18 Машины для устройства дорожных одежд
Перед строительством дорожных одежд производят подготовку земляного полотна. Геометрические характеристики полотна должны соответствовать проектным параметрам по уплотнению и ровности. Нежесткие дорожные одежды (асфальтобетонное покрытие) устраивают на основании из укрепленных или неукрепленных материалов. Дополнительные слои основания выполняют функции несущих, морозозащитных, дренирующих и капиляропрерывающих слоев. Материалы слоев выбирают в зависимости от назначения слоев. Прочность грунтовых дорожных оснований и покрытий может быть увеличена за счет внесения в них вяжущих материалов и смешения их непосредственно на полотне дороги. Обработка грунта складывается из операций измельчения, внесения вяжущих материалов, перемешивания, выравнивания и уплотнения.
Последовательность операций по устройству дорожных одежд такова:
— образование корыта дороги;
— доставка материалов основания;
— распределение материалов основания;
— уплотнение уложенных слоев основания;
Для подготовительных работ используют такие ранее рассмотренные дорожные машины для производства земляных работ как корчеватели, кусторезы, бульдозеры, рыхлители, автогрейдеры и скреперы. Для планировки и окончательного выравнивания рельефа дороги применяются планировщики. Планировщик – прицепная машина к гусеничному трактору. Основные узлы планировщика: рабочая секция, рама с передней, средней и задней секциями, прицепное устройство, задний заравниватель и гидропривод. После подготовительных работ проводят основные работы по сооружению дорожных одежд. Для стабилизации грунта применяют дорожные фрезы и самоходные грунтосмесительные машины.
Для устройства песчаного подстилающего слоя песок в корыто дороги доставляется автомобилями – самосвалами. Распределение песка производится распределителями, бульдозерами легких типов и автогрейдерами. Уплотнение песка осуществляют легкими катками или катками среднего веса, виброкатками или катками на пневматических шинах.
При строительстве щебеночных оснований технологический процесс состоит из следующих этапов: распределение основного слоя щебня, уплотнение, россыпь фракции щебня для расклинцовки и окончательное уплотнение. Для распределения слоев материалов оснований применяют всевозможные распределители материалов. Стабилизация слоев основания и уплотнение их производится при помощи легких или средних катков. Уплотнение слоя щебеночных материалов производится в три этапа:
первый этап – уплотнение легкими катками;
второй этап – уплотнение средними или тяжелыми катками. На этом этапе уплотнения слой материала поливают водой из автоцистерн или поливомоечными машинами.
Третий этап – уплотнение средними и тяжелыми катками после введения более мелких фракций щебня.
На первом этапе целесообразно использовать пневмоколесные катки или катки с металлическими вальцами. На втором и третьем этапах целесообразно применять двухвальцевые или пневмоколесные катки. Большое значение для качества уплотнения имеет рабочая скорость движения катков. На первом этапе она должна быть минимальной 1,5…2 км/ч. На дальнейших этапах эту скорость можно повышать.
Правила производства работ по устройству оснований из шлаковых материалов аналогичны правилам устройства щебеночных оснований. Начальный обжим рыхлого слоя производят несколькими (3-4 прохода по одному месту) проходами легкого катка. Затем, после полива слоя, продолжают укатку тяжелыми катками. Общее число проходов 30-40 по одному месту.
Гравийные основания наиболее дешевые. Для производства этих оснований используется как чистый гравий, так и песчано-гравийная смесь. Число проходов катка 20-30 по одному месту.
Самоходная грунтосмесительная машина состоит из основной рамы, опирающейся на две оси с шинами низкого давления. Задняя ось выполняет функцию катка на пневмошинах. Передние колеса ведущие. Рабочие органы состоят из двух фрезерных и двух смесительных роторов. Первый ротор предназначен для глубокого рыхления грунта. Второй – для окончательного рыхления. Третий и четвертый смесительные роторы предназначены для перемешивания массы. Разравнивание и регулирование высоты грунта осуществляет задняя стенка кожуха. Задние катки предварительно уплотняют грунт. Окончательно грунт уплотняют самоходными катками.
Производительность однопроходного грунтосмесителя Пог определяют по формуле
где U – рабочая скорость движения;
b – ширина обрабатываемой полосы;
γ – коэффициент, учитывающий потери ширины обрабатываемой полосы за счет перекрытия
Фреза срезает верхний слой грунта, измельчает и перемешивает его с вяжущим материалом, после чего смесь разравнивается по полотну дороги автогрейдером и уплотняется катком. Фрезы могут быть навесные или прицепные.
На поверхность основания наносится дорожное покрытие. Для распределения по поверхности основания горячего асфальтобетона используют асфальтоукладчики. Для окончательного уплотнения и выравнивания покрытия используют тяжелые катки.
Асфальтоукладчик с гусеничным движителем применяют на основаниях небольшой прочности при большой ширине укладываемого слоя асфальта, при укладке «холодных» и крупнозернистых смесей. Поэтому данные машины чаще всего применяют при асфальтировании за пределами городов, взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек аэродромов. Скорость гусеничных машин не более 5 км/ч. Металлические траки асфальтоукладчиков имеют гладкую поверхность. Некоторые модели комплектуются резиновыми гусеницами.
Асфальтоукладчик с колесным движителем применяют для машин малой и средней производительности, работающих в городских условиях. Транспортная скорость такой машины 20км/ч и выше. Задние пневмоколеса – ведущие.
Независимо от типа ходового оборудования асфальтоукладчик оборудуется гидрообъемной ходовой трансмиссией, обеспечивающей бесступенчатую регулировку скорости и реверсирование движения машины в рабочем и транспортном диапазонах. Элементы автоматического управления работой ходовой трансмиссии облегчают работу машиниста и повышают качество укладки асфальтобетона. Электрогидравлический сервопривод позволяет после кратковременных остановок возобновлять движение машины с ранее заданной скоростью без вмешательства машиниста. силовой агрегат – дизельный двигатель.
