→ Земляные работы
Основные способы разработки грунта
Выбор способа производства земляных работ зависит от объемов и свойств грунта, вида земляных сооружений, гидрогеологических условий производства работ и других условий.
Технологический процесс выполнения земляных работ состоит из отдельных рабочих процессов, разработки грунта, транспортировки, укладки в насыпь или отвал, уплотнения и его планировки. Для их выполнения применяются различные виды механизмов и машин.
Землеройные машины - одноковшовые экскаваторы со сменным оборудованием (прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер), многоковшовые экскаваторы, плунжерные канавокопатели и др.
Машины для подготовительных работ: кусторезы, корчеватели, рыхлители.
Землеройно-транспортные машины: бульдозеры, скреперы, грейдеры и автогрейдеры, грейдер-элеваторы.
Гидромеханические средства: гидромониторы, землесосные установки.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Экскаватор - это самоходная землеройная машина, которая при помощи рабочего органа отделяет грунт от массива, перемещает его и выгружает в отвал или транспортные средства.
Благодаря надежности в работе, высокой производительности и маневренности экскаваторы получили широкое применение при производстве различных видов земляных работ.
Для строительных целей выпускаются экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15; 0,25; 0,4; 0,65; 1; 1,6; 2,5 и 4 мэ.
При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве, вскрыше и добыче полезных ископаемых, работе в карьерах применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша 2- 16 м3 и более.
В зависимости от ходового устройства экскаваторы подразделяются на гусеничные, пневмоколес-ные автомобильные и шагающие. 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.
Рабочая зона экскаватора называется экскаваторным забоем. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место для установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта.
По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. Для лучшего использования машин важное значение имеет: правильное применение рабочего оборудования в зависимости от группы разрабатываемого грунта, выбор забоя, приемы работы.
Для производства земляных работ в строительстве чаще всего используются экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, обратной лопатой и драглайном. Тип экскаватора выбирают на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.
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.
В процессе работы экскаватор движется вперед, наступая на массив разрабатываемого грунта. 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 транспортныхсредств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя.
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.
Грунт прямой лопатой разрабатывают лобовым забоем (при этом транспортные средства подаются сзади экскаватора по дну образуемой выемки) или боковым забоем с продольными проходками и со сквозным проездом транспортных средств параллельно движению экскаватора. Количество проходок зависит от ширины и глубины выемки.
Наиболее высокая производительность экскаваторов с ковшами вместимостью 0,25-0,65 м3 достигается при ширине забоя в 1,5 Rmax, а у экскаваторов с вместимостью ковша 1 м3 наибольшая производительность может быть при ширине забоя, равной 2 Rmax при соблюдении рекомендуемой высоты забоя.
В песчаных грунтах высота забоя может приниматься равной Яшах - наибольшей высоте черпания; в связных грунтах высота забоя не должна превышать высоты резания во избежание образования козырьков, недопустимых из соображений безопасного ведения работ. Оптимальная высота забоя может быть принята равной 0,7-0,8 Яшах - наибольшей высоты резания.
Прямое влияние на производительность экскаватора имеет продолжительность цикла, т. е. суммарное время, затрачиваемое на наполнение ковша грунтом, подъем ковша, поворот платформы, выгрузку грунта, обратный поворот платформы и опускание ковша. Цикл работы экскаватора можно сократить за счет выполнения ряда мероприятий.
Продолжительность загрузки ковша снижается путем уменьшения пути резания, т. е. увеличения толщины стружки. В высоких забоях разработку ведут с подошвы, чтобы грунт сползал в ковш. Набор грунта ведут на среднем вылете крюка, а козырьки обрушают ковшом. В песчаных грунтах ковш заполняют на коротком пути.
Время на выгрузку ковша сокращается путем уменьшения угла поворота экскаватора, совмещения подъема ковша и поворота платформы.
Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки (рис. 3. 15) и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций, небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения, где применение прямой лопаты, грейфера, драглайна и других механизмов затруднено и неэкономично.
Обратная лопата используется для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты придает ему способность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками.
Рис. 3.15. Схемы разработки ныемки обратной лопатой
а - торцевая проходка; б - боковая проходка; Э и Т – оси движения экскаватора и транспорта
Рис. 3.16. Схемы разработки выемки драглайном « - боковая проходка; б -торцевая проходка; Э и Г -оси движения экскаватора и транспорта
Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.
Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн используется при разработке больших и глубоких котлованов, каналов при возведении насыпей из резервов, на вскрышных работах, в карьерах при добыче песка и других работах. Преимуществами драглайна является большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои со значительным притоком грунтовых вод или черный грунт из-под воды. Рабочее оборудование драглайна позволяет широко использовать его почти на всех видах земляных работ и самых различных грунтах. К недостатку относится необходимость предварительного рыхления плотных и скальных грунтов.
Драглайн разрабатывает выемки торцевыми или боковыми проходками (рис. 3.16). Разработанный грунт укладывается в односторонние или двусторонние отвалы или грузится на транспортные средства. Боковые забои широко применяются при возведении насыпей из резервов и на вскрышных работах.
Разработка грунта скреперами и бульдозерами. Скрепер -это машина, предназначенная для послойной разработки, транспортирования и разгрузки грунта в отвал или насыпь с послойным уплотнением (рис. 3. 17, 3. 18). Толщина разработки слоя в зависимости от мощности скрепера колеблется от 15 до 30 см; разрабатываемые грунты - до IV группы.
Рис. 3.17. Прицепной скрепер ДЗ-20 с гидравлическим приводом и принудительной разгрузкой ковша
У -передняя ось; 2 - дышло; 3 - заслонка; 4 - ковш; 5 -упряжные тяги; 6 – задняя стенка; 7 - буфер; 8 - ножи; 9 - система гидропривода
Рис. 3.18. Самоходный скрепер ДЗ-Н 1 - тягач; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - гидроцилиндр подъема ковша; 4 - заслонка; 5 -ковш; 6 - гидроцилиндр подъема заслонки; 7 - трубопроводы; 8 - буфер; 9 - задняя стенка; 10 - нож; 11 - масляный бак гидросистемы; 12 - гидроцилиндр рулевого механизма
Рабочим органом служит ковш с ножевым устройством, который при движении осуществляет послойное резание грунта с одновременным набором его в ковш. Разгрузка ковша осуществляется также послойно при движении скрепера.
Скреперы широко используют в автодорожном и железнодорожном строительстве для возведения насыпей и при разработке выемок; в гидротехническом строительстве- для рытья каналов, отсыпки дамб и плотин; в гражданском и промышленном строительстве - для разработки котлованов и рытья траншей без установки креплений, срезки бугров и засыпки низин; на вскрышных работах при добыче полезных ископаемых открытым способом, а также на разного рода вспомогательных работах по зачистке, подсыпке грунта, его планировке и др.
Скреперы классифицируются по ряду признаков: – по геометрическому объему ковша - малый (до 3 м3), средний (от 3 до 10 м3) и большой (свыше 10 м3) вместимости; – по роду агрегатирования с тягачом - прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные или седельные) ; – по способу загрузки ковша - загружаемые за счет силы тяги тягача и с механической (элеваторной) загрузкой; – по способу загрузки ковша - со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой; – по способу привода рабочих органов - канатные и гидравлические.
Увеличение производительности скрепера достигается зя счет применения шахматно-гребенчатой схемы, когда грунт разрабатывается не сплошь, а через полосу, что уменьшает сопротивление резанию благодаря отсутствию грунта с боковых сторон этих полос.
Для срезания твердых пород на ножах устанавливают зубья. Лучше всего ковш заполняется в супесчаных и легких суглинистых грунтах оптимальной влажности. Дальность транспортирования грунта колеблется от 50 м до 3 км.
Для увеличения производительности скрепера необходимо сокращать время на порожний и груженый ходы, применяя рациональные движения на больших скоростях и избегая большого числа разворотов.
Работу скрепера следует сочетать с работой бульдозеров, используя их для разработки повышенных участков и перемещение грунта на небольшие расстояния в пониженные места.
Бульдозеры предназначены для разработки и перемещения грунта на небольшие (до 60-80 и не более 100 м) расстояния. Их применяют для устройства автодорожных и железнодорожных насыпей из боковых резервов, рытья каналов и котлованов, засыпки траншей и ям, разравнивания грунта, планировки строительных площадок, очистки дорог и стройплощадок от снега, валки деревьев и корчевки пней при подготовке трасс и строительных площадок. Их можно использовать также в качестве толкачей при работе со скреперами.
Бульдозер представляет собой навесное оборудование в виде отвала с ножом, устанавливаемое на гусеничном тракторе или пневмоколесном тягаче (рис. III . 19). По характеру установки отвала в горизонтальной плоскости (в плане) бульдозеры делятся на два вида: с неповоротным и поворотным отвалом. Бульдозеры с поворотным отвалом часто называют универсальными. Кроме того, бульдозеры бывают с неизменной или изменяющейся (от 0 до 7-8°) установкой отвала в вертикальной (поперечной) плоскости.
Рис. 3.19. Бульдозер ДЗ-25 с поворотным отвалом и гидравлическим приводом на тракторе Т-180Г
1 – 11ВЛЛ.2 – расжх; 3 -толкающая рама; 4 - шдроцилиндры перекоса отвала, о - крышка; 6 - гидроцилиндры подъема и опускания отвала
По типу привода бульдозеры разделяются на канатные и гидравлические.
Бульдозер является машиной периодического (циклического) действия. Цикл работы бульдозера слагается из операции рабочего хода, при которой производится резание и транспортирование грунта к месту его отвала, и операции холостого хода при возвращении бульдозера в забой.
От способа выполнения этих операций, а также от схемы пути движения бульдозера зависит его производительность. Для уменьшения потерь грунта при перемещении и с целью увеличения его объема к торцам отвала крепят открылки.
Бульдозеры часто входят в комплект оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию земляных работ. Большое применение она находит при планировке и отсыпке скреперами, автомобилями-самосвалами и ленточными конвейерами: отсыпаемый грунт разравнивают бульдозерами. Широкое применение имеют бульдозеры также при засыпке фундаментов, траншей и пазух, образовавшихся после бетонирования.
Универсальные машины) выполняют подавляющее большинство планировочных, фундаментных, .
Применение экскватора для разработки и выемки грунта в частном строительстве
В загородном строительстве востребована , универсальными экскаваторами-погрузчиками. Разработка грунта обеспечивает большую часть планировочных работ на стройплощадках, в обширных загородных усадьбах.
Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом
|
Разработка грунта механизированным способом |
Цена |
|
Разбивка и планировка основания, м2 |
|
|
Механизированная разработка грунта экскаватором в отвал, м3 |
|
|
Срезка растительного слоя (толщиной до 250 мм) бульдозером, м3 |
|
|
Механизированная разработка грунта, м3 |
|
|
Вывоз разработанного грунта механизированными средствами с погрузкой на автотранспорт, м3 |
|
|
Вывоз разработанного грунта автотранспортом |
|
|
Уплотнение грунта, м3 |
|
|
Механизированная разработка грунта экскаватором с погрузкой в самосвалы, м3 |
договорная |
|
Обратная засыпка грунта механизированными средствами, м3 |
|
|
Обратная засыпка грунта в пазухи траншей и котлованы с тромбованием и поливкой водой, м3 |
|
|
Разработка грунта механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км. |
от 110 руб. |
|
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км. и содержанием отвала |
от 200 руб. |
|
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 20 км. |
от 350 руб. |
|
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом с подтверждением ИНТУС (талоны) грунта до 20 км. |
от 400 руб. |
|
Выезд специалиста для составления сметы и консультации |
Бесплатно |
|
Разработка генплана проведения земляных работ |
От 70000 руб. |
|
Разработка Плана Производства (ППР) земляных работ |
Договорная |
|
Очистка территории, подготовка территории к строительству, м2 |
От 45000 руб. |
|
Перемещение грунта вручную по территории с разравниванием и уплотнением, т |
От 130 руб. |
|
Обратная засыпка грунта с послойным трамбованием, м3 |
От 300 руб. |
|
Песчаная подсыпка (подушка 100-150 мм) , м3 |
От 700 руб. |
|
Перемещение грунта механизированным способом, м3 |
От 750 руб. |
|
Зачистка дна и стенок траншей и котлованов вручную, м2 |
От 180 руб. |
|
Погружение опор, труб, шпунта до 20 м, пог.м. |
От 750 руб. |
|
От 270 руб. |
Погрузка отличается максимальной скоростью, исключает промежуточные операции. В котлованных работах выемка грунта экскаватором до семи метров, что достаточно для строительства подземных гаражей, подвальных котельных.
При земляных планировочных работах технологии подразумевают как разработку грунта экскаватором в отвал, так и вывоз избыточных объемов земли самосвалами. При складировании грунта из котлована он используется для создания террас на сложных рельефах, формирования прибрежных откосов, засыпки коммуникационных траншей.
Преимущества аренды экскаватора для разработки грунта
Приобретать дорогостоящий экскаватор для эпизодических работ бессмысленно. Небольшие строительные фирмы, частные застройщики для земляных работ . Основными достоинствами компании «ПрогрессАвтоСтрой» признаны собственный парк спецтехники (позволяет выбрать оптимальные модели), пунктуальность , квалификация персонала, возможность комплексного заказа (с использованием бульдозеров, самосвалов).
При разработке грунта экскаватором цена аренды зависит , объема работ, мощности, типа экскаватора. Договор с большими объемами земельных работ автоматически включает оптовые скидки. При небольших объемах возможна почасовая аренда.
Дополнительными выгодами договоров аренды с компанией «ПрогрессАвтоСтрой» становятся:
- возможность рационального планирования;
- отсутствие эксплуатационных расходов;
- заказ дополнительных ;
- круглосуточный прием заявок;
- работа во всех московских округах;
- разрешения на .
Кроме отсутствия забот о ремонте, подготовке техники, пользуются накопительными скидками.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 2, реже до 4 м. Они имеют комплект сменного оборудования, включающий прямую и обратную лопаты, драглайн и грейфер. Кроме того, стрела, входящая в комплект драглайна и грейфера, может быть оборудована грузовым крюком или клином-бабой.
Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем, жестко насаженный на рукоять, которая шарнирно соединена со стрелой машины и выдвигается вперед с помощью напорного механизма. Опорожняется ковш путем открывания его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность. Для рыхления грунта режущий край ковша снабжен зубьями. Это относится ко всем видам сменного оборудования, но выпускаются ковши и без зубьев - со сплошной (обычно полукруглой) режущей кромкой. При разработке грунтов I и II групп экскаватор может быть оборудован ковшом увеличенного объема. Разрабатывают грунт, когда экскаватор стоит на дне разрабатываемого забоя. На небольшую глубину он может отрывать грунт и ниже горизонта стояния, для чего устраивают пандус, позволяющий установить машину в забое выемки.
Обратная лопата - это открытый снизу ковш с режущим передним краем, жестко насаженный на рукоять, шарнирно соединенную (без напорного механизма) со стрелой. По мере протягивания назад ковш заполняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводят к месту выгрузки и разгружают путем подъема с одновременным опрокидыванием. Рабочая зона расположена ниже горизонта стояния машины. Современные модели экскаваторов с обратной лопатой имеют гидропривод, позволяющий ковшу поворачиваться относительно рукояти.
Ковш драглайна навешивают на канатах на удлиненную стрелу кранового типа. Ковш забрасывают в выемку на расстояние, несколько превышающее длину стрелы, его заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение к стреле и поворотом машины переводят на место разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении тягового каната. Драглайном можно разрабатывать грунт не только сильно насыщенный влагой, но и находящийся под слоем воды.
Грейфер представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным приводом, принудительно смыкающим эти лопасти. Грейфер навешивают на такую же стрелу, что и драглайн. С помощью грейфера можно разрабатывать выемки с вертикальными стенками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Грейфер погружается в грунт только за счет собственной массы ковша. Грейфер применяют обычно для разработки грунтов малой плотности (I и II группы) и находящихся под водой. Более плотные грунты предварительно необходимо рыхлить.
Производительность одноковшового экскаватора снижается по мере увеличения плотности грунта. Кроме того, она зависит от способа разработки грунта (при работе "на вымет" производительность повышается, при погрузке на транспортные средства - снижается), вместимости ковша и конструктивного решения кромки ковша. Экскаваторы с ковшами малой вместимости (до 0,5 м) обслуживает один машинист; их применяют только для разработки грунтов I...III групп. Более мощные экскаваторы обслуживают машинист и его помощник. Они могут разрабатывать (кроме грейфера) грунты всех шести групп (наиболее плотные - после предварительного рыхления).
Производительность экскаватора можно повысить, уменьшив угол поворота стрелы и увеличив вместимость ковша. Для этого необходимо максимально заполнять ковш грунтом (с "шапкой"), а также совмещать процессы резания грунта с поворотом стрелы и др.
Разработанный одноковшовыми экскаваторами грунт перевозят самосвалы, тракторы с прицепами, железнодорожные составы, гидравлический транспорт, реже - ленточные конвейеры.
При транспортировании грунта ленточными конвейерами загрузочное звено конвейера устанавливают параллельно оси проходки экскаватора, а погрузочный ковш-питатель перемещают вдоль загрузочного звена по мере продвижения экскаватора. При перемещении экскаватора на следующую заходку загрузочное звено отрихтовывают в новое положение. При погрузке в железнодорожные составы рельсовый путь следует укладывать параллельно оси проходки экскаватора. График движения землевозных составов должен быть сделан таким образом, чтобы перерывы между отправлением загруженного состава и подачей порожнего были минимальными, и состав передвигался по мере загрузки вагонов. Обычно в автосамосвал входит 3-6 ковшей грунта. Допустимый недогруз не должен превышать 10%, перегруз - 5%.
Массу грунта, погружаемого за один цикл работы экскаватора, определяют по формуле:
,
Геометрическая вместимость ковша, м;
Плотность грунта, т/м;
Коэффициент разрыхления;
Коэффициент использования вместимости ковша (отношение объема грунта в плотном состоянии, разрабатываемого за один цикл, к геометрической вместимости ковша).
Число автомобилей или автопоездов, необходимых для обеспечения бесперебойной работы экскаватора, рассчитывают по формуле:
где: - продолжительность, соответственно, установки машины под нагрузку, нагрузки машины экскаватором, пробега машины в оба конца при заданном расстоянии, мин; при L, км, и средней скорости движения, км/ч,
Продолжительности соответственно установки машины под разгрузку, разгрузки машины, технологических перерывов, возникающих во время рейса (маневры, пропуск встречного транспорта на разъезде, ожидание), мин.
Продолжительность нагрузки автосамосвала колеблется в широких пределах в зависимости от числа ковшей, погружаемых в кузов, рода грунта, среднего угла поворота машины при погрузке и типа экскаватора:
Число ковшей грунта, погружаемого в кузов;
Продолжительность одного цикла экскавации, мин.
Число циклов экскаватора в 1 мин при работе с погрузкой в транспортные средства.
Продолжительность остальных операций для автосамосвалов различной грузоподъемности определяют на основе статистической обработки данных по выборочным замерам времени на объекте.
Рабочее место экскаватора (т.е. место, где он разрабатывает грунт) называется забоем. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. Применение рациональных приемов работы в правильно выбранном забое обеспечивает максимальную эффективность применяемого оборудования и высокую производительность при минимальной себестоимости землеройных работ. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели их: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. Работа на максимальных для данной машины параметрах приводит к ее быстрому износу и, как следствие, к снижению ее производительности. Поэтому для производства земляных работ следует принимать оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных , а именно
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:
М - высота напорного вала над, уровнем стоянки м.
Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером. Последний разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора. Здесь бульдозер окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя, что позволяет эффективно использовать экскаватор.
Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены таким образом, 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.
Для прямой лопаты различают лобовой и боковой забои. В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. В этом случае автомобили подходят задним ходом попеременно то с одной, то с другой стороны забоя. Соответственно и грунт разрабатывается то с одной, то с другой стороны от оси проходки, при этом угол поворота достигает 140° и более, что снижает производительность экскаватора. Лобовой забой применяют в редких случаях (при разработке экскаватором пионерной траншеи, въездного пандуса и др.).
В боковом забое экскаватор разрабатывает грунт по одну сторону от оси движения и грузит его на транспортные средства, подаваемые по другую сторону от оси проходки. При этом обеспечиваются благоприятные условия для движения транспорта, а средний угол поворота составляет 70... 90°. Поэтому после пионерной проходки весь оставшийся в выемке грунт разрабатывают способом продольного бокового забоя (рис.4).
Рис 4. Схема определения проходки экскаватора
1, 2 - стоянки экскаватора.
Максимальная ширина разработки (по одну сторону от оси проходки) определяется катетом прямоугольного треугольника, гипотенузой которого является выбранный радиус резания, а вторым катетом - перемещение экскаватора между последующими стоянками. Эта величина равняется разности между максимальным и минимальным радиусами резания. Исходя из этого принимают:
Средний уголок поворота машины определяется между направлением стрелы при прохождении ее через центр тяжести объема грунта, разрабатываемого с одной стороны (точка 0), и положением стрелы в момент выгрузки ковша.
Для лобовой проходки целесообразно принимать ширину разработки 2, так как при этом средний угол поворота оказывается наименьшим.
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, опустившись на дно забоя по пандусу (рис.5, а).
Рис.5. Схемы проходок одноковшового экскаватора с прямой лопатой и подачи транспорта:
а - при проходке пионерной траншеи и последующих боковых проходках:
О.Э.1, О.Э.2 - стоянки экскаватора; О.Т.1, О.Т.2 - стоянки транспорта;
1-3 - последовательность разработки грунта;
б - при поперечных проходках
Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта автосамосвала или другой транспортной единицы и при этом добавляется 0,5 м (на "шапку" над бортом), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки.
При этом ширина проходки будет равна (см. рис.5, а), где- ширина части проходки, обращенной в сторону подачи транспорта. При определенииследует исходить из минимально необходимой величины для обеспечения беспрепятственного разворота хвостовой части машины. Это требование является обязательным, так как радиус выгрузки, соответствующий принятой высоте выгрузки, должен быть больше или равенплюс заложение откоса (глубина проходки, умноженная на котангенс, где- угол наклона откоса), плюс 1 м (безопасный зазор от бровки до кузова) и плюс половина ширины транспортной единицы.
При значительных в плане размерах выемки целесообразно разрабатывать ее поперечными проходками вдоль меньшей стороны (рис.5, б). Такой способ разработки обеспечивает минимальную длину пионерной траншеи и позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта.
Выемки, глубина которых превосходит максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис.6). При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш наводился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельной оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.
Рис.6. Схема разработки котлована большой глубины последовательными проходками (I-V) экскаватора с прямой лопатой:
1-5 - последовательность разработки грунта.
При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. При разработке грунта торцовым забоем экскаватором с обратной лопатой "на себя" экскаватор движется по оси отрываемой им траншеи или котлована и попеременно разрабатывает то одну, то другую его сторону в зависимости от того, с какой стороны подходит очередной автомобиль. В торцовом забое средний угол поворота машины 70...90°. Траншею можно расширять параллельными боковыми забоями (рис.7). Боковой забой образуется при разработке грунта по одну сторону от оси движения экскаватора. Если при разработке траншеи грунт складывают в отвал по одну сторону от траншеи, ось проходки смещается в сторону отвала, а ширина разработки уменьшается по сравнению с максимально возможной при торцовой проходке. При разработке в отвал и на транспорт автомобили подходят к экскаватору со стороны, противоположной отвалу, а ось проходки смещается относительно оси траншеи в ту сторону, в которую отгружается большая часть грунта. При боковом и торцовом забоях автосамосвалы подходят по трассе, параллельной оси движения экскаватора, но навстречу ему, а при торцовом забое их устанавливают под загрузку под углом 15,..25° к оси движения экскаватора.
Рис.7. Схемы проходок экскаватора с обратной лопатой или драглайна:
а - при торцовой проходке и последующих боковых проходках:
О.Э.1 - О.Э.З - стоянки экскаватора; О.Т.1 - О.Т.З - стоянки транспорта;
1-3 - последовательность проходок экскаватора;
б - при поперечных проходках
Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для отрывки траншей глубиной до 6 м и небольших котлованов глубиной до 4 м (например, под фундаменты отдельных колонн).
Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна и обратной лопаты аналогична. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы. Так как ковш драглайна гибко подвешен к стреле, для него весьма эффективной является челночная схема работы (рис.8). В этой схеме предусмотрено, что автосамосвал подходит к месту загрузки по дну забоя и загружается попеременными черпаниями ковша по обе стороны от кузова. Угол поворота экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной - к 15...20°, при этом продолжительность разгрузки уменьшается, так как ковш опорожняется без прекращения поворотного движения экскаватора в момент переноса ковша над кузовом машины. Благодаря этому общая продолжительность рабочего цикла экскаватора снижается на 20...26%.
При разработке грунтов I и II групп экскаватор, оборудованный грейферным ковшом, должен быть так расположен относительно траншеи, чтобы угол его поворота не превышал 70...90°. Грейфер на новую стоянку передвигается на 1/4 длины стрелы.
Рис.8. Схемы работы драглайна челночным способом.
а - при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя;
б - при погрузке грунта в транспорт, подаваемый на уровне стоянки экскаватора, и во временный отвал
Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор (5...10 см) оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допустить переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более 2см, что исключает необходимость ручных доработок.
Разработка котлована экскаватором позволяет существенно сократить сроки строительства и повысить производительность труда.
Состав статьи:
◊ Разработка грунта экскаватором с обратной лопатой;
◊ Разработка грунта экскаватором -драглайн;
◊ Разработка грунтаа экскаватором-грейфер;
◊ Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия
Для разработки котлованов, траншей и других земляных сооружений используют экскаваторы с обратной лопатой, экскаваторы-драглайн, экскаваторы -грейферы, и экскаваторы непрерывного действия.
◊ Разработка грунта экскаватором -драглайн
Экскаватор -драглайн применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора (для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т.п), а также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов.Преимущество драглайна-большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м).
Рисунок-1.Экскаватор -драглайн
Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные. Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору с обратной лопатой(смотри ниже). Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы.
Так как ковш драглайна гибко подвешен, эффективными являются челночные способы работы -поперечно-челночный и продольно-челночный (смотри рис-2). При поперечно-челночном способе автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попеременным черанием ковша по обе стороны от кузова.
Рисунок-2. Разработки забоев драглайном
а-бокового забоя поперечно-челночным способом; б-лобового забоя продольно-челночным способом;1-окончание набора и подъем ковша; 2-опускание ковша и набор грунта; 3-разгрузка ковша; 4-автосамосвал
При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосвалами и, подняв ковш, разгружают его над кузовом.Угол поворота экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной -к 15…20°. При этом продолжительность разгрузки уменьшается за счет того, что ковш опорожняется без прекращения поворотного движения экскаватора экскаватора в момент проноса ковша над кузовом машины. Благодаря этому общая продолжительность рабочего цикла экскаватора Тц снижается на 20…26%.
◊ Разработка грунта экскаватором с обратной лопатой
Экскаватор с обратной лопатой(рис-3) используют при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора, и преимущественно при рытье небольших котлованов и траншей. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется.Разработку грунта ведет ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковыми забоями(рис-4), с погрузкой грунта в транспортные средства или укладкой в отвал.
Рисунок-3. Экскаватор с обратной лопатой
При наличии больших неровностей поверхность проходки (в пределах ширины передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдером. Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнения ковша с шапкой (для несвязных грунтов 1…1,7 м, а для связных -1,5…2,3 м). Ширина проходки В зависит от наибольшего радиуса В=1,2…1,5 R0 при погрузке в транспорт и B=0,5…0,8R0 при укладке в отвал.
Рисунок-4. Экскаваторные проходки с рабочим оборудованием «обратная лопата» и «драглайн»
а-лобовая; б-уширенная лобовая; в-поперечно-торцевая; г-боковая;d-две лобовые;I и II -последовательность проходок; 1-экскаватор; 2-автосамосвал.
Отрывку котлована шириной 12…14 м обычно осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большей ширине-поперечно-торцевой.
Разработка грунта экскаватором-грейфер
Экскаватор -грейфер применяют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и подобных сооружений, особенно в условиях разработки грунтов ниже уровня грунтовых вод.Этими машинами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, с оставлением так называемого «недобора».
Рисунок-5. Экскаватор-грейфер
Слой недобора (5…10 см) оставляют для того, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта.Для повышения эффективности работы экскаваторов применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операцию по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с точностью до ±2 см, что исключает необходимость ручных доработок. Для разработки недобора грунта применяют также бульдозер.
Бульдозер перемещает грунт к нижней бровке котлована челночным способом при рабочем ходе в одном направлении и оставляет защитный слой толщиной 4…5 см, который зачищается в ручную перед устройством фундаментов.Толщина стружки грунта, срезаемого бульдозером за один проход, не превышает 5-6 см.
Число проходов бульдозера устанавливается по месту (смотри рисунок-6).Для планировки откосов используют экскаваторы, оборудованные ковшом вместимостью от 0,5 м³ и выше, и стрелой на которую можно навешивать специальный ковш -планировщик с плоским дном, упряжное устройство которого аналогично устройству ковша драглайна.
Рисунок-6. Разработка недобора грунта бульдозером
Экскаватор, устанавливаемый на бровке откоса и перемещающийся вдоль бровки, выполняет те же операции, что и драглайн. Срезаемый при этом грунт отбрасывают в кавальер или грузят в транспортные средства.
Производительность одноковшовых экскаваторов.
Эксплуатационную сменную производительность Па (м³/смен) экскаваторов (по объему грунта в плотном состоянии) определяют по формуле:
Пэ=60Тсм·q·nц·Кс·Кв,
где Тсм-продолжительность смены,ч;q- геометрический объем ковша; nц=60/Тц-число циклов в 1 мин; Тц-продолжительность цикла, мин;Кс=Кн/Кр-коэффициент использования объема (отношение объема грунта в ковше в пересчете на плотное состояние к геометрической вместимости ковша); Кн-коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом; Кв-коэффициент использования экскаватора по времени в смену.
Коэффициенты Кс и Кв зависят от вида рабочего оборудования, группы грунта, объема ковша и вида работ (ЕНиР, сб.2,1980 г., вып. 1).
◊ Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия
Из этих машин в строительстве наиболее распространены экскаваторы продольного копания, которые применяют для разработки траншей.рабочий орган этих экскаваторов -ковшевая цепь или ковшевой ротор.Экскаваторы с ковшевой цепью обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,5 м в основном с вертикальными стенками, а роторные -глубиной до 2,5 м, преимущественно с откосами (рис-7).
Рисунок-7. Работа многоковшовых экскаваторов
а-экскаватор с ковшовой цепью; б-роторный экскаватор; в, г, d-профили траншей, разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами; 1-базовая машина;2- система управления положения рабочего органа; 3-ковшовая цепь; 4-ковшовый ротор; 5-конвейер
В последнем случае на ковши ротора устанавливают откосники.Ковши наполняются грунтом при движении их вверх по наклонной или криволинейной поверхности разрабатываемой выемки. Опорожняются ковши в момент достижения ими наивысшей точки их траектории, где они опрокидываются. Высыпающийся из них грунт попадает на ленточный конвейер, доставляющий его на погрузку в транспортные средства или в отвал. Разработку грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляют по следующей технологии:
До начала работы экскаватора поверхность земли по трассе траншеи планируют бульдозером.ширина спланированной полосы должна быть не менее ширины гусеничного хода экскаватора. После планировочных работ и разбивки оси траншеи рытье траншеи, как правило, начинают со стороны низких отметок продольного профиля и ведут навстречу уклону.
При этом отвалы грунта, вынутого из траншеи, следует размещать с одной стороны выемки(преимущественно с нагорной) для защиты вырытой траншеи от стока поверхностных вод и выполнения последующих монтажных работ. Заданный продольный уклон траншей и глубину разработки грунта регулируют подъемом или опусканием рабочего органа экскаватора. В зависимости от физических свойств грунта и глубины копания разработка осуществляется на разных скоростях движения.
***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!Грунт разрабатывают тремя способами:
1 механический
2 гидромеханический
3 взрывной
При механическом способе разработки грунта применяются землеройные машины (экскаваторы циклического и непрерывного действия, одноковшовые и многоковшовые)
Одноковшовые экскаваторы имеют сменное оборудование:
2-обратная лопата
3-драглайн
4-грейфер
Одноковшовые экскаваторы производится проходками расположенными в один или несколько ярусов, количество и параметры проходов зависят от размеров выемок и характеристика экскаватора и определяется в технологических картах.
Проходка –продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход.
Забой –это рабочая зона экскаватора ограниченная радиусом его действия в которую входит площадка на которой находится экскаватора часть проходки разработанная с одной стороны и площадка для размещения транспортных средств и отвала грунта.
Экскаваторы разрабатывают грунт находясь в забое двумя способами:
1-лабовая проходка -это когда автосамосвалы подаются к экскаватору по двум траншеям задним ходом, каждый ярус выемки разрабатывается сразу на всю ширину без сквозного проезда транспорта.
Лобовая проходка бывает трех видов:
а) прямолинейная лобовая проходка
В= 2 R о 2 -L n 2 [м]
B-ширина проходки
R 0 -оптимальный радиус резания экскаватором
L n -длинна рабочей перед экскаватором
в) зигзагообразная лобовая проходка
В= 2 R о 2 -L n 2 +2R c [м]
R c - радиус резания экскаватора на месте стоянки.
г) поперечно- торцевая лобовая проходка
В=2 R о 2 -L n 2 +2 n R c [м]
n- количество поперечных передвижек экскаватора
2. Боковаяпроходка –это когда автосамосвалы устанавливают под погрузку сбоку и имеет сквозной проезд с открытой стороны транспортного пути проходки параллельно оси перемещений экскаватора
В= R о 2 -L n 2 +0,7R 0 [м]
Параметры прохода должны выбирать с таким расчетом чтобы на выполненную операцию рабочего цикла экскаватора затраченного минимального время.
При загрузке машин назначается целое число полностью загруженных ковшей экскаватора. При разработке грунта в отвал следует применять бульдозеры для перемещения выгруженного грунта.
Рабочий цикл экскаватора:
1- наполнение ковша грунтом
2- поворот к месту выгрузки
3- разгрузка ковша
4- поворот к забою
Одноковшовые экскаваторы заканчивают разработку котлованов и траншей за 20-30см до их проектной отметки. Оставшийся слой грунта называется недобором грунта и его дорабатывают бульдозерами или вручную.
Недоборы грунта разрешены от 10-20см. Слой недобора оставляют для того, чтобы избежать повреждения основания и не допускать перебора грунта. Для разработки недобора грунта применяют бульдозеры.
При выполнении работ бульдозер оставляет защитный слой до 5см, который зачищается вручную перед устройством фундаментов. Объемы недобора грунта можно определить:
Vр = А низ х h н [М 3 ]
h н = 10-30 см
А низ – площадь дна выемки
При больших объемах разрабатываемого грунта недобор может определяться в процентном соотношении: 7% от всего объема разрабатываемого грунта, из них 75% на разработку бульдозером и 25% на ручную.
Экскаватор с прямой лопатой -используется для разработки грунтов, которые находятся выше уровня его стоянки. При этом характеризуются высотой и горизонтальными размерами.
Наибольшую высоту забоев принимают равной максимальной высоты резания экскаватора, которая обеспечивает наполнение ковша.
Экскаватор с обратной лопатой - используют при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора и преимущественно при рытье небольших котлованов и траншей. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило не практикуется. Разработку грунта ведет ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем с погрузкой грунта в траншейные средства или укладкой в отвал. При наличии больших неровностей поверхность проходки(в пределах ширины передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдерами.
Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнение ковша с «шапкой» (для несвязных грунтов 1…..1,7м, а для связных-1,5…..2,3м). Ширина проходки зависит от наибольшего радиуса В=1,2….1,5R0. При погрузке в транспорт В=0,8R0 при укладке в отвал. Отрывку котлована шириной 12…14м.обычно осуществляют любой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большой ширине –поперечно-торцевой.
