Механизированные способы разработки грунта. Комплексная механизация земляных работ. Уплотнение грунта.       Разработка грунта в зимних условиях.

Основной способ выполнения земляных работ — механизированная переработка грунта. Грунт разрабатывают, перемещают, укла­дывают, разравнивают, уплотняют с помощью землеройных и землеройно-транспортных машин, оснащенных соответствующим рабо­чим оборудованием. Выбор количества, типов и марок машин зависит от пространственной формы и геометрических параметров земляных сооружений, грунтовых и гидрологических условий строи­тельной площадки, проектных сроков производства работ.

Производство земляных работ в общем случае состоит из трех процессов: разработка выемки, транспортирование грунта, отсыпка насыпи, при этом ведущим является процесс разработки грунта. Разработка выемок производится тремя основными способами: резани­ем, размывом струей и взрывным способом. При механическом спо­собе разработки действуют усилия резания или скалывания грунта рабочими органами различных машин. В результате определенные порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены. При разработке способом резания применяют землеройные, землеройно-транспортные и землеройно-планировочные машины.

Землеройные машины — экскаваторы, канавокопатели — отры­вают грунт ножом ковша, отсыпают его в отвал или бункеры транс­порта, располагаемые в непосредственной близости от землеройной машины.

Землеройно-транспортные машины — скреперы и бульдозеры — предназначены для разработки грунта в выемке, транспортирования его и отсыпки в насыпи. Эти машины обеспечивают полную механи­зацию всего комплексного процесса производства земляных работ.

Землеройно-планировочные машины — прицепные и самоход­ные грейдеры и бульдозеры — предназначены для разработки, пере­мещения и планирования грунта.

Для разработки грунта размывом струей воды и перемещения раз­жиженного грунта по трубам применяют гидромониторы, землесо­сные установки.

Эффективная форма механизированного способа производства земляных работ — комплексная механизация. Основной принцип комплексной механизации заключается в том, что все машины, заня­тые на выполнении процессов и операций, должны соответствовать друг другу своими технико-экономическими и технологическими па­раметрами. В этом случае вводится понятие комплекта (системы) ма­шин, а весь производственный процесс называют комплексно-механи­зированным технологическим процессом производства земляных работ.

В зависимости от выполняемых технологических процессов ма­шины для земляных работ можно разделить на следующие группы:

•   экскаваторы;

•   землеройно-транспортные машины;

•   погрузчики;

•   машины для уплотнения грунта;

•   машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов;

•   машины и оборудование для подготовительных работ;

•   машины и оборудование для бурения скважин;

•   машины для гидромеханической разработки грунта;

•   машины для транспортирования грунта.

                                Уплотнение грунта

Для создания устойчивых, надежных и прочных земляных соору­жений укладываемый грунт необходимо уплотнять. Укладку и уплот­нение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух котлованов. Уплотняют грунт обычно послойно, по мере его поступления.

Насыпи возводят горизонтальными слоями с последующим уп­лотнением. Нижний слой могут отсыпаться из плотных глин, а верх­ние только из дренирующих песчаных грунтов. При возведении всего основания насыпи из водонепроницаемых глинистых грунтов требу­ется устраивать тонкие дренирующие прослойки толщиной 10...15 см, но не допускается укладывать те и другие слои вперемешку и наклон­ными слоями. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного краевыми участками на­сыпи. Для отсыпки насыпи не рекомендуется применять супеси, жирные глины, торф, грунты с органическими включениями.

Коэффициент уплотнения грунта 0,95...0,98 является оптималь­ным и обеспечивает достаточную прочность всего сооружения, при этом возможная со временем осадка грунта будет незначительной. В этой связи оптимальная влажность укладываемого песчаного грунта должна быть в пределах 8... 12 %, а глинистых грунтов — 19...23 %;такая влажность обеспечивает хороший эффект при уплотнении грун­тов. В сухую, жаркую погоду грунты перед уплотнением целесообраз­но пролить водой.

Различают следующие способы уплотнения грунтов: укатывание, трамбование, вибрация. Для уплотнения связных и малосвязных грун­тов (суглинков, супесей) применяется способ укатывания. Несвяз­ные грунты (песчаные, гравелистые, галечные) рекомендуется уплот­нять трамбованием и вибрацией. Машины для уплотнения грунтов подразделяют на следующие группы: 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. Это обусловлено простотой и надежностью механиз­мов, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимо­стью. Однако в построечных условиях используют и машины дина­мического действия — катки с вибрационными механизмами.

На уплотняемость грунта влияют многие факторы: гранулометри­ческий состав, связность, начальная плотность, влажность, толщина укладываемых и уплотняемых слоев, принятые способы уплотнения, характеристики применяемых машин, число проходок уплотняю­щим механизмом по одному месту.

Процессу уплотнения грунта в планировочной насыпи предшест­вуют его доставка и разравнивание, которое осуществляют бульдозе­рами и реже грейдерами. Разравнивание 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, причем каждая последующая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2.. .0,3 м. После завер­шения одного цикла укатки грунта на всей насыпи в такой же последо­вательности выполняют укатку и в последующих циклах.

Катки гладкие и с ребристыми вальцами уплотняют грунт на глу­бину до 10 см. Кулачковые катки применяют для уплотнения сугли­нистых и глинистых грунтов на глубину до 30 см, в песчаных грунтах уплотнение захватывает грунт на глубину 35...50 см. Масса таких кат­ков различна — от 5 до 30 т.

Производство работ в зимних условиях

Особенность разработки грунта в мерзлом состоя­нии заключается в том, что при замерзании грунта механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. Зимой значи­тельно возрастает трудоемкость разработки грунта (ручных работ в 4...7, механизированных — в 3...5 раз), ограничивается применение некоторых механизмов — экскаваторов, бульдозеров, скреперов, грейдеров, в то же время выемки зимой можно выполнять без отко­сов. Вода, с которой много неприятностей в теплое время года, в за­мерзшем состоянии становится союзником строителей. Иногда отпа­дает необходимость в шпунтовых ограждениях, практически всегда в водоотливе. В зависимости от конкретных местных условий исполь­зуют следующие методы разработки грунта:

•   предохранение грунта от промерзания с последующей разработ­кой обычными методами (предварительное рыхление, вспахивание и боронование, глубинное и перекрестное рыхление, утепление местными материалами мхом, опилками,снегом с воздушной прослойкой);

•   оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии (огневой, электропрогрев, токами высокой частоты);

•   разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рых­лением ( механическое рыхление, рыхление взрывом);

        .    непосредственная разработка мерзлого грунта (блочный и механический методы).