Уплотнение грунта машиной ЦНИИС-РРМЗ следует производить последовательными проходами не менее чем в 0,5 м от бровки с перекрытием предыдущего прохода на 0,1--0,2 м. Уплотнять грунт рекомендуется отдельными полосами, равными 0,9 диаметра круглой плиты. По окончании уплотнения полосы до проектной плотности экскаватор передвигается на новую стоянку.

После уплотнения трамбующими машинами необходимо удалять верхний слой грунта, разрыхленный трамбованием, толщина которого составляет не более 0,15 м, или этот слой уплотняют механическими трамбовкам

Грунт предварительно должен быть разровнен ело ми толщиной 0,1; 0,2 м. Для первого прохода трамбов* на шток рабочего органа надевают башмак с болыш площадью подошвы, для последующих проходов и пользуют башмак с меньшей площадью подошвы.

Трамбование производится трамбующими плитами массой 1-=2 т, сбрасываемыми с высоты 1 - 2 м с помощью крана. Данный способ применяется для уплотнения главным образом связных грунтов, обладающих явно выраженной пластической деформативностью, однако может быть получен эффект и при уплотнении песчаных грунтов. Машины типа Д-471 имеют две плиты, поочередно сбрасываемые с помощью шатунно-кривошипного механизма.



4. Машины для уплотнения грунта

4.1 Машины для укатки

Уплотнение грунта укаткой происходит под статическим воздействием веса рабочего органа катка -- тяжелого вальца (барабана) или пневматических колес, перекатываемых с небольшой скоростью по поверхности уплотняемого грунта. При этом за каждый проход катка уплотняемый грунт приобретает некоторую остаточную деформацию, величина которой в основном зависит от веса катка и плотности слоя уплотняемого грунта. При последующих проходах катка плотность грунта увеличивается, а его остаточная деформация уменьшается. К концу укатки остаточная деформация грунта практически становится равной нулю, а достигнутая при этом плотность грунта является для данного веса катка максимальной, и дальнейшее ее увеличение может быть достигнуто лишь катком большего веса.

Большое влияние на производительность катков оказывает скорость их передвижения. Наибольший технический и экономический эффект достигается при применении рационального скоростного режима укатки. Первый и два последних прохода следует совершать на малой скорости (1,5--2,5 км/ч), а все промежуточные-- на большой.

Для поверхностного уплотнения грунтов укаткой при послов ной их отсыпке применяются следующие типы катков: а) катки с гладкими жесткими вальцами; б) кулачковые катки; в) пневмоколесные катки.

Наибольшее распространение в строительстве получили кулачковые и пневмоколесные катки. Катки с гладкими жесткими вальцами наиболее просты, но малоэффективны из-за небольшой (15--25 см) толщины уплотняемого слоя и вытесняются пневмоколесными катками.

Кулачковые катки (рис. 4.1.1, а) представляют собой полый барабан диаметром 1--2,5 м, литой из чугуна или сваренный из листовой стали, к внешней поверхности которого (или к съемным сегментам) приварены уплотняющие кулачки. Барабан имеет загрузочный люк для заполнения его балластом -- песком или водой, а также раму с прицепным устройством для работы в сцепе с трактором или тягачом. Кулачковые катки могут быть одновальцовыми и со сдвоенными вальцами (барабанами). Они могут быть прицепными и самоходными.

Главным параметром кулачковых катков принимают их общий вес с полной загрузкой балластом, устанавливаемый в зависимости от назначения катков и величины тягового усилия выпускаемых промышленностью тракторов (тягачей). В современной практике наиболее распространены кулачковые катки весом от 6 до 8 г, у более тяжелых моделей вес достигает 25--30 т.

Кулачки по своей форме могут быть реверсивными -- одинаково работающими при движении катка в прямом и обратном направлениях--и нереверсивными, допускающими движение катка только в одном направлении.

Длина кулачков определяет глубину уплотнения и для катков средней массы принимается в пределах 190--250 мм, а у тяжелых катков достигает 600--700 мм. Соотношение между диаметром барабана D и длиной кулачка L обычно -- 5-н8.

В процессе уплотнения кулачки вдавливаются в грунт.

Расчетные значения допустимых удельных давлений в предположении, что вес катка передается на грунт через один ряд кулачков, принимаются: - для легких и средних суглинков 700--1500 кн/м2 ( 7--15 кГ/см2); - средних и тяжелых суглинков 1500--4000 кн/м2 (15--40 кГ/см2); - тяжелых суглинков и глинистых грунтов 4000--6000 кн/м2 (40--60 кГ/см2).



Рис. 4.1.1. Кулачковый каток: а -- общий вид; б -- схема уплотнения грунта кулачком; I -- начало уплотнения, II -- промежуточная фаза; III -- конец уплотнения

Вес катка, передаваемый на грунт через кулачки, подбирается таким, чтобы при первом проходе катка по уплотняемому слою грунта его кулачки погружались в грунт на полную их длину, а барабан катка только касался поверхности уплотняемого слоя. При повторных проходках катка глубина погружения кулачков постепенно уменьшается из-за повышения плотности уплотняемого слоя грунта.

