Расчет машин для восстановления бордюрного камня

Введение

Каждый день мы видим, выходя на улицу, неотъемлемый атрибут любой городской дороги – бордюрный камень. Сегодня невозможно представить себе дороги без бордюрных камней  и ограждений, которые иногда украшают городские проспекты и площади.

Неоспоримым можно назвать тот факт, что устройство бордюрных камней является частью технологического процесса строительства и ремонта городских дорог. Однако бордюрные камни устраиваются все же не для того, чтобы предавать им более красивый вид.

Бордюр – это, прежде всего, обрамляющее невысокое ограждение вдоль тротуара для пешеходов. Он несет в себе оградительные функции, предопределяет границы дороги, обрамляет, помимо тротуаров, цветочные клумбы, детские площадки и т.д.

Все бордюрные камни имеют в зависимости от их предназначения различную конфигурацию и размеры. Так например, некоторые ограждения могут достигать в высоту до 1 метра, а полосы уширения на автомобильных дорогах в ширину до 2,5 метров.

При проведении строительно- или ремонтно-дорожных работ в нашем городе, как правило, уже готовые бордюрные камни из сборного бетона транспортируют на строительные объекты, где их с помощью специальных захватных приспособлений укладывают силами одной-двух дорожно – строительных бригад вручную.  Иногда используются средства малой механизации. Например, манипулятор – бордюроукладчик, который своим рабочим оборудованием укладывает бордюрный камень, освобождая людей от этого непосильного труда. Также устраивают бордюры и ограждения методом непрерывного выдавливания цементобетонной смеси, которая нагнетается в скользящую форму бордюроукладочной машины. Такими способами целесообразно устраивать ограждения при строительстве новой дороги. А вот когда необходим только ремонт определенного участка дороги, есть смысл не заменять на новые, а восстанавливать старые ограждения с помощью бордюроукладочной машины, имеющей скользящую форму (специальную скользящую форму определенной конфигурации). В данном дипломном проекте разрабатывается такая машина для восстановления бордюрного камня. Ее применение на ремонтно - дорожных работах имеет ряд преимуществ:

¾  Снижение стоимости ремонта – благодаря высвобождению рабочей силы, которая занята при старом способе укладки бордюрного камня;

¾  Повышение производительности: при использовании бордюроукладочной машины для восстановления ограждений выработка достигает 1000 погонных метров бордюра; т.е. производительность повышается в 3-4 раза;

¾  Возможность работы, без стационарных форм с немедленной распалубкой после формования, что дает экономию во времени, а также устраняет все операции и затраты, связанные с хранением, перевозкой и установкой разнообразных дорогостоящих форм.

1. Краткий обзор по бордюроукладочным машинам

Широкое распространение в зарубежной практике дорожного строительства получила в последнее время технология строительства бордюров и ограждений в скользящих формах методом выдавливания. Сущность метода заключается в том, что бетонную смесь определенного состава загружают в бордюроукладочную машину, из которой она выдавливается в виде непрерывной ленты определенной конфигурации, в зависимости от установленной формы. Этот способ получил широкое распространение в США, Англии, ФРГ, Франции и ряде других стран и позволил почти полностью механизировать трудоемкий и дорогостоящий процесс изготовления и укладки бордюров.

  Для того, чтобы бетонная смесь хорошо обрабатывалась, она должна содержать 50% мелкого заполнителя. Чаще всего применяют смеси следующего состава: на 1 м³ бетона – 1155 кг песка, 306 кг цемента, 855 кг щебня с крупностью зерен до 19 мм и 179 литров воды. Так например в США в качестве крупного заполнителя применяют щебень с размером частиц до 19 мм и средний песок.

До настоящего времени в отечественной практике дорожного строительства почти не применялся опыт сооружения ограждений и бордюров из монолитного цементобетона. Это объясняется, в первую очередь, отсутствием необходимых для этого средств механизации. Устройство же ограждений производится из сборного бетона или железобетона. Эти работы производятся в основном в ручную или, в отдельных случаях, с применением средств малой механизации, что связано со значительными затратами ручного труда. Отечественной промышленностью выпускается лишь укладчик укрепительных полос ДС – 76А, который, не являясь универсальной машиной, не в состоянии решить вопрос по строительству и восстановлению различных линейных элементов обустройства дороги.

В то же время за рубежом очень широко применяются для этих целей как узкоспециальные, так и универсальные машины. Бордюроукладчик SF – 150 фирмы “Си – Эм – Ай” (США) используется для строительства бордюров и ограждений различной конфигурации и в частности ограждения типа “Нью – Джерси” высотой 1066 мм, а также полос уширений шириной до 2,44 м. Применяются бордюроукладчики, выполненные по по 3-х и 4-х гусеничной схеме. Для приема и перегрузки бетонной смеси в бордюроукладчике используют транспортер с приемным бункером. Транспортер приводится от гидромотора и имеет возможность поворота на определенный угол к продольной оси машины, для облегчения приема бетонной смеси. На машине используется гидроавтоматическая система контроля курса, уровня и поперечного уклона. Базой для работы автоматической системы служит одна струна, устанавливаемая справа или слева от машины, в зависимости от организации производства работ. Бордюроукладчик может быть оборудован рабочими органами для профилирования основания. В рабочем бункере установлены два гидравлических глубинных вибратора, которые выполняют основную работу по уплотнению бетонной смеси.

Трехгусеничный бордюроукладчик TR – 150 этой же фирмы совмещает операции по профилированию основания и укладке бордюров различной конфигурации. Машина отличается высокой производительностью и позволяет укладывать до 1000 п. м бордюра в смену. Бордюроукладчик оснащен автоматическими системами обеспечения ровности и курса по типу применяемых на машинах комплекта “Автогрейд”. Управляет машиной один оператор. Машина предназначена, в основном, для работы в стесненных условиях, так как обладает малыми размерами и очень высокой маневренностью.

Фирмой “Гомако” (США) выпускается три типа бордюроукладочных машин. Бордюроукладчик “Commander lll” имеет три гусеницы, устанавливающиеся по изменяемой схем, что позволяет: во – первых, производить работу в стесненных условиях, например на разделительной полосе дороги, без остановки движения, и во – вторых, устраивать бетонные полосы достаточно большой ширины. Так последняя модификация машины позволяет укладывать полосу бетонирования шириной до 4,5 м. Бетонная смесь доставляется автобетоносмесителями и разгружается в приемный бункер бордюроукладчика. Машина “Commander lll” используется при строительстве широкого диапазона конструкций: полосы уширения, велосипедные дорожки, тротуары, бордюры, лотки, мостовые парапеты, ограждения, ирригационные каналы. В передней части машины установлено секционное оборудование для профилирования основания, позволяющее изменять ширину обработки от 0,61 до 3,05 м. Высокая производительность машины обусловлена совмещением операций по профилированию основания и укладке бетона, а также довольно высокими рабочими скоростями до 10,6 м/мин. Бордюроукладчик позволяет устраивать ограждения типа “Нью – Джерси”, при этом рама машины регулируется по высоте в пределах от 0,762 до 1,8 м. При строительстве высоких ограждений для приема бетонной смеси используется, приводимый гидромотором, удлиненный конвейер с приемным бункером и транспортером. Конвейер позволяет принимать бетонную смесь, как впереди машины, так и сбоку. Угол наклона конвейера и высота установки приемного бункера регулируются с помощью гидроцилиндров. Конвейер, длина которого 4,9 м, а ширина транспортерной ленты 610 мм, позволяет легко перегружать смесь из автобетоносмесителя в приемный бункер бордюроукладчика. В бункере машины помещаются 2 – 4 гидравлических глубинных вибратора, с помощью которых происходит уплотнение бетонной смеси. Гусеничная ходовая часть машины приводится от гидросистемы, причем каждая гусеница имеет индивидуальный привод и управление. Правая передняя и задняя гусеницы имеют телескопические балки с закрепленными в них гидроцилиндрами, что позволяет изменять первоначальную схему установки гусениц, выдвижением правой передней гусеницы вправо, по ходу движения за габариты машины максимально на 914 мм, а задней гусеницы на 610 мм вправо и на 457 мм влево по ходу движения. Нога левой передней гусеницы крепится к раме бордюроукладчика с помощью качающегося шарнира. Качающийся шарнир позволяет изменять установку левой передней гусеницы смещением вправо на 305 мм к центру основной рамы, и влево ступенчато на 305; 610 и 914 мм. Гусеницы бордюроукладчика во время его движения могут находиться на разной высоте, причем разница этих высот составляет до 1118 мм. Небольшие габаритные размеры и маневренность машины позволяют устраивать бордюры на кривых с радиусом до 4,6 м.

