Лекция № 4 Тема: «Технология строительства земляных сооружений» План лекции

4.1 Транспортирование грунта, виды транспорта.

4.2 Укладка грунта в качественные насыпи.

4.3 Способы уплотнения грунтов

4.1 Транспортирование грунта, виды транспорта

При строительстве земляных сооружений транспортирование грунта имеет свою специфику, которая заставляет рассматривать транспорт грунта как обособленный строительный процесс.

Специфика заключается в том, что большие массы грунта перемещаются на относительно небольшие расстояния, а работа транспортных средств тесно связана с конструкцией земляного сооружения, рельефом строительной площадки, рабочими параметрами землеройных машин. При этом следует иметь в виду, что все землеройные машины в определённой степени являются одновременно и транспортными средствами. Когда необходимая дальность перемещения грунта превышает возможную для данной землеройной машины или использование транспорта грунта землеройной машиной становится невыгодным, прибегают к специальным транспортным средствам.

Перемещение грунта в условиях природоохранного строительства осуществляется при разработке выемок крупных котлованов, при доставке грунта в профильные насыпи и обратные засыпки. Из разнообразных способов уплотнения грунта выделяют транспорт цикличного и непрерывного действия.

К транспорту цикличного действия относят:

- рельсовый – широкой и узкой колеи;

- безрельсовый – автомобильный и тракторный.

К транспорту непрерывного действия относят:

- гидравлический;

- конвейерный;

- подвесной.

Гидравлический транспорт применяется при разработке грунта гидравлическим способом и реже с механической разработкой грунта.

Подвесной транспорт используется для перемещения карьерных материалов при наличии серьёзных препятствий на пути (сильно пересечённый рельеф, реки мелкой гидрографической сети и др.).

Транспортные средства для перемещения грунта подбирают на основе технико-эксплуатационных показателей и условий, в которых они будут применяться.

К технико-эксплуатационным показателям транспортных средств относят: грузоподъёмность (для цикличных транспортных средств), допустимую скорость передвижения, производительность, требовательность к дорогам (предельная крутизна, подъёмы, предельные радиусы кривизны участков пути, тип покрытия и др.), стоимость эксплуатации транспортных средств и дорог, простота и надёжность эксплуатации, возможность для перемещения других грузов кроме грунта.

К условиям объектов, влияющим на применение того или иного транспортного средства, относят: рельеф строительной площадки, размеры сооружения в плане, взаимное высотное расположение выемок и насыпей, объёмы земляных работ, сроки выполнения, предполагаемые средства разработки грунта, производительность этих средств, рабочие параметры, наличие и состояние дорог.

Транспорт также бывает горизонтальный и вертикальный, внешний, внутрипостроечный и объектный. Внешним транспортом перевозят строительные грузы, поступающие на строительную площадку извне. Внутрипостроечный транспорт обеспечивает перемещение грунта по территории строительства, а объектный – непосредственно на объекте.

Транспорт грунта автомобилями и тракторный транспорт. Для перевозки грунта при строительстве земляных сооружений используют следующие виды транспорта: автомобильный – наиболее распространённый (до 85% перевозок); тракторный для перемещения тяжёлых грузов, особенно в условиях бездорожья; железнодорожный для внешних перевозок (до 10% всех перевозок) и реже – для внутриплощадочных.

По назначению и роли в строительном производстве средства автомобильного транспорта классифицируют на две группы: автомобили общетранспортного назначения (грузовые бортовые машины, самосвалы, автопоезда в составе автомобиля и прицепов) и специализированные автотранспортные средства.

В строительстве используют автомобили грузоподъёмностью 1,5…20 т. Кроме одиночных автомобилей применяют автопоезда. Для перевозки грунта применяют исключительно автомобили – самосвалы с саморазгружающимися назад или в стороны кузовами.

Для оптимального использования экскаваторов во времени и уменьшения износа автомобилей от сбрасывания в кузов грунта, рациональное соотношение между объёмом ковша экскаватора и объёмом кузова автосамосвала должно быть в пределах 6:1 – 8:1, при соотношении 3:1 производительность экскаватора падает на 30 – 40% из-за простоев во время смены транспортных средств.

При значительных дальностях перемещения объёмов грунта выгодно применять крупные автосамосвалы даже при использовании экскаваторов с ковшами малой ёмкости.

В связи с широким распространением одноковшовых экскаваторов с ковшами ёмкостью до 1,0 – 1,25 м³ в природоохранном строительстве редко используются автосамосвалы грузоподъёмностью выше 16 т.

Более крупные автосамосвалы применяются в горнорудных карьерах.

Производительность автосамосвалов, обслуживающих экскаватор, оценивается также рядом показателей, в том числе:

Технологическая производительность:

Эксплуатационная производительность:

Объём грунта для загрузки автосамосвала по грузоподъёмности

Объём грунта для загрузки автосамосвала по объёму ковша экскаватора:

Необходимое количество ковшей для загрузки автосамосвала:

Где G_a/c – грузоподъёмность автосамосвала;

γ_c – объёмная масса грунта в естественном состоянии;

m – принятое количество ковшей для загрузки автосамосвала;

K_н – коэффициент наполнения ковша, K_н = 0,9.