Необходимое число проходов кулачкового катка по уплотняемому слою зависит от веса катка, вида уплотняемого грунта и условий производства работ; в среднем это число составляет от 6 до 12.

Достоинство кулачковых катков -- хорошее уплотнение нижней части слоя грунта. Недостатки -- разрыхление верхней части слоя при выходе кулачков из грунта и большое сопротивление движению. Кулачковые катки предназначаются для уплотнения рыхлых связных, в том числе комковатых грунтов. При укатке песчано-гравелистых и крупнообломочных грунтов кулачковые катки малоэффективны и даже совсем неприменимы, поскольку они уплотняют грунт в глубине отсыпанного слоя, но разрыхляют его при выходе кулачков на поверхность. Кулачковые катки не могут быть использованы в осенне-зимнее время, так как между кулачками заклиниваются смерзшиеся комья грунта, ломающие очистительные устройства катка. В этих условиях применяются катки с решетчатыми вальцами.

Катки с решетчатыми вальцами весьма эффективны при зимних работах, так как они пригодны для дробления содержащихся в грунте мерзлых комьев до допустимых размеров. Кроме того, они хорошо уплотняют также грунты, содержащие гравий и щебень, и потому могут с успехом применяться и для уплотнения гравийных оснований. Загружая эти катки балластом, их массу можно довести до 25 т. При этом толщина уплотняемого слоя грунта в плотном теле достигает 30--35 см.

При укатке несвязных и малосвязных грунтов такой каток погружается в грунт, давит и дробит мерзлые комья и уплотняет нижний слой, затем повторными проходами последовательно уплотняет вышележащий слой грунта. При работе на связных грунтах мерзлые или ссохшиеся комья решетчатыми вальцами давятся.

Типажем машин для уплотнения грунтов предусматривается серийный выпуск прицепных кулачковых катков массой от 9 до 28 г.

Кулачковые катки рассчитаны на тягу серийными тракторами мощностью 55; 75--95 и 105 кет (75; 100--130 и 140 л. с). Наря-ру с прицепными катками намечается также создание самоходных, реверсивных кулачковых катков.

Пневмоколесные катки. Рабочим органом пневмоколесных катков является их ходовая часть в виде колес с пневматическими шинами, смонтированных в один ряд на одной или двух ходовых осях. Над колесами располагается кузов, служащий одновременно и балластным ящиком, который для увеличения рабочей массы катка загружается грунтом, камнем или чугунными плитами.

Пневмоколесные катки (рис. 4.1.2.) подразделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. По своей массе они делятся на легкие --от 5 до 15 г, средние -- от 15 до 50 т, тяжелые -- от 50 до 100 т и особо тяжелые-- 100--200 т.

В современной практике для уплотнения грунта наиболее распространены прицепные катки, масса которых с балластом 30--50 г, и самоходные --с массой 20--30 г.

Легкие и средние модели катков выполняют обычно двухосными, тяжелые и особо тяжелые -- только одноосными.

Число колес у двухосных катков колеблется от 4 до 9. При этом колеса на обеих осях располагают таким образом, что шины задних колес идут по следу междушинного промежутка передних, за счет чего достигается равномерность укатки всей поверхности слоя. Тяжелые одноосные катки обычно имеют только 4--5 колес, расположенных в один ряд.

Рис. 4.1.2. Пневмоколесные катки: а -- прицепной; б -- полуприцепной; в -- самоходный

Одноосный пневмоколесный полуприцепной каток тяжелого типа показан на рис. 4.1.2. Основными частями катка являются передняя балка с хоботом; кузов, состоящий из четырех секций, загружаемых балластом; одноосный тягач; задняя балка и пневматическое оборудование.

Секции кузова представляют собой пустотелые плоские ящики прямоугольной формы, которые заполняются балластом. Кузов с помощью кронштейна, приваренного к выносной части хобота, присоединяется к седельно-сцепному устройству тягача. В каждой секции установлено одно колесо с пневматическими тормозами колодочного типа. Пневматический привод колес присоединен к магистрали тягача. Две крайние секции выполнены за одно целое с тяговой рамой катка, а каждая из двух внутренних секций шарнирно соединена с передней балкой рамы и имеет независимое вертикальное перемещение относительно крайних секций. Благодаря такой конструкции при движении катка по неровной поверхности каждая секция независимо от остальных может перемещаться вверх и вниз (рис. 4.1.3.). Это обеспечивает равномерное уплотнение грунта под всеми колесами и постоянную нагрузку на каждую шину.

Рис. 4.1.3. Кривые распределения напряжений в грунте

Зазор между колесами по экспериментальным данным не должен быть более (0,6--0,7) В, где В -- ширина колеса. Зазор менее 0,4 В на эффекте уплотнения практически не отражается.

Колеса пневмоколесного катка, в отличие от жестких вальцов, при качении по поверхности грунта не только сжимают грунт, но и деформируются сами, при этом величина деформации зависит от степени уплотнения грунта и давления воздуха в шине. Пневматическая шина, сжимаясь под давлением нагрузки, образует так называемую площадь контакта с грунтовой поверхностью. С увеличением нагрузки на шину эта площадь возрастает, а среднее удельное давление на грунт практически остается постоянным. В связи с этим нагрузку на колесо пневмокатка можно доводить до больших значений, а рабочую массу катка -- до 200 т.



Рис. 4.1.4.. Каток с независимой подвеской к тяговой раме

Глубина уплотнения грунта пневмоколесным катком зависит от размеров площади контакта в конце укатки при условии, что напряжения на этой площади будут достаточно большими. Чем больше площадь контакта колес катка, тем на большую глубину уплотняется грунт.

Степень уплотнения грунта зависит от величины нормальных контактных напряжений в заключительной стадии уплотнения, а размеры площади контакта шины с грунтом определяют глубину уплотнения грунта.

Давление в шинах устанавливают в зависимости от вида уплотняемого грунта. Для уменьшения износа шин при снижении в них давления необходимо уменьшать вес балласта. Поэтому в конструкциях пневмоколесных катков должно быть предусмотрено быстрое изменение как давления в шинах, так и балластировки. Максимальное давление воздуха в шинах не должно быть ниже 600 кн/м2 (6 кГ/см2), поэтому применение на катках шин низкого давления недопустимо.

В табл. 1 приводятся экспериментально установленные режимы работы пневмоколесных катков.

Таблица 1



Толщина уплотняемого слоя грунта зависит от размеров шин, давления в них воздуха и нагрузки на колесо. Толщина слоя растет с увеличением размеров шин, поэтому отмечается тенденция к повышению этих размеров. Для тяжелых катков применяют шины размером 18--28" и более. При этом при требуемой плотности толщина уплотняемого слоя (в плотном теле) составляет 40--45 см. При несколько больших размерах шин и весе катка эта толщина достигает 50--60 см.

Пневмоколесные катки успешно работают на насыпях, дамбах и плотинах с неровной или неспланированной поверхностью, так как коэффициент сопротивления перекатыванию у них ниже, чем у катков с жесткими вальцами, и горизонтальный сдвиг грунта получается меньшим. Эти катки уплотняют грунт щ значительную глубину и не разрыхляют поверхность. Поскольку ими можно уплотнять различные грунты при оптимальных режимах напряжений и при значительных площадях контакта шин с грунтом, они, естественно, уплотняют грунт при меньшем числе проходов, чем катки других типов.

Эластичность шин в сочетании с возможностью регулирования давления воздуха в них создает благоприятные условия для уплотнения не только грунтов, но также дорожных оснований и покрытий. Этому способствует то, что пневмоколесные катки не дробят каменные материалы, как машины других типов.

Наиболее высокой маневренностью обладают самоходные катки, которые, кроме того, способны работать челночным способом, поскольку они обычно изготовляются реверсивными.

Типажем машин для уплотнения грунта предусматривается выпуск приценных пневмоколесных катков массой от 12,5 до 100 т, полуприцепных -- массой от 15 до 45 г и самоходных -- массой 16 и 25 г.

Во всех пневмоколесных катках предусматривается эластичная подвеска колес, применение шин с регулируемым давлением, применение гидромеханических трансмиссий, гидравлическое рулевое управление и повышение скоростей движения до 30-- 35 км/ч.

4.2 Вибрационные машины

Машины этого класса воздействуют на грунт вибрацией, т. е. частыми колебаниями с малой амплитудой и значительным ускорением, достаточным для перемещения частиц грунта в наиболее устойчивое положение. Возбудителем этих колебаний является вибратор (один или несколько), который, будучи смонтирован в корпусе машины, способен вызывать колебания ее рабочего органа -- плиты, колеса, вальца и т. п.

На вибрационных машинах, предназначенных для уплотнения грунта, наиболее широкое распространение получили механические вибраторы эксцентрикового типа, у которых возмущающей силой является центробежная сила энерции. Под возмущающей силой понимается сумма вертикальных слагающих центробежных сил инерции, развивающихся при вращении неуравновешенных масс (дебалансов), укрепленных на валу вибраторов.

Кинетическая энергия, передаваемая вибратором, приводит в колебательное движение частицы грунта, расположенные в зоне действия вибратора. В колеблющихся частицах возникают силы инерции, прямо пропорциональные их массам. При достаточно большой разности сил инерции частиц связь между ними нарушается, происходит отрыв частиц друг от друга, их относительное перемещение. При этом мелкие частицы, перемещаясь, заполняют пустоты между крупными зернами, увеличивая тем самым плотность грунта и равномерность его уплотнения по глубине слоя. Теоретически наибольший эффект уплотнения грунта вибрацией достигается при работе вибрационной машины в резонансе с грунтом.

Уплотнение грунтов вибрацией будет происходить тем интенсивнее, чем больше будет разница в размерах их частиц и чем меньше будут силы связей между ними. Поэтому эффективно уплотняются вибрированием несвязные песчаные и галечнико-вые грунты, а также гравий и щебень, содержащие в своем составе частицы различной крупности со слабыми связями между ними.

Вибрационные машины классифицируют по способу их перемещения во время работы и по характеру действия возмущающей силы.

По способу перемещения различают прицепные вибрационные машины, самоходные и переносные. По характеру действия возмущающей силы различают вибрационные машины: а) с направленными колебаниями, у которых возмущающая сила имеет постоянное направление и переменную величину, и б) с круговыми колебаниями, у которых возмущающая сила имеет постоянную величину и переменное направление.

В виброуплотняющих машинах применяют дебалансные вибраторы с направленными или круговыми колебаниями (рис. 4.2.1). Вибраторы с круговыми колебаниями конструктивно проще вибраторов с направленными колебаниями, но в полезной работе такого вибратора участвует лишь вертикальная составляющая возмущающей силы. Вместе с тем, как показывает практика, вибраторы с направленными колебаниями по сравненнию с вибраторами, имеющими круговые колебания, не увеличивают эффект уплотнения.

Для поверхностного уплотнения грунтов наиболее широкое распространение получили вибрационные катки с гладкими вальцами (реже пневмоколесные) и самопередвигающиеся; вибрационные плиты -- глубинные виброуплотнители для уплотнения грунтов в слоях мощностью несколько метров. Вибрационные катки по способу перемещения разделяют на самоходные и прицепные. Эффективность вибрационных катков по глубине и степени уплотнения грунтов превышает эффективность катков статического действия в 8--10 раз. В связи с этим вибрационные катки получили большое распространение в ряде стран.

Выпускаемые катки имеют большой диапазон применяемых частот (1000--4500 колебаний в минуту) и амплитуд колебаний.

Вибрационные катки создавались на базе катков статического действия, поэтому по внешнему виду, компоновке и конструктивному решению ряда узлов виброкатки имеют много общего с катками с гладкими вальцами. Специфической особенностью всех виброкатков является наличие вибратора и системы подвески рамы к вибровальцу. В большинстве случаев в вибрационных катках применяют дебалансные вибраторы с круговыми колебаниями, которые обычно монтируются внутри вальца.

Рис. 4.2.1. Схемы вибраторов: а -- направленного действия; б -- ненаправленного действия; 1 - дебаланс; 2 -- корпус; 3 -- вал

Вибратор работает при большом числе оборотов, поэтому привод дебалансного вала осуществляется через клиноременную передачу. В трансмиссии от двигателя к вибратору обязательно применяется муфта, предназначенная для включения и выключения вибратора в процессе работы катка.

Для подбора оптимального режима в конкретных условиях работы "а вибрационных катках предусматривается возможность изменения частоты вибрации на 15--20% за счет регулирования числа оборотов двигателя или изменения передаточного отношения в трансмиссии (вариатор, коробка перемены передач). Большое внимание уделяется также предотвращению передачи вибрации рабочего органа раме, на которой находится моторист и установлены двигатель и трансмиссия. В этой связи важную роль играет подвеска рамы к вибровальцу. Виброизоляция рамы катка обеспечивается резино-металлическими амортизаторами, а также применением подвесок на пневморезиновых, пружинных и рессорных амортизаторах.

Самоходные вибрационные катки по способу управления подразделяются на катки, управляемые дышлом, и катки, управляемые направляющим вальцом. Катки, управляемые дышлом, могут быть одновальцовыми (с поддерживающим роликом и без него) и двухвальцовыми, а катки, управляемые направляющим вальцом, -- двухвальцовыми и трехвальцовыми (двухосными и трехосными).

Самоходные катки, управляемые дышлом, в основном представляют собой легкие катки массой обычно 125--700 и реже 1000--2000 кг. Легкие катки имеют небольшие габариты и обладают высокой маневренностью. Их применяют на работах небольшого объема, а также для уплотнения грунта в стесненных условиях. Двигатель и трансмиссия однавальцовых легких виброкатков располагаются над вальцом. При этом развеска рамы с двигателем и трансмиссией производится с таким расчетом, чтобы центр их тяжести находился на одной вертикали с осью вальца. Рычаги управления трансмиссией на легких катках располагаются непосредственно на раме катка, а на более тяжелых выносятся с помощью тяг на дышло.

Легкие одновальцовые виброкатки для предотвращения опрокидывания на стоянках снабжают опорными ножками. Тяжелые катки для этой же цели оборудуют специальным поддерживающим вальцом небольшого размера либо колесом с шиной, прикрепляемыми к дышлу катка.

Самоходные катки, управляемые направляющим вальцом, имеют массу в пределах 500--16 000 кг. По внешнему виду и компоновке узлов эти катки не отличаются от катков статического действия. Часто для этой цели на тяжелый трехвальцовый трехосный каток статического действия с двумя управляемыми вальцами вместо среднего статического вальца устанавливают вибровалец.

