Строительство земляного полотна

Строительство земляного полотна

Введение

Сооружение земляного полотна представляет собой совокупность технологических процессов, параллельно выполняемых на захватках. Сооружение земляного полотна во вновь осваиваемых районах сложнее, чем в местах со сложившейся застройкой. Здесь прокладывают дороги при наличии естественного сложения верхней почвенно-грунтовой толщи. В освоенных районах верхняя грунтовая толща обычно представлена культурным слоем с установившимся водно-тепловым режимом. И, за некоторым исключением, земляное полотно в насыпях возводят из привозных песчаных грунтов. В состав земляных работ входят:

устройство временных дорог;

очистка полосы в пределах крайних линий;

удаление растительного слоя и его складирование в штабеля с последующим использованием для газонов;

устройство водостоков и подземных инженерных сооружений, дренажей;

разбивка и сооружение земляного полотна;

устройство площадок для остановки общественного транспорта, разделительных полос, газонов, автостоянок;

устройство корыта при нулевом профиле и выемках;

планировочные, отделочные и укрепительные работы.

Линейные земляные работы обычно выполняют экскаваторами (с объемом ковша до 1м^З) во взаимодействии с бульдозерами и транспортными средствами. Самоходные скреперы, гидроустановки и земснаряды применяют лишь при сосредоточенных работах. В городских условиях, как правило, объем насыпей не сбалансирован с объемом выемок, поэтому используют привозной грунт из близлежащих карьеров. В соответствии с проектом производства работ (ППР) назначают длину захваток и их количество. На каждой захватке последовательно выполняют работы, предусмотренные технологическим процессом с учетом группы трудности разработки грунтов.

Очистку полосы, укладку подземных коммуникаций стремятся выполнить до таяния, т.к. грунтовые воды в это время находятся глубоко. Для удлинения продолжительности периода земляных работ за несколько дней до наступления положительных температур снег удаляют между красными линиями, в этом случае на 15-20 дней быстрее стабилизируется водно-тепловой режим.

Цель работы - изучить строительство земляного полотна с применением бульдозера.

Задачи работы:

рассмотреть виды бульдозеров и их характеристику,

описать бульдозерные работы.

1. Виды бульдозеров, их характеристика

Выбор машин и механизмов осуществляется с учетом природных условий, объемов земляных работ, сроков, рабочих отметок земляного полотна. В границах технических возможного применения определяется целесообразность их использования. В связи со сложностью задачи используют современные математические методы и ЭВМ. Земляные работы относятся к числу наиболее механизированных. Уровень механизации достигает 97%. При спокойном рельефе и небольших объемах земляных работ земляные работы называют линейными. Фронт их выполнения постепенно перемещается за подготовительными работами. Сосредоточенные земляные работы выполняют специализированные отряды машин. Их необходимо закончить до подхода линейного потока.

Звено машин состоит из основных и вспомогательных машин: к основным относят экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдер-элеваторы; к вспомогательным - машины для рыхления, разравнивания, уплотнения, полива. Выбор машин зависит от объмов земляных работ, дальности возки, типа грунта и др. факторов. При возведении насыпи из резервов и выемки при дальности возки до 50 м используют бульдозеры; при дальности возки до 600 м - скреперы прицепные с емкостью ковша до 6 м³; при дальности возки до 3000 м - самоходные скреперы с емкостью ковша - 9-10 м^З; при больших расстояниях - экскаваторы и самосвалы; при объеме земляных работ свыше 200-500 тыс. м³ используется метод гидромеханизации (гидромониторы).

Рисунок 1 - Схема разработки, перемещения и укладки грунта при возведении насыпи бульдозером

Бульдозер представляет собой гусеничный трактор или тягач на пневматических шинах, оборудованный широким отвалом, который установлен перпендикулярно к продольной оси трактора или под углом, что позволяет перемещать грунт в сторону. В ряде конструкций бульдозеров отвал может поворачиваться в поперечной и вертикальной плоскости, наклоняться. В зависимости от выполняемой работы на раму вместо отвала можно навешивать дорожные рыхлители, кусторезы, корчеватели чем расширяется использование базового трактора. В процессе работы бульдозер копает, перемещает и распределяет грунт.

Бульдозеры с автоматическим управлением рабочими органами

Применение в бульдозерах автоматического управления обеспечивает возможность более точной планировки разрабатываемой поверхности (с точностью до ±5 см от заданного уровня), а также значительного повышения производительности на указанных работах (в среднем в 1,5-2 раза в сравнении с обычными машинами).

Система автоматического управления «Автоплан-1» и «Автоплан-2’ разработана ВНИИстройдормашем и осуществлена Челябинским заводом дорожных машин на бульдозерах ДЗ-18Б и ДЗ-54С с базовыми тракторами Т-100МЗГП. Несмотря на сложность настройки и регулировки машин с автоматическим управлением, перспективность внедрения этих машин в практику дорожного строительства вполне оправдывается.

Назначение устройства для автоматического управления - обеспечить определенно заданное положение рабочего органа бульдозера (отвала) для снятия слоя грунта (стружки переменной толщины) независимо от положения самой машины. В процессе работы такого бульдозера преимущественно на планировочных работах режущая кромка ее отвала сохраняет заданное горизонтальное положение или с каким-то заданным небольшим уклоном.

Система для автоматического управления бульдозерным оборудованием «Автоплан» включает аппаратуру автоматики, гидравлическое оборудование и приборы. В аппаратуру системы автоматики (рис. 3.9) входят блок управления А; пульт управления Б; датчик углового положения В\ реверсивный золотник Г.

Рисунок 2 - Аппаратура и приборы автоматической системы «Автоплан-1»: 1 - включатель питания; 2 - предохранители; 3 - рукоять потенциометра (прибор подачи задания углового положения отвала со шкалой «уклон-подъем», градуированный в процентах); 4 - выключатель режима настройки системы; 5 - сигнальная лампочка; 6 - рукоять потенциометра (прибор устанавливает степень чувствительности системы); 7 - кнопка «автомат»; 8 - переключатель «верх-низ»; 9 - лампочка-индикатор; 10 - регулировочные болты; 11 - зубчатый сектор; 12 - защелка; 13 - сердечник; 14 - электромагнит; 15 - пружины; 16 - упорная шайба; 17 - корпус; 18 - электрозолотник; 19 - аккумуляторная батарея

Блок управления А, установленный в кабине машиниста, служит для задания отвалу бульдозера требуемого угла продольного уклона и преобразования сигналов датчика в команды, которые подаются на электромагниты реверсивного гидрозолотника. Пульт управления Б, установленный также в кабине машиниста, предназначен для обеспечения кнопочного дистанционного управления подъемом и опусканием отвала бульдозера. Датчик углового положения размещенный в защитном кожухе на толкающем брусе универсальной рамы бульдозера, представляет собой маятник, соединенный с подвижным, контактом потенциометра, и предназначен для подачи электрического сигнала в блок управления, где преобразуется и обеспечивает подачу тока в соответствующий электрозолотник. Реверсивный гидрозолотник Г, установленный на задней стенке корпуса бортовых фрикционов трактора, предназначен для управления гидроприводом перемещения рабочего органа бульдозера в соответствии с командами блока управления.

Принцип работы автоматической системы стабилизации рабочего органа машины состоит в том, что при отклонении рабочего органа машины от заданного углового положения датчик системы выдает сигналы (электроимпульсы), поступающие после усиления их на один из магнитов гидроэлектрозолотника, при этом электрозолотник возвращает рабочий орган в исходное заданное положение.

Рисунок 3 - Схема системы автоматического управления отвалом бульдозеров ДЗ-54А и ДЗ-18А: 1 - пульт управления; 2 - блок перегрузки.; 3 - блок управления; 4 - аккумуляторная батарея; 5 - реверсивный электрозолотник; б - дренажный трубопровод; 7 - трубопровод слива рабочей жидкости в бак; 8 - трубопровод подвода рабочей жидкости под давлением; 9 - обратный клапан с дросселем; 10 - трубопровод подачи рабочей жидкости под давлшием; 11 - датчик числа оборотов двигателя (тахогенератор); 12 - маятниковый датчик углового положения для рабочего органа

Автоматическое управление рабочим органом бульдозера осуществляется следующим образом (рис. 3.).

Маятниковый датчик углового положения отвала, входящий в систему автоматического управления и относящийся к числу основных узлов системы, устанавливается на одном из толкающих брусьев (правом или левом) бульдозерного оборудования (рядом с шарнирным соединением универсальной толкающей рамы и отвала). В зависимости от уклона поверхности, на которой предусматривается работа бульдозера с автоматическим управлением, на пульте управления задается требуемый угол наклона толкающего бруса, соответствующий положению режущей кромки ножей отвала по отношению к опорной поверхности гусениц.

