Учебно-методический комплекс по дисциплине «Технология строительного производства» (стр. 18 )

Способы уплотнения грунтов: укатывание; трамбование; вибрация.

Способ укатки применяется для уплотнения связных и малосвязных грунтов (суглинков, супесей).

Трамбованием и вибрацией рекомендуется уплотнять несвязные грунты (песчаные, гравелистые, галечные). Уплотнение грунта трамбованием эффективно на любых грунтах, но оптимальных результатов достигает на грунтах с пониженной влажностью.

Для уплотнения грунтов используют различные машины: катки статического действия с гладкими, кулачковыми и вибровальцами, с пневматическими шинами; трамбующие машины с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плитами, с виброплитами.

На выбор уплотняющих механизмов оказывает влияние степень требуемого уплотнения, свойства грунта, объемы выполняемых работ, сроки и темпы производства работ, погодные условия.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, катками на пневмошинах, решетчатыми катками. Это обусловлено простотой и надежностью оборудования, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью. В построечных условиях используют также и машины динамического действия – катки с вибрационными механизмами.

Катки не могут быть использованы в стесненных условиях, труднодоступных местах, при большой крутизне уплотняемой поверхности (круче 1:5) и при необходимости уплотнять грунт на глубину более 0,4...0,5 м.

Основные показатели, характеризующие работу уплотняющих машин, следующие: толщина уплотняемого слоя; равномерность уплотнения по глубине слоя; необходимое число проходов по одному месту.

При выборе типа катка необходимо учитывать характер взаимодействия его рабочего органа с грунтом (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Схемы взаимодействия органов грунтоуплотняющих машин с грунтом:

а – валец гладкого катка; б – пневмошинный каток; в – кулачковый каток;

г – трамбовка.

Катки с гладкими вальцами на пневматическом ходу применяют для уплотнения несвязных грунтов, толщина слоя уплотнения Н0 = 0,15 м, число проходов катка по одному месту n = 4…10. Катки с гладкими вальцами неравномерно передают нагрузку на грунт и неравномерно уплотняют его в пределах толщи уплотняемого слоя НО. Максимальные напряжения в грунте под гладким вальцом после каждого прохода увеличиваются в связи с уменьшением площади контакта вальца с грунтом.

где qЛ — линейное давление (отнесенное к ширине катка), кН/см; R — радиус катка, см (рис. 5.9, а); Е0 — модуль деформации грунта, МПа.

Кулачковые катки используют для уплотнения связных грунтов, Н0 = 0,25…0,4 м, n = 4…14.

В процессе уплотнения грунта кулачковым катком в слое уплотненного грунта можно выделить три зоны (рис. 5.9, в); h3 — ниже опорной поверхности кулачка, в которой грунт подвергается интенсивному уплотнению вертикальной нагрузкой; h2, в которой грунт уплотняется за счет сдвига его в боковом направлении в результате внедрения в него кулачка, h1 в которой грунт разрыхляется при выглублении кулачка, и последующее уплотнение его может быть осуществлено только при уплотнении вышележащего слоя.

Применение кулачковых катков на несвязных грунтах неэффективно из-за плохой уплотняемости и податливости разрушению при вдавливании кулачка. Наибольшее давление, передаваемое кулачковым катком на грунт,

σmax = Q/(0,5mf),

где Q — сила тяжести катка, кН; т — число рядов кулачков по ширине катка; f — опорная поверхность торца одного кулачка, см2.

Нагрузка на один кулачок должна быть разрушающей для данного грунта, но не такой, чтобы кулачок вдавливался в грунт на всю высоту; по мере увеличения числа проходов и уплотнения грунта погружение кулачка должно уменьшаться.

Пневмошинные катки уплотняют любые грунты, Н0 = 0,15…0,5 м, n = 4…8 для несвязных грунтов; n = 6…12 на связных грунтах.

При взаимодействии с грунтом пневмошинных катков деформируется не только грунт, но и сама шина, что приводит к относительно равномерному распределению напряжений в грунте.

предложил для определения давления на грунт пользоваться формулой

σmax = p/(1-ξ)

где р — давление в шине, МПа; ξ — статический коэффициент жесткости покрышки.

Оптимальная толщина слоя уплотняемого грунта зависит от вида катков, их параметров, влажности грунта и может быть вычислена по следующим формулам:

для гладких катков

для пневмошинных катков

для кулачковых катков

H0 = 0,65 · (L + 0,25 · b – h1).

где w — влажность уплотняемого грунта, %; w0 — оптимальная влажность грунта, %; Q1 — сила тяжести, приходящаяся на одно колесо пневмошинного катка, кН; L — длина кулачка, см; b — толщина кулачка, см; h1 — толщина верхнего разрыхленного слоя после прохода кулачкового катка, см; А — коэффициент, полученный на основании экспериментальных исследований: для гладких катков на сыпучих грунтах 0,4; для гладких катков на связных грунтах 0,3; для пневмошинных катков на любых грунтах – 0,2.

Решетчатые катки используют для уплотнения связных комковатых грунтов, со смерзшимися комьями и гравелистых грунтов.

Схемы движения катков должны быть увязаны с размерами поперечного сечения возводимых насыпей. При небольшой ширине насыпей разворот катков на них невозможен и осуществляется за пределами насыпей. От края насыпи катки проходят не ближе 0,5 м, что приводит к образованию неуплотненной зоны по откосу («бахромы»). Неуплотненный грунт с откосов обычно срезают, направляя его в насыпи.

5.5.3. Технология уплотнения грунта машинами статистического

и динамического действия

Процессу уплотнения грунта в планировочной насыпи предшествует ряд строительных операций: подготовка основания под насыпь и под каждый укладываемый слой; доставка грунта; насыпка-навал грунта; послойное разравнивание насыпанного грунта; доувлажнение и выдерживание грунта до равномерного распределения влаги; уплотнение грунта; срезка неуплотненных слоев грунта с откосов и перемещение его в тело основной насыпи.

Разравнивание грунта в насыпи производят горизонтальными слоями при продольном перемещении бульдозера по площадке. Оптимальная толщина слоев укладываемого и разравниваемого грунта в рыхлом состоянии 0,2…0,4 м. Последовательность и число проходок бульдозера устанавливают в зависимости от свойств грунта и ширины насыпи. Разравнивание производят от краев насыпи с перекрытием предыдущей проходки на 0,3…0,4 м.

Уплотнение грунта на насыпи ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, каждая последующая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2…0,3 м.

Уплотнение грунта машинами динамического действия. В качестве рабочих органов трамбующих машин применяют трамбующие плиты разных размеров, веса и формы, которые сбрасывают на поверхность грунта с различной высоты.

Явление удара плиты о поверхность уплотняемого грунта протекает в короткий отрезок времени — от момента соприкосновения плиты с грунтом до момента прекращения погружения ее в грунт.

За этот отрезок времени кинетическая энергия падающей плиты передается частицам грунта, вызывая их плотную укладку и нарастающее сопротивление, а отсюда и изменяющуюся силу удара. Сила удара от максимального значения в момент соприкосновения с поверхностью грунта постепенно снижается до нуля. Сила удара прямо пропорциональна силе тяжести плиты Q, а также высоте падения Н и обратно пропорциональна продолжительности удара τ и глубине погружения за один удар Δh. Максимальное напряжение можно определить по формуле

где F — площадь соприкосновения грунта с трамбовкой (площадь поверхности трамбующей плиты).

Уплотнение грунта машинами статического действия. Машины и механизмы вибрационного действия сообщают грунту частые колебательные движения. В результате их и статической нагрузки от силы тяжести грунта и машины нарушаются связи между частицами грунта, происходят взаимные перемещения их и более плотная укладка. Хорошо поддаются уплотнению несвязные и малосвязные грунты. Неэффективно уплотняются суглинки и глины.

Эффект вибрации зависит от многих факторов: 1) крупности частиц; 2) влажности грунта; 3) частоты колебаний.

В производственных условиях применяют машины разных типов, уплотняющие грунт не только благодаря вибрации, но и комбинированному воздействию вибрации с укаткой, с трамбованием, с водой (табл. 5.3). Эффективность комбинированного воздействия на грунт значительно выше.

Для уплотнения грунта в насыпном и естественном состоянии на большую глубину используют стержневые электровибраторы, успешно работающие на песчаных и других рыхлых малосвязных грунтах при одновременной подаче в зону уплотнения воды. В связи с большой стоимостью уплотнения таким способом его можно применять только при невозможности уплотнения грунта обычными приемами.

Таблица 5.3. Параметры виброуплотняющих машин

Машины для уплотнения грунта выбирают с учетом линейных размеров, площади и формы уплотняемых поверхностей; объемов и интенсивности работ; вида и свойств грунта; характера воздействия уплотняющего органа на грунт; экономических показателей.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56