Прицепные вибрационные катки имеют массу в пределах 1500--12 000 кг с частотой колебаний вибратора 1000--3600 в минуту. Различают прицепные виброкатки с индивидуальным двигателем для привода вибрационного механизма и с отбором мощности тягового трактора.

Прицепной виброкаток с индивидуальным двигателем (рис. 4.2.2.) массой 3000 кг представляет собой валец, внутри которого встроен дебалансный вибратор. На вальце через амортизирующую подвеску укреплена жесткая рама с дышлом со сцепным устройством, при помощи которого каток прицепляется к буксирующему трактору. Для привода вибратора на раме Установлен двигатель (обычно дизель), который передает вращение вала вибратору клиноременной передачей. Двигатель с трансмиссией помещаются на раме над вальцом или позади вальца. В последнем случае для балансировки рамы катка на дышле укрепляется противовес. Для облегчения поворота катка валец часто выполняется разрезным (в виде двух барабанов).

Некоторые конструкции виброкатков приспособлены для работы на откосах каналов с уклоном до 45°. Такие катки перемещаются при помощи лебедки экскаватора или стрелового крана, которые передвигаются по верхней кромке откоса.

Поскольку для перемещения виброкатка не требуется большого тягового усилия, целесообразно применять сцепы из нескольких катков с одним трактором, добиваясь полного уплотнения за один проход.

Рис. 4.2.2. Приаепной вибрационный каток



Опытом эксплуатации установлено, что для уплотнения внбро-катками насыпей и, обратных засыпок в земляных сооружениях необходимо бульдозерами разравнивать грунт ровными слоями толщиной от 0,5 до 11,5 м. В летних условиях грунты, подлежащие уплотнению виброкатками, увлажняют поливом 100--150 мъ воды на 1000 ж3 грунта. Зимой грунт укатывают немедленно, не допуская его промерзания.

Типажем на новые машины предусматривается серийный выпуск виброкатков массой от 3 до 1,2 т с возмущающей силой, равной соответственно 8--10 -ь 35--40 тс. Для гидротехнического строительства предусматривается изготовление катков массой до 24 т с возмущающей силой соответственно до 70 тс и производительностью от 200 до 4000 ж3/ч.

Вибрационные плиты применяют для уплотнения слабосвязных и несвязных грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 1,2-- 1,5 м. Плиты изготовляют самопередвигающимися, прицепными, крановыми и ручными.

Вибрационная плита (рис. 4.2.3.) состоит из вибрирующей (ударной) и подрессорной частей. Вибрирующая часть -- плита, являющаяся рабочим органом машины, представляет собой жесткую сварную конструкцию, в средней части которой устанавливаются два вибратора. Возмущающая сила вибраторов может быть направлена строго вертикально или под углом к вертикали для самопередвижения виброплиты.



Рис. 4.2.3. Вибрационная плита: 1 -- плита литая; 2 -- пружинная подвеска; 3 -- шкив; 4 -- двигатель; 5 -- рама; 6 -- аккумулятор; 7 -- бак для топлива; Ј -- кабестан; 9 -- вибратор; 10 -- звездочка натяжная; 11 -- привод кабестана

Над плитой на амортизирующих устройствах подвешивается рама с двигателем, трансмиссией и механизмами управления. Вращение шкиву вибратора передается шкивом трансмиссии. В передней части плиты может быть укреплен кабестан, служащий для самовытаскивания машины при помощи каната, закрепляемого к грунтовому якорю. С обеих сторон плита имеет буксирные тяги для работы челночным способом в прицепе с тягачами.

Виброплиты тяжелого типа массой 5--7 т с большими удельными динамическими нагрузками на поверхность уплотняемого грунта могут быть использованы и для уплотнения связных грунтов. Глубина уплотнения виброплитами определяется мощностью вибраторов и величиной возмущающей силы. С помощью мощных виброплит оказалось возможным уплотнение галечии-ковых грунтов на глубину до 2 м.

Ценным качеством виброплит является то, что они могут передвигаться под воздействием возмущающей силы. При малых габаритных размерах и обычно небольшом их весе виброплиты можно использовать для уплотнения грунтов на площадях малых размеров и на объектах с небольшими объемами работ, а также в условиях, где невозможно или нерационально использование машин других типов.

Наряду с тяжелыми вибрационными плитами, перемещаемыми трактором или переставляемыми краном, в последнее время создано много различных типов самоходных и навесных многосекционных виброуплотнителей. Рабочим органом последних является несколько виброплит, подвешенных к раме гусеничного или колесного тягача.

Типажем на новые машины предусматривается серийный выпуск самолередвигающихся виброплит массой от 125 до 6000 кг с возмущающей силой от 0,9 до 25 тс.

Глубинные виброуплотнители

Для уплотнения несвязных грунтов на всю глубину слоя, подлежащего уплотнению, применяют глубинные виброуплотнители, работающие гидровибрационным методом. При этом методе уплотнения отпадает необходимость в послойном уплотнении грунта в насыпях и обратных засыпках, что позволяет уменьшить сроки выполнения и стоимость работ.

