Вибір техніки для дозволоження і ущільнення ґрунту в пазухах котловану

Для дозволоження ґрунту, під час ущільнення, на об’єкт будівництва необхідно доставляти воду. В зв’язку з віддаленістю будівництва від населених пунктів слід передбачити доставку води технікою, яка б дозволяла використовувати доставлену воду, як для дозволоження ґрунту так і для питних та технічних потреб, а також короткочасного її зберігання. Найбільш придатним засобом транспортування води може бути, наприклад, автоцистерна АЦ-10.

Автоцистерна АЦ-10 оснащена зовнішнім термоізоляційним шаром для запобігання замерзання води при низьких температурах, або небажаного нагріву при високих зовнішніх температурах.

Повноприводне шасі автоцистерни дозволяє добратися до місця доставки води по будь-яких дорогах і в умовах повного бездоріжжя.

Рис.1.10 Автоцистерна АЦ-10

Ущільнення ґрунту з мінімальними витратами енергії може бути досягнуто при певній вологості ґрунту, яку називають оптимальною. Її точне значення можна встановити тільки дослідним шляхом, а для попередніх розрахунків вологість ґрунтів приймають в залежності від їх типу. Так для суглинистих ґрунтів оптимальна вологість знаходиться в межах 12…20%. Необхідна кількість води для до зволоження ґрунту визначається по формулі (1.46).

Таблиця 1.5 - Технічна характеристика автоцистерни АЦ-10

,м³ (1.46)

де: q -об’єм води, необхідний для дозволоження 1 м³ ґрунту, м³;

W₀ -оптимальна вологість ґрунту;

W_п- природна вологість ґрунту в кар’єрі або резерві;

W_в -втрати вологості при транспортуванні та укладці ґрунту, (1-2%);

- щільність ґрунту в природному стані,(1,40 т/м³);

- щільність води, (1,0 т/м³).

,м³

Загальна кількість води для до зволоження буде визначатись по такій формулі:

(1.47)

де: Q -загальна кількість води для дозволоження ґрунту, м³;

V_зз -об’єм ґрунту для звортної засипки,;

q -об’єм води, необхідний для дозволоження 1 м³ ґрунту;

Продуктивність автоцистерни визначається по формулі:

(1.48)

де: V_цист. -об’єм цистерни автомобіля, м³;

n -кількість циклів автоцистерни за годину;

; (1.49)

Т_ц -тривалість циклу роботи автоцистерни,хв.;

К_в -коефіцієнт використання робочого часу, 0,85.

Тривалість циклу роботи автоцистерни:

(1.50)

,хв.

де: t_н -час наповнення автоцистерни, хв.;

L - дальність транспортування води, км;

V_ср - середня швидкість руху автоцистерни, км /хв.;

t_з.а. - час зливу автоцистерни, хв.;

Т_{ц=22+6/30+40+5=67,2},хв.

t_м- час на маневри при наповненні та зливі цистерни, 5 хв.

Змінна продуктивність автоцистерни визначається за формулою:

(1.51)

Тривалість доставки води та дозволоження ґрунту визначається за формулою:

, зм. (1.52)

Процес ущільнення ґрунту потребує виконання будівельних операцій пов’язаних між собою: підготовка основи під кожен шар; насипка-навал ґрунту; пошарове розрівнювання ґрунту; дозволоження ґрунту; ущільнення ґрунту. Існують різні способи ущільнення ґрунту. Найбільше розповсюдження отримало ущільнення ґрунту машинами статичної та динамічної дії. До машин статичної дії відносяться різні види катків, а до машин динамічної дії - трамбуючи машини та пристрої. Вибір способу ущільнення залежить від умов ущільнення. В стиснених умовах використовувати катки не доцільно. Тому в даному випадку найбільш придатним методом ущільнення може бути використання трамбуючої плити на базі крана-екскаватора.

Основними параметрами трамбуючої плити є її масса, розмір площі основи та висота її падіння. При трамбуванні, як і при інших способах ущільнення, необхідно, щоб виконувалась умова:

(1.53)

де: - максимально допустима напруга в ґрунті при ударі;

-граничне значення міцності ґрунту.

Якщо , то верхняя частина шару грунту, що ущільнюється буде руйнуватися в результаті утворення тріщин, що є неприпустимим.

При ущільненні трамбуванням відбувається удар трамбуючої плити об ґрунт, тому для оцінки величини останнього може бути використана величина імпульсу. При одному і тому ж імпульсі робочого органу але різній площі основи плит якість ущільнення буде різною. Тому, для врахування впливу площі трамбуючої плити, доцільно ввести поняття про питомий імпульс. Величину питомого імпульсу можна знайти по формулі:

(1.54)

де: Y -повний імпульс в н сек.;

F -площа трамбуючої плити, м²;

m -маса трамбуючої плити, кг;

g -прискорення сили тяжіння;

H -висота падіння,м.

Граничні значення питомих імпульсів, вище яких наступає руйнування ґрунту, для різних ґрунтів такі:

Таблиця 1.6 Граничні значення питомих імпульсів ґрунтів

Види ґрунтів	Граничний питомий імпульс,
Легкі та середні супіски	4,0-6,0
Легкі та важкі суглинки	6,0-10,0
Середні та важкі пилуваті суглинки	10,0-17,5
Важкі суглинки та глини	17,5-22,5

Для ущільнення ґрунту в пазухах котловану НС, наприклад, приймемо трамбуючу плиту масою 3000 кг, товщину шару ущільнення - 0,8м, та площу ударної поверхні плити - 3,18м², висоту падіння плити -3м.

Визначимо величину питомого імпульсу при трамбуванні, та порівняємо його з допустимим граничним значенням.

Продуктивність екскаватору з трамбуючою плитою можна визначити по формулі:

(1.55)

де: П_F- продуктивність екскаватора з трамбуючою плитою, м²/год.;

F -площа ударної поверхні плити,м²;

m -кількість ударів за хвилину;

Рис.1.11 Схема ущільнення ґрунту в пазухах котловану НС трамбуванням

n -кількість ударів необхідних для ущільнення ґрунту;

К_пер -коефіцієнт перекриття, 0,8;

К_в -коефіцієнт використання робочого часу, 0,8.

Продуктивність трамбування в одиницях об’єму ґрунту, м³

П_V = П_FН₀ (1.56)

де: Н₀ -товщина шару ґрунту в ущільненому стані, 0,8м.

П_V =30,5 ∙0,8=24,4 , м³

Тривалість робіт по ущільненню ґрунту в пазухах котловану визначається за формулою:

(1.57)

де: Т -тривалість робіт по ущільненню ґрунту в пазухах котловану, змінах;

V_зз -об’єм зворотної засипки, м³;

П_V -продуктивність трамбування, м³/год.;

t _зм -тривалість зміни, 8 годин;

n -кількість змін на добу, 1;