы. Эксплуатационная производительность и пути ее повышения.

Землеройно-транспортные машины относятся к машинам циклического действия. Цикл работы:

набор (резание) грунта;

перемещение к месту выгрузки;

отсыпка грунта;

обратный (холостой) ход в забой.   

Основными видами землеройно-транспортных машин являются скреперы и бульдозеры. 

Скрепер является землеройно-транспортной машиной цикличного действия, предназначенной для послойного резания грунта, транспортирования его к месту укладки и разгрузки в сооружение или в отвал. 

Скрепер представляет собой ковш с передней режущей кромкой, укрепленной на раме с пневмоколесным ходом. Дышлом скрепер присоединяется к гусеничному трактору или пневмоколесному тягачу. При опускании ковш передней режущей кромкой врезается в грунт. При движении скрепер непрерывно срезает слой грунта, заполненный ковш закрывается передней заслонкой. Управление ковшом скрепера может быть канатным или гидравлическим.

Скреперы разделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Прицепные скреперы обычно работают с гусеничными тракторами, а полуприцепные — с одноосными (реже двухосными) пневмоколесными тягачами. Самоходные скреперы имеют собственную силовую установку. Объем ковша скрепера составляет от 2,7  до 15 м3. Ковши скреперов бывают с принудительной, полупринудительной и свободной разгрузкой. Принудительная разгрузка ковша скрепера осуществляется выдвижением задней стенки ковша. Полупринудительная разгрузка выполняется поворотом днища и задней стенки ковша относительно шарнира. Грунт выгружается под действием собственного веса и давления задней стенки ковша, поворачивающейся относительно шарнира в передней части ковша. 

Рациональная дальность продольного перемещения грунта для прицепных скреперов до 1000 м и для самоходных — до 2—3 км и в отдельных случаях — до 5 км.

Скреперы используются при производстве земляных работ по возведению насыпей, устройству выемок, планировке больших площадей. По сравнению с другими землеройными машинами скреперы, особенно самоходные, имеют ряд достоинств:

а) осуществляют тонкослойное резание грунта, что позволяет механизировать мелкие планировочные работы по заданным отметкам;б) могут послойно отсыпать доставляемый грунт при возведении насыпей, дамб, плотин с уплотнением этих слоев колесами скрепера;в) значительно снижают стоимость разработки, транспортирования и укладки грунта в насыпях по сравнению с выполнением этих работ одноковшовыми экскаваторами и автосамосвалами при небольшой дальности транспортирования грунта.

Основные схемы работы скреперов

Скреперы набирают грунт при прямолинейном движении.

В зависимости от вида грунта различают следующие способы набора грунта:

 а) Способ набора грунта постоянной толщины тонкой прямой стружкой применяют на любых связных грунтах при работе под уклон.

б) Клиновой, т.е. с переменной толщиной стружки, — при разработке любых связных грунтов на горизонтальных участках.

в) Гребенчатый с переменным заглублением и выглублением ковша — при разработке сухих суглинистых и глинистых грунтов на горизонтальных участках. Клевковый с переменным заглублением ковша скрепера на возможно большую глубину и последующим полным его выглублением (разновидность гребенчатого способа) — при разработке сухих песчаных и супесчаных грунтов на горизонтальных и наклонных участках.

Скрепер снимает ковшом стружку грунта толщиной 0,12-0,35 м и шириной 1,65-2,75 м. Толщина отсыпаемого слоя 0,35-0,5 м. Для обеспечения равномерной толщины отсыпаемого слоя грунта ковш разгружают только при движении скрепера. 

Для увеличения толщины стружки, сокращения затрат времени и пути наполнения ковша применяют тракторы-толкачи,  число которых зависит от типа скрепера, вместимости ковша и дальности транспортировки (1 толкач обслуживает 2-6 скреперов). Длина пути наполнения ковша при совместной работе скрепера и толкача в супесчаных и суглинистых грунтах сокращается до 10-12 м, в глинистых — до 15-18 м при нормальной длине пути наполнения 22-26 м. При этом толщина стружки увеличивается на 20-25%. Трактор-толкач особенно эффективен при разработке плотных и тяжелых грунтов, когда усилия тягача скрепера при наборе грунта не хватает.

