Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Производительность и достижение прочной и плотной структуры грунта

Послойное уплотнение грунтов ведут на участках определенной длины, называемых захватками. В конце захватки машины поворачиваются и двигаются в обратном направлении. Самоходные катки снабжают реверсивным устройством, что облегчает и ускоряет перемену направления движения, позволяя вести укатку так называемым челночным способом. Уплотнение начинают с краевых полос участка. Каждая новая полоса движения машины должна частично перекрывать предыдущую. После того как будет перекрыта вся отведенная для уплотнения поверхность, в том же порядке совершаются второй и последующие проходы машины. Работа по уплотнению слоя грунта прекращается лишь по достижении грунтом требуемой плотности.
Техническая производительность машин (м3/ч) при уплотнении грунтов может быть определена как
Производительность и достижение прочной и плотной структуры грунта

где Нсл — толщина уплотняемого слоя грунта в плотном теле, м; В — ширина уплотняемой полосы, равная ширине рабочего органа машины, м; b — перекрытие полосы предыдущего прохода, м, которое обычно равно 0,1—0,3 м; v — скорость движения машины, км/ч; n — число проходов машины, необходимое для доведения грунта до требуемой плотности; η — коэффициент, учитывающий потери, связанные с поворотами машины на концах захватки, переключением скоростей движения и т. п.; обычно η = 0,8—0,85; при самоходных катках η = 0,9—0,95.
В некоторых случаях, как, например, при уплотнении конструктивных слоев дорожной одежды, устраиваемых из грунтов, укрепленных цементами, представляет интерес производительность, выраженная в м2/ч:
Производительность и достижение прочной и плотной структуры грунта

Повышать производительность, как это видно из формулы, возможно увеличением толщины уплотняемого слоя Hcл, ширины уплотняемой полосы В и скорости движения v, а также уменьшением необходимого числа проходов n. Коэффициент η во многом определяется организацией работ. В частности, он снижается с уменьшением длины захватки.
В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению толщины уплотняемых слоев. В предвоенные годы толщина уплотняемого слоя составляла 0,15—0,25 м, в настоящее время 0,3—0,4 м. Это увеличение толщины слоя связано прежде всего с увеличением мощностей землеройно-транспортных и транспортных машин, а также со стремлением снизить затраты на разравнивание грунта.
Увеличение толщины уплотняемых слоев влечет за собой необходимость в увеличении поперечных размеров площадей контактов рабочих органов машин с уплотняемым грунтом, что при необходимости сохранения постоянными контактных давлений приводит к росту масс как рабочих органов, так и машин в целом. Расчеты и практика проектирования машин показывают, что масса катков с гладкими вальцами, кулачковых и вибрационных машин увеличивается прямо пропорционально квадрату толщины уплотняемого слоя. В такой же зависимости от толщины уплотняемого слоя находятся и массы рабочих органов трамбующих машин, но масса самих машин растет несколько меньше. В меньшей мере увеличивается и масса катков на пневматических шинах. Так, с увеличением толщины уплотняемого слоя в 3 раза масса катка возрастает в 6 раз.
Увеличение массы как рабочих органов, так и самих машин крайне нежелательно в связи с трудностями, которые возникают при эксплуатации, и особенно при перевозках машин с одного объекта на другой, а также ввиду ухудшения некоторых оценочных показателей, например металлоемкости.
При составлении проекта организации работ, выбирая толщину уплотняемого слоя и связанный с нею тип машин, следует иметь в виду, что производительность возрастает не прямо пропорционально толщине уплотняемого слоя грунта, а в несколько меньшей мере, что объясняется ухудшением других показателей, от которых эта производительность зависит, и в частности маневренности, а иногда и скорости. Стоимость уплотнения единицы объема грунта с увеличением толщины уплотняемого слоя, как правило, вначале снижается, а затем стабилизируется, а в некоторых случаях и повышается. Удорожание в основном связано с необходимостью перехода на более мощный, но зато и значительно более дорогой тягач. Таким образом, повышение производительности путем увеличения толщины уплотняемого слоя рационально осуществлять лишь до определенных пределов. Эти пределы зависят от типа машин и будут рассмотрены ниже.
Чем выше влажность, тем легче достигается необходимая степень уплотнения, однако при условии, если для этого не требуется отжатие излишков воды, Поэтому, как это уже было показано, верхний предел влажности находится в зависимости от требуемой плотности грунта.
При недостаточной влажности грунтов требуемые плотности достигаются уменьшением толщины уплотняемого слоя. Из формулы (49) видно, что глубина активной зоны, а следовательно, и оптимальная толщина уплотняемого слоя грунта должны уменьшаться прямо пропорционально относительному уменьшению влажности, что приводит к уменьшению производительности машин. Производительность может быть сохранена лишь тогда, когда при неизменной толщине уплотняемых слоев и поперечных размеров поверхностей контактов рабочих органов машин увеличиваются контактные давления, т. е. уплотнение производится более тяжелым типом машины. Для определения значений контактных давлений более тяжелых машин, когда требуемая плотность равна максимальной стандартной, можно пользоваться значениями, приведенными в последней графе табл. 45, а при требуемой плотности, равной 0,95 δmах, для этой цели может служить рис. 65. Этим графиком устанавливается относительное превышение контактного давления σ'0, соответствующего какой-то пониженной влажности W1 по сравнению с той его величиной σ0, которая была необходима при оптимальной влажности грунта W0.
Производительность и достижение прочной и плотной структуры грунта