Гидровиброуплотнители применяют и для подводного уплотнения песчаных грунтов. До сих пор для такого уплотнения не было никаких механизмов., Принцип гидровибрационного метода заключается в сочетании работы водной струи, действующей под давлением, с вибрацией. Впервые этот метод был предложен в 1935 г. в Германии, а с 1947 г. получил применение в США и Англии под названием метода виброфлотации для уплотнения песчаных грунтов на глубину 5--15 м. Гидровибрационная установка состоит из глубинного гидровибратора, подвешенного к крюку самоходного стрелового крана, и передвижной электростанции (при отсутствии централизованного электроснабжения).

Принципиальная конструктивная схема гидровибратора приведена на рис. 4.2.4. Он состоит из корпуса и штанги, соединенных между собой через прокладку. В корпусе вибратора помещен электродвигатель, вал ротора которого соединен при помощи муфты с валом вибратора, имеющим неуравновешан-ный груз -- дебаланс. Штанга во время работы гидравибратора практически не участвует в передаче колебаний; ее длина назначается исходя из намечаемой глубины уплотнения. Вода к гидровибратору подается при помощи гибких шлангов от насосной установки с оптимальным давлением 600--800 кн/м2 (6--8 ат). К соплам вибратора вода подается по каналам (путь воды показан стрелками).

Уплотнение грунта при помощи гидровибрационных установок производится путем последовательного погружения и извлечения гидровибратора в различных точках.

Каждый отдельный цикл работы гидровибрационной установки состоит из следующих последовательных операций: 1. Гидровибратор устанавливается при помощи самоходного крана вертикально над местом погружения, включается его электродвигатель, и подается вода через нижнее сопло. 2. Производится погружение гидровибратора в грунт под действием собственного веса на требуемую глубину уплотнения. Скорость погружения зависит от веса гидровибратора, начальной плотности и гранулометрического состава грунта и обычно составляет 1--2 м/мин. Во время погружения происходит предварительное уплотнение и образование воронки. 3. При достижении требуемой глубины погружения поток воды переключается на верхние сопла, а подача воды через нижнее сопло прекращается. Образовавшаяся вокруг гидровибратора воронка засыпается песком при помощи бульдозера или лопат. 4. Производится извлечение гидровибратора с остановками через каждые 30-- 40 см при продолжающейся подаче воды через верхние сопла. Во время извлечения по мере осадки грунта производится его подсыпка.



Рис. 4.2.4. Гидравлический вибратор

После каждого цикла работы гидровибратора образуется столб уплотненного грунта диаметром 3--5 м и глубиной, равной глубине погружения. Расположение точек погружения на площади уплотняемого массива грунта и расстояния между точками устанавливаются расчетом в зависимости от необходимой плотности основания.

Опыт эксплуатации экспериментальных образцов глубинных виброуплотнителей в различных производственных условиях показал, что необходимы виброуплоткители следующих типов: а) легкий -- для уплотнения слоев грунта толщиной до 1,5 м; б) средний -- для уплотнения слоев от 1,5 до 4 ж и в) тяжелый -- для уплотнения слоев от 3 до 10 м.

По конструкции виброуплотнители всех типоразмеров одинаковы и представляют собой комплект секций, соединенных в штангу. Нижняя головная секция -- гидровибратор имеет вибромеханизм и систему отверстий для нагнетания воды в грунт, а остальные секции штанги являются сменными; количество этих унифицированных секций зависит от глубины уплотнения грунта.

Типажем на новые машины предусматривается выпуск глубинных виброуплотнителей мощностью от 4,5 до 14 кет с номинальной глубиной уплотнения грунта соответственно от 1,5 до 10 м.

В настоящее время ведутся работы по усовершенствованию конструкций машин для уплотнения грунта, а также изысканию новых принципиальных схем их работы. Заслуживают, в частности, внимания комбинированные способы уплотнения грунтов, например, вибрирование с трамбованием. Возможно также создание трамбующих машин не со свободным, а с принудительным падением рабочих органов и вибрационных машин с высокими частотами колебаний.

4.3 Трамбующие машины

Навесная трамбующая машина Д-471Б представляет наибольший интерес для дорожного строительства. Рабочим органом машины являются две плиты, расположенные сзади трактора Т-100М. Они поочередно автоматически поднимаются и свободно сбрасываются по 16 раз в 1 мин. При этом каждая плита движется по двум штангам-направляющим. Обе плиты могут быть подняты в транспортное положение. Трактор снабжен ходоуменьшителем, который обеспечивает скорость движения машины при работе от 80 до 200 м/ч. При таких скоростях плита успевает нанести четыре-шесть ударов по одной точке поверхности уплотняемого материала. Масса плиты 1,3 т, высота подъема 1,3 м. При таких параметрах машина способна уплотнять грунты слоями толщиной до 1 м.



5. Недостатки обратной засыпки

Даже незначительные недостатки, допущенные при устройстве обратной засыпке и ее подготовки, приводят в дальнейшем к значительным дефектам в ходе эксплуатации здания, например такие как просадка отмостки, полов, перегородок возводимых на засыпанном грунте. Так же эти недостатки могут привести к обрушению фундаментов, стен и всего сооружения в целом. Остановимся отдельно на каждом возможном случае некачественно произведенной обратной засыпки.

Обратную засыпку земли при строительстве дома производят после устройства фундамента и цоколя, когда конструкции могут уже без повреждения нести нагрузку от грунта и выдерживать боковое давление, возникающее от его уплотнения. Часто этим условием при выполнении обратной засыпки пренебрегают, поскольку боковое давление грунта невозможно ощутить. Для стен подвала боковое давление представляет опасность, если эту нагрузку не воспринимает надподвальное перекрытие. По этой причине были отмечены разрушения множества подвальных стен, особенно там, где при укладке элементов железобетонного перекрытия с помощью автокрана боковое давление земли было усилено давлением колес автомобиля.



Рис. 5,1 'Обрушение стены подвала под действием давления шин автомобиля', 1 - стена; 2 - направление смещения грунта.

Следует помнить, что для обратной засыпки недопустимо использовать грунт худшего качества, чем вынутый, а уплотнение земли во всех случаях обязательно. На большинстве строек землю не уплотняют так, как это определено техническими требованиями, просто набрасывают иногда вместе со строительным и другим мусором. Выполненная таким образом обратная засыпка приводит в дальнейшем ко многим неприятностям.

Землю следует засыпать слоями толщиной не более 0,3 м и каждый слой уплотнять отдельно вручную с помощью трамбовок. Производя засыпку, необходимо обращать внимание на то, чтобы вместе с землей не попадали различные загрязнения, почва, комки размером более 10 см, органические вещества. При строительстве индивидуальных домов машины для производства земляных работ не применяют, поскольку для их нормальной работы необходима свободная территория. Одно из последствий несоблюдения требуемой технологии обратной засыпки - оседание отмостки вокруг дома, задачей которой является отведение дождевой воды от стен дома и цоколя, поэтому отмостку выполняют с уклоном 3-4% от стены.

Неуплотненная засыпка обрушивается, в результате чего отмостка оседает. Наибольшая осадка возникает возле стены, поэтому первоначальный уклон отмостки изменяется, и вода с нее стекает на стену. У большинства индивидуальных домов водостоки имеют нижние выпуски, поэтому стекающая с крыши вода отводится отмосткой непосредственно на стену.

Рис. 5,2 'Осадка отмостки из-за неправильной обратной засыпки', 1 - отмостка; 2 - дождевая вода; 3 - цоколь; 4 - стена; 5 - железобетонное перекрытие; 6 - направление движения воды; 7 - осевший грунт.

Повторяющиеся случаи проникания воды ведут к уплотнению засыпки и ко все большей осадке. Отмостка уже не прикрывает фундамент стены, который в мокром состоянии может промерзнуть. Поскольку нарушается и горизонтальная изоляция, то открывается постоянный доступ воды к стенам. Осадка насыпи у цокольных стен также приводит к серьезным последствиям, например, к оседанию пола; это происходит при нарушении расположенной под полом горизонтальной гидроизоляции. Через разрывы изоляции проникает влага, появляется плесень, начинается гниение.

Как бы хорошо ни уплотняли обратную засыпку, добиться первоначальной плотности грунта невозможно. Под полом может проходить много таких коммуникаций, над которыми можно уплотнять грунт толщиной слоя не менее 50 см. Однако с течением времени засыпка будет осаживаться, уплотняться, поэтому конструкции следует возводить таким образом, чтобы их устойчивости не повредили будущие перемещения, связанные с осадкой.

Под перегородками на первом этаже необходимо в любом случае располагать такие конструкции, которые бы несли всю нагрузку от перегородок, не передавая ее на засыпку, чтобы исключить возможную осадку.

На рис. 5,3 ('Разрушение перегородки, построенной в неверно выбранном месте', 1 - защитный слой бетона; 2 - изоляция; 3 - бетонная стяжка; 4 - гравийная засыпка; 5 - сборная железобетонная балка; 6 - направление движения влаги; 7 - покрытие из мозаичной плитки; 8 - цоколь; 9 - трещина; 10 - перегородка; 11 - основание пола; 12 - затирка) показано образование трещин, которые возникли вследствие того, что перегородка из-за неправильной разметки была установлена не на балке.

Засыпка не смогла вынести нагрузку от перегородки и осела. Развитие трещин можно приостановить, ликвидировав причину осадки. Обратную засыпку нельзя использовать даже под временную нагрузку из-за ее неопределенной несущей способности.



На рис. 5,4 ('Оседание грунта под стойкой лесов', 1 - стойка; 2 - осевшая подкладка; 3 - осевший грунт; 4 - железобетонная балка) приведен пример установки на свежей насыпи подпорки под опалубку железобетонной балки.

Под действием нагрузки от бетона, а также стекающей воды, необходимой для ухода за бетоном, грунт осел и средняя часть балки затвердела, опустившись в этом месте на 6-7 см. После распалубки этот дефект можно устранить лишь долблением и покрытием армированной штукатуркой.

С незнанием правил производства обратной засыпки связаны и ошибки, допускаемые в решениях водоотводов при строительстве домов на склонах. Особенно важно принять правильное решение по отведению воды из-под насыпи у подпорной стенки со стороны холма; иными словами, следует исключить возможность ее накопления. Силы, возникающие в результате замерзания воды в дренах на обратном уклоне или в закупоренном водоотводе, способны нарушить устойчивость всей подпорной стенки



рис. 5,5 'Замерзание воды, накопившейся за подпорной стенкой', 1 - растаявший снег; 2 - снег; 3 - отмостка; 4 - гравийное основание; 5 - бетонный фундамент; 6 - засорившийся водослив; 7 - гравийная засыпка; 8 - кладка).

Необходимо отводить поток грунтовых вод, проходящий вблизи подошвы фундамента сооружения, поскольку рано или поздно из грунта будут вымыты мелкие частицы и его несущая способность в значительной степени снизится. Чтобы избежать таких ошибок, устраивают так называемый буферный слой между фундаментом и основанием сооружения. Это гравийный слой толщиной 10-20 см, который применяют из-за широко распространенного мнения строителей о том, что с его помощью можно улучшить прочностные свойства грунта. Главнейшая роль буферного слоя заключается, однако, в том, чтобы отводить из-под сооружения грунтовые воды или препятствовать их прониканию в него. Явления капиллярности, при которой влага перемещается снизу вверх, зависят от состава грунта: в высокодисперсных глинах и илах высота подъема капиллярной жидкости может быть значительной, в гравии - лишь несколько сантиметров. Буферный слой всегда следует устраивать таким образом, чтобы отводить воды из-под здания в дренажную систему, защищающую его от внешних вод. В случае неправильного размещения системы образуется противопоток и имеющиеся вокруг дома грунтовые или пластовые воды попадают под фундамент, т.е. буферный слой в этом случае может сыграть прямо противоположную роль.

Во время частых дождей летом за короткое время в котловане собирается много воды. Нужно быть готовым к этому - недопустимо возле котлована или траншей хранить такие строительные материалы, смыв которых может оказать вредное воздействие на конструкции фундамента. Совершают ошибку, если надежно не перекрывают обнаруженные старые канавы, а лишь выполняют засыпку землей отдельных участков. Ливневые воды переполняют обводные канавы, и потоки дождевой воды через плохо перекрытые старые канавы поступают в котлован, где могут испортить возводимые конструкции.

Земляные работы чреваты многими неожиданностями. Никогда нельзя точно знать, с чем может встретиться застройщик, выполняя работы по выемке грунта. Например, в земле могут остаться старые коммуникации, а индивидуальному застройщику часто недостает технических знаний по подготовке строительной площадки, в том числе по обнаружению на строительном участке старых коммуникаций. Электрические кабели могут стать причиной несчастных случаев, поврежденные водопроводные трубы приводят к размыву грунта. Очень опасным может оказаться разрушение газопровода, находящегося под землей, поэтому при рытье котлованов для строительства индивидуальных домов следует соблюдать меры предосторожности, чтобы избежать возможных несчастных случаев.

По выше перечисленным случаям видно ,что имеется множество причин которые могут привести к не желаемым последствиям. Чтобы избежать несчастных случаев приходится серьезно относится к обратной засыпке и внимательно следить за всем процессом ее устройства .Помимо серьезного подхода к технологии обратной засыпке , необходимо помнить что данный процесс является достаточно трудоемким, т.е. на его проведения требуется тяжелая техника , необходимы немалые денежные затраты и продолжительное время выполнения.



Список литературы

1. М.И. Гальперин. "Строительные машины" .Учебник для вузов. М.,Высшая школа, 1980.

2. ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ КОТЛОВАНОВ, ТРАНШЕЙ, ПАЗУХ. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ (извлечение из ТР 73-98)

3. Зурнаджи В.А. , Филатова М.Л. , "Усиление оснований и фундаментов при ремонте зданий"

4. Атаев С.С., Данилов Н.Н. и др. "Технология строительного производства", Москва, Стройиздат, 1984г.

5. СНиП 111-4-80*. Техника безопасности в строительстве. Москва, Стройиздат, 1989г.

6. Конников А.С. , Путилин В.В. "Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания." Стройиздат , 1980.-240 с.

7. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР - М.: Стройиздат. 1985 - 40 с.

8. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Крутов и др.; Под общ. Ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985 - 480 с., ил. - (Справочник проектировщика).СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой СССР. - М.: Стройиздат. 1985. - 58 с.

9. Справочник. Основания и фундаменты. / Под ред. Г.И. Швецова / М.:Высшая школа, 1991 - 383 с.

10. СНиП 3.02.01 - 87. Земляные сооружения, основания и фундаменты / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989 - 82 с.

Размещено на Allbest.ru

...