Характеристика пневмокотків

Марка	Маса, т	Товщина шару, який ущільнюється, см
ДУ-30	12	25…27
ДУ-39А	25	35
Д-326	50	50
Д-589	50	50

Дія на ґрунт пневматичних та вальцьових котків різна. При навантаженні площа відбитку пневмоколеса значно більша, ніж вальця (рис. 3.5). Тому під час дії на ґрунт у пневмокотків більший, тиск рівномірніше розділяється по площі контакту, напруження в ґрунті поширюються на більшу глибину.

Кулачкові котки можуть застосовуватися для ущільнення грудкуватих ґрунтів. Кулачки подрібнюють грудки і утворюють однорідну структуру ґрунту по товщині шару. Верхню частину насипу ущільнювати такими котками недоцільно, бо кулачки розрихлюють ґрунт. Для такого випадку добре підходять вальцеві котки. Вони дають рівну і гладеньку поверхню.

При ущільненні важливо створити міцну структуру ґрунту. Якщо напруження за укочування перевищує межу міцності ґрунту, його щільність зменшується, а структура руйнується.

Технологія укочення ґрунтів земляного полотна така. Привезений ґрунт розрівнюють на всю ширину укладки шаром потрібної товщини з нахилом 1…2% до узбіч для забезпечення відведення води на випадок дощу. Рівномірне ущільнення ґрунту досягається в тому випадку, коли окремі сліди проходження ущільнювальних машин перекриваються.

Спочатку застосовують легкі котки (прикочування), а після 3-4 проходів – важчі, бо спочатку опір ґрунту ущільненню менший. На прикочуванні застосовують котки до 12 т, остаточне ущільнення – 25 т і важчі. Легкі котки варто застосовувати в межах 30-40% загальної кількості проходів. Рухаються котки за круговою (рис. 3.6,а) та човниковою (рис. 3.6,б) схемами.

Продуктивність котків:

, (3.12)

де Т_з– тривалість зміни, год; к_в– коефіцієнт використання зміни в часі, к_в=0,90-0,95; L – довжина захватки, м; В – ширина смуги ущільнення, м; р – ширина перекриття суміжних смуг укочування, м; Н – оптимальна товщина ґрунтового шару при ущільненні, м,

; (3.13)

φ – коефіцієнт, який враховує ущільнюваність ґрунту, приймається для зв'язних ґрунтів 0,45…0,50, для незв'язних – 0,40…0,45; W_ф, W₀– відповідно фактична і оптимальна вологість ґрунту, %; Р_ф, Р_р– відповідно фактичний і розрахунковий тиск повітря в шині, МПа; n₁, n₂, n₃– кількість проходів котка відповідно з швидкістю v₁, v₂, v₃; t₁, t₂, t₃– час на розвертання котка в кінці ділянки або час реверсування двигуна для самохідних котків, год.

Ефективність ущільнення залежить від швидкості руху котка. Чим швидче рухається коток, тим більше разів він проїде по одному сліду, тобто збільшиться його продуктивність. Та коли швидкість укочування зростає, то зменшується час дії котків на ґрунт, тому надмірна швидкість шкідлива. Останні проходи котка варто виконувати на найменших швидкостях. При ущільненні необхідно забезпечувати: однорідність ґрунтів у шарах різання та відсипки; однорідність вологості і товщини шарів при ущільненні; середню вологість, щільність та рівність шарів; водовідвід під час проведення робіт.

Контактний тиск протягом усього процесу ущільнення повинен бути близьким до межі міцності ґрунту (табл. 3.2). Якщо перевищувати межу, можуть виникати явища місцевого розущільнення (хвилеутворення перед колесами котка, видавлювання ґрунту в бік при трамбуванні). Якщо контактний тиск недостатній, висока щільність також не може бути досягнута ні зменшенням товщини шару, ні збільшенням числа навантажень.

Таблиця 3.2.

