СтройМаш. Лекции
.pdfНаибольшее распространение получили БАРОВЫЕ машины, рабочее оборудование которых – из одного или двух ЦЕПНЫХ БАРОВ, приводимых в движение от двигателя базового гусеничного или колёсного трактора. В рабочее положение и обратно бары переводятся гидроцилиндрами
Баровая машина:
1– цепные бары;
2– гидроцилиндры подъёма-опускания;
3– базовый трактор
БАРОВЫЕ цепи, оснащенные резцами, |
0,1…0,2м, |
глубиной до 2 м. Оконтуренные с двух сторон прорезанными щелями полосы грунта разрабатываются затем одноковшовыми экскаваторами.
Производительность баровых машин - до 40м3/ч
Для нарезки щелей в мёрзлых грунтах применяются также ДИСКОВЫЕ ЩЕЛЕРЕЗНЫЕ машины (одно- и двухдисковые) на базе тракторов и траншейных экскаваторов, рабочим органом которых является диск с зубьями диаметром до 3 м. Производительность – до 400 м3/ч
1 – базовая машина;
2 – зачистной башмак;
3– зубья-клыки;
4– плоский ротор-диск;
5– гидромотор;
6, 7 – гидроцилиндры подъёма-опускания; 8 - диски с зубьями; 9 – мост автомобиля
Мощные траншейные экскаваторы могут разрабатывать мёрзлый грунт без предварительного рыхления
30. Машины для уплотнения грунтов
При устройстве земляных сооружений часто возникает необходимость уплотнения грунтов, что предотвращает осадки и сдвиговые деформации сооружений. При уплотнении нарушаются связи между минеральными частица-ми, создаётся более плотная их компоновка и вытесняется воздух, благодаря грунт приобретает прочность и стабильность, повышается его несущая способность.
В практике известны три основных метода уплотнения грунтов:
-статическая укатка;
-ударное трамбование;
-вибрирование.
Для повышения эффективности уплотнения в последние годы созданы машины, работающие по принципу вибрационной укатки и частоударного трамбования, а также комбинированного воздействия.
Уплотняющие машины по виду рабочего органа подразделяются на:
-КАТКИ СТАТИЧЕСКИЕ и ВИБРАЦИОННЫЕ с гладкой, кулачковой и решётчатой металлической обечайкой и КАТ-КИ ПНЕВМОКОЛЁСНЫЕ;
-ТРАМБУЮЩИЕ машины на базе гусеничных тракторов, управляемые вручную трамбовки с электрическим или бензиновым двигателем, а также трамбовки на базе гидромолотов к гидравлическим экскаваторам;
-самопередвигающиеся и навесные к базовым шасси ВИБРОПЛИТЫ, а также виброплиты, навешиваемые на стреле экскаватора вместо ковша.
Внутри каждого из этих типов они условно делятся по своей массе на ЛЁГКИЕ, СРЕДНИЕ и ТЯЖЁЛЫЕ.
ПРИЦЕПНОЙ КУЛАЧКОВЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ КАТОК предназначен для послойного уплотнения связных грунтов.
Валец с кулачками является рабочим органом катка. Внутренняя полость вальца заполняется балластом (песок, каменный материал).
При помощи дышла каток сцепляется с трактором 1 – кулачки; 2 – металлический валец с кулачками; 3 – рама; 4 – скребки; 5 – дышло;
6 – люк для загрузки балласта
ПОЛУПРИЦЕПНОЙ ПНЕВМОКОЛЁСНЫЙ КАТОК агрегатируется с одноосным пневмоколёсным тягачом. Каток предназначен для послойного уплотнения грунтов и гравийно-щебёночных материалов. Он состоит из пяти секций.
Каждая из секций выполнена в виде бункера с балластом, под которым установлено пневмоколесо. Колесо каждой из секций может опускаться и
подниматься независимо друг от друга грунтов.
1– дышло;
2– рама;
3– бункер для загрузки балласта;
4– пневмоколесо;
5– механизм стопорения секций;
6– секция катка;
7– одноосный тягач
САМОХОДНЫЙ ВИБРОКАТОК предназначен для уплотнения грунтов и гравийнощебёночных дорожных оснований, в т.ч. обработанных вяжущим. Он состоит из одноосного пневмоколёсного тягача, с которым шарнирносочленён вибровалец.
