Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 12.10.2014

Долговечность и устойчивость земляных сооружений и сооружений, возведенных на грунтовых основаниях, зависят от качества уплотнения. Уплотнение грунтов — одна из важных операций в технологическом процессе строительства. Качество уплотнения зависит от правильного подбора и использования уплотняющего оборудования, определяемого ха­рактером грунтов и условиями производства работ. Грунты уплотняют в насыпях, на откосах, при засыпке траншей и котлованов, на больших пло­щадях и в труднодоступных местах, в стесненных условиях. Для таких разнообразных условий работы требуются особые машины, которые раз­личаются как по конструкции, так и по принципу действия. Основная мас­са машин предназначена для уплотнения насыпных грунтов.

Процесс уплотнения грунтов включает в себя две идущие парал­лельно операции: разрушение существующей структуры грунта и созда­ние новой, более устойчивой к различным механическим воздействиям. Чем менее прочна исходная структура грунта, тем легче она разрушает­ся и, следовательно, тем эффективнее уплотнение, и наоборот. При уп­лотнении частицы грунта смещаются. Это необходимо для наиболее ком­пактной их укладки, вытеснения жидкой и газообразной фазы и сопро­вождается уменьшением объема и формированием плотной и прочной структуры, способной выдерживать нагрузки, связанные с эксплуатацией инженерных сооружений.

Однократная нагрузка и разгрузка грунта вызывает как остаточные, так и упругие деформации, причем остаточные деформации значительно превосходят упругие. При многократном действии нагрузки и разгрузки ^ соотношение упругих и остаточных деформаций постепенно меняется, и * грунт в конце концов приходит в состояние, отличающееся постоян — а ством его упругих свойств. 5

Если увеличить нагрузку сверх той, при которой упругие свойства 3

в

грунта стали постоянными, то в грунте вновь возникнут остаточные де — 3 формации, которые при достаточно большом числе повторений нагрузки и ы разгрузки приведут его в новое стабилизированное состояние с большим § модулем упругости. Увеличивать нагрузку можно лишь до тех пор, пока ь не будет достигнут предел прочности грунта. С дальнейшим повышением © нагрузки появляются преимущественно деформации сдвига, сопровождаю — Ц щиеся трещинами и даже разрыхлением сложившейся структуры. Это § свидетельствует о том, что предел прочности грунта превзойден. §

Рассматривая процесс накопления необратимой деформации уплот­няемого грунта при однократном или периодическом нагружениях, сле­дует иметь в виду, что качественных различий между ними нет. В обоих случаях при одинаковых силах деформации зависят от времени (непре­рывного или суммарного) действия нагрузок. Однако при одинаковом общем времени действия нагрузки рост необратимых деформаций под действием периодического нагружения идет несколько быстрее. Объяс­няется это тем, что во время периодических разгрузок грунта частично или полностью успевает восстанавливаться лишь обратимая часть де­формаций. При этом несколько изменяется взаимная ориентация частиц грунта и уменьшается их самозаклинивание. Поэтому при повторном нагружении деформация грунта облегчается.

С учетом этих свойств грунтов уплотнение их машинами произ­водят посредством периодически повторяющихся нагружений и разгру­зок грунта — так называемых цикличных нагрузок. При таком режи­ме работы чередуются изменения напряженного состояния грунта.

В зависимости от характера нагружений меняются максимальное значение достигаемого напряжения, скорость его изменения и время дей­ствия нагрузки, т. е. основные факторы, определяющие эффективность уплотнения.

Характер изменения напряженного состояния под рабочим орга­ном определяет проявление тех или иных свойств грунта. Поэтому в зависимости от вида нагружения различают статические и динамичес­кие воздействия на грунт. Статическое воздействие характеризуется сравнительно небольшими скоростями изменения напряженного состоя­ния грунта и происходит под действием постоянной или плавно изменя­ющейся нагрузки. Такое воздействие реализуется обычно давлением массивного колеса или барабана, перекатываемого по поверхности уп­лотняемого грунта.

При динамическом воздействии на грунт резко изменяется напря­женное состояние его под ударами массивного элемента рабочего органа вследствие прохождения через грунт ударных волн, вибрационного воз­действия и т. п.

В соответствии с различными воздействиями на уплотняемый грунт выпускают машины статического (прессование, укатка) и динамическо­го (удар, вибрация, удар совместно с вибрацией) действия. Границы меж­ду указанными типами машин часто оказываются довольно расплывча­тыми. Так, при работе машин статического действия наблюдаются дина­мические эффекты, которые в зависимости от конструктивного исполне­

ния машины и режима ее работы могут быть выражены в большей или меньшей степени. Трудно установить также четкую границу между удар­но-вибрационными и вибрационными машинами. Еще сложнее разгра­ничить ударно-вибрационные и ударные машины.

Вместе с тем, несмотря на некоторую неопределенность в границах, подобная классификация машин дает возможность достаточно правиль­но оценивать основные факторы воздействия на грунт.

Роторные траншейные экскаваторы предназначены для рытья тран­шей (под газопроводы, нефтепроводы, водопроводы, кабели связи, трубо­проводы канализации, теплофикации, дренажа и других коммуникаций) большой протяженности с большим объемом земляных выемок, преиму­щественно вне населенных пунктов, когда не требуется частой переброс­ки машин с одного участка на другой.

Роторный траншейный экскаватор состоит из тягача, в качестве которого обычно используют гусеничный переоборудованный трактор, и рабочего органа (рис. 7.30).

Рабочий орган представляет собой жесткий ротор, вращающийся от­носительно внутренней рамы от механического или гидравлического при­вода. По наружному периметру ротора закреплены ковши, обеспечиваю­щие вырезание и перемещение грунта, который, высыпаясь в верхней ча­сти ротора, попадает на направляющие желоба и далее на конвейер, кото­рый укладывает его вдоль траншеи. Подъем и опускание рабочего органа осуществляется при помощи гидроцилиндров и системы рычагов.