Машины для уплотнения грунтов

При устройстве различных земляных сооружений часто возникает необходимость уплотнения грунта, что предотвращает осадки и сдвиговые деформации сооружения. В гидротехнических земляных сооружениях уплотнение является также эффективным средством снижения фильтрации воды. В зависимости от прочности связей между минеральными частицами грунты подразделяют на связные и несвязные. Прочность связей определяется содержанием влаги в грунте. При уплотнении нарушаются связи между минеральными частицами, создается более плотная их компоновка и вытесняется воздух, благодаря чему грунт приобретает прочность и стабильность, повышается его несущая способность. Плотность грунта оценивается степенью его уплотнения, которая характеризуется отношением практически полученной в сооружении плотности скелета грунта 5пр при данной его влажности к стандартной плотности 6СТ, полученной в лабораторных условиях в приборе стандартного уплотнения Союздор НИИ по ГОСТ и выражается в процентах: £ = 8пр/8ст. При строительстве насыпей должна быть обеспечена следующая степень уплотнения: автодорожных — 95—98%, железнодорожных — 95- 96, гидротехнических — 98-100%. Наибольшая степень уплотнения при наименьших энергозатратах достигается при оптимальной влажности, которая также определяется прибором стандартного уплотнения. Уплотнение грунтов следует производить при влажности, близкой к оптимальной. Переувлажненные грунты не поддаются уплотнению и требуют подсушивания, а грунты с малым содержанием влаги необходимо предварительно доувлажнять. В практике известны три основных метода уплотнения грунтов: статическая укатка, ударное трамбование и вибрирование. С учетом этого грунтоуплотняющие машины подразделяются на машины статического, ударного, вибрационного и комбинированного действия.

Они в зависимости от способа их перемещения бывают прицепные и самоходные, а также в виде навесного оборудования к базовым машинам. По виду рабочего органа уплотняющие машины подразделяются на: катки статические и вибрационные с гладкой, кулачковой и решетчатой металлической обечайкой и катки пневмо-колесные; трамбующие машины на базе гусеничных тракторов, управляемые вручную трамбовки с электрическим или бензиновым двигателем, а также трамбовки на базе гидромолотов к гидравлическим экскаваторам; самопередвигающиеся и навесные к базовым шасси виброплиты, а также виброплиты, навешиваемые на стреле экскаватора вместо ковша. Внутри каждого из этих типов они условно делятся по своей массе на легкие, средние и тяжелые. Согласно принятой индексации уплотняющим машинам присваивается индекс ДУ (дорожный уплотнитель), после которого устанавливается порядковый номер регистрации в реестре задания на проектирование. Так, например, для дорожного прицепного кулачкового катка установлен индекс ДУ-26А, что означает: ДУ — дорожный уплотнитель; 26 — порядковый номер по реестру; А — порядковая буква алфавита после первой модернизации катка. Выбор способа уплотнения и соответствующей ему машины, ее типоразмеры определяются конкретными условиями строительства.

Для искусственного уплотнения грунтов, гравийно-щебеночных оснований и асфальтобетонных смесей при сооружении земляного полотна оснований и покрытий городских дорог, площадей и улиц применяют широкую номенклатуру машин, осуществляющих уп­лотнение укаткой, трамбовкой и вибрацией. При уплотнении частицы грунта или материала смещаются и укладываются более компактно за счет вытеснения жидкой и газообразной фаз, что приводит к уменьшению объема грунта (материала) и формирова­нию более плотной и прочной его структуры.

Ориентировочные значения оптимальных влажностей и максимальных плотностей грунтов приведены в таблице

Трамбующие машины послойно уплотняют насыпные тяжелые связные и несвязные грунты слоями 1 .1,5 м, а также грунты в естественном залегании свободно падающими массивными трамбующими органами в виде железобетонных и чугунных плит круглой или квадратной в плане формы с площадью опорной поверхности около 1 м2. Необходимая плотность насыпного грунта достигается за 3 .6 ударов плиты по одному месту. Трамбование осуществляется циклично или непрерывно. Цикличное уплотнение грунта обеспечивается плитами 11 массой 1 . 1,5 т, подвешенными на стропах к подъемному канату 10 экскаватора-драглайна или стрелового самоходного крана. Плиты поднимают* грузовой лебедкой на высоту 1 .2 м и сбрасывают на уплотняемый грунт. Частота ударов не превышает 0,05 .0,1 с-1, энергия единичного удара — 10 . 15 кДж. Трамбующие машины цикличного действия применяют в основном для работы в стесненных условиях на объектах с небольшими объемами работ.