Высокий уплотняющий эффект обеспечивается за счёт тяжёлого вибровальца и гидрообъёмного привода.
1 – одноосный пневмоколёсный тягач;
2 – кабина;
3– вибровалец;
4– рама вибровальца;
5– вибровозбудитель;
6– шарнирное сочленение полурам тягача
ивибровальца;
7– гидроцилиндр управления поворотом катка;
8– пневмоколесо тягача
ТРАМБУЮЩАЯ МАШИНА С ПАДАЮЩИМИ ПЛИТАМИ предназначена для уплотнения тяжёлых связных грунтов, отсыпаемых слоями более 0,8м при сосредоточенных объёмах работ.
Высокий уплотняющий эффект и в ряде случаев отсутствие необходимости ведения контроля за качеством уплотнения обеспечивается высокой энергоотдачей машины
1– гусеничный трактор;
2– передняя подвеска;
3– редуктор привода плит;
4– кривошипно-полиспасный механизм привода плит;
5– задняя подвеска;
6– направляющие штанги;
7– ходоуменьшитель;
8– удлинители;
9– трамбующие плиты (две)
31.Машины для свайных работ
30.1. Общие данные
Сваи по способу передачи нагрузки
Сваи-стойки |
Сваи висячие (сваи трения) |
N – нагрузка на сваи;
Rт – сила трения грунта;
Rc – сила сопротивления грунта Характер расположения свай:
-одиночное расположение;
-кустовое расположение;
-в виде свайных полей;
-рядовое расположение;
Сваи по способу возведения:
-готовые (сборные) сваи (забивные, вибропогружаемые, винтовые) - поставляемые на строительную площадку в виде сборных элементов, изготовляемых на заводе, и погружаемые в грунт различными способами
-комбинированные сваи - комбинация готовых и набивных, а также выполняемых из различных материалов и устраиваемых в грунте с использованием специальных способов
-набивные сваи - устраиваемые непосредственно в грунте, в предварительно выполненных различными способами выработках.
Внастоящее время на стройках России массовое применение (более 90% от общего объема свай) получили забивные сваи квадратного сечения от 0,2x0,2м до 0,4x0,4м длиной до 20м
30.2.Машины для свайных работ
ГОТОВЫЕ (ПОГРУЖАЕМЫЕ) СВАИ погружают в грунт посредством СВАЙНЫХ МОЛОТОВ (ударной нагрузкой), с помощью ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ (вибрированием) и сочетанием этих способов — ВИБРОМОЛОТАМИ. Реже готовые сваи погружают статическим вдавливанием с пригрузкой.
Существует два способа погружения свай: КОПРОВЫЙ и БЕСКОПРОВЫЙ. Универсальным БАЗОВЫМ оборудованием для перемещения свай с мест их
раскладки к местам погружения, их установки, поддержания и направления, а также для крепления погружателя являются КОПРЫ, обеспечивающие также передвижение сваебойного оборудования вдоль фронта работ
Различают копры РЕЛЬСОВЫЕ (КР) и НАВЕСНЫЕ (КН, КО) на тракторах, одноковшовых экскаваторах, кранах и автомобилях.
Копры по степени подвижности рабочего оборудования:
-универсальные - обеспечивают полный поворот платформы с оборудованием, изменение вылета и наклон копровой мачты (продольного и поперечного) для погружения наклонных свай;
-простые копры - не имеют механизмов для поворотных (в плане) движений и наклона стрелы;
-полууниверсальные - обеспечивают либо только поворот платформы для погружения вертикальных свай, либо наклон стрелы при работе с наклонными сваями.
Главный ПАРАМЕТР отечественных копров, входящий в их индекс, – максимальная ДЛИНА погружаемых свай (до 8м, 12м, 16м, 20м и 25м).
Например: индекс КН-12 расшифровывается как КОПЁР НАВЕСНОЙ для свай длиной до 12м.
РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС копра состоит из его ПЕРЕМЕЩЕНИЯ к месту установки сваи, её СТРОПОВКИ, ПОДТЯГИВАНИЯ, УСТАНОВКИ на точку погружения по предварительно выполненной разметке, ВЫВЕРКИ правильности её положения, ЗАКРЕПЛЕНИЯ на свае наголовника, предохраняющего её от разрушения при ударном погружении, УСТА-НОВКУ на сваю погружателя, РАССТРОПОВКУ сваи, её погружение с последующей выверкой направления, ПОДЪЁМ погружателя и СНЯТИЕ с погруженной сваи наголовника.
Копровые установки Копры НА РЕЛЬСОВОМ ХОДУ (смонтированные на поворотных платформах
башенных кранов) применяют для погружения железобетонных свай длиной до 25м. Параллелограммно-шарнирная система связей опорных конструкций и копровой мачты обеспечивает значительный вылет мачты (более 6м), что позволяет обслуживать при одноразовом линейном перемещении копра большую площадь свайного поля.
Копёр перемещается по рельсам, уложенным вдоль продольной оси котлована
|
|
Гидроцилиндр |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Головка с блоками |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рама паралле- |
|
|
|
|
|
Мачта копровая |
|
|||
|
лограммная |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сваепогружатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Поворотная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
платформа |
|
|
|
|
Погружаемая свая |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Копры НА РЕЛЬСОВОМ ХОДУ (мостового типа), способные с большой точностью погружать железобетонные сваи длиной до 12м, применяют для выполнения массовых сосредоточенных объёмов свайных работ, в особенности на слабых и водонасыщенных грунтах. Обеспечена возможность погружать сваи в любой точке свайного поля, перекрываемого мостом. Применяется координатно-шаговая система автоматического наведения.
Мачта копровая
Молот |
Кабина |
|
Мост
Погружаемая
свая
За счет поворота платформы экскаватора копры имеют обширную рабочую зону, благодаря чему они могут погружать с одной рабочей позиции несколько свай. Наиболее эффективно использование при кустовом расположении свай.
Копры на ТРАКТОРНОЙ БАЗЕ применяют для работы со сваями длиной до 16м. Копровую мачта навешивают на базовый трактор в его задней части или с левой стороны по ходу трактора (с боковой навеской). Наклон мачты в продольной плоскости (на угол до 33°) и в поперечной плоскости (на угол до 7°) обеспечивается гидроцилиндрами. Для подвески сваепогружателя, подтаскивания и установки сваи в исходное для погружения положение используют канатно-блочные системы с гидроприводом
Мачта |
Молот |
|
Гидроцилиндр |
Выдвижная стрелка |
|
Свая
Трактор
Копры НА БАЗЕ КАНАТНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ применяют для забивки свай длиной до 16м. Копровую мачту соединяют с головой экскаваторной стрелы универсальным шарниром, позволяющим стреле наклоняться (до 20...35° продольно и до 1,5...5° в поперечном направлении).
За счет поворота платформы экскаватора копры имеют обширную рабочую зону, благодаря чему они могут погружать с одной рабочей позиции несколько свай. Наиболее эффективно использование при кустовом расположении свай.
Копры НА |
БАЗЕ |
применяют преимущественно |
на рассредоточенных |
свайных работах малых объёмов (в строительстве технологических трасс, в трубопроводном и сельскохозяйственном строительстве, при инженерногеологических изысканиях и др.) при длине свай до
8м.
Копровое оборудование укладывается в транспортное положение без разборки, снятия молота и т.д. в течение 10...15 мин.
30.3.Свайные погружатели
-машины ударного действия - механические, паровоздушные, дизельные молоты,
гидромолоты, вибромолоты;
-машины вращательного действия;
-машины вибрационного действия: вибромолоты, вибропогружатели
В ГИДРАВЛИЧЕСКОМ молоте для придания ударной части ускорения в момент удара к насосу подсоединяют гидравлический аккумулятор, который подзаряжается во время обратного хода поршня. Гидравлические молоты с массой ударной части 210…7500кг развивают энергию удара от 3,5 до 120кДж при частоте 50…170 уд/мин.
ДИЗЕЛЬНЫЕ молоты представляют собой прямодействующие ДВС, работающие в режиме двухтактного дизеля. Они получили наибольшее распространение в строительстве благодаря энергетической автономности, мобильности, простой и надёжной конструкции, высокой производительности.
По типу направляющих для ударной части дизель-молоты делятся на ТРУБЧАТЫЕ и ШТАНГОВЫЕ. У трубчатого дизель-молота направляющей ударной части в виде массивного подвижного поршня служит неподвижная труба, у штангового – направляющими ударной части в виде массивного подвижного цилиндра служат две штанги.