Последовательность скреперных проходок может быть разной, на практике чаще всего используют схемы разработки грунта последовательными проходками (полоса рядом с полосой), проходками через полосу и ребристо-шахматными проходками. Разработка по схеме «полоса рядом с полосой» нерациональна из-за потерь грунта в виде боковых валиков. Разработка грунта проходками через полосу (рис а) и по ребристо-шахматной схеме (рис. б) уменьшает рассыпание при резании и способствует лучшему наполнению ковша.

В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и укладки грунта, а также от местных условий применяют следующие траектории движения скреперов:

эллиптическую,

спиральную,

«восьмеркой»,

зигзагообразную,

челночно-поперечную и

челночно-продольную.

Наиболее простая — эллиптическая схема, она применяется в большинстве случаев при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. Наибольший эффект дает при возведении насыпей или разработке выемок на линейно-протяженном строительстве с высотой насыпи или глубиной выемок не более 2 м, т.е. когда не требуется устройство выездов.

Спиральная схема представляет собой разновидность эллиптической, она применяется при возведении широких насыпей из двухсторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. Не требует устройства съездов и выездов. Поскольку отсыпка грунта по этой схеме производится перпендикулярно оси возводимого сооружения, сокращается дальность транспортировки, что увеличивает производительность.

Схема движения скрепера по «восьмерке» применяется в подобных условиях, что и эллиптическая. Отличием является то, что скрепер при движении по «восьмерке» чередует правые и левые повороты, что улучшает технико-эксплуатационные показатели и почти вдвое сокращает время на повороты. Производительность скрепера повышается на 3-5%.

Схема движения скрепера по зигзагу применяется при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов по длине захвата 200 м и более. Уменьшается число поворотов и дальность возки грунта, до 15% повышается производительность скрепера по сравнению с организацией работы по эллиптической схеме.

Челночно-поперечную схему применяют на возведении насыпей высотой менее 1,5 м при работе из двухсторонних резервов. Движение скреперов аналогично движению по эллиптической схеме, но по сравнению с эллиптической схемой производительность скрепера в этом случае выше на 20-25%.

Челночно-продольная схема движения скреперов применяется при возведении насыпей до 5-6 м с заложением откосов не круче 1:2 с транспортировкой грунта из двухсторонних резервов. Холостой пробег скрепера при этой схеме сокращается до минимума.

При вертикальной планировке площадей рекомендуются эллиптическая, спиральная и челночно-поперечная схемы движения скреперов.

Транспортирование грунта скрепером должно осуществляться с наибольшей скоростью, которая зависит от состояния землевозных путей, мощности и конструкции тягача.Временные землевозные дороги, особенно в грузовом направлении, должны иметь минимальное число поворотов и подъемов. Разгрузка грунта производится при движении скрепера на прямых участках пути. При послойной укладке грунта разгрузка ведется на минимальных скоростях, а при разгрузке грунта опрокидыванием ковша — на скоростях транспортирования. Продолжительность груженого и холостого ходов скрепера, даже (при незначительной дальности перемещения грунта, составляет до 70% от времени цикла, поэтому особенно важно добиться экономии времени на этих операциях. Выбирая схему движения скреперов, необходимо стремиться к сокращению количества разворотов, уменьшению углов подъема, особенно при движении скрепера при загруженном состоянии, увеличению скорости движения. Желательно, чтобы длина забоя и фронт разгрузки позволяли обеспечить полную; загрузку и разгрузку ковша. Места укладки и разработки грунта рекомендуется выбирать таким образом, чтобы путь загруженного скрепера был кратчайшим и не имел крутых поворотов.

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.

Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базовые тракторы и навесное оборудование которых широко унифицированы. Главный параметр бульдозеров — тяговый класс базового трактора (тягача).

Бульдозеры применяют для послойной разработки и перемещения грунтов I...IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

Бульдозеры классифицируют:

по назначению:

общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ в различных грунтовых и климатических условиях, и

специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специфических грунтовых или технологических условиях (бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры);

в зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин:

малогабаритные (класс до 0,9),

легкие (классов 1,4...4),

средние (классов 6...15),

тяжелые (классов 25...35) и

сверхтяжелые (класса свыше 35);

по типу ходового устройства — гусеничные и пневмоколесные;

по конструкции рабочего органа:

с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины, и

с поворотным отвалом, который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53° в обе стороны к продольной оси машины;

по типу системы управления отвалом — с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением.

