CC BY
63
Tokmakov Eugene Alexandrovich, student, tokmakov.ewgen@mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agricultural Academy named after P.A. Stolypin
УДК. 625.084
ПРИМЕНЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА ИННОВАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА
С.В. Савельев, Г.Г. Бурый, И.К. Потеряев, А.С. Белодед
Рассмотрено инновационное устройство контроля качества уплотнения грунта дорожными катками, а также его преимущества по сравнению с аналогами. Показаны традиционные методы контроля качества уплотнения грунтов, а также некоторые устройства контроля качества уплотнения грунтов. Описаны недостатки существующих методов и устройств контроля качества уплотнения грунтов. Приведены актуальность и преимущества рассматриваемого инновационного устройства контроля качества уплотнения грунтов.
Ключевые слова: уплотнение, дорожный каток, грунт, устройство, деформирование.
В настоящее время изменение экономической ситуации в стране невозможно без развития транспортной инфраструктуры и сети автомобильных дорог в частности. Долговечность этих объектов во многом зависит от качества уплотнения земляного полотна. При этом необходимо контролировать процесс уплотнения грунтов, так как недоуплотнение может привести к разрушению всех технологических слоев дороги. Также важно рационально использовать дорожные катки, так как их длительная эксплуатация приводит к дополнительным затратам. В процессе масштабного строительства подобные затраты могут превысить миллиарды рублей.
На сегодняшний день используются следующие традиционные методы контроля качества уплотнения.
1. В стандартном методе СоюзДорНИИ прибором определяются основные параметры, характеризующие плотность грунтов. На основании этих параметров определяется уплотняющая способность грунтоуплот-няющих машин и назначается рациональный режим их работы. Для измерения параметров грунта на подстаканник прибора в разъемный цилиндр помещается грунт, сверху на давящую платформу, перемещаясь по стойке, сбрасывается гиря, по числу сбрасываний определяют параметры грунта
[1,2, 3].
2. Метод режущего кольца основан на определении объемной массы влажного грунта в объеме металлического кольца [1, 2, 3].
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 1
3. Метод статического зондирования основан на погружении зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки. При этом измеряются показатели сопротивления грунта при погружении зонда. Метод динамического зондирования основан на погружении зонда в грунт под действием ударной нагрузки (ударное зондирование) или ударно-вибрационной нагрузки (ударно-вибрационное зондирование) с измерением показателей сопротивления грунта.
4. Метод вдавливания штампа основан на оценке величины модуля деформации грунта, для определения которого на грунт устанавливается круглый штамп, погружаемый с помощью гидравлического домкрата [1, 2,
3].
5. Метод лунок применяется в случае укладки обратных засыпок из щебенистых крупнообломочных грунтов или из грунта с мерзлыми комьями. Для определения объемной массы скелета грунта выравнивается площадка (0,5х0,5 м), выкапывается лунка 0,10...0,15 м (объемом 3...5 л), вынутый грунт собирается и взвешивается. Объем лунки определяется засыпанием в нее песка с помощью воронки [1, 2, 3].
6. Метод парафинирования применяется преимущественно в зимних условиях. Образец грунта парафинируется, определяется его масса, затем этот образец погружается в воду для выявления объема парафина. По итогам измерений в дальнейшем определяются параметры грунта [1, 2, 3].
7. В радиоизотопном методе используется зондирование грунта излучением изотопов и на основании полученных данных отслеживается качество уплотнения [1, 2, 3].
Без сомнения, данные методы позволяют качественно измерить плотность грунтов, однако они имеют существенный недостаток - трудоемкость. Поэтому актуальной задачей является автоматизация процесса контроля качества уплотнения грунтов. С этой целью разрабатываются специальные устройства. Некоторые из разработанных ранее устройств представлены далее.
1. Способ непрерывного контроля качества уплотнения грунта и устройство для его осуществления [4].
Данным способом осуществляется непрерывный контроль качества уплотнения грунтовых материалов в процессе их укатки дорожными статическими катками. Процесс включает в себя измерение величины осадки грунта путем использования копирующего и рабочего органов дорожного катка: раздельно измеряется средняя угловая скорость копирующего и рабочего органов, определяется их разность. Соотношение полученной разности и средней угловой скорости позволит оценить качество уплотнения грунта. Устройство содержит копирующий и рабочий органы дорожного катка, датчик величины осадки грунта, блоки усреднения и индикации. В качестве копирующего органа используется тяговый орган дорожного катка [4].
2. Способ непрерывного контроля качества уплотнения грунта и устройство непрерывного контроля качества уплотнения грунта [5].
Принцип действия заключается в измерении угловой скорости копирующего и измерительного органов катка и определении величины параметра, характеризующего процесс уплотнения. По измеренным угловым скоростям рассчитываются их значения за фиксированный промежуток времени или участок пройденного пути, вычисляется разность полученных угловых скоростей. Отношение полученной разности к рассчитанной угловой скорости одного из органов используется в качестве параметра, характеризующего процесс уплотнения, при этом измерительным органом является рабочий орган дорожного катка [5].
Устройство непрерывного контроля качества уплотнения грунта содержит дорожный каток с рабочим органом, два тахометра, один из которых установлен на рабочем органе и блок определения контролируемого параметра, входы которого соединены с тахометрами, а выход с входом блока регистрации. Второй тахометр устанавливается на копирующем органе дорожного катка. Блок определения контролируемого параметра выполнен в виде двух элементов усреднения, блока вычитания и блока вычисления отношения [5].
Представленные выше устройства актуальны, позволяют проводить текущий контроль, однако имеют существенный недостаток - сложность устройств определяет их высокую стоимость. На базе ФГБОУ ВПО «Си-бАДИ» было разработано устройство [6], позволяющее контролировать процесс уплотнения грунтов путем измерения плотности от прохода к проходу. На рис. 1 представлено устройство контроля качества уплотнения грунта, на рис. 2 - схема расположения устройства на дорожном катке [6].
Представленное устройство содержит индикатор 2, установленный в кабине оператора, фиксирующее устройство 4 и ролик 6, которые закреплены на щупе 5, перемещающемся в отверстии кронштейна 3, закрепленного на катке 1. Принцип работы данного устройства основан на деформировании грунта под катком в процессе уплотнения, что приводит к проседанию катка по отношению к неуплотненному грунту рядом с катком. В процессе уплотнения щуп 5 начинает перемещение вверх в отверстии кронштейна. Перемещение щупа отслеживает фиксирующее устройство 4, которое передает данные на индикатор 2, установленный в кабине оператора. Данные о перемещениях щупа 5 могут поступать на блок управления, установленный в кабине оператора, выступающий в качестве индикатора 1 данной схемы устройства. Ролик 6, закрепленный на конце щупа 5, позволяет ему перемещаться по грунту вместе с катком. Таким образом, оператор катка при наличии начального значения плотности грунта может отслеживать ее изменение в процессе уплотнения, что позволит эффективнее использовать дорожный каток и избежать некачественного уплотнения грунта [6].
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 1
Вид А
Рис. 1. Устройство контроля качества уплотнения грунта
Рис. 2. Схема расположения устройства контроля качества уплотнения грунтов на дорожном катке
Данное устройство позволит избежать некачественного уплотнения грунтов и нерационального использования дорожных катков, имея при этом более простую конструкцию и меньшую стоимость по сравнению с аналогами.
Список литературы
1. Савельев С.В., Бурый Г.Г. Контроль качества уплотнения грунтов и инновационное устройство для его осуществления // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции ФГБОУ ВПО «СибАДИ» (с международным участием). Омск: СибАДИ, 2012. С. 199-203.
2. Гордин В.М., Городецкий Л.В., Демин В.Ф. Технические рекомендации по технологии уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух ТР-73-98. М. Лаборатория дорожного НИИМосст-роя, 1998.
3. Уплотнение грунтов обратных засыпок в стесненных условиях строительства / под ред. Л.М. Бобылева, ЦНИИОМТП. М.: Стройиздат, 1981. 252 с.
4. Патент 94013644 РФ, МПК E02D1/00, G01N3/00. Способ непрерывного контроля качества уплотнения грунта и устройство для его осуществления / Лежнев А.П., Суворов А.Д., Сороколетов И.В. Опубл. 10.01.1996. Бюл. № 6. 1 с.
5. Патент 2082850 РФ, МПК Е0Ш1/00, E01C23/07. Способ непрерывного контроля качества уплотнения грунта и устройство непрерывного контроля качества уплотнения грунта / Лежнев А.П., Суворов А.Д., Соро-колетов И.В. Опубл. 27.06.1997. Бюл. № 6. 5 с.
6. Патент 2500855 РФ, МПК Е01С23/07. Устройство непрерывного контроля качества уплотнения грунта / Михеев В.В., Савельев С.В., Бурый Г.Г. Опубл. 10.12.2013. Бюл. № 34. 2 с.
Савельев Сергей Валерьевич, д-р техн. наук, доц., проф., saveliev_sergval@mail.ru, Россия, Омск, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
Бурый Григорий Геннадьевич, преподаватель, buryy1989@bk.ru, Россия, Омск, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
Потеряев Илья Константинович, канд. техн. наук, доц., poteryaev_ik@mail.ru, Россия, Омск, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
Белодед Александр Сергеевич, магистрант, kaf edm@,sibadi.org, Россия, Омск, Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
APPLICATIONS AND BENEFITS OF INNOVATIVE PRODUCT QUALITY CONTROL SOIL COMPACTION
S.V. Saveliev, G.G. Buryy, I.K. Poteryaev, A.S. Beloded 191
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 1
In this article the compaction quality control of innovative device rollers as well as its advantages in comparison with analogues. Presents traditional methods of quality control soil compaction, as well as some seal of quality control devices soil. Described drawbacks of existing methods and quality control devices soil compaction. Presents the relevance and benefits of innovation and consideration of compaction of soil quality monitoring devices.
Key words: seal, road roller, soil, equipment, deformation
Saveliev Sergey Valerievich, doctor of technical science, docent, save-liev sergval@ mail.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway Academy,
Buryy Grigoriy Gennadievich, senior lecturer, buryy1989@bk.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway Academy,
Poteryaev Ilya Konstantinovich, candidate of technical sciences, docent, pote-ryaev_ik@mail.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway Academy,
Beloded Alexander Sergeevich, master, kaf edm@,sibadi.org, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway Academy
