Машины для уплотнения грунтов: назначение, область применения, классификация

1.В строительном производстве буровые работы выполняют при геологических изысканиях, при установке опорных линий электропередач, средств связи, при взрывчатых работах и тд.

Бурение скважин заключается в образовании в грунте цилиндрических скважин с разрушением породы на дне скважины и извлечение этой породы. Оборудование, применяемое для бурения, зависит от физических свойств грунта, от размеров скважин, их диаметра и глубины. Бурение осуществляют механическим и физическим способами.

Бурение механическим способом наиболее распространено, оно разделяется:

- вращательное сплошным забоем

- вращательное кольцевым забоем

- ударное бурение

- виброударное бурение.

При вращательном бурении разрушение пород на дне скважины происходит под воздействием усилий, приложенных к режущим зубцам раб. инструмента.

При ударном бурении порода разрушается ударами бурового долота. (применяют в скальных грунтах).

При виброударном бурении разрушение грунта происходит под воздействием большого числа ударов трубчатого бура, связанного с вибратором.

2. Буровые машины для образования шпуров и скважин в талых и мерзлых грунтах изготовляют на базе колесных или гусеничных тракторов. Основными видами рабочего инструмента являются: винтовой бур, ударно – поворотное долото и шарошечное долото.

Виды бурового инструмента а, б - винтовые буры; в - ударное долото; г - шарошечное долото; 1 - буровая штанга; 2 - винтовая спираль; 3 - зубки; 4 - перо; 5 - рабочая часть; 6 - стержень; 7 - корпус; 8 - лапы; 9 - роликовые опоры; 10 - конические шарошки; 11 - штифты

Винтовой бур – представляет собой буровую штангу с наваренной на ней винтовой спиралью, оснащена зубцами из твердых сплавов (торец, как перо).

Шарошечное долото– применяют при бурении твердых пород. Состоит из корпуса с 3 – мя лапами, в которых вделаны цапфы с роликовыми опорами. На цапфах насажены конические шарошки - из легированной стали с фрезерованными зубцами из стали твердых сплавов.

Упорно – поворотное долото – массивный цилиндрический стержень с внутренним каналом для прохода воды и воздуха. На торце размещена одноперая или крестообразная рабочая часть долота изготовленная из легированной стали.

Буровые машины оборудуются на базе автомобилей гусеничных и пневмоколесных тракторов.

3.При строительстве зданий и сооружений на грунтах, которые не обладают достаточной несущей способностью, приходится забивать в грунт большое количество свай. Их число, сечение и глубина погружения зависят от качества грунта и нагрузки сооружения.

Технологический процесс забивки свай состоит из 3 –х операций:

1) Захват и установка свай в проектное положение

2) Погружение свай в грунт до проектной отметки или до «отказа» (возникновение большего сопротивления, чем усилие погружения).

3) Перемещение сваебойной установки от забитой сваи к месту погружения следующей.

Существует несколько способов погружения сваи в грунт:

- забивка сваебойным молотом

- забивка с одновременным подмывом грунта водой

- вибропогружение

- вдавливание

- ввинчивание

- образование предварительной скважины в грунте «лидером» (пробойником) с последующим погружением сваи.

В промышленном и жилищном строительстве наиболее распространенным является способ забивки свай сваебойными молотами.

Применяемые в настоящее время машины для погружения свай делятся:

- ударного действия

- вибрационного

- виброударного

- машины для вдавливания

- машины для завинчивания свай

- комбинированные (вибровдавливающие)

Сваебойные молоты делятся:

- механические

- паровоздушные

- дизель – молоты

- электрические (вибропогружатели и вибромолоты)

Главная характеристика – масса ударной части и энергии удара. Рабочий цикл молота состоит из подъема ударной части (холостой ход) и падения ударной части до соударения с оголовником сваи (рабочий ход).

Механический сваебойный молот – представляет собой массивную чугунную отливку, которая по направляющим мачты поднимается канатом и падает при расцеплении захватного устройства под действием собственной массы. Масса падающей части – 1000-5000 кг, высота не более 3 м. В зависимости от высоты подъема число ударов в среднем составляет 12-18 в 1 мин. Просты, долговечны, но имеют малую производительность.

Паровоздушный сваебойный молот – приводится в действие силой пара или сжатого воздуха, которые воздействуют на ударную часть молота. Они подразделяются на:

- паровоздушные простого действия – где сила пара (воздуха) используется только для подъемной ударной части молота

- паровоздушные двойного действия – сила действия не только для подъема, но и давление на поверхность бойка, что увеличивает скорость падения и энергию удара.