Для сохранения той же производительности процесса уплотнения и обеспечения высокого качества работ применяют искусственное увлажнение грунтов. Для этого по поверхности отсыпанного слоя разливают воду поливочной машиной. Примерная норма розлива устанавливается расчетом по разности между оптимальной и фактической влажностями грунта с учетом потерь воды на испарение. Затем грунт перемешивают дорожной фрезой или дисковой бороной. Между розливом и перемешиванием делается разрыв по времени, что облегчает перемешивание, так как за это время грунт по глубине слоя успевает пропитаться водой. Такая технология увеличения влажности грунта трудоемка, особенно при связных грунтах, которые плохо перемешиваются. Трудно также добиться равномерного увлажнения грунта. Стоимость этих работ, особенно при большой дальности возки воды, высока, однако даже и в этом случае затраты, как правило, окупаются повышенным сроком службы дорожной одежды и улучшенными эксплуатационными качествами дороги.
Увеличивать влажность грунта лучше всего в грунтовом карьере, поверхность которого на какой-то определенный срок затапливается. Время и срок такого затопления выбирают в зависимости от вида грунта и глубины будущего забоя. Чаще всего затопление производят за год до разработки карьера на срок в 5—6 месяцев и более. За несколько месяцев до разработки грунта воду спускают. Метод особенно эффективен при лёссовидных грунтах, которые широко распространены в южных районах. В результате такого затопления эти грунты, которые по сравнению с другими видами обладают хорошей фильтрационной способностью, имеют равномерное распределение влаги. Однако метод применим при наличии соответствующего рельефа местности и близко расположенных водоемов.
Как это следует из формулы (51), на производительность оказывает значительное влияние ширина уплотняемой полосы В, которая определяется поперечными размерами рабочих органов машины. Производительность прямо пропорциональна ширине полосы, в такой же зависимости от ширины полосы находится и масса машины. Поэтому, с точки зрения повышения производительности, при одинаковой массе машин предпочтение следует отдать той, которая способна уплотнять грунт хотя и при меньшей толщине слоев, но полосами большей ширины. Такой вывод следует из того, что масса машин прямо пропорциональна ширине полосы и квадрату толщины уплотняемого слоя. Следовательно, при постоянной массе машин, поступившись несколько толщиной уплотняемого слоя, можно заметно увеличить ширину полосы. Однако с ее увеличением снижается маневренность машин и потому рост ширины полосы возможен лишь в каких-то определенных пределах.
Производительность прямо пропорциональна скорости движения машин. Поэтому, казалось бы, выгодно эту скорость повышать. Однако исследования показали, что при уплотнении связных грунтов простое увеличение скорости движения катков ухудшает получаемую в итоге структуру грунта, даже если плотность грунта остается одинаковой. Повышение скорости несколько уменьшает плотность только при первых проходах, когда грунт находится в рыхлом состоянии. При дальнейших проходах различие между плотностями исчезает. Небольшое влияние скорости на получаемую плотность объясняется тем, что в диапазоне скоростей изменения напряженного состояния, характерных для работы машин по уплотнению грунтов, влияние этих скоростей весьма мало.
Несмотря на одинаковые плотности, при более высоких скоростях движения катков формируется менее прочная структура грунта, которая оказывает меньшее сопротивление деформированию его внешними нагрузками. Так, с повышением скорости от 1,5 до 8 км/ч модуль деформации при той же плотности грунта понижается на 20—30%. Отчасти такое снижение объясняется увеличением тягового усилия, а следовательно, и горизонтальных напряжений вблизи поверхности грунта, что приводит к ослаблению эффекта «сдавливания» частиц грунта вертикальными сжимающими напряжениями.
В результате исследований разработан скоростной режим ведения укатки, позволяющий повысить производительность машин без уменьшения сопротивляемости грунта внешним нагрузкам. Этим режимом предусматривается смена скоростей движения катков. Первый и два последних прохода должны совершаться на малой скорости, а все промежуточные — на большой скорости. Абсолютные значения скоростей зависят от типа применяемых тягачей. Верхним пределом является скорость 12—15 км/ч, выше которой наблюдаются значительные волнообразования укатываемой поверхности.
Первый проход совершается при скорости, не превышающей 3 км/ч, что обеспечивает получение ровной поверхности. Ровность затем сохраняется в течение всего процесса уплотнения. Два последних прохода на такой же малой скорости обеспечивают получение прочной структуры грунта. При таком режиме укатки производительность повышается примерно в 2 раза, что позволяет снизить стоимость работ на 30%, а в некоторых случаях и на 50%. Требуемая плотность грунта достигается за то же количество проходов, а поверхность получается даже более ровной, чем при уплотнении только на малых скоростях движения. Рациональный скоростной режим применяется и в случаях, когда грунт уплотняют двумя катками, т. е. когда применяется предварительная подкатка легким типом машины. Здесь на малых скоростях движения совершаются первые проходы катков, а также два последних прохода тяжелого катка.
В итоге можно отметить, что максимальная производительность машин соответствует такому режиму их работы, когда при оптимальной толщине уплотняемого слоя контактные давления в течение всего процесса уплотнения приближаются к пределам прочностей грунтов. Это достигается применением предварительной подкатки, а также рационального скоростного режима укатки грунтов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: