Menu

Maszyny do zagęszczania gruntu (walce, zagęszczarki)

Wzmacnianie gruntów zabiegami mechanicznymi

Najprostszym i jednocześnie najtańszym sposobem wzmacniania gruntów jest ich mechaniczne zagęszczanie. W czasie zagęszczania cząsteczki szkieletu gruntowego zbliżają się do siebie, co w konsekwencji powoduje, że pewna ilość powietrza i wody jest usuwana z malejącej objętości porów. Proces ten prowadzi do zwiększania nośności i wodoodporności gruntu oraz do zmniejszania jego podatności na rozjeżdżanie, tworzenie się kolein i włoskowe
podciąganie wody.
Ten rodzaj wzmocnienia daje najlepsze wyniki w gruntach spoistych, w których obserwuje się wyraźny wzrost wytrzymałości. Gorsze i znacznie mniej trwałe rezultaty daje w gruntach sypkich. W celu zapewnienia wymaganych cech wytrzymałościowych oraz ze względów ekonomicznych należy dobrać bardzo starannie sprzęt zagęszczający.
W praktyce do podłoży gruntowych stosuje się urządzenia o działaniu:
– ubijającym, np.: płyty wolnospadowe, ubijaki mechaniczne, skoczki,
– ugniatającym, np.: walce gładkie, okołkowane, ogumione samojezdne lub przyczepne o zróżnicowanych masach i naciskach,
– wibrującym, np.: płyty, walce wibracyjne.
Do gruntów spoistych zaleca się stosowanie ciężkich walców o działaniu statycznym. Wałowanie powinno odbywać się przy wilgotności gruntu zbliżonej do optymalnej, kolejnymi warstwami. Grubości ich są zależne od rodzaju gruntu oraz typu i masy walca. Konieczna do osiągnięcia żądanego efektu liczba przejść po jednym śladzie jest ustalana
doświadczalnie. Przy walcach gładkich o masie do 5 t grubość warstw nie powinna przekraczać 15 cm, przy walcach okołkowanych o masie 12 ÷ 15 t – 40 ÷ 50 cm. Najlepiej i najłatwiej zagęszcza się grunty piaszczysto – gliniaste i gliniasto – piaszczyste, najtrudniej gliniaste.
Przy zagęszczaniu gruntów sypkich najlepsze wyniki daje używanie walców wibracyjnych. Wałowanie należy prowadzić z jednakową intensywnością na całej powierzchni, zaczynając od krawędzi dogi i przesuwając się ku jej osi, z zachowaniem około 20 cm pokrycia śladów. Zagęszczany grunt powinien mieć wilgotność optymalną. Jeżeli jest
zbyt suchy to należy go nawilżyć, a jeżeli zbyt wilgotny – odczekać, aby uległ przesuszeniu. Zagęszczanie gruntów suchych sypkich i mających uziarnienie drobne i równoziarniste nie powinno być prowadzone, gdyż nie przynosi spodziewanych efektów z powodu słabego wzajemnego klinowania ziaren.
Zagęszczanie gruntu określa się dwoma parametrami:
– współczynnikiem uszczelnienia (dla gruntów sypkich: piasek, żwir, itp.),
– ciężarem objętościowym gruntu na sucho.
 
Maszyny do zagęszczania gruntu
Walce. Do najbardziej rozpowszechnionych maszyn zagęszczających należą walce. W zależności od rodzaju napędu walce można podzielić na: samojezdne i przyczepne. Pod względem masy własnej walce dzieli się na: lekkie, średnie, ciężkie i bardzo ciężkie. W celu zwiększenia masy walców mogą być one obciążane dodatkowym balastem,
np.: piaskiem, wodą, obciążnikami żeliwnymi.
W zależności od działania walce dzieli się na:
– statyczne – bezpośrednie oddziaływanie na podłoże przetaczającego się wału,
– udarowe, czyli uderzeniowe – jednoczesne oddziaływanie statyczne i uderzeniowe,
– wibracyjne – jednoczesne oddziaływanie statyczne i dynamiczne.
Walce przyczepne i samojezdne produkuje się w następujących odmianach:
– statyczne gładkie,
– statyczne okołkowane i specjalne (np. z płaszczem siatkowym),
– udarowe,
– wibracyjne,
– kołowe ogumione.
 
Walce statyczne gładkie. Walce statyczne gładkie wałują za pomocą wału. W typowym najprostszym walcu przyczepnym elementem głównym jest rama wykonana jako konstrukcja spawana z profili stalowych, wyposażona w zaczep umożliwiający sprzęgnięcie walca z ciągnikiem. W ramie jest ułożyskowana oś wału wykonanego również jako konstrukcja spawana. Wał składa się z cylindrycznego płaszcza, dwóch ścian bocznych i osi do zamocowania z ramą. W bocznych ścianach znajdują się otwory umożliwiające napełnienie go wodą lub piaskiem. Można w ten sposób zmienić ciężar wału i dostosować go do aktualnych potrzeb, wynikających z rodzaju i wilgotności gruntu. Najlepsze efekty przy zagęszczaniu walcami gładkimi uzyskuje się dla gruntów luźnych
i mało zwięzłych, przy czym grubość zagęszczanej warstwy nie powinna być większa niż 20 ÷ 30 cm (dla gruntów zwięzłych 10 ÷ 15 cm). Nie nadają się do zagęszczania pisków równomiernie uziarnionych, słabo zagęszczają piaski czyste. Do zagęszczenia gruntów piaszczystych wystarcza 8 ÷ 10 przejść walca lekkiego po tym samym śladzie,
do zagęszczenia gruntów spoistych wystarczają 4 przejścia walca ciężkiego.

Walce okołkowane. Walce okołkowane różnią się od gładkich jedynie ukształtowaniem płaszcza wału. W czasie toczenia kołki wciskając się w grunt na pewną głębokość zagęszczają go swą powierzchnią czołową, z jednoczesnym przemieszczaniem na boki. W pierwszym etapie zagęszcza się dolne warstwy gruntu i w miarę pracy proces ten obejmuje coraz wyższe warstwy, co powoduje wygłębianie się walca. Należy podkreślić, że górna
warstwa grubości 3 ÷ 5 cm pozostaje nie zagęszczona. Walce wielokołkowe podobnie jak walce okołkowane dobrze zagęszczają grunty luźne i gruboziarniste.

Walce ogumione. Walce ogumione są coraz częściej stosowane do zagęszczania wszelkich gruntów, z wyjątkiem piasków równouziarnionych. Do zagęszczania gruntów najlepsze są opony głęboko bieżnikowane, które dobrze ugniatają grunt, rozluźniając jednak tylko górną, 2 – lub 3 – centymetrową warstwę, którą trzeba dogęszczać walcem gładkim. Powierzchnia styku opony z gruntem zależy od obciążenia przypadającego na koło i ciśnienia
wewnątrz opony. Np. walcem, którego każde koło jest poddane obciążeniu 20 ÷ 60 KN można zagęścić warstwę 15 ÷ 30 cm gruntów spoistych, a przy obciążeniu 60 ÷ 120 kN – warstwę 30 ÷ 45 cm. Na gruntach spoistych do zagęszczenia każdej warstwy wystarcza 4 lub 5 przejść walca, a na gruntach nie spoistych potrzeba 6 ÷ 12 przejść.

Walce wibracyjne. Walce wibracyjne nadają się do zagęszczania wszelkich gruntów, zwłaszcza gruntów o dużym kącie tarcia wewnętrznego (rumosze, żwiry, pospółki i piaski równouziarnione, których nie można zagęścić innymi maszynami). Do zalet walców wibracyjnych zaliczamy dużą efektywność zagęszczania warstw o dużej grubości, stosunkową lekkość tych maszyn i małą liczbę niezbędnych przejść. Ich wadą jest rozluźnienie górnej warstwy gruntu i konieczność wykończania zagęszczanej powierzchni walcami ogumionymi o dużym ciśnieniu lub gładkimi walcami statycznymi. Jeżeli walec ma regulowaną częstotliwość drgań, to zagęszczanie rozpoczyna się z niewielką częstotliwością, np. 10 Hz, stopniowo zwiększając ją do 25, a nawet do 50 Hz. Walce wibracyjne o masie 700 ÷ 2300 kg zagęszczają grunt warstwami grubości 10 ÷ 15 cm, każdą w wyniku 4 ÷ 12 przejść. Walce wibracyjne o masie ≥ 2300 kg zagęszczają grunt warstwami o grubości 15 ÷ 30 cm, każdą w wyniku 4 przejść.
 
Ubijarki . Przeznaczone są do zagęszczania gruntu. Ze względu na rodzaj napędu można podzielić na: spalinowe, elektryczne i pneumatyczne. Ubijaki pneumatyczne napędzane są sprężonym powietrzem. Zasada działania ubijaków
pneumatycznych jest następująca: w cylindrze porusza się tłok wykonujący pod działaniem sprężonego powietrza ruchy postępowo – zwrotne. Powietrze jest kierowane raz z jednej, raz z drugiej strony tłoka, który uderza o ubijak z częstotliwością 400 ÷ 600 uderzeń na minutę. Dopływ powietrza może być sterowany odpowiednim układem zaworów lub coraz częściej za pomocą tzw. suwaka rurowego. Suwak roboczy przesuwając się wewnątrz grubościennej tulei sam przesłania szczeliny przepływowe sprężonego powietrza dostarczanego ze sprężarki.

   

Fot. Ubijarka (zagęszczarka) typu skoczek 9po lewej), jednokierunkowa spalinowa (po prawej).

Ubijaki. Są to bloki stalowe lub betonowe podwieszane do koparki. Ślady ubijaka powinny zachodzić na siebie. Dobre wyniki daje również wybijanie kilkoma uderzeniami w to samo miejsce kraterów w gruncie. Potrzebną liczbę uderzeń określa się na podstawie pomiaru głębokości krateru w czasie wstępnych prób ubijania. Zwykle potrzeba 5 ÷ 10 uderzeń ubijaka o masie 3 ÷ 6 t. Grubość zagęszczanej warstwy dochodzi wówczas do 2,5 m. Ubijakami o masie 10 ÷ 40 t można zagęścić grunt do głębokości 10 ÷ 25 m.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});