Паровоздушный молот простого действия 1 - цилиндр; 2,13 - поршни газораспределителя; 3 - поршень; 4 - крышка цилиндра; 5 -полый шток; 6 - рейка; 7 - серьга; 8 - колено -кала; 9 - рычаг: 10 - шатун; 11 - вал; 12 - парораспределительное устройство; 14 - тяга; 15 – головка: 16 - направляющая штанга; 17,20 - выпускные отверстия; 18 - приливы; 19 - пята	Паровоздушный молот двойного действия А - золотник; а, б - клапаны; 1,2,3 - части корпуса; 4 – крышка; 5 – болты; 6 - поршень; 7 – шток; 8 - опорная плита

Дизель – молоты – используют энергию, высвобождающуюся при восполнении топлива. При восполнении топлива образуются газы, подбрасывающие тяжелый поршень – при обратном падении которого наносится удар по свае. Дизель – молоты подразделяются:

- штанговые

- трубчатые

4. Машины для уплотнения грунта применяют при укладке грунта в земляные сооружения (насыпи, плотины, дамбы), а так же при возведении сооружений на просадочных грунтах (для увеличения их несущей способности). При строительстве каналов и водохранилищ уплотняют поверхность дна и откосов – для уменьшения утечки.

Способ уплотнения грунтов зависит от свойства грунта: связности, влажности, гранулометрического состава, требуемой степени уплотнения, толщины слоев уплотняемой отсыпки.

Различают 3 способа уплотнения грунтов:

1) Укатывание

2) Вибрация

3) Трамбование

Катки – относятся к машинам статического действия. Они бывают прицепные, полуприцепные и самоходные (для уплотнения связных и комковых грунтов).

Прицепные катки могут быть с металлическими, гладкими, решетчатыми или кулачковыми вальцами, прицепные и пневмоколесные.

Прицепной кулачковый каток 1 – барабан (валец); 2 – кусачки; 3 – нож; 4 –рама; 5 – люк; 6 – цепное устройство

Кулачковый каток – это полый стальной барабан (валец) по наружной стороне которого закреплено большое количество выступающих кулачков специальной формы. Внутренний объем заполняется балластом (через люк). Барабан охватывается прямоугольной рамой с дышлом и сцепным устройством для соединения с тягачом. К раме требуется нож – скребок – для очищения налипшего грунта.

Решетчатый каток – представляет собой барабан цилиндрической формы, изготовленный решеткой из прутков круглой формы диаметром 35-40мм. Массу катка увеличивают балластом до 30 т.

Пневмоколесные катки – уплотняют грунт рабочим органом, состоящих из смонтированных в один ряд колес с пневмошинами, пригруженными балластом.

По способу передвижения пневмокатки бывают:

- прицепные

- полуприцепные

- самоходные.

По способу передачи нагрузки на шину:

- секционные (каждое колесо нагружается собственным балластным ящиком, свободно перемещающимся вертикально вместе с колесом)

- обычные (с общим балластным ящиком)

Катки вибрационные применяют для уплотнения грунта на глину 0,6…1,2 м. Катки так же бывают гладкими, решетчатыми и кулачковыми.

Каток состоит из вальца, внутри которого размещен вибратор – вал с дисбалансами. На раме установлен двигатель с клиноременной передачей на вал вибратора.

Самоходные виброкатки могут быть одно-; 2 –х и 3 –х вальцевые (вибратор встроен в ведущий валец).

Трамбующие машины применяют для уплотнения связных грунтов, отсыпаемых слоями (1 -1,5м), а т.ж для уплотнения просадочных грунтов. Они уплотняют грунт ударами (трамбованием) свободно падающих грузов или принудительно – опусканием рабочего органа, а т.ж вибрацией, приложенной к рабочему органу.

Простейшим трамбующим устройством является плита массой 1…4 т, подвешенная на канатах к стреле экскаватора или трубоукладчика. Так уплотняются грунты до 2 м при нескольких ударов плиты в одно место.

Трамбующие вибрационные плиты: применяют для уплотнения грунтов в стесненных условиях, при небольших объемах работ.

Рабочий орган виброплит – это металлический поддон, с установленным на нем одним или несколькими вибраторами направленного действия. Привод от электродвигателя или ДВС.

Трамбующая машина ДУ-12В 1 – редуктор; 2 – подвижные блоки полиспаста; 3,4 – направляющие блоки; 5 – трамбующие плиты; 6 – направляющие штанги; 7 – гусеничный трактор; 8 – промежуточный вал; 9 – фрикционная муфта

Занятие № 23.