Асфальтовый каток предназначен для послойного уплотнения асфальтобетонной смеси с целью придания ей прочности, водонепроницаемости и ровности.
Общий конструктивный признак всех катков – использование движителя не только по прямому назначению, но и для уплотнения рабочей поверхности, т.е. движитель и рабочий орган являются совмещенными. Катки при работе используют два физических процесса: статическое и динамическое уплотнение. У катков с гладкими металлическими вальцами эффективность статического уплотнения может превышать несущую способность покрытия на момент уплотнения. Это ведет к образованию деформации смеси перед вальцем и нарушению структуры покрытия. В меньшей степени эти недостатки свойственны эластичным шинам пневмоколесных катков. Однако, с помощью пневмокатков нельзя получить ровную поверхность покрытия. Поэтому после уплотнения такими катками используют гладковальцевые катки для отделки поверхности.
Попытки совместить преимущества жестковальцевых и пневмоколесных катков, избавившись от присущих им недостатков, реализованы в катках комбинированной компоновки. У них одна ось оборудована пневматическими колесами, а другая – одним сплошным или разрезным гладким металлическим вальцем. Используются комбинированные катки с шинами с развитым протектором. Они служат не столько для уплотнения, сколько для создания тягового усилия. Катки с жесткими вальцами и комбинированные монтируются на моноблочных или шарнирно-сочлененных рамах.
Производительность асфальтового катка Пас в единицах площади уплотненного покрытия рассчитывают по формуле
bвал – ширина жесткого вальца или полосы уплотнения пневмоколесного катка;
kв – коэффициент использования времени смены;
Yупл – скорость движения катка при уплотнении;
tман – время маневрирования в конце прохода;
ппр – число проходов по одному следу.
Выбор ведущей и комплектующих машин для производства работ по строительству дорожной одежды
Выбор ведущей машины осуществляется в зависимости от длины захватки по формуле:
м/смену, (1)
где Lзахв – длина захватки, м/смену;
L – протяженность трассы, м;
Т – срок строительства дорожной одежды, смен.
При выборе ведущей машины исходим из того, что ее производительность должна быть не менее 69,7 м/смену. Согласно ЕНиР 17 (§ Е17-6), выбираем асфальтоукладчик ДС-1 с производительностью 3200 м 2 /смену. На основании производительности ведущей машины рассчитываем новую длину захватки:
м/смену, (2)
где П – производительность асфальтоукладчика, м 2 /смену;
Вп – ширина проезжей части, м.
С учетом того, что для устройства нижнего и верхнего слоев покрытия используется один асфальтоукладчик, реальная длина захватки составит:
м/смену, (3)
Срок строительства дорожной одежды с учетом реальной длины захватки составит:
смены.
Расчет производительности комплектующих машин
1. Устройство дополнительного слоя основания из песка
а) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки песка определяется по формуле:
, (4)
где Т – производительность смены, ч.(8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т или 10/1,6 = 6,25 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки с песчаных карьеров, lср = 5,76 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
м 3 /смену,
б) Производительность поливомоечной машины ПМ-130 определяется по формуле:
=37,57 м 3 /смену, (5)
где Т – производительность смены, ч. (8 часов);
q – вместимость цистерны, м 3 (9 т или 9 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки с АБЗ, lср = 3,09 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время, затраченное на налив и розлив воды (t2=0,097 ч.).
2. Устройство нижнего слоя основания из гравия
а) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки гравия определяется по формуле:
м 3 /смену,
где Т – производительность смены, ч. (8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т или 10/1,75 = 5,71 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки гравия с карьеров, lср = 3,91 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
б) Производительность поливомоечной машины ПМ-130 равна
3. Устройство верхнего слоя основания из шлакового доменного щебня
а) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки щебня определяется по формуле:
т/смену,
где Т – производительность смены, ч. (8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т или 10/1,8 = 5,56 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки с АБЗ, lср = 3,09 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
б) Производительность поливомоечной машины ПМ-130 равна
4. Досыпка обочин песком
а) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки песка определяется по формуле:
=94.3 м 3 /смену,
где Т – производительность смены, ч.(8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т или 10/1,6 = 6,25 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки с песчаных карьеров, lср = 5,76 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
б) Производительность поливомоечной машины ПМ-130:
П=37,57 м 3 /смену
5. Устройство покрытий из а/б смеси.
а) Производительность автогудронатора ДС-53-А определяется по формуле:
=24.98 т /смену,
где Т – производительность смены, ч.(8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (3,6 т или 10/1,6 = 6,25 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки с песчаных карьеров, lср = 3,4 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на заполнение бака и розлив вяжущего (0,75 часа).
б) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки а/б смеси определяется по формуле:
т/смену,
где Т – производительность смены, ч. (8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки гравия с карьеров, lср = 3,4 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
6. Досыпка обочин ПГС
а) Производительность автосамосвала КамАЗ-5511 для подвозки ПГС определяется по формуле:
м 3 /смену,
где Т – производительность смены, ч. (8 часов);
q – грузоподъемность автосамосвала, м 3 (10 т или 10/1,68 = 5,95 м 3 );
кв – коэффициент использования времени (kв=0,85);
lср – средняя дальность возки гравия с карьеров, lср = 3,91 км;
V – средняя скорость транспортирования, км/ч (30 км/час);
t – время на загрузку и разгрузку материала (0,2 часа).
б) Производительность поливомоечной машины ПМ-130 равна