Краткая характеристика грунтоуплотняющих машин

Как известно из курса «Дорожные машины», грунты уплотняют пневмоколесными и кулачковыми катками массой обычно менее 25 т, а также машинами и катками вибрационного действия массой 4, 8 и 12 т. Реже применяют решетчатые катки и катки с уплотняющими башмаками массой более 45 т. Во многих районах СССР еще применяют катки с гладкими металлическими вальцами большей частью массой 12—18 т; их используют для уплотнения связных грунтов.

Пневмоколесные катки, вследствие своей универсальности, технологичности и низкой стоимости работ, наиболее распространены у нас и за рубежом.

Толщина слоя, уплотняемого пневмокатками, зависит от вида грунта, размеров шины, давления воздуха в ней и нагрузки на колесо. У современных моделей массой 50 т, снабженных шинами размером от 12—20 до 21—28, толщина уплотняемого слоя достигает 0,4—0,45 (связный грунт) и 0,5— 0,55 м (несвязный грунт). В начале уплотнения, когда грунт еще рыхлый, пневматическая шина не деформируется, и давления, передаваемые на грунт, невелики. По мере увеличения плотности возрастают удельные давления. Вертикальные составляющие напряжений от пневматических колес затухают медленнее, чем от металлических вальцов; в нижней части уплотняемого слоя они больше, что позволяет уплотнять более толстые слои (см. рис. 11.9 а и б).


Рис. 11.9. Эпюры напряжения в грунтах при уплотнении катками :
а — на пневматических шинах; б — с металлическими вальцами; σк — контактные давления; σz — вертикальная составляющая напряжений по оси загружения; а —длина отпечатка (по О. Т. Батракову)

Благодаря большей площади отпечатка у катков на пневматических шинах длительность воздействия на грунт больше, чем у металлических вальцов, что способствует повышению степени уплотнения связных грунтов. Правда, при этом производительность катка несколько уменьшается. Рабочая скорость движения самоходных катков на пневматических шинах обычно составляет 15— 20 км/ч. Толщину уплотняемого слоя определяют по формуле Союздорнии.

В городах еще применяют прицепные секционные пневмокатки массой 50 т, каждое колесо которых оказывает уплотняющее действие независимо от соседних. Глубина уплотнения при песчаных и гравелистых грунтах достигает 0,5 м и связных — 0,4 м. Чтобы достичь значения коэффициента уплотнения 0,95, требуется 8— 10 проходов.

Для повышения проходимости и толщины уплотняемого слоя теперь стремятся использовать шины возможно большего диаметра (рис. 11.10), но при этом должна быть обеспечена необходимая нагрузка на каждую из них. В настоящее время осваиваются пневмокатки с шинами диаметром до 2,6 м производительностью 3,5— 4 тыс. м3 грунта в смену. Толщина уплотняемого слоя составляет около 0,7—0,8 м при ширине полосы уплотнения не более 3,5—3,6 м. Масса катков не менее 70 т. Стоимость уплотнения грунта такими катками на 25— 30 % ниже, чем при использовании катков массой 25 т.


Рис. 11.10. Влияние диаметра шины Д на толщину уплотняемого слоя связного грунта h (по М. П. Костельову и Ю. Л. Куканову)

Для повышения проходимости пневмокатков в зарубежных странах применяют самоходные модели с приводом и передачей рулевого усилия на каждое колесо. При их применении уплотнение связного грунта, оцениваемое по модернизированному методу Проктор в 95%, обеспечивается на глубине около 0,55—0,6 м.