Выбор способа производства земляных работ зависит от свойств грунта, объемов работ, вида земляных сооружений, гидрогеологических условий и других факторов. Технологический процесс выполнения земляных работ состоит из разработки грунта, транспортировки, укладки в отвал или насыпь, уплотнения и планировки. Для механизации земляных работ применяют одноковшовые строительные экскаваторы с гибкой и жесткой подвеской рабочего оборудования в виде прямой и обратной лопаты, драглайна, грейфера, землеройно-планировочного, планировочного и погрузочного устройств; экскаваторы непрерывного действия, к которым относятся цепные многоковшовые, цепные скребковые, роторные многоковшовые и роторные бесковшовые (фрезерные); бульдозеры, скреперы, грейдеры (прицепные и самоходные), грейдеры-элеваторы, рыхлители, бурильные машины. В комплект машин для механизированной разработки грунта кроме ведущей землеройной машины включаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, подчистки выемки дна, уплотнения грунта, отделки откосов, предварительного рыхления грунта и т. п. в зависимости от вида работ.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами
В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.
Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах - при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.
Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам цикличного действия. Время рабочего цикла определяется суммой отдельных операций: продолжительность заполнения ковша, поворот на выгрузку, разгрузку и поворот в забой. Наименьшие затраты времени на выполнение рабочего цикла обеспечиваются при следующих условиях:
- ширина проходок (забоев) принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить работу экскаватора со средним поворотом не более 70 градусов;
- глубина (высота) забоев должна быть не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша с шапкой за один прием копания;
- длина проходок принимается с учетом возможно меньшего числа вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя.
Забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные их показатели: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. При производстве земляных работ принимают оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных. Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2. Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером: бульдозер разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора, затем окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены так, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.
По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. По направлению движения экскаватора относительно продольной оси выемки различают продольный (с лобовым или торцовым забоем) и поперечный (боковой) способы разработки. Продольный способ состоит в разработке выемки проходками, направление которых выбирается по наибольшей стороне выемки. Лобовой забой применяется при разработке съезда в котлован и при рытье начала выемки на крутых косогорах. При лобовом забое грунт разрабатывается на всю ширину проходки. Торцевой забой применяется при разработке выемок ниже уровня стоянки экскаватора, при этом экскаватор, передвигаясь задним ходом по поверхности земли или на уровне, расположенном выше дна выемки, разрабатывает торец выемки. Боковые забои применяются для разработки выемки прямой лопатой, при этом пути транспортных средств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя. При боковом способе полная ширина проходки может быть получена путем последовательной разработки ряда проходок. Поперечным (боковым) способом разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки. Поперечный способ применяется при разработке протяженных нешироких выемок с отсыпкой кавальеров или при устройстве насыпей из боковых резервов.
Некоторые виды выемок (например, планировочные) можно разрабатывать боковым забоем с движением транспорта на одном уровне с экскаватором. Иногда для перехода к разработке с боковым забоем необходимо вначале отрывать так называемую пионерную траншею, которую экскаватор начинает разрабатывать, спустившись на дно забоя по пандусу. Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта самосвала и «шапки» над бортом (0,5 м), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки. При значительных в плане размерах выемки ее разрабатывают поперечными проходками вдоль меньшей стороны, при этом обеспечивается минимальная длина пионерной траншеи, что позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта. Выемки, глубина которых превосходит максимальную глубину забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов. При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш находился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельна оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.
Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций и небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения. При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты дает ему возможность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками. Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем глубина котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.
Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяется при разработке больших и глубоких котлованов, при возведении насыпи из резервов и т. п. Преимуществами драглайна являются большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои с большим притоком грунтовых вод. Драглайн разрабатывает выемки торцовыми или боковыми проходками. Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна аналогична работе обратной лопаты. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между стоянками на 1/5 длины стрелы. Разработка грунта драглайном чаще всего производится в отвал (односторонний или двусторонний), реже - на транспорт.
Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта, он составляет обычно 5-10 см. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более плюс-минус 2 см, что исключает необходимость ручных доработок.
Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляется при отсутствии в грунтах камней, корней и т. п. До начала работы вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода, затем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинается отрывка ее со стороны низких отметок (для стока воды). Многоковшовые экскаваторы разрабатывают траншеи ограниченных размеров и, как правило, с вертикальными стенками.
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами
Основными видами землеройно-транспортных машин являются бульдозеры, скреперы и грейдеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.
Производство земляных работ бульдозерами
Бульдозеры применяются в строительстве для разработки грунта в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при применении более мощных машин расстояние перемещения грунта может быть увеличено), а также на расчистке территории и планировочных работах, на зачистке оснований под насыпи и фундаменты зданий и сооружений, при устройстве подъездных путей, разработке грунта на косогорах и т. п.
Рис. 7. :
а - обычное резание; б - гребенчатое резание
В практике земляных работ имеется несколько способов резания грунта бульдозером (рис. 7):
- обычное резание - нож вначале заглубляется на предельную для данного грунта глубину и по мере загрузки постепенно поднимается, так как растет сопротивление призмы волочения, на которое расходуется тяговое усилие трактора;
- гребенчатое резание - отвал заполняется несколькими чередующимися заглублениями и поднятиями.
Гребенчатая схема позволяет уменьшить длину резания за счет увеличения средней глубины стружки. Кроме того, при каждом заглублении ножа скалывается грунт под призмой волочения и на отвале уплотняется уже срезанный грунт. Благодаря этому сокращается время резания и увеличивается объем грунта на отвале.
При производстве земляных работ бульдозерами успешно применяется способ резания под уклон, основанный на рациональном использовании тягового усилия трактора. Суть его в том, что при движении трактора под уклон высвобождается часть тягового усилия, необходимого для перемещения самой машины, за счет чего грунт можно разрушать более толстым слоем. При работе бульдозера под уклон облегчается скалывание грунта, снижается сопротивление призмы волочения, которая движется частично под действием собственного веса. При отсутствии естественного уклона его можно создавать первыми проходками бульдозера. При работе под уклон 10-15 градусов производительность возрастает примерно в 1,5-1,7 раза.
Рис. 8. :
а - однослойным зарезанием; б - траншейным зарезанием. Цифрами указана очередность резания
Бульдозер работает по схемам, приведенным на рис. 8. Однослойным резанием с перекрытием полос на 0,3-0,5 м снимают растительный слой. Затем бульдозер перемещает грунт в отвал или промежуточный вал и возвращается к месту нового резания без разворота, задним ходом (челночная схема), или с двумя поворотами. Траншейная разработка производится с оставлением перемычек шириной 0,4 м в связных грунтах и 0,6 м в малосвязных. Глубина траншей принимается 0,4-0,6 м. Перемычки разрабатываются после прохода каждой траншеи.
Производство земляных работ скреперами
Эксплуатационные возможности скреперов позволяют использовать их при отрывке котлованов и планировке поверхностей, при устройстве различных выемок и насыпей. Скреперы классифицируются:
- по геометрическому объему ковша - малый (до 3 м3), средний (от 3 до 10 м3) и большой (свыше 10 м3);
- по роду агрегатирования с тягачом - прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные и седельные);
- по способу загрузки ковша - загружаемые за счет силы тяги тягача и с механической (элеваторной) загрузкой;
- по способу разгрузки ковша - со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой;
- по способу привода рабочих органов - гидравлические и канатные.
Скреперами ведут разработку, транспортирование (дальность транспортирования грунта колеблется от 50 м до 3 км) и укладку песчаных, супесчаных, лессовых, суглинистых, глинистых и других грунтов, не имеющих валунов, а примесь гальки и щебня не должна превышать 10%. В зависимости от категории грунтов резать их наиболее эффективно на прямолинейном участке пути при движении под уклон 3-7 градусов. Толщина разрабатываемого слоя в зависимости от мощности скрепера колеблется от 0,15 до 0,3 м. Разгружают скрепер на прямолинейном участке, при этом поверхность грунта разравнивают днищем скрепера.
Рис. 9. :
а - с наполнением ковша стружкой постоянной толщины; б - с наполнением ковша стружкой переменного сечения; в - гребенчатый способ наполнения ковша стружкой; г - наполнение ковша способом клевков
Различают несколько способов срезания стружки при работе скрепера (рис. 9):
- стружкой постоянной толщины. Способ применяют при планировочных работах;
- стружкой переменного сечения. При этом грунт срезается с постепенным уменьшением толщины стружки по мере наполнения ковша, т. е. с постепенным выглублением ножа скрепера к концу набора;
- гребенчатым способом. При этом грунт срезается с попеременным заглублением и постепенным подъемом ковша скрепера: на разных стадиях толщина стружки меняется от 0,2-0,3 м до 0,08-0,12 м;
- клевками. Наполнение ковша осуществляется путем многократного заглубления ножей скрепера на возможно большую глубину. Способ применяют при работе в рыхлых сыпучих грунтах.
В зависимости от размеров земляного сооружения, взаимного расположения выемок и насыпей применяют различные схемы работы скреперов. Наиболее распространенной является схема работы по эллипсу. При этом скрепер каждый раз поворачивается в одну сторону.
Рис. 10. :
а - траншейно-гребенчатый; б - ребристо-шахматный
При работе в широких и длинных забоях наполнение ковша скрепера осуществляется траншейно-гребенчатым и ребристо-шахматным способами. При траншейно-гребенчатом способе (рис. 10) разработка забоя ведется от края резерва или выемки параллельными полосами постоянной глубины 0,1-0,2 м, одинаковыми по длине. Между полосами первого ряда оставляют полосы несрезанного грунта - гребни, по ширине равные половине ширины ковша. Во втором ряду проходов забирают грунт на полную ширину ковша, срезая гребень и образовывая под ним траншею. Толщина стружки в этом случае в середине ковша 0,2-0,4 м, а по краям 0,1-0,2 м.
При ребристо-шахматном способе (рис. 10) разработка забоя производится от края выемки или резерва параллельными полосами так, чтобы между проходками скрепера оставались полосы не срезанного грунта, равные по ширине половине ширины ковша.
Второй ряд проходок разрабатывают, отступая от начала первого ряда на половину длины проходки первого ряда. Работу скрепера следует сочетать с работой бульдозера, используя их для разработки повышенных участков и перемещения грунта на небольшие расстояния в пониженные места.
Производство земляных работ грейдерами
Грейдеры используют при планировке территории, откосов земляных сооружений, зачистке дна котлованов и отрывке канав глубиной до 0,7 м, при возведении протяженных насыпей высотой до 1 м и нижнего слоя более высоких насыпей из резерва. Автогрейдерами профилируют дорожное полотно, проезды и дороги. Наиболее эффективно использовать автогрейдеры при длине проходки 400-500 м. Плотные грунты до разработки грейдером предварительно разрыхляются. При возведении насыпи из разрабатываемого резерва наклонный нож сдвигает срезанный грунт в сторону насыпи. При следующей проходке грейдера этот грунт перемещается еще дальше в том же направлении, поэтому целесообразно организовывать работу двумя грейдерами, один из которых срезает, а другой перемещает срезанный грунт.
При возведении насыпей и профилированного дорожного полотна зарезание грунта начинают от внутренней бровки резерва и ведут послойно: сначала вырезают стружку треугольной формы, затем до конца слоя стружка получается прямоугольной. При разработке широких резервов в грунтах, не требующих предварительного разрыхления, зарезание начинают от внешней бровки резерва и ведут послойно, при всех проходах стружка треугольной формы; возможен другой способ: стружка при этом получается треугольной и четырехугольной формы.
При выполнении различных операций углы наклонов грейдера изменяются в следующих пределах: угол захвата - 30-70 градусов, угол резания - 35-60 градусов, угол наклона - 2-18 градусов. В практике строительства применяется несколько способов укладки грунта:
- грунт укладывают слоями, отсыпая его от бровки к оси дороги (профилировочные работы в нулевых отметках при высоте насыпи, не превышающей 0,1-0,15 м);
- валики размещают один возле другого с соприкосновением их только основаниями (отсыпка насыпей высотой 0,15-0,25 м);
- каждый последующий валик частично прижимают к ранее уложенному, перекрывая его основанием на 20-25%; гребни этих двух валиков располагаются на расстоянии 0,3-0,4 м один от другого (отсыпка насыпей высотой до 0,3-0,4 м);
- каждый последующий валик прижимается к ранее уложенному без всякого зазора; новый валик перемещают отвалом вплотную к ранее уложенному с захватом его на 5-10 см; образуется один широкий плотный вал выше первого валика на 10-15 см (отсыпка насыпей высотой до 0,5-0,6 м).
Разработка мерзлых грунтов
Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами:
- методом предварительной подготовки грунтов с последующей их разработкой обычными способами;
- методом предварительной нарезки мерзлых грунтов на блоки;
- методом разработки грунтов без предварительной подготовки.
Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в предохранении его от промерзания, оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.
Для утепления значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.
Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.
Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом, поэтому к нему прибегают в исключительных случаях, например, при проведении аварийных работ.
© 2000 - 2009 Oleg V. сайт™
Общие положения. Примерно 97 % всех работ при устройстве земляных сооружений комплексно механизированы, т.е. при выполнении процесса полностью исключается ручной труд. На рис.11 приведены схемы комплексной механизации работ при отсыпке тела земляной плотины. Грунт разрабатывается в карьере экскаватором с погрузкой в автосамосвалы (рис.5.11, а), транспортируется на расстояние L, разгружается после подъема кузова, разравнивается бульдозерами и уплотняется катками (рис.11, б, в).
Рис.11. Схемы комплексной механизации земляных работ
а - разработка и транспортирование;
б - разгрузка и разравнивание;
в - уплотнение.
В промышленном и гражданском строительстве наиболее распространены следующие машины для земляных работ: землеройные (экскаваторы); землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, грейдеры); рыхлительные (бульдозеры-рыхлители, дизель-молоты); транспортирующие (автосамосвалы); грунтоуплотняющие (катки, вибрационные трамбующие плиты и пр.); специальные машины (буровые установки, копры и т.д.).
Наибольший объем земляных работ в строительстве (45 %) выполняется одноковшовыми экскаваторами: на пневмоколесном ходу (вместимость стандартного ковша 0,15...0,65 м), на гусеничном ходу (вместимость стандартного ковша 0,25...2,5, реже до 4 м). Кроме стандартных ковшей при разработке легких грунтов могут устанавливаться ковши повышенной вместимости.
Индекс (марка) отечественного экскаватора, выпущенного до 1968 г., означает вместимость стандартного ковша, например, Э-652А - экскаватор с ковшом вместимостью 0,65 м, модель 2, первая модернизация. В индексе современного экскаватора содержатся сведения о его основных характеристиках (рис.12). Например, ЭО-3322AT - экскаватор одноковшовый, универсальный, третьей размерной группы, на пневмоколесном ходу, с жесткой подвеской оборудования, модель 2, прошедшая первую модернизацию в тропическом исполнении.
Рис.12. Схема маркировки одноковшовых универсальных экскаваторов:
ЭО - экскаватор одноковшовый универсальный;
С - северное исполнение;
Т - тропическое исполнение;
ТВ - тропическое влажное исполнение;
Г - гусеничное ходовое устройство с минимально допускаемой поверхностью гусениц;
ГУ - гусеничное ходовое устройство с увеличенной поверхностью гусениц;
П - пневмоколесное ходовое устройство;
СШ - специальное шасси автомобильного типа;
А - шасси грузового автомобиля;
Тр - трактор;
Пр - прицепное ходовое устройство;
Пл - плавучее ходовое устройство.
Экскаваторы устаревших моделей типа Э, как правило, выпускались с гибкой подвеской и канатным управлением. Современные экскаваторы типа ЭО выпускаются с жесткой подвеской и гидравлическим управлением.
Основным экскаваторным оборудованием является ковш обратной лопаты. К другим видам сменного оборудования относятся прямая лопата, грейфер, драглайн, планировочный и погрузочный ковши.
Рабочую зону экскаватора, включая место стоянки транспортных средств, называют забоем, перемещение экскаватора при разработке грунта - проходкой . Значение перемещения экскаватора при смене смежного места стоянки называется длиной передвижки . Забои бывают лобовыми (при применении обратной лопаты - торцевыми) и боковыми, проходки - продольными и поперечными. В зависимости от количества проходок по высоте выемки различают одно-, двух- и трехъярусную разработку грунта.
Рабочий цикл экскаватора имеет пять основных операций: набор грунта, перемещение ковша, разгрузка ковша в отвал или транспортное средство, обратный поворот для набора грунта, опускание ковша для последующего набора грунта. Для уменьшения времени цикла экскаваторщики при погрузке грунта в транспортное средство обычно совмещают четвертую и пятую операции, при отсыпке грунта в отвал - вторую и третью.
Производительность экскаватора и других землеройных и землеройно-транспортных машин
Т, Т - соответственно время работы машины, время цикла экскавации;
q - геометрическая вместимость ковша (земляной призмы);
К , К ,К - соответственно коэффициенты наполнения ковша, разрыхления грунта, использования времени в течение смены.
Производительность можно повысить в результате следующих мероприятий:
сокращения цикла экскавации (Т ), совмещая рабочие операции, уменьшая угол поворота стрелы при разгрузке, разрыхляя грунт в период перерывов в подаче транспорта и т.д.;
увеличения объема грунта, разрабатываемого за один цикл (q, К ), в случае применения ковшей повышенной вместимости, более полного их заполнения ("с шапкой") и т.д.;
увеличения коэффициента К в процессе сокращения простоев (своевременное проведение профилактических работ, представление фронта работ, подвозка горюче-смазочных материалов и пр.).
Подбор экскаватора и транспортных средств. Экскаватор можно подобрать по объему работ, заданным срокам выполнения работ или требуемым характеристикам машин. При учете объема работ можно руководствоваться данными, приведенными ниже (табл. 7).
Таблица 7
|
Объем работ Q, м |
Свыше 20000 |
||||
|
Вместимость ковша q, м | |||||
|
передвижки |
При заданном сроке выполнения работ подбирают машину, способную выполнить работу в срок, по производительности
Q - объем работ;
Т - заданный срок.
При подборе экскаватора по требуемым техническим характеристикам учитывают основные параметры машины (рис.13) и условия работы.
Работа при максимальных вылетах стрелы (R) приводит к быстрому износу машины, поэтому принимаются оптимальные рабочие параметры( R), составляющие 90 % показанных на рис.5.13 максимальных значений:
При работе экскаватора с погрузкой грунта в транспортные средства число требующихся самосвалов:
Т , Т , Т - продолжительность соответственно погрузки, разгрузки, маневров самосвала;
L - расстояние перевозки;
V - средняя скорость движения автомашины (в городеV= 25 ).
Рис.13. Диаграмма основных технических параметров одноковшового экскаватора
А - максимальный радиус резания;
В - максимальный радиус копания;
С - наибольшая глубина копания;
D - максимальная высота копания;
Е - наибольшая высота разгрузки;
F - наибольшая глубина резания;
G - минимальный радиус разгрузки;
К - радиус разгрузки при высоте Е
Продолжительность погрузки
,
Н - норма времени на разработку грунта с погрузкой его в транспортные средства(ЕНиР Е2-1);
n - количество ковшей, загруженных в самосвал;
V - объем грунта в ковше.
где Q , Q - соответственно грузоподъемность самосвала и масса грунта в ковше экскаватора.
Параметр
Плотность грунта;
q - геометрический объем ковша;
К - коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом, принимается равным от 1 до 1,2;
К - коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 3).
Экскаватор с прямой лопатой (рис.14, а) в основном используется при разработке выемок в сухих и маловлажных грунтах, что связано с необходимостью съезда на дно выемки. Применяют продольные лобовые (рис.14, б - г) или боковую (рис.14, д) проходки с погрузкой грунта в транспортное средство, которое обычно размещают непосредственно в забое. Для выезда и въезда транспорта устраивают наклонные пандусы с уклоном 10... 15°.
Рис.14. Схемы разработки выемок экскаватором "прямая лопата":
а - общий вид;
б, в, г - лобовые проходки соответственно: узкая, нормальной ширины, уширенная;
д - боковая проходка
Нормальная ширина лобовой проходки (см. рис.14, в)
где R , - оптимальный радиус резания;
L - длина передвижки, т.е. расстояние, на которое передвигается экскаватор после разработки грунта с предыдущей стоянки.
Наряду с проходками нормальной ширины [(1,5... 1,9) R ] из-за условий работы могут применяться узкие проходки (до 1,5R0 ) и; уширенные проходки [(2... 2,5) R ]. В зависимости от ширины проходки лобовые забои подразделяются на узкие, нормальные и уширенные. Из-за большого угла поворота стрелы производительность экскаватора, работающего в узком забое, бывает ниже, чем при работе в нормальных и уширенных забоях.
При боковой проходке (см. рис.14, д) транспорт подается под погрузку сбоку выработки, что уменьшает угол поворота стрелы экскаватора и способствует повышению его производительности.
Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой , разрабатывают выемки торцевыми (лобовыми) и боковыми проходками (рис.15), располагаясь выше дна забоя, что позволяет: использовать их при разработке увлажненных и мокрых грунтов, с погрузкой в транспортное средство или в отвал.
Рис.15. Варианты проходки экскаватора с рабочим оборудованием "обратная лопата":
а - торцевая (лобовая);
б - уширенная лобовая;
в - поперечно-торцевая;
г - боковая;
д - торцевая с разгрузкой грунта в транспорт и в отвал;
1 - автосамосвал;
2 - экскаватор.
Транспорт может подаваться по дну выемки или поверху с одной или двух сторон. Глубина забоя определяется длиной рукояти экскаватора. Ширина торцевой проходки при двухсторонней погрузке самосвалов (1,6... 1,7) R, при односторонней - (1,2... 1,5) R. При работе в отвал ширина проходки бывает меньше - (0,5... 0,8) R. При боковой проходке автотранспорт под погрузку может подаваться по верху или по дну котлована, с правой или левой стороны (рис.16).
Экскаваторы с грейферным ковшом применяют при разработке узких или глубоких выемок (траншей, колодцев) в мягких и сыпучих грунтах, в том числе при высоком уровне грунтовых вод. Ковш может быть установлен на рукояти или подвешен на решетчатой стреле, грунт набирается с использованием гидравлического привода или врезания в грунт тяжелого ковша (рис.17, а, б). Гидравлическая система привода позволяет разрабатывать плотные грунты легкими ковшами, что дает возможность за один цикл экскавации набирать в ковш больше грунта. Производительность экскаваторов с таким оборудованием значительно повышается. При отрывке небольших в плане, глубоких выемок экскаватор, оборудованный грейферным ковшом, работает без перемещений. При отрывке траншей он перемещается вдоль траншеи, поэтому подъезд транспорта может осуществляться с любой свободной стороны.
Рис.16. Схемы разработки грунта экскаватором, оборудованным ковшом "обратная лопата":
а, б - с жесткой и гибкой подвеской;
в - разработка грунта в материковом залегании с установкой транспорта выше и ниже стоянки экскаватора;
г - разработка предварительно разрыхленного грунта;
д, е - варианты подъезда автомашин.
Рис.17. Схемы разработки грунта экскаваторами, оборудованными ковшами "грейфер" и "драглайн":
а, б - при установке грейфера на рукояти и решетчатой стреле;
в, г - работа ковшом "драглайн";
I - положение ковша при наборе грунта;
II - то же при подъеме и разгрузке.
Драглайн (рис.17, в , г) применяют при разработке грунта ниже уровня стоянки экскаватора, без съезда на дно выемки, поэтому наличие грунтовых вод не влияет на работу машины.
Драглайн используют для рытья сравнительно больших котлованов и траншей, а также для отсыпки насыпей, в частности на строительстве каналов, автомобильных и железных дорог.
При применении драглайна выемку грунта можно осуществлять лобовыми или боковыми проходками. Поскольку ковш подвешен на канате, то при загрузке он раскачивается и забрасывается на расстояние, превышающее длину стрелы; часто используют челночные способы работы (рис.18, а, б).
При поперечно-челночном способе самосвал загружается попеременным черпанием ковша с обеих сторон кузова. При продольно-челночном грунт набирается перед задним бортом кузов самосвала. Угол поворота стрелы экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближается к 0, а при поперечно-челночной - к 15...20°. Во время разгрузки движение ковша не прекращается, благодаря чему продолжительность цикла экскавации снижается на 20... 26 %.
Рис.18. Разработка грунта способами
а - поперечно-челночным;
б - продольно-челночным;
в - "на себя";
1 - подъем ковша;
2 - опускание ковша при наборе грунта;
3 - разгрузка ковша;
4 - автосамосвал.
Экскаваторы с телескопической стрелой (рис.18, в) работают так же, как экскаваторы, оборудованные обратной лопатой. Однако кроме обычных экскавационных работ с помощью этого оборудования можно выполнять зачистные и планировочные работы, что является преимуществом при разработке мелких рассредоточенных земляных сооружений. Для увеличения скорости передвижения с объекта на объект существуют экскаваторы на пневмоходу. Механизм втягивания стрелы у них приспособлен для копания грунта, планировки и зачистки поверхностей, погрузки сыпучих материалов и штучных грузов.
Погрузчики на гусеничном и пневмоколесном ходу (рис.19), как и прямая лопата, работают выше уровня стоянки машины движением ковша от себя. Вместимость ковша погрузчика в 1,5... 2 раза больше вместимости ковша прямой лопаты, что позволяет существенно повысить производительность экскаватора. Движение режущей кромки отвала по прямолинейной горизонтальной траектории позволяет планировать площадку, на которой работает машина. Благодаря возможности перемещения грунта на небольшие расстояния работа одноковшовых погрузчиков бывает особо эффективной в стесненных условиях. Ковш наполняется ступенчатым, экскавационным, раздельным и совмещенным способами (см. рис.19, I-IV соответственно).
Рис.5.19. Схемы разработки грунта одноковшовыми погрузчиками
а - на пневмоходу;
б - на гусеничном ходу,
в, г, д - соответственно поворотная, челночная и совмещенная схемы разработки грунта.
«Обратная лопата», используется при черпании на себя. Грунт разрабатывается ниже уровня стоянки. Данный способ применяется для отрывки траншей котлованов незначительной глубины.
Особенности:
1. – используется лобовой или боковой забой;
2. – поярусная разработка грунта не используется.
Особенности заключаются в виде грунта:
1. – в несвязных грунтах (песок, супесь) глубина забоя 1-1,7м;
2. – связные грунта (глина, суглинок) – от 1,5-2,5м.
Особенности разработки недобора грунта (недобор грунта от 5 до 30см):
данный недобор производится бульдозерами или экскаваторами, зачистными ковшами. Точность зачистки составляет ±2см.
1. – наполнять ковш максимально, при каждом черпании грунта;
2. меньше затрачивается время на вспомогательные операции (передвижка, очистка ковша).
Технические характеристики:
Наибольшая высота резания;
Наибольший радиус резания на уровне стоянки;
Наибольший радиус резания.
Технические характеристики определяются на основании паспортных данных данного экскаватора.
Все земляные работы, выполняемые одноковшовыми экскаваторами, разделяются на две группы: бестранспортные и транспортные.
Бестранспортными схемами называются такие схемы, при которых экскаватор разрабатывает грунт и укладывает его в отвал (насыпь), кавальер или в земляное сооружение. При простой бестранспортной схеме разработки грунт укладывается в отвал или кавальер без последующей его перевалки (переэкскавации), при сложной - во временный (первичный) отвал и подлежит частичной или полной переэкскавации.
Транспортными являются схемы, при которых грунт грузится экскаватором в автосамосвалы (рис.1) и отвозится в заданное место. При этом возможны различные схемы движения транспорта: тупиковые (автосамосвалы подъезжают к экскаватору и возвращаются по тому же пути) и сквозные (автосамосвалы подъезжают к экскаватору без маневрирования и после погрузки уезжают по дороге, являющейся продолжением въездного пути).
Рис.1. Транспортные схемы работы экскаватора, оборудованного прямой лопатой
а - лобовая широкая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт, перемещающийся по подошве забоя; б - боковая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт
Схема производства работ зависит от особенностей строительства. Например, в водохозяйственном, нефтегазопроводном и транспортном строительстве преобладают бестранспортные схемы, а в промышленном и жилищном - транспортные.
Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами производят проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматривают в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) и с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.
Разработка грунта осуществляется лобовыми или боковыми проходками. При лобовой проходке экскаватор, ось хода которого совпадает с осью земляного сооружения или находится в площади ее сечения, разрабатывает три откоса выемки - два боковых и торцевой.
Боковые проходки бывают двух типов: закрытая (рис.2, а, б), когда ось хода экскаватора располагается сбоку сечения выемки (экскаватор разрабатывает, три откоса - два боковых и торцевой) и открытая (рис.2, в), когда экскаватор перемещается вдоль полосы и разрабатывает два откоса (боковой и торцевой).
Рис.2. Схема разработки выемок экскаватором, оборудованным обратной лопатой
а - боковой закрытой проходкой и одинаковой крутизной откосов; б - то же, с разной крутизной откосов; в - боковой открытой проходкой
Забоем называют рабочую зону экскаватора, включающую площадку, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, отрываемого с одной стоянки, и площадку для стоянки транспортных средств под погрузкой.
Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы ковшом с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации. Для этого принимают ширину проходок (забоев) с таким расчетом, чтобы экскаватор мог работать при средней величине углов поворота не более 70 ; глубину (высоту) забоев - не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша "с шапкой" за один прием черпания (копания); длину проходов - с учетом возможно меньшего количества переходов экскаватора в забое. Уклоны проходок предусматриваются такими, чтобы предотвратить приток и скопление в забоях грунтовых и поверхностных вод.
Экскаватор-драглайн предназначен для разработки мягких, а с предварительным рыхлением и скальных грунтов ниже уровня стоянки и из-под воды с выгрузкой их в отвал, а иногда с погрузкой на транспорт. Разработку ведут или боковым забоем, когда экскаватор перемещается по бровке выемки параллельно ее оси, или лобовым забоем, когда экскаватор перемещается по оси выемки и разрабатывает грунт на «себя» .
Боковым забоем разрабатывают широкие выемки. Грунт укладывают в отвал либо при среднем угле поворота на выгрузку 130...140°, соответствующем наибольшему объему отвала, либо при угле р = 170°, соответствующем максимальному использованию рабочих параметров драглайна. Иногда грунт погружают на транспорт.
Лобовым забоем разрабатывают узкие выемки с укладкой грунта в отвал по одну или обе стороны либо с погрузкой его на транспорт. Средний угол поворота при этом получается равным 45-48°, и рабочие параметры используются меньше, чем при поперечной разработке.
Принимая заложение откоса и обозначая глубину выемки, максимальную ширину забоя по дну можно определить подбором. При работе на транспорт землевозы могут перемещаться на уровне стоянки экскаватора, по подошве забоя или по спланированной между этими уровнями территории. Погрузку на транспорт на уровне стоянки экскаватора производят при угле поворота стрелы 70 - 180°. Погрузку на уровне подошвы забоя производят по поперечно- или продольно-челночной схеме. В первом случае грунт набирают поочередно с каждой стороны землевоза и ковш разгружают в момент нахождения его над кузовом машины без остановки поворота стрелы. Во втором случае грунт набирают перед задней стенкой землевоза и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. При этой схеме почти отсутствуют поворотные движения экскаватора, а при поперечно-челночной они не превышают 15°. Все это, а также малый подъем ковша на погрузку существенно сокращают рабочий цикл экскаватора.
Экскаватор-драглайн широко применяют при разработке выемок с перемещением грунта без применения транспорта. Работу выполняют по следующим схемам: одной проходкой с односторонним размещением отвала; двумя проходками с двусторонним размещением отвала; двумя проходками с односторонним размещением отвала; тремя проходками с односторонним размещением отвала; четырьмя проходками с двусторонним размещением отвала.
Первую и вторую схемы применяют при разработке узких выемок шириной не более радиуса копания. Третью схему применяют при разработке выемок шириной (1,7-1,8), четвертую - в стесненных условиях, а пятую - при ширине выемки до (3,5-4,0).
Работа экскаваторов-драглайнов без применения транспорта с двумя-тремя перекидками грунта или с переработкой отвала скреперами и бульдозерами, как правило, эффективнее работы экскаватора с прямой лопатой на транспорт. Отпадает необходимость в устройстве дорог и обслуживании транспорта.
К основным рабочим параметрам экскаватора-драглайна относятся: нормальный радиус копания, радиус копания с забросом ковша, радиус выгрузки; максимальная глубина выемки без заброса ковша и с забросом ковша, наибольшая высота выгрузки Уменьшение угла наклона стрелы от 45 до 20° увеличивает радиус копания в 1,3 раза. С учетом заброса радиус копания на уровне стоянки определяется. Радиус выгрузки в общем случае равен нормальному радиусу копания R. Его можно увеличить путем заброса ковша при работе в отвал.
ОТВАЛ ГРУНТА постоянная или временная насыпь грунта, избыточного по балансу земляных масс или предназначенного для резерва
(Болгарский язык; Български) - отмятане на почвата
(Чешский язык; Čeština) - halda zeminy
(Немецкий язык; Deutsch) - Bodenablagerung
(Венгерский язык; Magyar) - földdeponia
(Монгольский язык) - хөрсөн овоолго
(Польский язык; Polska) - odkład gruntu
(Румынский язык; Român) - depozit de pămînt
(Сербско-хорватский язык; Српски језик; Hrvatski jezik) - deponija zemlje
(Испанский язык; Español) - escombrera
(Английский язык; English) - soil dump; spoil pile
(Французский язык; Français)
- dépôt des terres; dépôt de déblai
насыпь, образуемая в результате размещения вскрышных пород на специально отведенных площадях. Отвал может занимать и отрицательные формы рельефа - низины, овраги и т. п. участки.
Строительный словарь .
Смотреть что такое "ОТВАЛ ГРУНТА" в других словарях:
отвал грунта - Постоянная или временная насыпь грунта, избыточного по балансу земляных масс или предназначенного для резерва [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN soil dumpspoil pile… … Справочник технического переводчика
ОТВАЛ, отвала, муж. 1. только ед. Действие по гл. отвалить в 1 и 3 знач. отваливать (спец. и мор.). Отвал пластов. Отвал грунта грейдером. Отвал назначен на пять часов. 2. Изогнутая металлическая плоскость в плуге для отделения и переворачивания… … Толковый словарь Ушакова
У этого термина существуют и другие значения, см. Отвал. Отвал (рабочий орган) элемент конструкции бульдозеров, автогрейдеров, погрузчиков, используемый для разработки грунтов, снегоуборочных работ и для других операций … Википедия
Основной рабочий орган профилировочных, снегоочистительных и других машин, имеющий на своей рабочей кромке режущий нож. Предназначен для резания и перемещения грунта или снега и профилирования поверхности земляного полотна и дорожных одежд.… … Строительный словарь
Многоковшовый экскаватор землеройная машина непрерывного действия для копания и перемещения грунта. Рабочим органом являются непрерывно движущиеся ковши, закреплённые на бесконечной цепи, ленте или роторе. Усилие копания создаётся за счёт… … Википедия
- (a. earth work, earth moving, earth excavation; н. Erdbau, Erdarbeiten; ф. travaux de terrassement; и. trabajos de movimiento de tierras) комплекс строит. работ, включающих выемку (разработку) грунта, перемещение его и укладку в определ.… … Геологическая энциклопедия
