Разработка грунтов экскаваторами.

Грунты можно разрабатывать механическим, гидромеханическим и взрывным способами. Основным способом является механический.

Механический способ заключается в разработке грунта с помощью землеройных или землеройно-транспортных машин.

Гидромеханический способ основан на размывании грунта водяной струей гидромонитора или всасывании разжиженного грунта земснарядом.

В строительстве наиболее распространены следующие машины для земляных работ: землеройные (экскаваторы), землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, грейдеры), транспортирующие (автосамосвалы), грунтоуплотняющие(катки, грунтоуплотняющие плиты и т.д.

Наибольший объем работ выполняется одноковшовыми экскаваторами на пневмоколесном или на гусеничном ходу.

К землеройным машинам относят одноковшовые экскаваторы (цикличного действия) и экскаваторы непрерывного действия. Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы, которыми выполняется около 45 % всего объема земляных работ.

Экскаватор – самоходная землеройная машина, которая при помощи рабочего органа отделяет грунт от массива, перемещает его и выгружает в отвал.

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15...2 м³, реже до 4 м³. 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.

Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов при разработке выемок, котлованов и траншей: максимально возможная глубина копания — Н, высота копания +Н, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стенки экскаватора Rмакс и R_МИн, радиус выгрузки R_в, высота выгрузки H_в.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из копания (заполнения ковша), перемещения к месту выгрузки, выгрузки в отвал или в транспортные средства и обратного хода в забой.

Забоем называется рабочая зона экскаватора, в которую входят: площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал грунта.

Для производства земляных работ следует принимать оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных: Я_ОПт = 0,9 Янаибольш. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены таким образом, чтобы средняя величина поворота экскаватора от места заполнения ковша до места выгрузки была минимальной, так как на время поворота стрелы может расходоваться до 70 % рабочего времени цикла экскаватора.

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывают грунт выше уровня стоянки, с обратной лопатой – ниже уровня стоянки.

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт (по направлению движения экскаватора относительно оси выемки) лобовой, уширенной лобовой и боковой проходками.

Проходкой называется участок разработанный в одном направлении.

Лобовая проходка – применяется для разработки котлованов небольших размеров или траншей. Экскаватор разрабатывает грунт впереди себя, а автосамосвалы подаются задним ходом к экскаватору.

Уширенная лобовая проходка – при ширине котлована 2 – 2,5 радиуса резания

Боковая проходка (поперечный способ) разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки и применяется при ширине котлована 2,5 –3,5 радиуса резания. рис. Профили забоя экскаватора с различным рабочим оборудованием:

а) прямая лопата, б) обратная лопата, в) драглайн, г) грейфер, д) профиль забоя прямой лопаты,

е) профиль забоя прямой лопаты, ж) профиль забоя грейфера, Rк – радиус копания, Rв – радиус выгрузки, +H – высота копания, -H – глубина копания, Hв – высота выгрузки

 

рис. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием прямая лопата:

а)лобовая проходка, б) то же с двусторонним расположением транспорта, в) уширенная лобовая проходка с движением экскаватора «зигзаг», г) поперечно-торцовая проходка, д) боковая проходка, е) разработка котлована по ярусам, 1 – экскаватор, 2- автосамосвал, 3 – направление движения транспорта

 

Отрывку котлована шириной 12...14 м обычно осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большей ширине — поперечно-торцевой.

Экскаватор – драглайн применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора (для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воду и т.п.). Преимущество драглайна — большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м). 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. Так как ковш драглайна гибко подвешен, эффективными являются челночные способы работы — поперечно-челночный и продольно-челночный.

Экскаватор – грейфер применяют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и подробных 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». 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 вручную перед устройством фундаментов. Толщина стружки грунта, срезаемого бульдозером за один проход, не превышает 5... 6 см.

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 рытьё 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.

Схемы работы многоковшовых экскаваторов:

а) экскаватор с ковшовой цепью, б) роторный экскаватор, 1 – базовая машина, 2 – система управления положением рабочего органа, 3 – ковшовая цепь, 4 – ковшовый ротор, 5 – ленточный транспортер, в-г – профили траншей разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами