Білецький А.А. Організація і технологія будівельних робіт: Навч. посібник

Подождите немного. Документ загружается.

Організація і технологія будівельних робіт

Основними показниками, що характеризують роботу ущільнюючих

машин, є:

• товщина ущільненого шару ґрунту;

• рівномірність ущільнення по глибині шару ґрунту;

• необхідна кількість проходів по одному сліду для досягнення

проектної щільності.

Оптимальна товщина шару ущільненого ґрунту залежить від виду

котків, їх параметрів, вологості ґрунту і може бути визначена за

формулами:

для гладких котків

Ну = А

,Rq

⋅

(2.31)

для пневмоколісних котків

Ну = А

ξϖ

−

⋅

(2.32)

для кулачкових котків

Ну = 0,65 (L - 0,25b - h

), (2.33)

де w, w

- відповідно вологість ґрунту, що ущільнюється і оптимальна воло-

гість, %; q - лінійний тиск котка, кН/см; R - радіус котка; Q - сила ваги одно-

го колеса пневмоколісного котка, кН; р - тиск в шині, кН;

- коефіцієнт жо-

рсткості шини ,

=f (р); L - довжина котка; b - товщина кулачка; h

- товщи-

на розпушеного шару після проходу кулачкового котка; А - експеримента-

льний коефіцієнт: - для гладких котків 0,3...0,4; - для пневмоколісних котків -

0,2.

При ущільненні ґрунту машинами динамічної дії робочим органом

ущільнюючих машин є трамбувальні плити різних розмірів, ваги і

форми, що скидаються на поверхню ґрунту з різної висоти. Явище

удару трамбувальної плити по поверхні ґрунту протікає за короткий

проміжку часу. За цей проміжок часу кінетична енергія падаючої

плити передається частинкам ґрунту, викликаючи їх

щільну укладку.

Організація і технологія будівельних робіт

Сила удару прямо пропорційна масі плити (G), висоті скидання (Н)

і обернено пропорційна тривалості удару і глибині занурення плити за

один удар (

h) (рис. 2.44).

Технологія ущільнення ґрунту трамбувальними плитами і вальце-

вою трамбівкою приведена на рис. 2.45.

Рис. 2.45. Ущільнення ґрунту трамбуванням:

а – трамбувальними плитами на базі крана-екскаватора; б – трамбувальною

машиною на базі гусеничного трактора: в - при зворотному засипанні котло-

ванів; г – вальцевою трамбівкою на укосах

Машини і механізми вібраційної дії передають ґрунту частий коли-

вний рух. В результаті порушуються зв’язки між частинками, що спо-

нукає їх взаємному руху і більш щільній укладці. Ефективність вібра-

ції залежить від механічного складу ґрунту (краще різнорідний), воло-

гості ґрунту, тривалості вібрації.

Рис. 2.4. Схема ущільнення

ґрунту машинами динамічної дії.

Рис

. 2.42. Схема ущільнення

ґрунту машинами динамічної дії.

Організація і технологія будівельних робіт

Під дією вібрації значно змінюється коефіцієнт внутрішнього тертя

(

) ґрунту. Так сухий пісок до вібрації мав К

= 0,5, під час вібрації

= 0,07, після вібрації - К

= 0,85. Інтенсивність ущільнення пі-

двищується зі збільшенням частоти коливань. В виробничих умовах

використовують віброплити, віброущільнювачі поверхневі і глибинні,

віброкотки (рис. 2.46).

Рис. 2.46. Ущільнення ґрунту глибинними гідровібраторами:

а - на глибину до 2 м; б – на глибину до 10 м; в – схема перекриття зон ущі-

льнення гідровібратором: 1 – глибинні вібратори на штангах; 2 – місця зану-

рення вібраторів; 3 – зона ущільненого гранта; 4 – гідровібратор; 5 – підве-

дення електроенергії; 6 – підведення води

Машини для ущільнення ґрунту вибирають з врахуванням лінійних

розмірів, площі і форми поверхонь, які необхідно ущільнити, обсягів і

інтенсивності робіт, виду і властивостей ґрунтів, характеру дії ущіль-

нюючих засобів на ґрунт і економічних показників.

Котки і ущільнюючі машини слід вибирати так, щоб напруга, яка

виникає в ґрунті, не була руйнівною:

max

=(0,8...0,9) σ

руйн

. (2.34)

При застосуванні котків максимальний питомий тиск (МПа) на

ґрунт не повинен перевищувати для легких і середніх суглинків

0,7...1,5; середніх і тяжких суглинків 1,5...4,0; тяжких суглинків і глин

Організація і технологія будівельних робіт

4,0...6,0. У всіх випадках товщина шару ґрунту, яку необхідно

ущільнювати, не повинна перевищувати максимальної ущільнюючої

здатності машини за технічною характеристикою.

Продуктивність машин для ущільнення оцінюється в одиницях площі

(м

/год) або в одиницях об’єму (м

/год):

- для машин безперервної дії (котки, віброплити)

)(

kcBV

−

(2.35)

де V - швидкість переміщення машини, м/год; В - ширина ущільненої смуги,

м; с - ширина смуги перекриття, м; n - число проходів по одному сліду; к

коефіцієнт використання машини в часі;

- для машин циклічної дії

kkmF60

впер

⋅

⋅⋅⋅

(2.36)

де F - площа ударної поверхні плити, м

; m - число ударів за хвилину; к

пер

коефіцієнт перекриття, 0,8; n - число ударів, необхідних для ущільнення,

щоб досягнути проектної щільності.

Продуктивність в одиницях об’єму визначається за виразом

, (2.37)

де Н

- товщина шару ґрунту в ущільненому стані, м.

Виконання земляних робіт в зимовий період. У зимовий період

ґрунтова вода замерзає і зв’язує мінеральні частинки ґрунту в тверде

тіло. Щоб полегшити розробку замерзлих ґрунтів, виконують такі

заходи (рис. 2.47):

• захист ґрунтів від глибокого промерзання;

• розморожування замерзлого ґрунту;

Організація і технологія будівельних робіт

• попереднє розпушування замерзлого ґрунту механізованим

способом або подрібнення вибухом.

Способи підготовки мерзлого ґрунту до розроблення

землерізальними машинами

Захист ґрунту

від промерзання

Розморожування

мерзлих ґрунтів

Подрібнення

вибухом

Попереднє

розпушування

Глибоке

розпушування

Снігозатримання

Утеплення

ґрунту

Пальники Молотом

Вібророзпушувачем

Розрізанням на блоки

Прорізанням щілин

Водяні, парові і

електричні голки

Електроди

Тепляки

Організація і технологія будівельних робіт

Рис. 2.47. Способи підготовки мерзлого ґрунту до розробки

землерізальними машинами

Захист ґрунтів від глибокого промерзання виконують такими осно-

вними способами: вкривають ґрунт теплоізоляційними матеріалами

(шлаком, соломою, торфом тощо); орють або глибоко розпушують

ґрунт тракторним розпушувачем; затримують сніг (рис. 2.48,

а, б, в).

Розморожування замерзлих ґрунтів виконують двома відомими

основними способами: поверхневим і глибинним.

За поверхневим способом розморожують ґрунт з поверхні землі

нагрівальними елементами у вигляді печей або безпосередньо діючи

вогнем на нього.

За глибинним способом прогрівають ґрунт за допомогою нагріва-

льних приладів у вигляді голок (електричних, водяних циркуляційних

або парових), що вставляються

в пробурені свердловини.

Способи підготовки мерзлого ґрунту до розроблення

землерізальними машинами

Захист ґрунту

від промерзання

Розморожування

мерзлих ґрунтів

Подрібнення

вибухом

Попереднє

розпушування

Глибоке

розпушування

Снігозатримання

Утеплення

ґрунту

Пальники Молотом

Вібророзпушувачем

Розрізанням на блоки

Прорізанням щілин

Водяні, парові і

електричні голки

Електроди

Тепляки

Організація і технологія будівельних робіт

Рис. 2.48. Способи зменшення глибини промерзання, розпушування і

розробки мерзлого ґрунту:

а - розпушування і утеплення ґрунту над виїмкою з осені; б – перелопачу-

вання ґрунту в межах глибини промерзання; в, г, д - розпушування мерзлого

ґрунту механічним способом; е – клини для розпушування ґрунту ударним

способом; ж – вантажі для подрібнення ґрунту; з, и, к - розпушування ґрун-

ту вибухом; л, м – нарізання щілин дисковою і

баровою машинами; н, о –

способи прибирання блоків мерзлого ґрунту після нарізання щілин.

Розпушування замерзлого ґрунту виконують з допомогою трактор-

них розпушувачів (рис. 2.49) на глибину до 0,35 м, або одноківшовими

екскаваторами, перелопачуючи його на глибину можливого проме-

рзання. При вказаній глибині промерзання розпушування замерзлого

ґрунту може виконуватись вібраційними розпушувачами.

Замерзлий шар ґрунту завтовшки до 0,7 м подрібнюють молотом у

вигляді кулі, груші або клина, що

падає, підвішеним до стріли крана

або екскаватора (рис. 2.48,

г, д, е, ж).

Організація і технологія будівельних робіт

Розробка мерзлого ґрунту включає нарізування баровими або

фрезерними машинами у мерзлому шарі блоків та наступне видалення

їх за допомогою тракторів або кранів (рис. 2.48,

л, м, н, о).

2.4.2 Виконання земляних робіт гідромеханічними

способами

Гідромеханічними називаються способи виконання земляних робіт

на основі використання енергії води для розробки, транспортування і

вкладання ґрунту. Такими способами при наявності достатньої кілько-

сті води розробляють в основному незв’язні ґрунти.

Гідромеханічні способи застосовують при зведенні гідротехнічних

споруд, будівництві доріг, при підготовці значних за площею терито-

рій під забудову, при розробці

виїмок, видобуванні будівельних мате-

ріалів.

Ці способи мають ряд переваг перед іншими способами. Це безпе-

рервні технологічні процеси із значною концентрацією виробничих

потужностей устаткування, високим рівнем комплексної механізації

робіт, низькою трудомісткістю.

Найбільшої ефективності виконання земляних робіт гідромеханіч-

ними способами досягають за таких умов: річний обсяг робіт не пови-

нен перевищувати 100

тис. м

ґрунту; при наявності легкорозмивних

ґрунтів; при забезпеченні електроенергією та достатньою кількістю

води; відстань транспортування пульпи повинна бути не менше 300 м.

Розпізнають два способи гідромеханічної розробки ґрунту:

Рис. 2.49. Тракторний

розпушувач

Рис. 2.47. Тракторний

розпушувач

Організація і технологія будівельних робіт

- гідромоніторний, за яким ґрунт у відкритому вибої розроблюється

потужним вузьконаправленим струменем води, який вилітає при

великому тиску з насадки спеціальної гідравлічної установки – гідро-

монітора;

- рефулерний, за яким ґрунт у підводному вибої річки, водоймища

або затопленого кар’єру розроблюється плавучою установкою –

землевсмоктувальним снарядом (земснарядом).

При гідромоніторному способі розробки ґрунту розпізнають дві

схеми розмиву ґрунту гідромоніторами: зустрічним вибоєм – „знизу

вверх” і попутним вибоєм „зверху вниз”(рис. 2.50).

Рис. 2.50. Схеми розробки ґрунту гідромонітором:

а – попутним вибоєм; б – зустрічним вибоєм; 1 – гідромонітор; 2 - пульпа

Щільні ґрунти розроблюють зустрічним вибоєм, направляючи

струмінь води до підніжжя укосу для підмиву і обвалення ґрунту.

Пухкі, незв’язні ґрунти розробляються попутним вибоєм, при цьому

гідромонітор розміщують на брівці виїмки. При цьому на 1 м

ґрунту,

який розмивають, витрачають 3...15 м

води.

Розмитий гідромонітором ґрунт при сприятливому рельєфі у

вигляді водогрунтової суміші (пульпи) відводиться лотками або тру-

бопроводами, а при несприятливому рельєфі пульпу перекачують ґру-

нтовою помпою.

При рефулерному способі розробки ґрунт з дна водоймища засмок-

тується помпою земснаряда разом з водою і подається у пульпопровід,

спочатку плавучий, далі у береговий (

рис. 2.51).

Інтенсивність засмоктування ґрунту залежить від його грануломет-

ричного складу, зв’язності і як наслідок опору ґрунту розмиванню,

параметрів потоку на вході в забірну трубу і висоти вибою.

Організація і технологія будівельних робіт

100

Рис. 2.51. Схема земснаряда:

1 – стріла підвіски всмоктувальної труби; 2 – рубка управління; 3 – надбудо-

ва; 4 – трансформатор; 5 – пальовий апарат; 6 – напірний пульпопровід; 7 –

понтон; 8 – всмоктувальна труба

Зв’язні ґрунти необхідно попередньо розпушувати механічними

або гідравлічними пристроями, які розміщуються біля входу у забірну

трубу.

Розробка підводної виїмки виконується папільонуванням (перемі-

щенням) земснаряда. Папільонування залежно від моделі і оснащення

земснаряда може бути паралельне якірне і пальове. При паралельному

якірному переміщенні земснаряда його корпус закріплюється до

берегових якорів за допомогою

чотирьох канатів. При використанні

палів для робочого переміщення земснаряда достатньо двох якірних

канатів. Палі, які розміщені в кормовій частині корпусу земснаряда,

перемінно опускаються на дно виїмки, коли земснаряд, як маятник,

здійснює повертання в одну чи протилежну сторону. Повертання зем-

снаряда виконується шляхом підтягування його корпусу канатами до

одного чи іншого

берега, де кінці канатів закріплюються до якорів.

Положення земснаряда відносно вибою визначається рівнем води у

вибої. Коливання рівня води можуть призвести до зміни відміток дна

вибою. При розробленні ґрунту в котлованах під споруди необхідно

залишати захисний шар товщиною 0,5...1,5 м, котрий після осушення

котловану видаляється землерізально-транспортними машинами.