Машины для уплотнения грунтов классификация

Машины для уплотнения грунтов: назначение, область применения, классификация

1.В строительном производстве буровые работы выполняют при геологических изысканиях, при установке опорных линий электропередач, средств связи, при взрывчатых работах и тд.

Бурение скважин заключается в образовании в грунте цилиндрических скважин с разрушением породы на дне скважины и извлечение этой породы. Оборудование, применяемое для бурения, зависит от физических свойств грунта, от размеров скважин, их диаметра и глубины. Бурение осуществляют механическим и физическим способами.

Бурение механическим способом наиболее распространено, оно разделяется:

— вращательное сплошным забоем

— вращательное кольцевым забоем

При вращательном бурении разрушение пород на дне скважины происходит под воздействием усилий, приложенных к режущим зубцам раб. инструмента.

При ударном бурении порода разрушается ударами бурового долота. (применяют в скальных грунтах).

При виброударном бурении разрушение грунта происходит под воздействием большого числа ударов трубчатого бура, связанного с вибратором.

2. Буровые машины для образования шпуров и скважин в талых и мерзлых грунтах изготовляют на базе колесных или гусеничных тракторов. Основными видами рабочего инструмента являются: винтовой бур, ударно – поворотное долото и шарошечное долото.

Винтовой бур – представляет собой буровую штангу с наваренной на ней винтовой спиралью, оснащена зубцами из твердых сплавов (торец, как перо).

Упорно – поворотное долото – массивный цилиндрический стержень с внутренним каналом для прохода воды и воздуха. На торце размещена одноперая или крестообразная рабочая часть долота изготовленная из легированной стали.

Буровые машины оборудуются на базе автомобилей гусеничных и пневмоколесных тракторов.

3.При строительстве зданий и сооружений на грунтах, которые не обладают достаточной несущей способностью, приходится забивать в грунт большое количество свай. Их число, сечение и глубина погружения зависят от качества грунта и нагрузки сооружения.

Технологический процесс забивки свай состоит из 3 –х операций:

1) Захват и установка свай в проектное положение

2) Погружение свай в грунт до проектной отметки или до «отказа» (возникновение большего сопротивления, чем усилие погружения).

3) Перемещение сваебойной установки от забитой сваи к месту погружения следующей.

Существует несколько способов погружения сваи в грунт:

— забивка сваебойным молотом

— забивка с одновременным подмывом грунта водой

— образование предварительной скважины в грунте «лидером» (пробойником) с последующим погружением сваи.

В промышленном и жилищном строительстве наиболее распространенным является способ забивки свай сваебойными молотами.

Применяемые в настоящее время машины для погружения свай делятся:

— машины для вдавливания

— машины для завинчивания свай

Сваебойные молоты делятся:

— электрические (вибропогружатели и вибромолоты)

Главная характеристика – масса ударной части и энергии удара. Рабочий цикл молота состоит из подъема ударной части (холостой ход) и падения ударной части до соударения с оголовником сваи (рабочий ход).

Механический сваебойный молот – представляет собой массивную чугунную отливку, которая по направляющим мачты поднимается канатом и падает при расцеплении захватного устройства под действием собственной массы. Масса падающей части – 1000-5000 кг, высота не более 3 м. В зависимости от высоты подъема число ударов в среднем составляет 12-18 в 1 мин. Просты, долговечны, но имеют малую производительность.

Паровоздушный сваебойный молот – приводится в действие силой пара или сжатого воздуха, которые воздействуют на ударную часть молота. Они подразделяются на:

— паровоздушные простого действия – где сила пара (воздуха) используется только для подъемной ударной части молота

— паровоздушные двойного действия – сила действия не только для подъема, но и давление на поверхность бойка, что увеличивает скорость падения и энергию удара.

4. Машины для уплотнения грунта применяют при укладке грунта в земляные сооружения (насыпи, плотины, дамбы), а так же при возведении сооружений на просадочных грунтах (для увеличения их несущей способности). При строительстве каналов и водохранилищ уплотняют поверхность дна и откосов – для уменьшения утечки.

