Глава 1 - Обзор и анализ состояния проблемы (1219935), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Редуктор привода плит имеет выходной вал, по концам которого смонтированы кривошипы с блоками полиспастного механизма, установленные на эксцентриках. Привод редуктора осуществлен через фрикционную муфту от переднего конца коленчатого вала двигателя трактора. Конструкция кривошипно-полиспастного механизма плит обеспечивает поочередный подъем и сброс обеих плит, выбор слабины каната перед подъемом, а также свободное падение плит с учетом осадки грунта. Направляющие трамбующих плит заделаны в траверсе задней подвески при помощи резиновых амортизаторов и имеют управляемые из кабины трактора удлинители.
1 − гусеничный трактор; 2 − передняя подвеска; 3 − редуктор привода плит; 4 − кривошипно-полиспастный механизм привода плит; 5 − задняя подвеска; 6 − направляющие штанги; 7 − ходоуменьшитель; 8 − удлинители; 9 − трамбующие плиты
Рисунок1.10 − Трамбующая машина ДУ- 12А с падающими плитами
1.5 Машина для глубокого трамбования грунта
В процессе проведения научно-исследовательских и экспериментальных работ, выполнявшихся в Московском НИИ оснований и фундаментов, Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (НГАСУ), Сибирском зональном институте экспериментального проектирования (СибЗНИИЭП), Алтайском государственном техническом университете, было установлено, что после глубокого ударного трамбования грунта на 20-30% повышается его плотность, улучшается структура, устраняется просадочность, значительно снижается склонность грунта к водонасыщению, т.е. в несколько раз повышается его несущая способность. С учетом полученных научных результатов был сделан вывод, что на хорошо утрамбованном грунте вместо свайных можно успешно возводить более дешевые ленточные и ленточно-столбчатые фундаменты.
Специалистами НГАСУ и СибЗНИИЭПа были разработаны нормы строительства на трамбованном грунте и предложена технология, доведенная до промышленного использования. Однако широкого распространения в строительстве технология трамбования не нашла. Это обусловлено тем, что для трамбования грунта до последнего времени применялись навешиваемые на экскаваторы копры высотой 10 − 15 м с падающими трамбовками массой 7 – 10т. Эти громоздкие машины отличаются низкой технической готовностью и малой рабочей частотой (2 – 3 удара в минуту), значительно уступая по производительности существующему сваебойному оборудованию.
Кроме того, взаимодействие падающей трамбовки с грунтом имеет прерывистый характер. Грунт максимально нагружается в момент падения трамбовки и разгружается в момент отрыва и последующего подъема трамбовки. При разгрузке предварительно сжатый грунт упруго восстанавливается, вследствие чего значительно снижается степень его уплотнения за один рабочий цикл. К тому же усилие подъема трамбовки от грунта за счет сил сцепления значительно превосходит ее вес, что сопровождается дополнительными затратами энергии.
Новым шагом в пользу технологии строительства на предварительно утрамбованном грунте явилось создание специалистами Института гидродинамики СО РАН и его конструкторско-технологического филиала агрегата для глубокого трамбования грунта (далее агрегат).
Рисунок 1.11 − Агрегат для глубокого трамбования грунта
В агрегате взамен падающей с большой высоты тяжелой трамбовки применена погружаемая в грунт тонкостенная оболочка с встроенным в нее гидропневматическим молотом, действующим от гидросистемы экскаватора и имеющим энергию удара до 100 кДж при рабочей частоте до 20 удар/мин. Тонкостенная оболочка имеет форму усеченного конуса высотой 3 м с нижним основанием диаметром 0,5 м и верхним основанием диаметром 0,9 м. Ударник молота под действием сжатого газа совершает рабочий ход со скоростью до 10 м/с.
В конце рабочего хода ударник наносит удар по нижнему основанию оболочки через специальный буфер, который, с одной стороны, ограничивает ударный импульс, предохраняя оболочку от разрушения, с другой стороны, − в десятки раз (по сравнению с жестким ударом) увеличивает время ударного воздействия на грунт. Длительность ударных импульсов может регулироваться в широком диапазоне. Благодаря этому можно подбирать оптимальные режимы трамбования грунтов с различными свойствами, что благоприятно сказывается на эффективности технологического процесса.
