Бульдозеры предназначены для землеройно-планировочных работ, послойного разравнивания привозного грунта и перемещение его к голове отвала или насыпи, срезки растительного слоя и уборки его во временный склад, возведения насыпей из выемок или из боковых резервов высотой до 2 м и устройства полунасыпей-полувыемок на косогорах. Кроме того, бульдозеры применяют для перемещения на небольшие расстояния (10-30 м) и окучивания песка, щебня, гравия и других сыпучих строительных материалов при хранении их на складских площадках; уборки валунов и пней после корчевки, корчевки и валки мелколесья, обратной засыпки траншей, котлованов и т.п. Бульдозеры широко используют в комплекте с экскаваторами, катками, грейдер-элеваторами и другими землеройными машинами (рисунок 1.11). Технические характеристики некоторых бульдозеров приведены в приложении А (таблицы 10 и 11). На некоторых бульдозерах (ДЗ-83) предусмотрена установка системы ”Автоплан-I” для автоматической стабилизации положения отвала при планировании поверхности.
Цикл работы бульдозеров состоит из набора, перемещения, разравнивания грунта и обратного хода. Набор грунта (копание) может осуществляться следующими забоями: прямоугольный с постоянной глубиной резания; клиновой; гребенчатый (рисунок 1.12).
а - срезка, б и в - транспортирование и разравнивание; г - уплотнение кулачковым катком
Рисунок 1.11 - Схема комплексной механизации земляных работ
при разработке грунта бульдозером
Прямоугольным забоем разрабатывают все виды грунтов при наборе их на подъеме или грунты со значительным сопротивлением копанию (плотные суглинки, мягкие глины).
Клиновым забоем, т.е. с переменной толщиной стружки, разрабатывают грунты с малым сопротивлением копанию (пески, супеси).
Гребенчатым забоем разрабатывают плотные и сухие грунты III группы.
В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и отсыпки грунта используют различные схемы движения бульдозеров. Наиболее распространенной схемой разработки грунта является челночная.
Эксплуатационная производительность бульдозера, м3/смену, на разработке грунтов определяют по формуле
Прэ.б. = 60 tсм q kв / (Тн + Тп +lг /vгр + lп /vп), (1.38)
где tсм – продолжительность рабочей смены, 8,2 ч; q – объем грунта в плотном состоянии, перемещаемый бульдозером, м3; kв – коэффициент использования по времени, равный 0,8; Тн – продолжительность набора грунта, мин; Тп – время на переключение скоростей, мин; lг, lп – расчетные расстояния, на которые перемещает бульдозер грунт и возвращается порожним, м; vг, vп – скорость движения бульдозера груженого и порожнего, м/мин.
Все исходные данные для расчета производительности при разработке грунта бульдозерами приведены в таблице 11 приложения А.
а) прямоугольный забой; б, в) клиновой забой; г, д) гребенчатый забой
Рисунок 1.12 - Способы набора грунта бульдозерами
Эксплуатационная производительность, м2/см, бульдозера при планировке площадки определяется по формуле
Пплэ.б. = 60 tсм (B-b) vср (kн / kр) kв n-1, (1.39)
где B – длина отвала, м; b – ширина перекрытия планируемых полос 0,3…0,5 м; vср – средняя скорость перемещения бульдозера, м/мин; kн – коэффициент наполнения; kр – коэффициент разрыхления грунта; kв – коэффициент использования во времени, равный 0,8; n – число проходов по одному месту, равное 1...3.
Нормативная производительность бульдозера определяется по формуле
Пн.б.=(ε / Нв) tсм, (1.40)
где ε – единица измерения, на которую дана норма машинного времени; Нв – норма машинного времени, маш.-ч; tсм – продолжительность смены, ч.
Уплотнение грунта
Грунт, укладываемый в полезные насыпи, в основании котлованов и траншей, подлежит уплотнению.
Уплотняют грунт укаткой, трамбованием и вибрированием.
Связные и комковые грунты уплотняют кулачковыми катками, которые передают на грунт давление, значительно превосходящее предел его прочности. Такими машинами массой до 5 т уплотняют слой грунта толщиной 10…20 см при восьми-восемнадцати проходках катка по одному следу, а тяжелыми (25…30 т) – слой толщиной 50…65 см при четырех-десяти проходках по месту.
Катками с гладкими металлическими вальцами уплотняют несвязные грунты слоем до 15 см и песочно-гравелистые смеси при толщине отсыпаемого слоя от 5 до 15 см. Применение таких катков целесообразно, когда верхний слой насыпи является основанием фундаментов или подъездных путей.
Нижние слои пазухи толщиной 15…20 см вокруг фундамента уплотняют пневматическими или электрическими трамбовками.
Трамбовочными плитами массой 2…7 т, подвешенными к кранам или экскаваторам, следует уплотнять песчаные и глинистые грунты при толщине отсыпаемого слоя 0,4…1 м и количество ударов от 1 до 5. Недостатком этого способа является повышенная изнашиваемость крана или экскаватора.
Вибрационными катками уплотняют песчаные грунты слоями толщиной 0,4…0,5 м при возмущающей силе от 50 до 100 кН и до 1,5 м при возмущающей силе 180…280 кН.
Грунт следует уплотнять путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2…0,3 м. Закончив укладку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке.
Необходимую высоту уплотнения грунта определяют из соотношения
kр / kо.р.= hр / hупл.. → hупл.= (kо.р. hр) / kр, (1.41)
где kр – коэффициент разрыхления грунта; kо.р . – коэффициент остаточного разрыхления грунта; hр – высота разрыхленного слоя, м; hупл . – величина уплотнения грунта, м.
Для повышения производительности, уплотнение грунта на площадке следует вести звеньями из 2-3 катков.
Эксплуатационная производительность катков определяется по формуле
Пэ.кат = 60 tсм vср (B-a) kв n-1 м2/см, (1.42)
где vср – рабочая скорость катка, м/мин; а - ширина полосы перекрытия предыдущего прохода (0,2…0,25 м); kв – коэффициент использования во времени (0,8 – для катков, 0,7 – для остальных грунтоуплотняющих машин); n – число проходок по одному следу.
Технические характеристики грунтоуплотняющих машин (марки машин и тягачей, толщина слоя уплотняемого грунта и др.) приведены в таблице 16 приложения А.