При выполнении работ, когда гусеницы бульдозера встречаются (сталкиваются) с неровностями площадки, угол наклона юлкающих брусьев бульдозера изменяется, отклоняясь в одну или другую сторону. Маятниковый датчик в зависимости от изменения угла наклона толкающего бруса (на котором установлен датчик), будучи также связан с блоком управления, посылает в этот блок электрические сигналы- импульсы. Электрические импульсы преобразуются в электрический ток, который направляется в электрозолотник. Соленоид электрозолотника обеспечивает подачу рабочей жидкости гидросистемы в соответствующую полость рабочего гидроцилиндра (присоединенного к толкателю). Рабочая жидкость, поступив в одну из полостей гидроцилиндра, меняет положение толкателя, связанного с гидроцилиндром, устанавливая его соответственно и отвал бульдозера в требуемое (заданное) для работы положение.

Рассматриваемая система стабилизации положения отвала бульдозера обеспечивает надежность работы только в том случае, если обороты вала двигателя будут постоянными (допускаются незначительные отклонения). В случае возрастания на отвале усилий, что вызывает снижение числа оборотов двигателя, механизм контроля системы отключает автомат стабилизации, подавая при этом сигнал на выглубление отвала. После того как будет восстановлено число оборотов двигателя до нормального, что достигается благодаря наличию в системе датчика числа оборотов двигателя тахогенератора, работа автомата стабилизации положения отвала восстанавливается. При этом скорость опускания отвала для заглубления регулируется обратным клапаном с дросселем. Датчик числа оборотов двигателя (тахогенератор) приводится в действие от работомера.

Гидропривод автоматической системы работает от одного из двух насосов НШ-46, установленных на тракторе машины. Предохранительный клапан обеспечивает гидросистему от перегрузки, поддерживая наибольшее давление 10 МПа. Обратный клапан, с дросселем 9, установленный в трубопровод штоковой полости гидроцилиндров, служит для ограничения и регулировки скорости опускания отвала машины.

Благодаря возможности значительно сократить число проходов производительность бульдозеров, оснащенных автоматической системой управления рабочими органами, в среднем на 20-30% выше, чем неавтоматизированных бульдозеров. В табл. 1 приведены сведения о бульдозерах с автоматическим управлением рабочих органов.

Таблица 1. Сведения о бульдозерах с автоматическим управлением рабочих органов

Система автоматического управления «Комбиплан-10 л», установленная на бульдозере ДЗ-110А-1 с базовым трактором Т-130.1.Г-2, предназначена для тех же целей, что и рассмотренная выше система «Автоплан». Эта система является комбинированной, работающей в двух автоматических режимах: автономном, когда положение отвала бульдозера по высоте и при перекосе сохраняется (выдерживается) по сигналам преобразователей угловых положений (система «Автоплан»); копирном, когда положение отвала бульдозера по высоте и при перекосе сохраняется (выдерживается) по направленному лазерному лучу (система «Комбиплан»).

Система «Комбиплан-Юл» (рис. 4) состоит из пульта управления, блока перегрузки, гидрораспределителей с электроуправлением, дополнительной гидросистемы преобразователя углового (продольного направления) положения отвала, фотоприемного устройства, приспособления для перемещения фотоприемного устройства по высоте, преобразователя частоты вращения вала двигателя, преобразователя углового (поперечного направления) положения отвала, лазерного излучателя и батареи источника тока.

Пульт управления и блок перегрузки, размещенные в кабине машиниста, получают питание от аккумуляторных батарей трактора. Пулы управления посредством проводов связан с фотоприемным устройством, получающим сигналы (импульсы) от излучателя, подключенного к другой аккумуляторной батарее.

Пульт управления проводами соединен с двумя преобразователями и углового положения отвала. Преобразователи установлены: первый - на правом толкающем брусе, второй - на стенке отвала. Пулы управления связан также с электроуправляемыми гидрораспределителями, подключенными к гидроцилиндрам перекоса отвала.

Рисунок 4 - Принципиальная схема установки приборов автоматизированной системы «Комб ‘иплан-Юл» на бульдозере

На пульте управления (рис. 5) размещены тумблеры - включения преобразователей подъема отвала, управления перекосом отвала и защиты двигателя от перегрузки; переключатель режима работы; указатели режимов; ручки задатчиков продольного уклона и положения фотоприемного устройства; ручки задатчика перекоса отвала и перегрузки двигателя; электролампы включения гидрораспределителя перекоса отвала, гидрораспределителя подъема и опускания отвала, контрольные лампы.

На пульте управления аппаратурой размещены регуляторы чувствительности управления отвалом по высоте и перекосу, предохранители защиты цепей от перегрузки при подъеме и перекосе отвала.

Рисунок 5 - Пульт управления автоматизированной системой

Блок перегрузки предназначен для приема электрических сигналов (импульсов) преобразователя и передачи их электроуправляющему гидрораспределителю, обеспечивающему заглубление отвала бульдозера. В блоке перегрузки размещены выпрямитель тока, мультивибратор преобразования постоянного тока в переменный, сравнивающее устройство и реле.

В преобразователях углового положения отвала внутри каждого корпуса на оси подвешено коромысло, опускающееся под действием силы тяжести. На оси закреплен также экран, взаимодействующий с катушкой преобразователя. При повороте корпуса преобразователя относительно коромысла изменяются положения экрана и катушек, в результате чего увеличивается электрический сигнал и через пульт управления включается соответствующий электромагнит электроуправляемого гидрораспределителя.

Гидрораспределители предназначены для управления подъемом и опусканием, а также перекосом отвала. Гидрораспределители состоят из управляющего и главного золотников. Первым из золотников управляют два магнита, которые перемещают его в разные стороны. В нейтральное положение электромагниты после обесточивания возвращаются пружинами. Этот золотник при переключении включает главный золотник. Второй из золотников подключает напорную гидролинию гидронасоса к одной из полостей гидроцилиндра; противоположная гидрополость соединяется с гидробаком.

Фотоприемное устройство, закрепляемое на бульдозерном отвале, предназначено для приема сигналов лазерного излучателя. Это устройство состоит из трех световодов с установленными в них фотодиодами. Световоды принимают сигналы в диапазоне 360°.

При выборе отметки разработки поверхности площадки фотоприемник поднимают или опускают, регулируя по высоте, посредством устройства, состоящего из реверсивного электродвигателя постоянного тока, винтовой пары, штока и преобразователя обратной связи.

Лазерный излучатель, размещаемый на треноге, состоит из лазерной трубки, коллиматора (устройства для формирования узкого луча), специальной оптической призмы, электродвигателя для вращения лазерной трубки, уровня и приспособления для закрепления лазерной трубки в горизонтальном положении. Радиус действия лазерного излучателя до 500 м. Ширина луча 25-80 мм.

Дополнительная гидросистема «Комбиплан-Юл», подключенная к основной гидросистеме бульдозера, служит для управления гидроцилиндрами подъема и перекоса отвала в автоматическом режиме. В случае работы бульдозера при включенной автоматике (работа в неавтоматизированном режиме) дополнительная гидросистема выключается.

При работе бульдозера в копирном режиме машиной управляют по лазерному лучу, исходящему из излучателя системы. При этом излучатель устанавливается в точке определенной высотной отметки над разрабатываемой грунтовой поверхностью с таким расчетом, чтобы луч проходил над кабиной трактора бульдозера.

В копирном режиме автоматическое управление положением отвала бульдозера достигается тем, что лазерный излучатель обеспечивает стабилизированную в пространстве опорную оптическую плоскость с заданным для конкретных условий уклоном. При этом фотоприемное устройство контролирует положение отвала бульдозера относительно излучаемой оптической плоскости. При смещении фотоприемника из направления оптической плоскости обеспечивается (формируется) команда для включения гидрораспределителя соответственно и гидроцилиндров изменения положения отвала для заданного варианта.

Гидроцилиндры перемещают отвал таким образом, что фотоприемник всегда находится в оптической плоскости излучателя. При этих условиях режущая кромка отвала как бы копирует с допускаемой точностью опорную оптическую плоскость на поверхности грунта, разрабатываемой бульдозером.

В копирном режиме система «Комбиплан» обеспечивает только управление гидроцилиндрами подъема и опускания отвала, тогда как работа в автономном режиме обеспечивает также и перекос отвала.

Бульдозеры с неповоротным отвалом

Бульдозеры Д-444 и Д-535 (рис. 6) с неповоротным отвалом оснащены гидроприводом.

Отвал бульдозера Д-444 по сравнению с отвалом ранее выпускавшегося бульдозера Д-159Б имеет несколько большую длину и улучшенный - профиль отвальной поверхности. Сзади отвала, по его концам, крепят две опорные лыжи тарельчатого типа.

Эти бульдозеры предназначены для выполнения земляных работ небольшого объема, для транспортирования и перемещения различных строительных материалов на небольшие расстояния.

Бульдозеры имеют неповоротный отвал с ножом, лыжи, две толкающие балки с цапфами для шарнирного соединения с поперечной балкой. Бульдозеры оборудованы гидравлической системой управления. Положение лыж по высоте регулируют стопорными болтами.

Толкающие балки 6 передними концами приваривают к тыльной стороне лобового листа и дополнительно укрепляют косынками. К задним концам толкающих балок 6 приварены вильчатые опоры, при помощи которых толкающие балки соединяют с поперечной балкой. Для увеличения срока службы опоры оснащены сменными термообработанными вкладышами.

Гидроцилиндр шарнирно крепят к раме трактора с помощью кронштейна, выполненного из двух продольных швеллерных балок, соединенных в передней части поперечиной и косынками. В средней части поперечины приварены две проушины с отверстиями для шарнирного крепления гидроцилиндра.

Кронштейн гидроцилиндра крепят к раме тремя серьгами и болтами. Чтобы удержать отвал в поднятом положении при включенном гидроприводе, к проушинам шарнирно прикреплена крепление рамы к трактору выполнены так же, как и у бульдозера Д-271А. Однако имеются и существенные различия.

Рисунок 6 - Общий вид бульдозера Д-535: 1 - отвал, 2 - гидроцилиндр, 3 - кронштейн гидроцилиндра, 4 - трубопровод, 5 - поперечная балка, 6 - толкающая балка, 7 - лыжа

Рисунок 7 - Бульдозер Д-453А с поворотным отвалом: 1 - гидроцилиндр, 2 - отвал, 3 - боковой упор, 4 - раскос, Б - толкающая рама

Для крепления шаровой чашки отвала головка рамы заканчивается шаром. К раме сверху приварены две проушины для крепления подвижной обоймы полиспаста при помощи пальца. Рама заканчивается литыми проушинами, через них проходят оси и втулки, которыми рама шарнирно прикреплена к опорам на тракторе так же, как и на бульдозере Д-271А.

В каждом толкающем брусе по три отверстия, с вваренными стальными втулками для установки башмаков толкателей, служащих для крепления отвала к раме. На передней части толкателей сделаны проушины, которые соединяются пальцами с проушинами отвала. Сзади толкатель заканчивается шаровым шарниром и башмаком 6.

Башмак представляет собой стальную отливку. Башмаки фиксируются штырями, которые закреплены шплинтами.

Между шаровым шарниром башмака и толкателя находится резьбовое соединение, состоящее из винта и гайки с фиксатором. При помощи этого устройства регулируют длину толкателей.

Конструкция рамы дает возможность использовать ее для установки различного сменного оборудования, поэтому она называется универсальной.

Бульдозер Д-453А с поворотным отвалом на гусеничном тракторе Т-100МГП отличается от описанного выше только управлением подъема и опускания отвала. Вместо канатов на бульдозере установлены два гидроцилиндра, которые подключены к гидравлической системе трактора.

2. Бульдозерные работы

бульдозер технологический строительство земляной

Чтобы отделить грунт от массива, нож отвала углубляют при одновременном перемещении бульдозера вперед. Грунт накапливается перед отвалом, образуя призму волочения. Резание продолжается до тех пор, пока эта призма не достигнет верхней кромки отвала. Затем бульдозер передвигает призму волочения до места и грунт разгружает кучей, поднимая отвал до отказа или разравнивания слоем необходимой толщины. Толщина слоя зависит от типа и массы машин для уплотнения.

Наибольшее сопротивление возникает при работе бульдозера в процессе копания грунта. При перемещении грунта имеются резервы мощности. При резании (копании) добиваются максимального объема вырезаемого грунта на отвале, полного использования мощности двигателя и минимальных затрат времени на набор призмы волочения. Используют три основные схемы копания грунта: прямоугольной стружкой (с постоянной толщиной), клиновой (с переменной толщиной стружки) и гребенчатой.

При копании прямоугольной стружкой отвал бульдозера сначала заглубляют максимально в грунт с учетом возможностей бульдозера по мощности и группе грунта. Затем, не меняя положения отвала, бульдозер движется вперед, срезая ровную стружку на всем пути набора грунта. Схема эффективна при работе под уклон и разработке выемки наклонными слоями. Мощность трактора используется полностью, стружка вырезается толстая и равномерная, сокращается путь и время набора призмы волочения. Эту схему применяют при снятии растительного слоя, при этом толщина стружки органичивается не возможностями бульдозера, а технологическими условиями работ и толщиной растительного слоя.

Рисунок 8 - Технология работы бульдозером: а - резание (копание) грунта; б - перемещение; в-разгрузка; 1 - прямоугольная стружка; 2 - клиновая стружка; 3 - гребенчатая стружка; 4 - куча грунта; 5 - слой грунта; 6 - призма волочения

Клиновую схему зарезания применяют при работе на легких и слегка влажных грунтах. Отвал бульдозера в начале набора заглубляют в грунт на максимально возможную величину, затем при движении бульдозера вперед отвал постепенно поднимают, набирая на него грунт. При этой схеме копания грунта путь резания сокращается по сравнению с прямоугольным резанием и снижается время набора. При работе на тяжелых плотных грунтах из-за трудности заглубления отвала эту схему применять нецелесообразно.

Гребенчатую схему применяют при разработке тяжелых плотных грунтов. Отвал сначала максимально заглубляют в грунт. Когда число оборотов двигателя начинает снижаться, отвал поднимают примерно на 3Д глубины. Такие заглубления и подъемы повторяют 2-3 раза. Во время этих операций происходит полный набор грунта на отвал бульдозера. Работая по этой схеме, добиваются почти 100% использования мощности трактора, время набора уменьшается по сравнению с прямоугольной схемой, уменьшается также и путь формирования призмы волочения, но машинист быстро утомляется из-за большого числа переключений рычагов управления. Применение всех схем рационально на грунтах оптимальной влажности.

Перемещение грунта бульдозером экономически выгодно на расстояние 25-50 м. Это объясняется тем, что при, перемещении часть грунта высыпается за пределы отвала. Чем длиннее путь перемещения, тем больше потери: (0,025-0,032) L для связных грунтов и (0,06-0,07) L для несвязных. Снизить потери можно, перемещая грунт траншейным способом или в грунтовых валиках, образовавшихся в начале перемещения.

Эффективна работа бульдозера отрезками, когда грунт доставляется к месту отвала не сразу, а этапами. Весь йуть рабочего хода бульдозера делят на три части. Вначале грунт накапливают на первом участке, затем на втором, а после этого его перемещают на третий. Мощность трактора используется полностью, поскольку на третьем участке перемещается увеличенный объем грунта.

Потери грунта при перемещении снижаются, если использовать отвалы с боковыми открылками И козырьками. Однако в плотных грунтах условия копания ухудшаются из-за дополнительных сопротивлений на открылках. Можно использовать шарнирные открылки с гидроуправлением. Во время копания их можно убирать за отвал, а во время перемещения устанавливать под углом 45-90°. При работе в грунтах I и II групп уширители, кроме увеличения выработки и дальности перемещения грунта, позволяют снизить удельный расход топлива на 10-20%.

Для повышения эффективности копания грунта бульдозером используют отвалы со средним выступающим вперед ножом. Это повышает выработку машины на 20-40%. Повышения выработки достигают за счет сокращения пути и длительности набора призмы волочения. Выступающий нож - сменный или принудительно выдвигающийся. Для восполнения потерь грунта возможно перемещать грунт в отвал с небольшим заглублением ножа.

Повышенное прилипание влажных грунтов значительно снижает выработку и качество работы машины. С целью снижения прилипания отвал покрывают составами (эпоксидной смолой с добавками фторопластового лака ФБ-Ф-74Д), прогревают рабочий орган машины отработавшими газами двигателя, применяют вибрацию рабочего органа, электроосмос. Он основан на том, что при пропускании через грунт постоянного электрического тока на катоде (рабочей поверхности рабочего органа машины) выделяется вода, которая служит смазкой при трении грунта и уменьшает прилипание за счет частичного экранирования силового молекулярного поля твердых фаз системы грунт - рабочая поверхность при их взаимодействии.

Поворот бульдозера на холостой ход - возвращение месту зарезания передним ходом целесообразно только при расстояниях транспортирования грунта больше 50 м или при работе бульдозеров, не имеющих повышенных задних передач. Задний ход челночным способом, как правило, рекомендуется выполнять по следу рабочего хода на высших передачах трактора.

Рисунок 9 - Разработка грунта бульдозером с перемещением в насыпь продольными проходами I, II, III, IV - ярусы: 1 - траншеи, используемые для перемещения грунта в насыпь; 2 - стенки траншей; 3 - полки откосов; 4-8 - порядок укладки слоев грунта в насыпь

Возведение земляного полотна бульдозером при разработке грунта в выемке и транспортировке его в насыпь. Глубокие выемки, как правило, разрабатывают ярусами. Разработку начинают с наиболее близких к возводимой насыпи участков. Количество ярусов и траншей, по которым перемещают грунт, определяется размерами и очертаниями выемки, а также величиной отвала применяемого бульдозера. Грунт в нижних ярусах выемок может быть переувлажнен грунтовыми водами, которые без надлежащего водоотвода будут скапливаться в пониженных местах. Чтобы этого не случилось, необходимо в процессе работы выдерживать уклоны подошвы забоя разрабатываемой выемки в пределах 0,01-0,03. Разработку выемки производят так, чтобы перемещение бульдозера с заполненным отвалом велось по спланированному пути. Планировать путь целесообразно при холостом ходе бульдозера. Для повышения выработки используют работу бульдозера отрезками.

Если высота насыпи превышает 1,5 м, то часть земляного полотна, располагающегося выше этой отметки, отсыпают скреперам», доставляют грунт землевозами и автомобилями-самосвалами. Для бесперебойного движения транспорта и Груженых: скреперов на откосах насыпей устраивают пологие съезды бульдозерами. После завершения работ на насыпи грунт съездов используют для присыпки обочин или откосов.

Если насыпи невысокие, возведение земляного полотна из боковых резервов относят к линейным работам. Поскольку бульдозеры при перемещении грунта из резерва в насыпь преодолевают большие подъемы (до 20-25°) и сильно нагружены, желательно использовать несколько бульдозеров - одни на перемещении, другие на разравнивании грунта в насыпи. Ниже приведена технология возведения земляного полотна бульдозерами в комплекте с разравнивающими, уплотняющими и планирующими машинами (автогрейдером). Возведение насыпи ведут три звена бульдозеров с катками на пневматических шинах. Первое звено отсыпает и уплотняет первый слой насыпи, второе - второй и третье; - последний верхний слой. Планировочные работы ведет автогрейдер №1 в комплекте с бульдозером 9, который впоследствии производит рекультивацию резерва.

Рисунок 10 - Возведение насыпи при совместной работе скреперов и бульдозеров: бульдозер; 2 - кулачковый каток; 3 - каток на пневматических шинах; 4 - разработка грунта; 5 - скрепер; 6 - разгрузка; 7 - автогрейдер

Если отсыпать насыпь на полную высоту тремя звеньями не удается, то их можно перебросить для отсыпки и уплотнения следующих слоев.

Рисунок 11 - Технологическая схема возведения насыпи бульдозером из боковых резервов

Рисунок 12 - Схема работы бульдозера на косогоре: проходы бульдозера: 1 - поперечные; 2 и 3 - продольные

При возведении насыпи из боковых резервов эффективна зонально-комплексная схема производства работ комплектом машин.

Разравнивание грунта в насыпях осуществляется при параллельных проходах бульдозера по планируемому участку таким образом, чтобы захватываемая полоса перекрывала предыдущую на 20-30 см, а отвал удерживался над поверхностью насыпи на расстоянии, равном заданной толщине слоя, подлежащего уплотнению. Движение бульдозера организуют так, чтобы он двигался по уже спланированной полосе, благодаря чему слой распределяется равномерно.

Возведение земляного полотна на косогорах происходит террасным способом с постепенным заглублением и развитием полки до требуемого поперечного профиля. На этой работе более удобны бульдозеры с поворотным отвалом, выработка которых примерно «а 50-60% больше, чем бульдозеров с неповоротным отвалом.

Если это делают универсальным бульдозером его движение организуют продольными ходами вдоль террасы или насыпи. Неполноповоротный бульдозер совершает поперечные и наклонно-поперечные проходы. В первом и во втором случае срезаемый грунт сбрасывается под откос.

До начала работ по возведению земляного полотна в полувыемке-полунасыпи размечают земляное полотно с постановкой колышков, фиксирующих ось и границы насыпи, границы разработки выемки и нагорной канавы. Сначала разрабатывают нагорную канаву, нарезают уступы или вспахивают основание насыпи. Бульдозер разрабатывает косогор продольными проходами с установкой отвала под углом захвата 67°, начиная с верхней части косогора, постепенно передвигаясь вниз, в сторону полунасыпи. После продольных проходов образовавшийся вал грунта перемещают в насыпь бульдозером дополнительными косыми проходами земляное полотно выполняют бульдозером до проектных отметок.

Бульдозеры, скреперы, экскаваторы с транспортными средствами эффективно применяются при продольном перемещении грунта из выемки в насыпь. Рациональные границы их применения не остаются постоянными, а изменяются в зависимости от группы грунта, рельефа местности, способов производства работ и района строительства. Рациональной дальностью перемещения грунта будет такая, при которой стоимость 1 м³ земли будет меньше или равна стоимости разработки конкурирующей машиной.

При возведении насыпи толщина каждого отсыпаемого слоя зависит от типа уплотняемых средств. Перед уплотнением земляное полотно планируют бульдозером или автогрейдером. При использовании скреперов происходит частичное уплотнение отсыпаемого слоя пневматическими шинами. Этот метод не рекомендуется для разработки тяжелых, твердых, переувлажненных грунтов.

При разработке грунта скрепером используют следующие схемы.

Насыпь - резерв:

- зигзагообразная - для загородных дорог при длине участка более 200 м;

восьмерка - при длине участка меньше 200 м;

эллиптическая схема - при длине участка до 100 м и односторонних резервах;

по спирали - при двухсторонних резервах и разности отметок насыпи и резерва менее 3 м.

Рисунок 13 - Схемы движения скреперов при возведении насыпей из грунта резервов: а - по «зигзагу»; б - по «восьмерке»; в-по эллипсу; г - по спирали

Предусматриваются выезды и съезды, имеющие уклон ≤ 20%.

При использовании для возведения насыпи привозных грунтов используют экскаваторы емкостью ковша до 1 м^З со сменным оборудованием - прямая лопата, обратна схема работы бульдозера на косогоре: проходы бульдозера: я, драгляйн. Прямая лопата используется в сухих забоях при разработке грунта выше уровня стояния машины и достаточной высоте забоя.

Обратная лопата и драгляйн используются при разработке грунта ниже уровня стояния машины. Минимальная высота забоя: I-II группа грунтов - 0,7…1,15 м; III группа грунтов - 1,8…2,5 м. Наилучшие условия работы экскаватора: высота забоя равна наибольшей высоте резания грунта.

Грунт доставляют на дорогу автомобилями, отсыпают послойно на всю ширину от краев к середине, затем грубая планировка бульдозерами; частичное уплотнение обеспечивается регулированием движения автомобилей, доставляющих грунт. В городских условиях организуют совместную работу всех машин и механизмов.

Заключение

Для строительства земляного полотна необходимо разрабатывать технологические карты, которые являются документом, устанавливающим рациональную и стабильную технологию производства. В них приводятся схемы комплексной механизации процесса, указания о методах производства работ и их последовательность, расстановка механизмов, калькуляции трудовых затрат, перечень необходимых материально-технических ресурсов, указания по охране труда и технике безопасности.

Технологическая схема устройства земляного полотна представляет собой детализацию проекта организации работ. В ней приводятся: описание последовательности выполнения технологических операций с распределением их по захваткам; расчет количества машиносмен; схема потока с расстановкой машин по захваткам.

При выборе способов разработки и перемещения грунта бульдозерами следует исходить из конкретных условий строительства земляного полотна. Однако во всех случаях наиболее выгодным будет такой способ работ, при котором можно перемещать грунт под уклон. При таком способе минимальна потребная мощность силовой установки и возможно в связи с этим увеличение скорости передвижения.

Необходимо также принять меры к сокращению времени на холостые ходы и увеличению числа циклов в единицу времени.

Основными работами, выполняемыми бульдозерами при сооружении земляного полотна, являются: поперечный транспорт грунта при разработке боковых резервов, при сооружении полунасыпей и разработке полувыемок на косогорах, а также перемещение грунта из выемок в кавальеры. К числу основных работ относится также продольная разработка выемок с транспортированием грунта в насыпь.

Список литературы

1.   Бабков В.Ф. Автомобильные дороги. - М.: Транспорт, 1989.

2.      Автомобильные дороги. СНиП 2.05.02-85

.        Гезенцвей. Л.Б., Гуревич Л.В. Городские улицы и дороги. - М., Стройиздат, 1968

.        Евгеньев И.Е., Б.Б. Каримов. Автомобильные дороги в окружающей среде. - М.: Транспорт наука, 1997

.        Материалы и изделия для строительства дорог: Справочник / под редакцией М.В. Горелышева. - М.: Транспорт, 1986.

.        Рохман В.А., Визгалов В.М., Поляков М.П. Пересечение и примыкания автомобильных дорог. М.: - Высшая школа, 1997.

.        Строительство автомобильных дорог. / справочник под редакцией В.А. Бочина. - М.: Транспорт, 1980.

.        Строительство улиц и городских дорого. - М.: Стройиздат, 1974.