При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание — под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется. Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60...80 м для гусеничных бульдозеров и 100... 140 м для пневмоколесных машин. Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.

Производительность бульдозеров зависит от выбора рациональной схемы резания и перемещения грунта и сокращения рабочего цикла. Во всех случаях, когда это позволяет рельеф местности, резание и перемещение грунта надо вести под уклон. Для сокращения потерь грунта при перемещении на расстояние свыше 50 м применяют спаренную работу бульдозеров.

Разработку грунта бульдозерами ведут послойно или по траншейной схемам, при этом, возможны (подобно скреперу, см. рис. выше) следующие способы срезания стружки:

-стружкой постоянной толщины – для всех видов грунта при их наборе на подъеме или для грунтов со значительным сопротивлением копанию;-клиновым, т.е. с переменной толщиной стружки – для грунтов с малым сопротивлением копанию;-гребенчатый, с попеременным заглублением отвала – для плотных и сухих грунтов.

Послойный способ работы бульдозера предполагает последовательную срезку грунта по всей площадке с рабочим ходом в одном направлении,  холостой  ход располагается под углом к рабочему, и бульдозер сдвигается на ширину отвала

Траншейный способ предполагает разработку грунта траншеями на ширину отвала. Работа бульдозера может быть организована по маятниковой иличелночной схемам. При маятниковой схеме (Lср ≥ 50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора грунта передним ходом с разворотами. При челночной схеме (Lср < 50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора задним ходом.Движение бульдозера по одному и тому же следу позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта и объем призмы волочения возрастает.

Траншейный способ разработки грунта увеличивает объем призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают материал перед отвалом. 

Боковой способ работы бульдозера применяется при обратной засыпке.

В процессе перемещения грунта бульдозер поворачивается на угол до 90о, такой способ работы требует от машиниста особой точности, чтобы боковые потери грунта были как можно меньшими.  

Спаренная работа двух-трех бульдозеров способствует увеличению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается высыпание грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа также требует внимательности и взаимопонимания машинистов.Работа бульдозера под уклон (угол β) увеличивает скорость движения и объем призмы волочения. Этот способ следует чаще использовать при уклоне рабочей местности и на ровной площадке во время отрывки котлованов.Дополнительное оборудование рационально применять и на планировочных работах. Оборудование бульдозеров открылками и предварительное рыхление плотных грунтов повышает производительность бульдозера на 10…15%. Уширители с жестким креплением к отвалу при работе в легких грунтах повышают производительность на 20…30%. Дополнительное оборудование позволяет машине работать более эффективно только на разработке легких грунтов и насыпных штабелированных материалов. В противном случае перегружаются двигатель, трансмиссия, ходовая часть и снижается надежность машины. Важные факторы увеличения производительности машин – повышение коэффициента использования машины по времени, снижение потерь времени по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшение простоев машин из-за поломок и неисправностей путем своевременного проведения профилактических мероприятий и технического обслуживания машин.

9. Уплотнение грунтов при возведении насыпей. Подбор катков. Определение

производительности катка.

Уплотнение катками — наиболее простой и достаточно производительный способ, стоимость уплотнения которыми значительно ниже, чем другими машинами. Ввиду этого он является наиболее распространенным способом уплотнения грунта. К числу его недостатков надо отнести невозможность в ряде случаев уплотнить грунты слоями большой толщины, а также необходимость в достаточном фронте работ. Ширина участков должна допускать повороты катков вместе с тягачом. 

Применяются катки, воздействующие на уплотняющий материал статическим давлением. Под воздействием механических нагрузок происходит сближение частиц грунта, вытеснение воздуха и влаги, уменьшение его пористости. При статическом уплотнении только давление оказывает действие на нижележащий слой.Статическое уплотняющее оборудование использует собственную массу машины, чтобы обеспечить усилие на определенную поверхность и уплотнить нижележащий материал слоя. Единственный способ регулировать статическую нагрузку, передаваемую на поверхность, состоит в изменении массы или контактной площади оборудования. Статические машины в нормальных условиях обеспечивают необходимое уплотнение в основном в верхних слоях материала, так как вследствие эффекта "распора" в частицах грунта глубинное воздействие незначительно. К распространенным типам статических уплотняющих машин, которые использовались многие годы, относятся статические трехвальцовые катки, катки на пневматических шинах и прицепные кулачковые катки.

Типы катков:

По принципу уплотнения: статические, вибрационные;

По способу перемещения: самоходные, полуприцепные (навесные), прицепные;

По типу (конструкции) рабочего органа: с гладкими вальцами, пневмоколесные, кулачковые, решетчатые.

По массе: легкие (до 5 т), средние (5-9 т), тяжелые (до 25т).

Степень плотности грунта, которая должна быть достигнута в результате машинного уплотнения, — это такая плотность, при которой прекращаются дальнейшие осадки земляного полотна от нагрузок и увлажнения. Степень плотности будет тем выше, чем меньше объем воздуха в грунте (но не менее 4—6%’), а влажность в пределах оптимальной. 

Область применения и схемы работы катков для уплотнения грунтов в насыпях

Отсыпку грунта насыпи ведут послойно, каждый последующий слой отсыпают после уплотнения предыдущего.

Толщина отсыпаемого слоя определяется по глубине уплотняющего воздействия катка на грунт и зависит от типа катка, его массы и числа проходов по одному следу.

Закончив укатку по всей площади за один проход, приступают ко второй проходке. Количество проходов по одному следу определяется строительной лабораторией и составляет не менее 4-8 и до 25 проходов.

Каждый последующий проход должен перекрывать предыдущий след на 25-30 (до 50) см.

Катки с гладкими вальцами имеют рабочий орган в виде литого или сварного барабана. Грунт укатывают по кольцевой схеме с постепенным смещением от обочин к оси дороги. При этом должно быть обеспечено перекрытие следа уплотняющей машины для обеспечения равномерности уплотнения. Катками с гладкими вальцами укатывают грунты, главным образом на завершающей стадии уплотнения верхнего слоя насыпи, который может служить основанием дорожной одежды. Применяется для уплотнения несвязных грунтов.

Кулачковые и решетчатые катки. 

Решетчатый каток представляет собой барабан, цилиндрическая поверхность которого образована решеткой из круглой прутковой стали диаметром 35...40 мм. Массу катка увеличивают загрузкой балластом до 25...30 т. Решетчатые катки могут быть прицепными и самоходными. 

Кулачковый каток  представляет собой полый стальной барабан (валец), по наружной поверхности которого закреплено большое число выступающих кулачков  специальной формы

Внутренний объем вальца заполняется для увеличения массы балластом через люк. Параметры кулачковых катков подбираются с учетом свойств грунтов. Масса кулачкового катка должна быть такой, чтобы при первом проходе кулачки не погружались на полную глубину, а барабан только касался грунта. При этом сила тяжести катка передается на грунт через кулачок. При излишней массе каток воздействует на грунт барабаном, а не кулачком. Применяется для уплотнения связных, комковатых грунтов. В процессе уплотнения таким катком верхний слой разрыхляется на глубину 1/3 - 1/2 высоты кулачка.

Пневмоколесные катки. Это катки универсального назначения. Уплотнение идет за счет длительного воздействия нагрузки от сжатия шин при многократных проходах катка. При начальных проходах пневмоколесных катков грунт находится в рыхлом состоянии и деформация шины мала, т.е. шина работает как гладкие вальцы. По мере уплотнения грунта, относительная деформация шины возрастает, увеличивается площадь контакта грунта с шиной. 

Эффективность катков на пневматических шинах во многом зависит от выбора их параметров: давления сжатого воздуха в шинах, массы катка, потребного числа проходов по одному следу, оптимальной толщины уплотняемого слоя грунта. Катки на пневмошинах характеризуются большим временем действия нагрузки, чем катки с гладкими вальцами, а большая площадь контакта шин с грунтом  обеспечивает уплотнение на значительную глубину. Рисунок шины может быть узорчатый или гладкий. Пневматические шины дают возможность получить оптимальные режимы напряжений благодаря изменению давления воздуха. Эластичность пневматических шин обеспечивает равномерное распределение напряжений на поверхности грунта в конце уплотнения, ввиду указанных преимуществ требуется меньше проходов по одному следу, чем катками с гладкими вальцами и кулачковыми и уплотняют они грунт на большую глубину.

Основные схемы движения катков:

1). Спирально-кольцевая. Грунт уплотняют последовательными круговыми проходами катка по всей площади насыпи, постепенно смещаясь к середине насыпи.

Чтобы грунт не обрушался вблизи откоса насыпи, первые две проходки ведут на расстоянии не менее 2 м от бровки. Последующие (3-4-5-6) смещают в сторону бровки, прикатывая края насыпи. Далее работают по кольцевой схеме.  

3). Челночная. Применяется для уплотнения узких участков насыпей большой протяженности (автомобильных дорог).

10. Производство земляных работ в зимних условиях. Разработка мерзлых грунтов.

Особенности разработки грунтов зимой

Зимой разрабатывается 15-25 % от общего объема разрабатываемого грунта. При отрицательных температурах стоимость и трудоемкость работ возрастают за счет:1) необходимости дополнительных мероприятий (оттаивание, рыхление, предохранение от промерзания и т.д.);2) сложных условий для работы машин.

Изменение свойств грунтов в результате замерзания:

1. Увеличение механической прочности, max – у влажных песчаных грунтов;2. Пучение – следствие расширения замерзшей воды в порах, max –  водонасыщенные связные грунты (суглинки, пылеватые);3. Разрыхление мерзлого грунта намного больше, чем у талого. Кост ≈ Кпер.

Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами:

1. Предохранение грунтов от промерзания с последующей разработкой обычным способом. Применяется в начальный период зимы, не требует дополнительных затрат энергии, т.е. относится к ресурсосберегающим методам. Может быть использован только непродолжительный период, до наступления устойчивых отрицательных температур. 

Мероприятия:

предварительное рыхление

глубокое рыхление

укрытие поверхности теплоизоляционными материалами

Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.

Для значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.

2. Предварительная подготовка грунта к разработке. Применяется при небольших объемах работ или незначительной глубине промерзания грунта. 

Мероприятия:

оттаивание грунта и его последующая разработка (в талом виде) - оттаивание сверху вниз, снизу вверх, в радиальном направлении;

рыхление мерзлого грунта с дальнейшей разработкой 

Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. 

Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом.

3. Непосредственная разработка мерзлого грунта (без предварительной подготовки)

Эффективность разработки грунтов зимой зависит:

от правильного выбора способа разработки, 

от метео - и гидрологических условий, 

от объема работ и наличия необходимых машин и механизмов

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Земляные работы.doc

Земляные работы.doc
Размер: 138 Кб

.

Пожаловаться на материал

Виды земляных сооружений и предъявляемые к ним требования. Структура земляных работ. Подготовительные процессы при производстве земляных работ. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Програма навчальної дисципліни Основи історії української культури

Філософсько-теоретичні основи історії української культури. Історичний розвиток української культури. Культура Київської Русі.

Совокупный спрос и совокупное предложение

Ценовой уровень. Совокупный спрос и факторы, его определяющие. Совокупное предложение, факторы, влияющие на него. Макроэкономическое равновесие в модели совокупного спроса и совокупного предложения (неоклассическое и кейнсианское представления). Совокупный спрос - совокупное предложение

Обробка, шліфування та полірування протеза

Курсова робота Спеціальність Стоматологія ортопедична. Зубне протезування вивчає причини патологічних змін у зубах, клінічну картину їх часткової або повної втрати, способи заміщення зруйнованих коронок зубів, зубних рядів спеціальними зубними протезами, які відновлюють втрачену жувальну ефективність, коригують і нормалізують роботу м\'язів, суглоба і запобігають виникненню ускладнень.

Цифровые (электронно-счетные) частотомеры

Типовая структурная схема электронно-счетного частотомера. Резонансный способ измерения частоты.

Как приготвиться к исповеди

Вы задумываетесь о том, чтобы пойти на исповедь, но еще не решились это сделать? Вас смущает, что вы не знаете, как правильно подготовиться к этому? С помощью следующих ниже простых советов вы сможете сделать первые шаги.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok