Устройство дорог с применением автогрейдеров

На строительстве всей дороги или отдельных ее участков (захваток) применяют, как правило, поточный метод производства дорожно-строительных работ. Для выполнения одинаковых видов работ предусматривают специализированные потоки, последовательно перемещающиеся с одного участка строящейся дороги на другой в составе сформированного комплекта машины комплексного потока. При этом процесс сооружения земляного полотна организуют, как правило, без разрывов за исключением участков, где расположены искусственные сооружения (мосты и т.д.) и места с особенными грунтовыми условиями (болота, глубокие выемки). Скорости потоков, величину организационно-технологических перерывов между выполнением отдельных видов работ устанавливают в проекте организации строительства автомобильной дороги. Выбор средств механизации дорожно-строительных работ осуществляется согласно проекта производства работ отдельного участка дороги.

Подготовку основания земляного полотна, разработку выемок, возведение насыпей, отделочные работы при окончательной планировке поверхности земляного полотна и откосов, планировку обочин производят комплектом дорожно-строительных машин, куда обязательно входит автогрейдер. Работы по устройству покрытий дорожных одежд выполняют также с участием автогрейдеров.

Состав работ, выполняемых с применением автогрейдеров при сооружении земляного полотна: перемещение грунта в насыпь, устройство и содержание землевозных дорог и съездов, разравнивание грунта в насыпях при послойной отсыпке, планировка и профилирование поверхности земляного полотна, устройство откосов с их планировкой и разравниванием растительного грунта. При устройстве покрытий дорожных одежд автогрейдеры выполняют процессы: профилирование слоя обрабатываемого основания из грунта, формирование щебня и гравия в продольный вал-призму, укладка асфальтобетонной смеси в слой покрытия, поверностная обработка покрытия из россыпи щебня и гравия, подготовка основания под укладку плит сборных цементобетонных покрытий. Операции, входящие в состав процессов отдельных видов работ, выполняемых автогрейдером, взаимосвязаны и последовательно повторяются на каждом участке строящейся автодороги: резание грунта, рыхление, формирование призмы волочения, перемещение грунта, и материалов, распределение, разравнивание (планирование), профилирование покрытия дорожной одежды и откосов.

В зависимости от вида дорожно-строительных работ, процессов и операций автогрейдер выполняет их одним из образцов рабочего оборудования: отвалом, бульдозером, рыхлителем.

Технологический процесс выполнения операций отвалом автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых производится резание грунта, поперечное и продольное его перемещение, отделка (планирование) обрабатываемого участка дороги. При этом машинист, управляя автогрейдером, не должен превышать допустимые углы наклона машины: вперед — 30°, назад — 30°, вправо – 20°, влево – 20°.

При захватке более 500 м поверхность земляного полотна разравнивается продольными круговыми проходами вдоль насыпи, начиная от краев к середине (рис.4.1). Отвал автогрейдера устанавливают с углом захвата 60—90° и углом резания до 50°. Угол наклона отвала выдерживают в соответствии с заданным профилем полотна дороги. След предыдущих проходов отвала перекрывают не менее чем на 0,3 м.

При захватках 100—150 м целесообразно разравнивать грунт автогрейдером по челночной схеме с разворотом отвала на 180°, т.е. с использованием заднего хода машины в качестве рабочего.

При захватках менее 100 м рационально работать по челночному способу без поворота автогрейдера, но с холостым возвратом машины задним ходом без разворотов в исходное положение. Для уменьшения потерь времени включают максимально возможную скорость заднего хода.

Рис. 4.1. Послойное разравнивание грунта насыпи круговыми проходами: 1—12 — номера проходов; а — перекрытие следа предыдущего прохода не менее 300 мм.

Сооружение насыпи заканчивают отделкой откосов и планировкой дна резерва. Внутренние и внешние откосы резерва высотой до 1 м отделывают автогрейдерами с помощью откосника, установленного на отвале. При этом выполняют один-два продольных прохода машины. Срезаемый грунт разравнивают по дну резерва или перемещают в насыпь. Откосы высотой до 0,6 м планируют отвалом авто грейдера, установленным на необходимый угол наклона. Планировка и отделка внешнего откоса резерва и выемок глубиной 1—1,5 м при откосах 25-70° обеспечиваются основным отвалом, вынесенным за пределы рамы автогрейдера (рис.4.2). Для повышения устойчивости автогрейдеров легкого и среднего типов при выполнении этих работ передние колеса наклоняют в сторону откоса. Откосы земляного полотна с крутизной 1:3 планируют автогрейдером за 2—3 прохода по одному месту. При первом проходе ровняют верхнюю часть откоса, перемещаясь вдоль бровки, при обратном проходе — нижнюю часть откоса. Отвалом перекрывают предыдущий проход на 20—30 см. Операции повторяют до окончательной отделки откосов.

Рис.4.2. Планировка откосов насыпи автогрейдером:
а — при уклоне 25—70°; б— при крутизне 1:3.