Способ уплотнения грунтов зависит от свойства грунта: связности, влажности, гранулометрического состава, требуемой степени уплотнения, толщины слоев уплотняемой отсыпки.

Различают 3 способа уплотнения грунтов:

Катки – относятся к машинам статического действия. Они бывают прицепные, полуприцепные и самоходные (для уплотнения связных и комковых грунтов).

Прицепные катки могут быть с металлическими, гладкими, решетчатыми или кулачковыми вальцами, прицепные и пневмоколесные.

Прицепной кулачковый каток 1 – барабан (валец); 2 – кусачки; 3 – нож; 4 –рама; 5 – люк; 6 – цепное устройство

Решетчатый каток – представляет собой барабан цилиндрической формы, изготовленный решеткой из прутков круглой формы диаметром 35-40мм. Массу катка увеличивают балластом до 30 т.

Пневмоколесные катки – уплотняют грунт рабочим органом, состоящих из смонтированных в один ряд колес с пневмошинами, пригруженными балластом.

По способу передвижения пневмокатки бывают:

По способу передачи нагрузки на шину:

— секционные (каждое колесо нагружается собственным балластным ящиком, свободно перемещающимся вертикально вместе с колесом)

— обычные (с общим балластным ящиком)

Катки вибрационные применяют для уплотнения грунта на глину 0,6…1,2 м. Катки так же бывают гладкими, решетчатыми и кулачковыми.

Каток состоит из вальца, внутри которого размещен вибратор – вал с дисбалансами. На раме установлен двигатель с клиноременной передачей на вал вибратора.

Самоходные виброкатки могут быть одно-; 2 –х и 3 –х вальцевые (вибратор встроен в ведущий валец).

Простейшим трамбующим устройством является плита массой 1…4 т, подвешенная на канатах к стреле экскаватора или трубоукладчика. Так уплотняются грунты до 2 м при нескольких ударов плиты в одно место.

Трамбующие вибрационные плиты: применяют для уплотнения грунтов в стесненных условиях, при небольших объемах работ.

Рабочий орган виброплит – это металлический поддон, с установленным на нем одним или несколькими вибраторами направленного действия. Привод от электродвигателя или ДВС.

Источник

Машины для уплотнения грунтов классификация

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

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.

Источник

Машины для уплотнения грунтов

Уплотнение грунта это процесс его необратимого деформирования путем внешнего силового воздействия. Масса грунта уменьшается в объеме за счет удаления из его пор свободной воды и воздуха, а его плотность повышается. Степень уплотнения грунта оценивают коэффициентом уплотнения, равному отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значению, определенному специальным прибором. В зависимости от ответственности земляного сооружения коэффициент уплотнения назначают от 0,9 до1.

Все процессы уплотнения грунтов в строительстве полностью механизированы. Их выполняют с помощью машин и оборудования. Его классифицируют по: характеру силового воздействия на грунт и по способу перемещения рабочего органа относительно уплотняемой зоны грунта (рис. 7.17).

По первому признаку различают машины: статического (укатка); динамического (трамбование и вибротрамбование) и комбинированного действия.

По второму признаку различают самоходные, прицепные и полуприцепные орудия, перемещаемые тягачем; машины с навесными рабочими органами и оборудование, перемещаемое за счет импульсивных реактивных сил в результате наклонного силового воздействия на грунт (виброплиты).

Рекомендуется двухстадийное уплотнение: предварительное – легкой машиной и окончательное – тяжелой.

Для уплотнения грунтов укаткой применяют прицепные, полуприцепные, самоходные катки с гладкими, кулачковыми, решетчатыми вальцами, пневмокатки. На рис. 7.18. показан прицепной каток с металлическими гладкими вальцами.

Рис. 7.18. Прицепной каток с металлическими вальцами:

1-пустотелый валец цилиндрической формы; 2-рама; 3-дышло; 4-сцепное устройство; 5-торцевые щипы (валец соединен с рамой через подшипники на торцевых щипах); 6-люк с балластом (песком) для массы; 7-скребок для очистки вальца от налипшего грунта к обечайке вальца.

Вальцы бывают с кулачками в шахматном порядке, привариваемые для укатки грунта на больших площадях используют сцепы из двух-пяти и более катков, объединенных траверсами (рис. 7.19.).

Гладкие катки уплотняют грунты слоями 0,15-0,2м. Скорости проходки 1,5-2,5км/ч на первом и двух последних проходах, 8-10км/ч на промежуточных.

Кулачковые катки эффективны только для уплотнения рыхлых связных грунтов.

Решетчатые катки применяют для уплотнения комковатых и переувлажненных связных, разрыхленных мерзлых и скальных крупнообломочных грунтов.

Обечайки таких катков изготавливают из прутков в виде решетки с квадратными ячейками. Внедряясь в грунт прутками, решетчатые катки уплотняют его, начиная с глубинных слоев (рис. 7.20.).

Рис. 7.20. Решетчатый каток

Прицепной пневмоколесный каток состоит из рамы с дышлом и сцепным устройством, соединенных с тягачом, четырех, пяти пневматических колес, соединенных с рамой одной осью или через балансиры и балластных ящиков. Их применяют для уплотнения грунтов, гравийных и щебеночных оснований, черных смесей асфальтобетона. За 5-10 проходов при скорости 11-15 км/ч достигается требуемая степень уплотнения. Используют автомобильные шины для малосвязных и среднесвязных грунтов, авиационные шины – для тяжелых суглинков и глин высокой связности.

Самоходные пневмоколесные катки разделяют по массе на легкие (10-15т), средние (20-30т), тяжелые (40-50т).

Группу грунтоуплотняющих машин и оборудования динамического действия представляют трамбовочные и вибротрамбовочные машины, виброплиты и виброкатки.

Трамбующие рабочие органы в виде чугунных железо-бетонных плит (круглые, квадратные) навешивают на одноковшовые экскаваторы и другие машины. Масса 1,5-0,8т, площадь опорной поверхности – 1 м2, высота подъема – 1,2-2м; количество ударов 3-6, глубина уплотнения – 0,8-1,5м. Продолжительность рабочего цикла 12-20 секунд. Невысокая производительность. Применяется ограничено в местах труднодоступных для других машин.

Самоходные трамбовочные машины на базе трактора состоят из двух чугунных плит массой 1,3 т каждая. Перемещаются по направляющим за 3-6 ударов по одному месту уплотнение на глубину 1,2м при скорости передвижения 160-320м/ч.

Виброплиты применяют для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов на ограниченных поверхностях(рис. 7.21).

Рис. 7.21. Одномассная (а) и двухмассная (б) виброплиты.

Грунт уплотняют плитой-поддоном 1, которому сообщаются колебания от двухдебалансного вибратора 2. Его устанавливают на поддон, а двигатель 5 на поддоне или на специальном подрамнике 4, опирающемся на поддон через пружины (резиновые амортизаторы) 3. Первую схему называют одномассной, вторую – двухмассной. Виброплиты производительностью 300-900 м3/ч массой 0,15-1,4 т уплотняют грунт на глубину 0,3-1 м.

Ударно-вибрационный способ. Вибротрамбовочное оборудование на базе гусеничного трактора. Вибрационные катки с гладкими решетчатыми вальцами, внутри которых вмонтирован вибратор направленных колебаний, применяют для уплотнения малосвязных грунтов. Эффективность вибрационного воздействия снижается с увеличением содержания в грунте глинистых частиц, поэтому для таких грунтов рекомендуется применять тяжелые катки.

Техническая производительность машин для уплотнения грунтов определяется (м 3 /ч):

— для грунтоуплотняющих непрерывного действия:

, (7.19)

где В – ширина полосы уплотнения (ширина катка, сцепа, виброплиты, трамбющей машины);

b – ширина перекрытия смежных полос (0,1-0,15м);

h – толщина слоя уплотнения (в характеристике оборудования);

v– скорость движения;

z – необходимое число проходов по 1 месту (от вида грунта).

Источник