В момент удара на оболочку действует осевое усилие около 5000 кН, под действием которого оболочка перемещается относительно корпуса молота, внедряясь в грунт. Средняя величина погружения оболочки и грунт за 1 удар составляет около 30 мм, а за 5 мин оболочка погружается на полную глубину (после 80 − 150 ударов). В результате и грунте образуется котлован соответствующей формы и размеров.
В отличие от падающей трамбовки оболочка агрегата во время трамбования постоянно удерживает грунт в напряженном состоянии, что обеспечивает высокую эффективность процесса трамбования при снижении затрат энергии.
Процесс подготовки грунтового основания с использованием агрегата происходит следующим образом: на предварительно спланированной поверхности строительной площадки в узлах принятой координатной сетки с шагом 1,7 – 2 м вытрамбовываются котлованы заданной формы и глубины. Затем подготовленные котлованы 2-3 раза вновь заполняются грунтом (прямо с трамбуемой строительной площадки) и дополнительно подтрамбовываются. В качестве заполнителя можно использовать также гравий или бетон. В результате на 20 – 30% увеличивается плотность грунта, изменяется его структура и в 2 – 2,5 раза возрастает несущая способность.
Расстояние между соседними узлами координатной сетки выбирается таким образом, чтобы в результате трамбования на глубине 4-5 м образовывалась сплошная подушка уплотненного грунта с улучшенными свойствами.
За рабочую смену (8 ч) агрегатом вытрамбовывается до 30 котлованов. Для фундамента типового 6-подъездного 9-этажного жилого дома требуется около 500 котлованов, на что затрачивается до 15-20 рабочих смен.
По сравнению с копровыми установками за одно и то же время агрегат совершает в 10 раз больше ударных импульсов и имеет во столько же раз большую производительность. При таких технических показателях агрегат может успешно конкурировать с существующим сваебойным оборудованием, что позволит вытеснить из строительства свайные фундаменты глубокого заложения и заменить их на ленточные или столбчато-ленточные.
При этом достигается весьма значительный экономический эффект. Суммарная стоимость нулевого цикла уменьшается в 2 – 3 раза, расход цемента сокращается вполовину, расход арматурной стали – в 3 раза, энергозатраты − на 30%. Кроме того, в 2 – 3 раза уменьшается сейсмическое воздействие на окружающую среду и практически полностью устраняются вредные выбросы в атмосферу. Появляется возможность производства работ в непосредственной близости от жилых и промышленных зданий в условиях точечной застройки плотно заселенных городских районов.
Высота агрегата трамбования в 3 раза меньше высоты существующих копров, поэтому к месту работы такая машина транспортируется в собранном виде. До настоящего времени созданный в Институте гидродинамики агрегат трамбования остается пионерной разработкой и не имеет аналогов ни в России, ни за рубежом. Основные конструктивные решения агрегата защищены четырьмя патентами России.
Опытный образец агрегата в течение 6 лет эксплуатируется на строительных площадках Новосибирска. На дешевых ленточных фундаментах неглубокого заложения, возведенных на предварительно улучшенном с применением агрегата грунте, уже построено свыше десяти многоэтажных (до 17 этажей) жилых домов. Эти дома располагаются в плотно застроенных жилых массивах на участках, ранее считавшихся непригодными для строительства. Проведенный мониторинг показал, что осадка грунта равномерная и не превышает предельно допускаемую по СНиП 2.02.01-83 (Основания зданий и сооружений). Все построенные здания не имеют дефектов и эксплуатируются нормально.
Агрегат трамбования может успешно использоваться для уплотнения насыпного грунта при строительстве дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, дамб и других сооружений; при замене опор контактной сети железной дороги, когда с помощью агрегата в грунте вытрамбовываются котлованы, в которые непосредственно, без железобетонного стакана, устанавливаются опоры. При этом агрегат базируется на железнодорожной платформе и для его доставки к месту производства работ дополнительной дороги не требуется. В этом случае стоимость и трудоемкость установки опоры уменьшаются в 2 – 3 раза, что принципиально важно с точки зрения бесперебойной работы железнодорожного транспорта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