Продолжительность одного цикла работы автосамосвала:

Где t₁; t₂; t₃; t₄; t₅ – соответственно время подачи а/с под погрузку, продолжительность погрузки, гружённого хода, разгрузки и холостого хода: t₁= 2 мин.; t₄= 3 мин.

Где l₁, l₂,… l_n – соответственно участки пути с разными условиями движения;

θ₁, θ₂,…θ_n – скорости движения автосамосвалов на разных участках;

θ_ср – средняя скорость автосамосвалов на всём пути;

L_тр – расстояние дальности транспортирования грунта;

К_замед – коэффициент замедления движения автотранспорта, К_замед = 1,1

Необходимое число автосамосвалов для каждого экскаватора:

При тракторной транспортировке грунта, в качестве тягачей используются те же тракторы, что и при работе землеройных машин.

К достоинствам такого вида транспорта следует отнести достаточно высокую производительность, достигаемую большой грузоподъемностью прицепов; возможность применения на объектах с разными объемами работ; меньшую требовательность к дорогам и меньшую зависимость от погодных условий в сравнении с автомобильным транспортом; возможность применения на крутых подъемах.

К недостаткам тракторного транспорта относят: небольшие скорости передвижения и как следствие – ограниченное применение при больших дальностях возки.

Экономичная дальность возки, когда тракторный транспорт может конкурировать с автомобильным, не превышает 600 – 800 м.

В качестве тракторных прицепов для перемещения грунта можно использовать также скреперы, если разработка грунта на объекте непосредственно скреперами невозможна, а они имеются в распоряжении строительной организации. При строительстве средних и мелких природозащитных объектов при перемещении грунта на расстояния до 500 – 600 м, тракторный транспорт экономически оправдывает себя.

Землевозные пути для автомобильного и тракторного транспорта грунта. Землевозные пути по интенсивности движения относят ко второй и третьей категориям дорог по интенсивности движения (от 15 до 100 автомобилей в час и менее 15 автомобилей в час, соответственно). Землевозные пути устраиваются без защитного покрытия.

На отвалах грунта в пределах насыпей для автосамосвалов можно использовать только грунтовые дороги. Кроме того, для распределения грунта по насыпи используют грейдеры и бульдозеры, а самосвалы могут применять только для доставки грунта с отсыпкой вдоль дорог без передвижения по отсыпанному грунту.

Транспорт грунта ленточными транспортерами. Подвесной канатный транспорт применяется в местностях со сложным рельефом. Для доставки строительных материалов используют канатные дороги с двумя параллельными канатами, поддерживаемыми промежуточными опорами. По этим канатам перемещаются по кольцевой или маятниковой схеме подвесные вагонетки.

Ленточные транспортеры, применяемые для перемещения грунта, разделяют на передвижные, переносные, секционные или звеньевые.

Для избежания обратного ссыпания грунта угол наклона транспортерной ленты не должен быть более 22 – 26º. Самые низкие потери грунта бывают при использовании транспортеров с лотковой лентой, причем наибольший размер транспортируемых частиц не должен превышать одной трети ширины ленты, а скорость движения ленты при транспортировании грунта может достигать 2 – 4 м/с.

Переносные транспортеры переставляют с позиции на позицию вручную или с помощью крана. Они служат для местного удлинения линий распределительных транспортеров и не являются самостоятельными транспортными единицами.

Передвижные транспортеры используют при разработке грунта в небольших котлованах с погрузкой грунтов вручную или экскаваторами с небольшой ёмкостью ковша, а также для поперечного перемещения грунтов в насыпях.

Несколько секционных или звеньевых транспортеров, установленных последовательно, могут составить конвейер для транспортирования грунта.

Производительность ленточных транспортеров вычисляют по зависимости:

П=А В² v К_н К_кр К_р К_в,

где А – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения материала на ленте и зависящий от формы ленты: для плоских лент А = 150; для лотковых А = 250;

В – ширина ленты транспортера, м;

v – скорость движения ленты, м/с;

К_н – коэффициент наполнения ленты (0,5 - 1,0);

К_кр – коэффициент учитывающий крупность частиц транспортируемого материала (0,75 – 1,0);

К_р – коэффициент приведения грунта к первоначальной плотности;

К_в – коэффициент использования рабочего времени.

Выбор транспортных средств. Транспортные средства выбирают по технико-экономическим показателям стоимости перевозки 1 м³ грунта. При этом учитывают стоимость эксплуатации транспортных средств, затраты на устройство дорог, их эксплуатацию и установку транспортера.

Для этого используют формулу:

Стр = (Ссм / Псм) + (Сд / V),

Где Стр – стоимость перевозки 1 м³ грунта;

Ссм – стоимость эксплуатации транспортной единицы или конвейера за одну рабочую смену;

Пси – сменная производительность транспортной единицы или конвейера;

Сд – стоимость устройства и эксплуатации дорог или конвейерных линий за весь срок производства земляных работ (устройство, ликвидация, поддержание в рабочем состоянии);

V – объем грунта, подлежащий перемещению.