Дизель-молоты по массе ударной части:
-лёгкие (до 600кг);
-тяжёлые (свыше 2500кг);
-средние (до 1800кг).
ШТАНГОВЫЕ дизель-молоты обладают небольшой энергией удара – 3,2 и 65 кДж при частоте 50…55 уд/мин и массе ударной части до 2500кг. Их применяют для забивки легких железобетонных и деревянных свай в слабые и средние грунты, а также для погружения шпунта при ограждении траншей, котлованов и т. п.
1 – сферическая пята;
2 – основание;
3– форсунка;
4– направляющие штанги;
5– палец;
6– подпружиненный крюк;
7– траверса;
8– канат лебёдки;
9– рычаг;
10– цилиндр (ударная часть);
11– штырь;
12– поршень;
13– центральный канал;
14– топливный насос;
15– наголовник.
ТРУБЧАТЫЕ дизель-молоты работают без перегрева при температуре окружающего воздуха до 30°С при наличии воздушного охлаждения, и до 40°С – при водяном.
Отечественная промышленность выпускает трубчатые дизель-молоты массой ударной части 500...5000кг с энергией удара 15…150кДж при частоте 43…45 уд/мин, в том числе для работы в условиях низких (до -60 °С) температур. Эти молоты применяют для забивки железобетонных свай в любые нескальные грунты.
8 – канат лебёдки;
14 – топливный насос;
16– центровочный штырь;
17– шабот; 18 – канал;
19– полость системы питания;
20– захват-«кошка»; 21 – направляющий цилиндр;
22– поршень (ударная часть);
23– рычаг топливного насоса
ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЬ представляет собой возбудитель направленных колебаний вдоль оси сваи. В пределах своего назначения – погружения свай в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты – вибропогружатели в 2,5…3 раза производительнее свайных молотов. Они удобны в управлении (дистанционно), не разрушают погружаемых ими элементов. Эффект погружения достигается благодаря тому, что коэффициент трения на контактной поверхности сваи и грунта резко уменьшается. Недостаток – недолговечны.
1– электродвигатель;
2– зубчатые колёса;
3– дебалансы;
4– наголовник;
5– пружинные амортизаторы
(в высокочастоных вибропогружателях)
ВИБРОМОЛОТЫ отличаются от вибропогружателей способом соединения корпуса вибровозбудителя с наголовником – через пружинные амортизаторы, которые позволяют корпусу вибровозбудителя совершать колебания с большими размахами, отрываясь от наголовника и ударяя бойком по наковальне при обратном движении. Обычно вибромолоты изготавливают бестрансмиссионными, сажая дебалансы непосредственно на валы двух синхронно работающих электродвигателей.
1 – двухвальный бестрансмиссионный вибровозбудитель;
2– дебалансы;
3– ударник;
4– нижняя плита;
5– наковальня;
6– рабочие пружины;
7- наголовник
31. Машины для буровых работ
При устройстве фундаменты из набивных свай исключается деформация прилегающих сооружений, шум и др.негативные факторы работы молотов. Набивные сваи изготовляются диаметром 600…1700мм при глубине заложения до 40…50м и способны воспринимать нагрузки до 300…1000т на сваю. Их применяют в фундаментах опор мостов и несущих конструкций каркасных зданий и сооружений.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ изготовления набивных свай включает операции изготовление ствола скважины, изготовление и установку каркаса сваи, бетонирование ствола скважины. Защиту стенок скважин от возможного обрушения при проходке скважин в неустойчивых грунтах осуществляют: с помощью обсадных неизвлекаемых или инвентарных извлекаемых труб, а также избыточным давлением глинистого раствора или воды. Наиболее трудоёмкой и продолжительной (55…60% времени цикла) технологической операцией является изготовление ствола скважины
Набивные сваи бывают:
-буронабивные – устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетоном или железобетоном;
-набивные – скважины для которых образуются методами продавливания (вытеснения) грунта.
БУРЕНИЕ – это процесс разрушения грунта с образованием в грунтовом массиве цилиндрических полостей и выносом из них продуктов разрушения на поверхность. При
диаметре до 75мм и глубине до 9м полости называют ШПУРАМИ, при больших размерах
–СКВАЖИНАМИ.
Встроительстве бурение осуществляют для проведения инженерно-геологических изысканий, при разработке грунтов взрывом, при водоснабжении и водопонижении, для установки столбов, устройства буронабивных свай и т. п.
Вбольшинстве бурильных машин и оборудования реализованы МЕХАНИЧЕСКИЕ способы бурения с ВРАЩАТЕЛЬ-НО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ, УДАРНОВРАЩАТЕЛЬНЫМ и УДАРНЫМ движениями рабочего инструмента.
Вкачестве рабочих органов для механического бурения применяют ЛОПАСТНЫЕ, ШНЕКОВЫЕ и КОВШОВЫЕ БУРЫ, БУРЫ-РАСШИРИТЕЛИ, ТРЕХШАРОШЕЧНЫЕ и УДАРНЫЕ ДОЛОТА
ЛОПАСТНОЙ БУР состоит из трубчатого остова 1 с двумя копающими лопастями 6 в виде двухзаходного винта, забурника 5 и заслонок 2. Забурник направляет и удерживает бур на оси бурения. Заслонки, шарнирно прикрепленные к лопастям, препятствуют просыпанию грунта при его извлечении из скважины. Бур крепят к нижнему концу гранёной штанги. Для работы в мерзлых грунтах лопасти и забурник оснащают резцами, армированными твердосплавными пластинками 4.
У ШНЕКОВОГО БУРА (от нем. schnecke – «улитка») остов длиннее, чем у лопастного. К нему приварена спираль 7 из полосовой стали, образующая шнек. В нижней части остова закреплены копающие лопасти 6 и забурник 5. Лопастной и шнековый буры разгружают после их извлечения из скважины: вращением с повышенной скоростью (продукты бурения рассыпаются в стороны за счет центробежных сил); цикличным реверсированием; вручную и др.
БУР представляет собой полый цилиндр с откидным дном и ножами в его нижнем торце. Срезаемый ножами грунт заполняет внутреннюю полость бура через окна в его днище. После заполнения его извлекают из скважины и разгружают через открытое днище. Ковшебур разработан специально, чтобы производить бурение во всех типах грунтов ниже уровня грунтовых вод. Для бурения в разнообразных грунтовых условиях поворачивающееся днище может быть снабжено различными типами зубьев, устанавливаемых на ковшебур.
БУРОМ-РАСШИРИТЕЛЕМ, закрепляемым на буровой штанге 7 в её нижней части, расширяют полость скважины под пяту сваи. При вращении штанги ножи 9 с рычагами 8 опускаются под действием собственного веса и срезают грунт, который ссыпается в ковш 10. Окончательный угол раскрытия расширителя обычно составляет 60%, а стандартное увеличение
диаметра – 2-3 раза по сравнению с диаметром ствола.
БУРИЛЬНЫЕ МАШИНЫ с вращательно-поступательным движением бурового инструмента изготавливают на базе грузовых автомобилей, гусеничных и пневмоколесных тракторов. Кроме того, буровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего оборудования на одноковшовых гидравлических экскаваторах, малогабаритных погрузчиках с бортовым поворотом и других машинах.
Главным параметром бурильной машины является ГЛУБИНА БУРЕНИЯ. Машины по глубине бурения:
-лёгкие (до 5м);
-средние (до 20м);
-тяжёлые (свыше 20м).
Бурильно-крановые машины на базе ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ применяют для бурения скважин в однородных грунтах. Рабочее оборудование состоит из полой бурильной штанги 3 с гидроцилиндром внутри неё, вращателя 5, приводимого через механическую трансмиссию от двигателя базового автомобиля или от индивидуального гидромотора, граненой штанги 6, рабочего инструмента – лопастного 7 или шнекового бура. Оборудование располагается сзади базового автомобиля 1, закрепляя его шарнирно на раме последнего. Рабочее оборудование из транспортного положения в рабочее и наоборот переводят гидроцилиндром 2. Для бурения скважины машину устанавливают на выносные опоры, гидравлическим цилиндром, находящимся внутри полой штанги, опускают бур на поверхность земли и включают вращатель.
По мере заглубления бура в грунт и накопления на его лопастях (в случае лопастного бура) или на спирали шнека (при шнековом буре) разработанного грунта бур извлекают из скважины и на повышенной скорости вращения освобождают его от продуктов разрушения, после чего бур снова опускают в скважину и повторяют процесс бурения до достижения требуемой глубины.