Межі міцності ґрунтів, МПа, при їх ущільненні і вологості, близьких до оптимальних

Ґрунт	Ущільнення котками		Трамбуванням
	З гладкими вальцями	На пневматичних шинах
Піщаний, супіщаний, пилуватий	0,3…0,6	0,3…0,4	0,3…0,7
Суглинистий	0,6…1,0	0,4…0,6	0,7…1,2
Важкосуглинистий	1,0…1,5	0,6…0,8	1,2…2,0
Глинистий	1,5…1,8	0,8…1,0	2,0…2,3

Деякі характеристики котків, які використовуються для ущільнення ґрунтів, наведені в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3.

Технічна характеристика котків

Тип котка	Маса котка, т	Продуктивність, м3/зміну	Енергомісткість на 1м3 ґрунту, кВт	Металомісткість на 1м3 ґрунту, кг
Вібраційний	12	3000	20	40
Кулачковий	35…40	3000	73,5	20
На пневмоколесах	30	750...1400	73,5…80,9	17

Ущільнювати ґрунт необхідно також у виїмках.

Трамбуваннязастосовують, коли відсипають насипи із різнорідних ґрунтів. Способом трамбування можна ущільнювати досить товсті шари (до 1,5) м. Трамбування в складних ситуаціях може замінювати інші засоби.

Широко застосовується ущільнення ґрунтів трамбуючими плитами на екскаваторах. Екскаватор рухається вздовж осьової лінії насипу і на кожній зупинці виконує розрахункову кількість ударів (рис. 3.7).

Після трамбування верхній шар має недостатню щільність, його додатково підкочують котками. Плити для трамбування мають розміри 0,6; 1,0; та 1,5 м², масу – 0,5…2,5 т. Раціональна висота падіння плити при ущільнюванні – 1,5…2,0 м.

Продуктивність трамбуючої плити, м³/зміну:

(3.14)

де Т_з– тривалість зміни, год; к_в– коефіцієнт використання зміни (к_в=0,85); F – площа трамбівки, м²; к_п– коефіцієнт перекриття при ущільненні, який приймають рівним 0,9; H – товщина шару ущільнення, м (H=k₁z_a), z_a– глибина активної зони, м; к₁– коефіцієнт, що залежить від ступеня ущільнення ґрунту:

при к_у=0,98…1,0 к₁=0,5

при к_у=0,95 к₁=1,0;

τ – повний час удару, становить 6…10 с; N – кількість ударів,

; (3.15)

Н_ф– фактична товщина шару ущільнення, см; і_р– граничне значення ударного імпульсу; n₁– коефіцієнт, який виражає співвідношення стандартної щільності до досягнутої (табл. 3.4).

Таблиця 3.4.

Значення коефіцієнта n₁

Коефіцієнт ущільнення	Тип ґрунту
	зв'язний	незв'язний
0,95	4	2
0,98	7	4
1,00	14	10

Для ущільнення невеликих об'ємів ґрунту в стиснених умовах застосовують ручні пневмоутрамбовувачі Тр-1, І-157 та С-690.

В специфічних умовах можуть застосовуватися віброкотки та самохідні вібраційні машини. Віброкотки ущільнюють шари до 1,5 м, самохідні вібромашини – 0,6…1 м.

В процесі будівництва ЗП виникає необхідність також в ущільненні ґрунтів укісної частини насипів. З цією метою можна використовувати вальцьові трамбівки, ущільнюючі плити та віброкотки. Найпростіший спосіб – вальцьова трамбівка, її маса регулюється за допомогою баласту.

Література

1. ГОСТ 5180-77. Грунты. Метод лабораторного определения влажности.

2. Сиденко В.М., Батраков О.Т., Леушин А.И. Технология строительства автомобильных дорог. Ч.І. – К.: Вища школа, 1970. – 236 с.

3. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – 160 с.

4. Беспалов Н.А., Шелюбский Б.В. Дорожно-строительные машины и оборудование. –К.: Будівельник, 1980.