
книги / Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. Техника и оборудование для строительства автомобильных дорог
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА, РЕМОНТА И СОДЕРЖАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Часть 2
Техника и оборудование для строительства автомобильных дорог
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2013
УДК 625.7/.8.08(075.8) М38
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор В.Ф. Олонцев (Пермский институт железнодорожного транспорта УрГУПС);
канд. техн. наук, доцент А.В. Эдельман (ОАО «Пермавтодор»)
Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильМ38 ных дорог : в 5 ч. Ч. 2: Техника и оборудование для строительства автомобильных дорог : учеб. пособие / К.Г. Пугин, Б.С. Юшков, В.С. Юшков, А.М. Бургонутдинов. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед.
политехн. ун-та, 2013. – 148 с.
ISBN 978-5-398-01108-1
Представлены основные технические операции при строительстве автомобильных дорог. Рассмотрены современные строительно-дорожные машины длястроительстваавтомобильныхдорогиихтехническиехарактеристики.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», «Строительство».
УДК 625.7/.8.08(075.8)
ISBN 978-5-398-01108-1 (ч. 2) |
|
ISBN 978-5-398-01099-2 |
© ПНИПУ, 2013 |
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................................................................... |
5 |
1. Природные условия............................................................................................. |
7 |
1.1. Природные условия, происхождение и состав грунтов............................ |
7 |
1.2. Физические свойства грунтов..................................................................... |
8 |
1.3. Классификация грунтов............................................................................... |
9 |
1.4. Основные технические операции при строительстве |
|
автомобильных дорог................................................................................. |
15 |
2. Экскаваторы....................................................................................................... |
19 |
2.1. Назначение и классификация экскаваторов............................................. |
19 |
2.2. Производительность экскаваторов........................................................... |
36 |
2.3. Экскаваторы отечественного производства............................................. |
38 |
2.4. Экскаваторы зарубежного производства................................................. |
39 |
2.5. Роторные траншейные экскаваторы......................................................... |
41 |
3. Скреперы............................................................................................................ |
50 |
3.1. Особенности технологического цикла |
|
и организации скреперных работ.............................................................. |
52 |
3.2. Скрепер серии МоАЗ-6007 ........................................................................ |
58 |
3.3. Скрепер самоходный МоАЗ-60148........................................................... |
59 |
4. Грейдеры и автогрейдеры................................................................................. |
63 |
4.1. Расчет производительности автогрейдера............................................... |
65 |
4.2. Автогрейдер ДЗ-122 Б................................................................................ |
66 |
4.3. Автогрейдер ДЗ-298 ................................................................................... |
68 |
4.4. Автогрейдер ДЗ-122Б-7 ............................................................................. |
70 |
4.5. Автогрейдер ГС-14.02................................................................................ |
71 |
4.6. Автогрейдер ГС-18-06................................................................................ |
72 |
4.7. Автогрейдер тяжелый ГС-25.09................................................................ |
74 |
4.8. Автогрейдер коммунальный ГС-10.01 ..................................................... |
75 |
4.9. Автогрейдер легкого класса ДЗ-201 ......................................................... |
76 |
4.10. Грейдеры зарубежного производства..................................................... |
77 |
5. Грузовые автомобили, пневмоколесные тягачи............................................. |
86 |
5.1. Самосвалы отечественного производства................................................ |
94 |
5.2. Самосвалы зарубежного производства.................................................... |
95 |
5.3. Перевозка техники тралом......................................................................... |
97 |
6. Бурильные машины и оборудование............................................................. |
100 |
6.1. Буровая установка Kato PE-650 .............................................................. |
104 |
3
6.2. Буровая установка Кato PF1200-YSVII.................................................. |
107 |
6.3. Бурильно-сваебойная машина БМ-833 (болотоход) ............................ |
108 |
6.4. Бурильная установка МРК-800............................................................... |
110 |
7. Автомобильные краны ................................................................................... |
113 |
7.1. Автокран КС-35719-1-02......................................................................... |
124 |
7.2. Автокран КС-55727-5 .............................................................................. |
126 |
7.3. Автокран КС-45729 ................................................................................. |
129 |
8. Бетоноукладчики............................................................................................. |
132 |
8.1. Определение основных параметров бетоноукладчиков...................... |
136 |
8.2. Бетоноукладчики «Виртген» .................................................................. |
140 |
Заключение.......................................................................................................... |
142 |
Контрольные вопросы........................................................................................ |
144 |
Список литературы............................................................................................. |
145 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Автомобильная дорога – это комплекс сложных и дорогостоящих инженерных сооружений, без которых не может работать автотранспорт, перевозящий около 60 % грузов страны. Транспортная сеть влияет на размещение производственных сил, освоение новых районов и природных богатств, способствует повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий. От сложности дорожной сети и ее качества зависят эффективность использования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения. Чтобы экономика государства развивалась в нормальных условиях, необходимо иметь 500–600 км автомобильной дороги на 1 тыс. км2 территории. В настоящее время автодорожная сеть Российской Федерации составляет менее 100 км на 1 тыс. км2 территории, для сравнения: в Испании – 260, в Польше – 980, во Франции – 2420 км на 1 тыс. км2.
Освоение природных ресурсов, увеличение рентабельности промышленных предприятий и снижение себестоимости перевозок немыслимы без развития сети автомобильных дорог любого субъекта РФ. Строительство дорог в Пермском крае связано со значительными трудностями, поскольку приходится прокладывать их в сложных природных условиях (пересеченный рельеф, пучинистые грунты, болота, малая продолжительность летнего строительного сезона и др.). Затруднительные природные условия приводят к необходимости строить более сложные в конструктивном отношении автомобильные дороги, что сопровождается и более энергоемкими технологиями. Рост объемов дорожно-строительных работ требует не только дальнейшего укрепления производственной мощности дорожно-строительных организаций, но и рационального использования техники, существенного улучшения организации и технологии строительства (реконструкции).
Организация работ по возведению земляного полотна и связанных с ним сооружений должна обеспечивать минимальную стоимость работ при строительстве автомобильных дорог. Основной целью является выполнение работ по возведению земляного полотна в установленные сроки и с высоким качеством, гарантирующим надежность и устойчивость при его эксплуатации. Рациональная организация земляных работ должна предусматривать:
– поточный метод, обеспечивающий строгую последовательность выполнения отдельных видов работ, непрерывную готовность участков земляного полотна для устройства дорожной одежды и непрерывное использование трудовых и материально-технических ресурсов;
5
–прогрессивную технологию, основанную на целесообразном для конкретных условий распределении земляных масс и передовых способах выполнения отдельных видов земляных работ;
–комплексную механизацию с применением выбранных на основе тех- нико-экономического сравнения рациональных комплектов машин и отдельных средств механизации, обеспечивающую максимальное снижение затрат ручного труда и наиболее эффективное использование машин и механизмов.
Земляные работы являются важной частью единого технологического комплекса работ по сооружению автомобильной дороги. Возведение земляного полотна требует глубоких знаний о механике грунтов, а также соблюдения необходимых требований к дорожно-строительной технике.
6
1.ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ
1.1.Природные условия, происхождение и состав грунтов
Строительство автомобильных дорог как технологический процесс и их эксплуатация неизбежно происходят под влиянием многообразных проявлений природно-климатических условий, особенно – климата и грунтовогеологических свойств местности. Они определяют скорость строительства, условия работы машин и людей, затраты на технологическую переработку и преобразование естественных грунтов и их свойств на устойчивость дорожных конструкций при дальнейшей эксплуатации.
Территория Пермского края включает две дорожно-климатические зоны (ДКЗ). Во II и III ДЗК господствует умеренно холодный и умеренный климат. Обширная территория Пермского края содержит три основные группы грунтовых оснований дорожных насыпей:
–слабые грунты: торф, переувлажненные связные;
–слабые грунты: сильнольдистые связные (глины, суглинки и т.п.);
–прочные: скальные, крупнообломочные, пески, гравий и т.п.
По степени неустойчивости эти виды грунтовых оснований характеризуются соответственно баллами 2, 3 и 1.
Грунты, как правило, являются трехфазными системами и состоят из твердых частиц, поры между которыми заполнены водой и газом. Строительные свойства грунтов определяются минералогическим и гранулометрическим составом, структурой, текстурой и состоянием в природном залегании.
При изучении состава грунтов выделяют четыре основные группы образований: первичные минералы – кварц, полевые шпаты, слюды и др.; глинистые (вторичные) минералы, образовавшиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических пород; соли – сульфаты (гипс, ангидрит и др.), карбонаты (кальцит, доломит и др.), галоиды; органические вещества.
Под структурой грунта понимают размер, форму и количественное соотношение слагающих его частиц, а также характер связи между ними. Размер частиц и их количественное соотношение в грунте определяют на основе гранулометрического (зернового) анализа. Содержание каждой фракции выражается в процентах от массы высушенной пробы грунта. По характеру структурных связей выделяют грунты с жесткими (кристаллизационными) связями и грунты с водно-коллоидными связями. Кристаллизационные связи развиты в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных
7
породах, т.е. в скальных грунтах. Водно-коллоидные связи характерны для глинистых грунтов.
Под текстурой грунтов понимают пространственное расположение элементов грунта с разным составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте (например, слоистые текстуры песча- но-глинистых грунтов). Текстурные особенности грунтов определяют пути фильтрации воды, интенсивность и направление деформаций сдвига массива грунта.
Земляное полотно автомобильных дорог обычно возводится из местных (притрассовых) или привозных (карьерных) грунтов. Они делятся на две группы: сыпучие (пески, щебень, гравий) и связные (глины, суглинки, супеси). На технологические свойства первых негативно не действуют отрицательные температуры, вторые – смерзаются, затрудняя их резание, перемещение и уплотнение. По сложности технологической переработки сыпучие грунты характеризуются баллом 1, а связные – 2. Таким образом, строительство и эксплуатация автомобильных дорог производятся в разных климатических районах, на разных грунтовых основаниях и из разных грунтов.
1.2. Физические свойства грунтов
Характеристики плотности грунтов и плотности их сложения
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ρs – отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта; плотность грунта ρ – отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта ρd – отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.1.
Таблица 1 . 1 Плотность частиц S песчаных и пылевато-глинистых грунтов
|
|
|
|
|
|
Грунт |
|
Плотность ρs, г/см3 |
|
|
диапазон |
|
среднее значение |
|
|
|
|
||
Песок |
|
2,65…2,67 |
|
2,66 |
Супесь |
|
2,68…2,72 |
|
2,70 |
Суглинок |
|
2,69…2,73 |
|
2,71 |
Глина |
|
2,71…2,76 |
|
2,74 |
8
Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов – методом «шурфа – лунки».
Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью n или коэффициентом пористости еи плотностью сухого грунта.
Влажность грунтов и характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов
Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105 °С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в небольших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.
Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов – это влажности на границах текучести ωL и раскатывания ωp, определяемые в лабораторных условиях, а также число пластичности Ip и показатель текучести IL. Характеристики ωL, ωp и Iр являются косвенными показателями состава (гранулометрического и минералогического) пылевато-глинистых грунтов. Высокие значения этих характеристик свойственны грунтам с большим содержанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.
1.3. Классификация грунтов
Грунты подразделяются на два класса: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).
Вклассе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические
иосадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости
ирастворимости в соответствии с табл. 1.2. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2–3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусственные – закрепленные в естественном залегании трещиноватые скальные и нескальные грунты.
9
Таблица 1 . 2
Классификация скальных грунтов |
|
|
|
Грунт |
Показатель |
По пределу прочности на одноосное сжатие |
|
в водонасыщенном состоянии, МПа |
|
Очень прочный |
Rc > 120 |
Прочный |
120 ≥ Rc > 50 |
Средней прочности |
50 ≥ Rc > 15 |
Малопрочный |
15 ≥ Rc > 5 |
Пониженной прочности |
5 ≥ Rc > 3 |
Низкой прочности |
3 ≥ Rc ≥ 1 |
Весьма низкой прочности |
Rc < 1 |
По коэффициенту размягчаемости в воде |
|
Неразмягчаемый |
Ksaf ≥ 0,75 |
Размягчаемый |
Ksaf < 0,75 |
По степени растворимости |
в воде (осадочные сцементированные), г/л |
Нерастворимый |
растворимость менее 0,01 |
Труднорастворимый |
растворимость 0,01…1 |
Среднерастворимый |
– || – 1…10 |
Легкорастворимый |
– || – более 10 |
Нескальные грунты подразделяются по способу закрепления (цементация, силикатизация, битумизация, смолизация, обжиг и др.) и пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты
(см. табл. 1.2).
Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пы- левато-глинистые, биогенные и почвы.
К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные – это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности Iр < 1 %).
Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.3) и степени влажности (табл. 1.4).
Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом.
10