2.7. Машины и оборудование для уплотнения грунта

2.7.1. Общая характеристика машин для уплотнения грунта

Машины и оборудование для уплотнения грунтов предназначены для восстановления плотности и прочности грунтов, уложенных в земляные сооружения, придания им необходимой устойчивости, несущей способности и водонепроницаемости.

Грунты уплотняют слоями одинаковой толщины, для чего отсыпанный грунт разравнивают бульдозерами или грейдерами. Толщина разравниваемых слоев зависит от условий производства работ, вида грунта и технической характеристики уплотняющих машин и оборудования.

Послойное уплотнение грунта осуществляется укаткой, трамбованием, вибрированием и комбинированным воздействием. Грунтоуплотняющие машины позволяют использовать все способы уплотнения грунтов.

При укатке уплотнение грунта происходит в результате давления, создаваемого вальцом или колесом на поверхности уплотняемого слоя.

При трамбовании грунт уплотняется падающей массой, обладающей в момент встречи с поверхностью грунта определенной скоростью.

При вибрировании уплотняемому слою грунта сообщаются колебательные движения, которые приводят к относительному смещению частиц и более плотной их укладке.

Комбинированные способы уплотнения грунта – виброукатка и вибротрамбование.

Обобщенная характеристика грунтоуплотняющих машин и оборудования приведена в табл. 2.29.

Таблица 2.29

Схема классификации грунтоуплотняющих машин и оборудования

Машины и оборудование для уплотнения грунтов	Воздействие на грунт	Статическое Динамическое Комбинированное
	Способ уплотнения	Укатка Трамбование Вибрирование Укатка + вибрирование Вибрирование + трамбование
	Способ перемещения рабочего органа	Прицепной Самоходный Полуприцепной Навесной С помощью импульсных реактивных сил
	Вид оборудования	Катки статического действия Виброкатки Трамбовочные машины Вибротрамбовочные машины Виброплиты
	Тип вальца катка	Гладковальцовый Кулачковый Решетчатый Сегментный пневмоколесный

Грунтоуплотняющим машинам присваивается индекс, состоящий из букв ДУ и двух цифр, после которых иногда следует порядковая буква (А, Б, В и т.д.) или порядковая цифра (, 2, 3 и т.д.). Буквы ДУ указывают, что машина относится к группе дорожных машин для уплотнения грунта. Две цифры в индексе – порядковый номер заводской модели. Буквами А, Б, В, Г и т.д. обозначают очередную модернизацию машины. Например, индекс ДУ–16Г расшифровывается так: ДУ – дорожная машина для уплотнения грунта; 16 – заводской номер модели; Г – четвертая модернизация 16-й заводской модели. В последнее время вместо букв для обозначения модернизации используют также цифры, например, ДУ-70-1; ДУ-85-1.

В железнодорожном строительстве наиболее распространены прицепные и полуприцепные пневмоколесные катки, прицепные кулачковые, решетчатые и вибрационные катки, а также грунтоуплотняющие машины ударного и виброударного действия.

Пневмоколесный каток состоит из четырех-пяти пневматических колес и одного или нескольких (по числу колес) балластных ящиков. В последнем случае ось каждого колеса крепится к днищу соответствующего балластного ящика так, что в зависимости от неровностей укатываемой поверхности с грунтом контактирует все колеса катка. В качестве балласта используют чугунные отливки или железобетонные блоки, с помощью которых можно существенно увеличить массу катка. Прицепные пневмоколесные катки работают в сцепе с гусеничными тракторами. Полуприцепные и самоходные пневмоколесные катки, представляют собой самоходные агрегаты, состоящие из одноосных колесных тягачей и соединенных с ними хоботами одноосных катков с колесами на пневматических шинах.

Прицепные кулачковые катки работают в сцепе с гусеничным трактором. Это весьма эффективные машины. Однако их применяют лишь на связных грунтах, так как на несвязном грунте происходит выброс грунта кулачками вверх, вследствие чего уплотняемый слой разрыхляется.

Решетчатые и сегментные катки можно применять для уплотнения комковатых и переувлажненных связных грунтов, а также разрыхленных мерзлых и скальных крупнообломочных грунтов.

Вибрационные катки выпускают с гладкими, кулачковыми или решетчатым вальцом, внутри которого вмонтирован вибратор направленных колебаний. Вибратор приводится в движение от автономного двигателя, установленного на раме катка. Максимальный эффект при использовании виброкатков достигается при уплотнении увлажненных песчаных, супесных, гравийно-песчаных и других несвязных грунтов.

В стесненных условиях грунт можно уплотнять самопередвигающимися виброплитами. Площадь рабочей поверхности такой плиты 0,5…2 м², толщина уплотняемого слоя несвязного грунта до 0,6 м.

К трамбовочным машинам относятся навесные трамбовочные плиты на экскаваторах, трамбовочные машины с падающими плитами и дизель-трамбовками на базе гусеничного трактора. К числу основных преимуществ этих машин относится возможность уплотнять связные и несвязные грунты слоями до 1 м и более. Тем не менее они не нашли широкого применения в транспортном строительстве, так как установки со свободно падающими плитами тихоходны, а машины с дизель-трамбовками эффективны только на предварительно уплотненных грунтах.

Вибро-трамбовочные машины представляют собой навесное оборудование на самоходной машине на базе гусеничного трактора. Рабочее оборудование состоит из двух вибромолотов, получающих привод от гидромотора-редуктора через двухступенчатую клиноременную передачу. Удары вибромолотов передаются на трамбующую плиту, создавая эффект трамбования и вибрирования. Подвеска трамбующей плиты позволяет перемещать ее в поперечном направлении на 0,5…0,7 м от следа базового трактора с целью уплотнения бровочной части насыпи с соблюдением требований техники безопасности.

В табл. 2.30 приведены технические характеристики некоторых моделей отечественных грунтоуплотняющих машин.

Таблица 2.30

Техническая характеристика машин для уплотнения грунтов

Индекс	Масса, т		Скорость, км/ч	Ширина уплотнения, м
	без балласта	с балластом
Прицепные кулачковые и решетчатые катки
ДУ-2 ДУ-3 ДУ-26 ДУ-27 ДУ-32А ЗУР-25	9,2 13 4,68 9,2 9	17,6 29 9 17,6 18 25	0-3 0-3 0-3 0-3 0-3 0-3	4 2,8 1,8 4 2,6 2,9
Прицепные пневмоколесные катки
ДУ-4 ДУ-5 ДУ-30 ДУ-39Б	5,65 12,05 4 6	25 45 12,5 25	0- 5 0-4,5 0- 5 0- 5	2,5 3,3 2,2 2,6
Полуприцепные пневмоколесные катки
ДУ-16В ДУ-21 ДУ-37А ДУ-37В ДУ-74	25,4 27,8 13 5,7 9	35,9 56,7 22,75 15 –	0-40 0- 15 0-–30 0–30 0–7	2,6 2,08 2,61 2,61 1,7
Самоходные пневмоколесные катки
ДУ-29 ДУ-31А ДУ-55 ДУ-65 ДУ-100	23 8,44 – 12 14	30 16 20 – –	0-23 0-23 0-15 0-16 0-16	2,22 1,9 2,5 1,7 1,95
Самоходные вибрационные (комбинированные) катки
ДУ-52 ДУ58 ДУ-62 ДУ-64 ДУ-99	16 15 13,5 9,5 9,5	– 16 14,1 – –	0-10,8 0-6,5 0-10 0-10 0-10	2,0 2,0 2,2 1,7 1,7
Прицепной вибрационный каток
А-4 А-8 А-12	3,8 8 11,8	– – –	по тягачу	1,5 1,6 2,0