При срезании внутреннего откоса кювета отвал устанавливается с углом захвата 30—40° и выносится вправо так, чтобы выступающий конец был заподлицо с наружной стороны правого колеса переднего моста. Первый проход передние колеса проезжают по целине, задние — по дну вырезаемого кювета. При последующих проходах правые передние и задние колеса должны двигаться по дну кювета, а передние колеса должны занимать вертикальное положение. Поперечное перемещение грунта производят как при смещении валика грунта, вырезанного из кювета, так и при работе с дорожно-строительным материалом, укладываемым в покрытие дорожной одежды. Для этой операции отвал устанавливают с углом захвата 40—50°, колеса переднего моста должны быть наклонены дт угол 3—5° в сторону смещения, дорожно-строительного материала. Отделку и окончательную планировку основания и покрытия дорожной одежды производят при угле захвата отвала 90°.

При больших объемах работ предварительное разравнивание грунта и дорожно-строительных материалов производят бульдозером (бульдозерным отвалом). Колеса автогрейдера должны быть установлены без наклона. Кроме того бульдозер автогрейдера используют на отсыпке дорожных насыпей, засыпке ям, котлованов и траншей. Как правило, грунт перемещают бульдозерным отвалом на расстояние до 10.м.

При разработке плотных грунтов земляного полотна автомобильной дороги, смерзшейся насыпи, изношенного участка дорожного покрытия применяют рыхлитель-кирковщик, навешиваемый с тыльной стороны балок основной рамы . Рыхление дорожного покрытия автогрейдор производит на 1 передаче постепенным заглублением зубьев и плавным нагружением дизеля. В начальной период рыхления следят за заглублением зубьев, в дальнейшем при заглублении нельзя доводить задний мост движущегося автогрейдера до вывешивания колес. Рыхлить смерзшиеся грунтовые насыпи разгоном автогрейдера не допускается.

В стесненных условиях производства земляных работ предпочтение может быть отдано автогрейдеру с шарнирно-сочлененной рамой. Эффект поворота шарнирно-сочлененной рамы используют при операциях срезания и перемешания грунта без заноса машины с уменьшенным ее радиусом поворота; при проведении точных отделочных (планировочных) работ, чтобы задние колеса не оставляли следов на спланированной поверхности; в процессе планирования откосов, когда передние колеса находятся на самом откосе, а задние — на горизонтальной поверхности; при ремонте обочин, когда только передние колеса передвигаются по обочине, отвал при этом максимально вынесен в сторону.

На стадии окончательной отделки дорожного покрытия применяют автогрейдеры с автоматической следящей системой (например, «Профиль-30»). При этом закрепление бровок и высотных отметок осуществляют путем установки копирных струн с одной или двух сторон укладываемого слоя. Система «Профиль-30» состоит (рис.4.3) из автономного и копирно-лазерного блоков. Автономный блок обеспечивает постоянное положение отвала 23 в поперечной плоскости, а также автоматически управляет его положением по высоте. Система позволяет работать на следующих режимах: ручное управление; выдерживание заданного продольного профиля; выдерживание заданного поперечного профиля; выдерживание заданных продольного и поперечного профилей. В копир-но-лазерной системе положением отвала по высоте автоматически управляют с помощью лазерного*излучателя и фотоприемного устройства. Излучатель 1 состоит из лазерной трубки, призмы, электромотора с передачей и установлен на треноге в стороне от автогрейдера. Луч 2, выходя из лазерной трубки, попадает на вращающуюся с помощью электродвигателя призму, преломляется на 90° и через оптическое отверстие выходит в пространство. Поскольку луч вращается с определенной частотой вращения, в пространстве создается стабилизированная опорная оптическая плоскость. Так как излучатель может быть наклонен, оптическая плоскость устанавливается с необходимым задаваемым уклоном. Источником питания излучателя служит аккумуляторная батарея. Фотоприемное устройство (ФПУ) устанавливают на штанге на тяговой раме автогрейдера. Оно предназначено для приема сигналов от лазерного излучателя и состоит из четырех вертикально расположенных световодов, позволяющих принимать сигнал в диапазоне 360°. Между световодами расположены непрозрачные металлические кольца, определяющие зону нечувствительности прибора.

Рис.4.3. Функциональная схема системы «Профиль-30» автогрейдера:
1 — лазерный излучатель; 2 — лазерный луч; 3 — фотоприемное устройство; 4 — блок коммутации; 5, 18 — усилители сигналов; 6, 17 — электрические сигналы; 7, 15 — электромагниты; 8, 16 – гидрораспределители; 9, 13 — напорные гидролинии; 10, 14 — сливные гидролинии; 11, 12 — гидроцилиндры; 19 — сравнивающее устройство; 20 — задатчик; 21 — преобразователь; 22 — тяговая рама; 23 — отвал; 24 – подъемное устройство; Н, а – отклонения отвала.

Требования к качеству дорожно-строительных работ, выполняемых авто грейдерами, и методы оценки качества работ изложены в СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги».