ПЗ (1219941), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Трамбующая машина с падающими плитами ДУ-12А предназначена для уплотнения тяжелых связных грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 0,8 м и более при сосредоточенных объемах работ (подъезды к мостам и другим инженерным сооружениям), а также для уплотнения дамб и плотин. Высокий уплотняющий эффект и в ряде случае отсутствие необходимости ведения контроля за качеством уплотнения достигается тем, что машина обладает высокой энергоотдачей (18835 Дж от единичного удара плитой).

Трамбующая машина представляет собой навесное оборудование к гусеничному трактору (Т-170.00 или Т-130.1.Г), оснащенному ходо-уменьшителем (рисунок 1.10).

Оборудование для трамбования включает переднюю подвеску с редуктором и блоками полиспастного механизма привода плит и заднюю подвеску с блоками, направляющими штангами и подвешенными на канатах трамбующими плитами (с транспортной подвеской плит).

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.

2 Конструкторская часть

2.1 Формирование исходных данных на проектирование

При строительстве на предварительно трамбованном грунте реализуются следующие возможности:

1. Для размещения тяжёлых строительных объектов вместо глубокозаложенных свайных фундаментов применяются свободно опёртые блоки, монолитные плиты или обыкновенные ленточные фундаменты. При этом суммарные затраты нулевого цикла снижаются в 1,5-2 раза, а приведённая стоимость строительства уменьшается на 20 − 30 %.

2. Уменьшается по величине и становится более равномерной осадка грунтового основания под действием весовой нагрузки здания.

3. Обеспечивается стабильность физико-механических свойств грунта в условиях замачивания.

Агрегат для трамбования грунта представляет из себя гидравлический экскаватор 5 размерной группы, на стреле которого шарнирно закреплён рабочий орган - вибромолот-трамбовка.

Исходные данные для проектирования: Трамбовка включает шарнирно соединённый со стрелой гидропневматический молот с энергией 100 кДж, на боковой поверхности которого как на направляющих ограниченно подвижно вдоль оси закреплена тонкостенная оболочка в виде усечённого конуса с размерами оснований 500 и 1000 мм и длиной 3000 мм.

Указанная оболочка под действием ударника молота совершает прерывистое движение и, внедряясь в грунт, образует в последнем котлован, по форме и размерам соответствующий данной оболочке.

Вытесненный из котлована грунт размещается в окружающем грунтовом массиве. При этом вокруг боковых стенок котлована образуется зона уплотнения, а под его днищем − ядро уплотнения (см. рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 − Зона уплотнения единичного цикла

Физико-механические свойства уплотнённого грунта существенно изменяются: более благоприятной становится его микроструктура, повышается несущая способность, устраняется просадочность и снижается склонность к влагопоглощению. Если образованный в грунте котлован несколько раз засыпается грунтом и повторно протрамбовывается, то в грунтовом массиве окончательно образуется тело уплотнения, показанное на рисунок 2.2. Диаметр подобного тела в 2-3 раза превышает средний диаметр оболочки.

Рисунок 2.2 − Зона уплотнения после повторного трамбования

При выполнении в грунтовом массиве совокупности котлованов с шагом 1,5 − 2 м во взаимно-перпендикулярных направлениях отдельные тела уплотнения, пересекаясь друг с другом, образуют в грунтовом массиве сплошную подушку уплотнённого грунта толщиной до 5 м.

Эта подушка служит грунтовым основанием с улучшенными свойствами для возводимых сооружений.

2.2 Выбор варианта конструкции машины

Характеристики

Список файлов ВКР