Фирма “Гомако” выпускает также 4-х гусеничный бордюроукладчик “Commander – lV”. Он предназначен для устройства ограждений на разделительной полосе высотой до 168 см и шириной основания до 61 см.

Бордюроукладчик GT – 6000 той же фирмы имеет две гусеницы, приводимые от гидромоторов. Рабочими органами машины является: съемное оборудование для профилирования основания, состоящее из шнека – фрезы и отвала, навешанных консольно впереди по ходу движения машины, приемный бункер для бетонной смеси, рабочая камера с 2-3 гидровибраторами и набор сменных скользящих форм различной конфигурации. Машина может производить одновременно прием бетонной смеси, укладку ее и профилирование основания с точностью до 3мм. Скользящие формы подвешены на гидроцилиндрах, которые в свою очередь, закреплены на панели задней части рамы машины. Панель имеет отверстия для перестановки в любое место пространства между гусеницами и в отдельных случаях для установки форм консольно за гусеницей, в зависимости от вида производимых работ и конфигурации устраиваемого элемента.

Еще одна американская фирма “Харон” выпускает 4-х колесный бордюроукладчик “Easi – p”. Бордюроукладчик оснащен тремя системами автоматического контроля уровня, курса и поперечного уклона, последняя из которых позволяет работать от одной базовой струны, закрепленной на специальных стойках, которые устанавливаются через 7,5 м друг от друга на прямых участках. Ширина полосы профилирования основания составляет у данной машины 1,5 м, толщина срезаемого слоя 7,5см. С помощью шнека, устанавливаемого в приемном бункере бордюроукладчика, смесь подается в рабочую камеру, где уплотняется тремя электрическими вибраторами и затем продавливается в скользящую форму для окончательного формования укладываемой конструкции. Приемный бункер машины емкостью 0,76 м³ имеет возможность подъема на гидроцилиндрах для полной выгрузки смеси в рабочую камеру. Формовочное оборудование может размещаться на бордюроукладчике, как консольно, т.е. с внешней стороны колес, так и между колесами. Каждое колесо машины имеет индивидуальный гидропривод от собственного гидромотора. Применение на них специальных широкопрофильных шин обеспечивает повышенную проходимость машины по любому типу земного полотна и основания. При необходимости, во время работы, колеса могут передвигаться на разных уровнях с разницей до 80 см. При устройстве конструкции бордюр – лоток производительность укладчика достигает 15 м/мин. Бордюроукладчик позволяет устраивать кривые с минимальным радиусом до 4,5м.

2. Технология восстановления бордюрного камня с помощью бордюроукладочной машины

Технология восстановления бордюрного камня отличается от привычной нам технологии строительства бордюров и ограждений с применением ручного труда на работах связанных с ремонтом дорожных покрытий тем, что с помощью машины для восстановления бордюров появляется возможность наращивать ограждения, которые были устроены на данном участке дороги еще до его реконструкции, методом выдавливания в форму, имеющую специальную конфигурацию, жидкого цементобетона (рис.1). На рисунке 1 показана конструкция, получаемая данной технологией