Общие сведения о машинах и механизмах для земляных работ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
При производстве земляных работ грунт может быть использован в качестве строительного материала (возведение насыпей, грунтовых плотин и дамб и т.п.). Грунт, кроме того, может быть использован в качестве физической среды, в которой возводятся конструкции зданий и сооружений, работают строительные машины и механизмы, рабочие.
Для применения эффективной технологии, комплексной механизации, выполнения экономических расчетов и обоснований по применению рациональных методов производства земляных работ необходимо знать технологические и основные физико-механические свойства грунтов, используемых в строительстве.
Под грунтом в строительстве понимаются горные породы, образующие поверхностные слои земли и составляющие так называемую кору выветривания, которые могут служить основанием или материалом для сооружений.
Виды, характеристики и строительные свойства грунтов приведены в ЕНиРе, сб. Е2 "Земляные работы", вып. 1.
По происхождению, состоянию и механической прочности грунты подразделяются на скальные и нескальные.
Скальные грунты характеризуются высокой прочностью, залегают в виде сплошного или трещиноватого массива. Разрабатывают их только после предварительного рыхления. Прочность скальных грунтов находится в пределах от 120 МПа (очень прочные) до 1 МПа (низкой прочности). В связи с этим рыхление скальных грунтов может осуществляться при помощи взрывов, или механическим способом.
К нескальным грунтам относятся:
- крупнообломочные - валунные, галечниковые и гравийные;
- песчаные - гравелистый, крупной, средней крупности, мелкий, пылеватый, однородный и неоднородный песок;
- глинистые - супесь, суглинок, глина.
Основным объектом разработки в строительстве являются песчаные и глинистые, а также крупнообломочные и полускальные грунты , покрывающие большую часть земной поверхности.
Землеройные машины рассчитаны на разработку главным образом этих грунтов.
Мерзлыми называют все виды грунтов, если они имеют отрицательную температуру и содержат лед.
К многолетнемерзлым относятся грунты, находящиеся в непрерывно мерзлом состоянии в течении более 3 лет. По существующей классификации мерзлые грунты делятся на твердомерзлые (обладающие наибольшей механической прочностью ), пластично-мерзлые, которые сжимаются под нагрузкой сыпучемерзлые. Разработка рассмотренных мерзлых грунтов требует определенных затрат энергии. При этом применяются три группы способов разработки; защита от замерзания, оттаивание и механическое разрушение.
В районах с жарким климатом нередко приходиться иметь дело с засоленными грунтами. Кроме того пересушивание и переувлажнение грунтов в этих районах оказывает отрицательное влияние на производство работ. При малой влажности связные (глинистые) грунты приобретают большую прочность, несвязные грунты снижают производительность машин из-за меньшего наполнения ковша, потерь при транспортировке (бульдозером, скрепером). Переувлажнение связных грунтов вызывает их набухание, просадки, увеличивает вязкость и вследствие этого липкость.
Основные физико-механические свойства грунтов, влияющие на технологию производства земляных работ, трудоемкость и стоимость следующие:
- в массиве (естественном состоянии) - гранулометрический состав , плотность, влажность;
- в разрыхленном состоянии - гранулометрический состав, плотность, прочность, разрыхляемость.
Гранулометрический состав является одним из основных показателей физического состояния грунтов. Грунтовые частицы крупностью менее 0,005 мм называют глинистыми; 0,005-0,05 мм - пылеватыми, 0,05-2 мм - песчаными; зерна м куски грунта крупностью 0,2-20 мм - гравием, 20-200 мм - галькой или щебнем и более 200 мм валунами или камнями.
Гранулометрический состав определяет метод и способ разработки грунта, а также применение его при возведении земляных сооружений и объектов.
Плотностью грунта принято считать массу 1 м грунта в .естественном состоянии. Плотность песчаных и глинистых пород обычно составляет 1,5-2, полускальных - 2-2,5 и скальных - более 2,5 т/м.
Плотность грунта влияет на выбор механизмов для разработки транспортирования его. Так, разработка песчаных и глинистых грунтов может производиться скреперами, бульдозерами, грейдерами полускальных и скальных - экскаватором после предварительного разрыхления.
Влажность грунта определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта (в процентах). При влажности до 5% грунты считаются сухими, при влажности более 30% - мокрыми как правило, влажные грунты разрабатываются экскаваторами со сменным оборудованием драглайном или обратной лопатой.
Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним воздействиям при разработке.
Разрыхляемость - это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального Кр и остаточного Кр.о разрыхления.
Коэффициент первоначального разрыхления Кр представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в естественном состоянии и составляет: для песчаных грунтов - 1,08-1,17, глинистых - 1,24-1,3.
Коэффициент остаточного разрыхления Кр.о характеризует остаточное увеличение объема грунта после его уплотнения. под действием массы вышележащих слоев, дождя, движения транспорта, механического уплотнения.
Основными показателями мерзлых грунтов являются повышенная механическая прочность, пластические деформации, пучинистость и повышенное электросопротивление, величина которых зависит от температуры, влажности и вида грунта. С понижением температуры глубина промерзания увеличивается, что вызывает возрастание механической прочности грунта, сопротивления резанию и копанию, а значит уменьшение производительности землеройных машин.
По трудности разработки грунты делятся на группы. При этом деление на группы учитывает разработку грунтов с применением средств механизации и вручную в немерзлом и мерзлом состояниях.
Так, при разработке немерзлых грунтов механизированным способом в зависимости от трудности их разработки они разделены на шесть групп;
- - гравийно-галечные грунты с частицами размером до 80 мм (p=1,75 т/м²), грунты растительного слоя, песок, суглинок;
- - гравийно-галечные грунты с частицами размером более 80 мм (p= 1,95 т/м²) глина жирная, песок барханы, строительный мусор , торф с корнями;
- - глина мягкая (p=1,96 т/м²), супесок, суглинок ракушечник, сцементированный строительный мусор;
- - смесь гальки, тяжелая глина (p=1,95+2.15 т/м²) песок с содержанием валунов массой более 5О кг - 10-15%;
- - суглинок тяжелый с валунами массой более 50 кг - до 15% известняк;
- - супесок и суглинок с содержанием валунов массой более 50 кг- 15-30% по объему.
Разработка мерзлых грунтов в разрыхленном виде одноковшовыми экскаваторами предусматривает деление их на три группы
При разработке вручную немерзлые грунты разделены на семь групп, мерзлые - на четыре.
В зависимости от группы установлены нормы времени и расценки на разработку грунта в измерителях, указанных в ЕНиРе.
Эффективность работы землеройных и землеройно-транспортных машин и механизмов при разработке грунтов из массива определяется их прочностными свойствами, плотностью, влажностью и абразивностью. На разрыхленных грунтах работа машин и механизмов зависит в основном от размеров кусков, коэффициента разрыхления, массы, прочности, плотности абразивности грунтов.
