Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием
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.
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.
Статья раскрывает основные вопросы эксплуатации одноковшовой техники: особенности работы, обустройство рабочей зоны, выбор модели, соответствующей разрабатываемому участку. Рассмотрены разновидности одноковшовых экскаваторов, применяемых для грунтов от I до IV категории.
Принципы и основные аспекты осуществления работ при разрабатывании грунта одноковшовыми экскаваторами.
Экскаваторы являются преобладающей техников в проведении гидромелиоративных и общестроительных манипуляций. занимает 45% общей массы грунтово-экскаваторных работ. Данный тип машин применяется при проведении большинства видов деятельности: отделки бортов, выравнивании дна выработок, уплотнении земляного слоя, удалении рыхлых и смерзшихся слоев. Правильно подобрать тип эксплуатируемой техники поможет знание основополагающих моментов процесса разработки и учет типа разрабатываемой поверхности.
Устройство, техническое оборудование и процесс работы.
Одноковшовый экскаватор – разновидность техники, рассчитанной на выполнение разнообразных земляных и общестроительных манипуляций. Производственный цикл состоит из шести стадий:
- Резка грунтового слоя и наполнение ковшовой части.
- Подъем заполненного ковша для беспрепятственного подведения к месту высыпки.
- Подъем стрелы к площадке выгрузки. Иногда вращение стрелы сочетается с подъемом ковша.
- Высыпка срезанной породы в самосвалы или отвалы.
- Обратный разворот к месту резки.
- Подача ковшовой части для срезки материала.
Передвижение одноковшовой техники осуществляется за счет использования нескольких типов ходового оборудования:
- Гусеничное. Данный тип обеспечивает повышенную проходимость, применяется для проведения работ в сложных условиях рельефа.
- Пневмоколесное.
- Шагающее. За счет небольшой массы снижает давление, оказываемое на поверхность, повышает устойчивость.
- Рельсово-шагающее. Повышает маневренность, снижает давление на опорную поверхность.
Срезка и забор породы занимает 15-30% рабочего времени от всего производственного цикла, поэтому разработка грунта многоковшовыми экскаваторами по производительности будет существенно выше. Это происходит за счет непрерывности забора грунтов несколькими ковшами. Однако, многоковшовые модели имеют ограничения по габаритом поднимаемой породы – размер поднимаемых включений не должен превышать 0,2 от общей ширины ковша. В одноковшовой технике такие ограничения отсутствуют.
Дополнительное оборудование
База одноковшовой машины обеспечивает использование четырех основных типов оборудования.
Помимо возможности применения драглайна, грейфера, прямой и обратной лопат, данное строительное оборудование может укомплектовываться следующими комплектующими:
- Ротатор ковша. Механизм, позволяющий быстро осуществлять переход от работы прямой лопаты к режиму обратной лопаты. Наиболее часто встречается на европейских моделях: например, на чехословацких моделях UDS-114.
- Планировщик откосов. Отдельная разновидность ковша типа «обратная лопата», применяемая для устройства откосов. Он обеспечивает движение ковшовой режущей кромки под определенным углом. Для использования планировщика необходима установка автоматизированного управления.
- Рыхлитель. Используется для уничтожения конструкций, разбивки асфальтового либо бетонного покрытия, выполнения действий с грунтами от III группы экскаватором-драглайном.
- Струг. Стрела, по которой «бегает» тележка с ковшом. Используется в осуществлении планировочных работ.
Типы одноковшовых экскаваторов
По назначению одноковшовые модели разделяются на три больших категории:
- Строительные. Универсальная техника с полным поворотом и емкостью ковшовой части 0,15-2 м3. Универсальность обеспечивается возможностью установки сменных комплектующих для разнообразных манипуляций. Разработка грунта начиная от III категории зачастую производится экскаватором с применением сменных комплектующих.
- Карьерные. Полууниверсальные машины или специальные лопаты с укороченной стрелой. Емкость ковша полууниверсальных моделей составляет от 2 до 8 м3. Применяются для проведения манипуляций на сложном рельефе, зачастую применяется при добыче полезных ископаемых.
- Вскрышные. Машины с ковшом, емкость которого превышает 6 м3. Эксплуатируются на «вскрыше» – срезании верхних слоев породы. Как правило, укомплектованы удлиненным оборудованием, увеличивающим радиус рабочего действия. Вскрышные машины не имеют возможности устанавливать сменное оборудование. К вскрышной строительной технике относятся шагающие драглайны, имеющие ковши емкостью от 4 до 80 м3, применяемые для рытья траншей, насыпки дамб, устройства котлованов.
По возможности эксплуатации с различными видами дополнительных устройств одноковшовые машины делятся на три вида :
- Универсальные. Имеют не менее 4 разновидностей сменного оборудования.
- Полууниверсальные. Машины с емкостью ковшовой части не более 4 – 6 м3. На полууниверсальные модели возможно установка двух-трех видов дополнительных модификаций.
- Специализированные. Емкость ковша более 4 м3. Выпускаются с одной модификацией оборудования, без возможности смены.
Общие схемы проведения работ
По виду организации путей вывоза отработанного материала все грунтово-экскаваторные работы подразделяются на две большие группы:
- Бестранспортные. При проведении данной схемы осуществляется срезка грунтового слоя с укладкой его в земляное сооружение, автотранспорт при этом не задействуется. Существует два вида такого типа работ. При простой схеме без участия дополнительного транспорта срезанные слои кладутся в отвалы без последующего вывоза. При сложной – для укладки используется временный отвал с последующей переэкскавацией (перемещением) поднятой породы.
- Транспортные. После подъема грунта производится его погрузка в автотранспорт с перемещением в заданное место. При транспортной схеме возможны два пути движения автомобильного транспорта: тупиковые либо сквозные.
Выбор схемы выполнения экскавации осуществляется с учетом особенностей строительного участка.
Например, в прокладке нефтяных и газопроводных сооружений преимущество имеют бестранспортные схемы, а в возведении промышленных и жилых комплексов с возможностью обустройства нормальных разгрузочных путей – транспортные.
Разработка осуществляется путем создания специальных траншей – проходок. Выборка производится с устройством лобовых или боковых траншей-проходок. При проведении лобовой проходки выборка производится на трех частях действующего участка – двух боковинах и торцевом откосе.
Существует два вида боковых проходок:
- Закрытая. Здесь экскаваторная ось располагается справа или слева от сечения выемки. В этом случае осуществляется разработка трех откосов – боковых участков и торцевого откоса.
- Открытая. В ней происходит постепенное смещение по направлению полосы с выборкой породы с боков и торцевого откоса.
Рабочая зона и ее обустройство
Под забоем подразумевается рабочая территория одноковшовой техники, куда включается центральная площадка с размещением экскаватора и сопутствующего автотранспорта.
Забой оборудуется с учетом основных параметров:
- Размеров возводимого сооружения и формы необходимого котлована.
- Технических показателей используемого экскаватора. Например, при применении машин на гусеничном ходу, допустима разработка грунта в сложных участках местности, где требуется повышенная проходимость.
- Технических характеристик используемого автомобильного транспорта. Например, если работа ведется на заболоченной местности, забой стоит оборудовать максимально близко к твердому покрытию для повышения проходимости автотранспорта.
Проектирование забоев с последующей выборкой материала заключается в правильном определении ширины и глубины забоя, подбора оптимальных установочных положений машин, находящихся на площадке, последовательной выборки слоев и оборудовании путей перемещения техники и сопутствующего транспорта.
При небольшой высоте забоя стоит использовать одноковшовую модель, дополняя бульдозером, сгребающим грунтовый материал. Бульдозер смещает его к «экскаваторной рабочей зоне», где производится окучивание, создающее достаточную высоту бортов рабочего участка.
Вся используемые машины устанавливаются таким способом, чтобы снизить поворотный угол стрелы до минимума – на разворот экскаваторной стрелы уходит 70% объема времени от общего производственного цикла.
Повышение показателей эффективности при проведении экскавации
Для увеличения производительности при проведении экскаваторных работ требуется руководствоваться определенными положениями:
- Рассчитывать радиус копания, принимая в расчет максимальные значения эксплуатируемой техники. Он не должен быть выше 0,7-0,9 от наибольшего радиуса используемой модели.
- Совмещать операции для сокращения временных затрат производственного цикла. Например, объединить поворот платформы с подъемом ковшовой части, перемещаемой к месту для разгрузки.
- Уменьшать поворотный угол платформы с помощью приближения места установки транспорта к траншейной оси. Это поможет уменьшить потери рабочего времени, тратящегося на повороты платформы.
- Оборудовать разгрузочные пути, обеспечив быстрое перемещение для вывоза поднимаемого материала.
- Сократить время, затрачиваемое на передвижение экскаватора, спланировав и оборудовав пути движения.
- По возможности избегать перемещения машин собственным ходом, предотвращая преждевременный износ ходового механизма.
- Подбирать ковш с учетом срезаемой породы. Например, использовать для взрыхленных скальных пластов специальные ковши или ковшовыми емкостями не менее 1 м3, а для мелкодробленых скальных материалов пользоваться емкостями от 0,5 до 0,8 м3.
- Следить за соотношением грузоподъемности, расстоянием для вывозки и объема ковшовой емкости.
Разрабатывание грунтов моделей с прямой лопатой
Прямая лопата – разновидность ковшовой емкости с полностью открытой верхней частью. Жестко прикрепляется к рукояти, которая соединяется со стрелой при помощи шарнирного крепления. Выдвижение лопаты вперед происходит за счет действия напорного механизма, а опорожнение – путем полного открывания днища.
Модель с прямой лопатой осуществляет срезку и подъем по направлению собственного хода впереди ковшовой части, а затем плавно перемещается вперед на величину заданного хода рукояти. Разрабатывание участка ведется до образования необходимого профиля путем создания последовательных траншей.
Разработка грунта экскаватором прямая лопата производится путем проведения траншей-проходок двух категорий:
- Боковых ответвлений с высыпкой срезанной и поднятой породы в транспорт или отвал, находящийся по ходу движения техники. Высота расположения машин в рабочей зоне определяет тип боковой проходки: одноярусные с расположением автомобилей на одном уровне с экскаватором, и двухъярусные – с размещением машин на разных высотах.
- Лобовых проходок, при создании которых транспорт для выгрузки устанавливается сзади работающей техники.
Боковой забой выгоден снижением поворотного угла, удобной подачей автотранспорта для ссыпки выбранного материала, что увеличивает производительность. Но, при эксплуатации бокового забоя снижается объем породы, поднимаемый с одного участка, ведя к увеличению числа перемещений машины.
При лобовом типе забоя возникает потребность подъезда самосвалов задним ходом и установки автотранспорта позади работающей техники, что приводит к увеличению поворотного угла. Это становится причиной удлинения производственного цикла, увеличению временных затрат и снижению эффективности. При этом, устройство лобового забоя увеличивает объем поднимаемого материала, уменьшая количество передвижек.
Устройство боковых проходок производится при проведении разработок в карьерах и формировании выемок с последующей погрузкой отработанного материала на автотранспорт.
Сфера устройства лобовых забоев несколько шире:
- Первые проходки при разрабатывании выемок и карьерных участков.
- Работа в ограниченных пространствах, препятствующих обустройству погрузочных путей.
- Поднятие породы из скальных выемок.
- Проведение манипуляций в осенне-зимние периоды на мерзлых почвах.
Осуществление всех работ ведется только с применением транспортной схемы. Это обусловлено тем, что малые линейные размеры моделей с ковшовой частью «прямая лопата» не позволяют использовать бестранспортную ссыпку породы.
Осуществление земляных работ моделей с обратной лопатой
Обратная лопата – ковшовая емкость с «донной» открытой частью, обладающая режущей передней кромочной частью. К стреле крепится шарнирным соединением, напорный механизм отсутствует. Заполнение породой происходит по мере «оттягивания» емкости назад. Разгрузка осуществляется в момент подъема с одновременным переворачиванием.
Данная разновидность используется в разрабатывании участка, располагающегося ниже уровня базовой площадки. В траншеях экскаватором обратная лопата целесообразно применение забоев торцевого или бокового типа, позволяющих откапывать ложе для оборудования подземных коммуникаций, рыть небольшие котлованы. Жесткое закрепление ковшовой части позволяет отрывать траншеи с вертикальными стенками, снижая риск осыпания боковых частей. Затраты времени на рабочий процесс у таких моделей на 10-15% выше, чем у экскаваторов с прямой лопатой.
Фундамент на буронабивных сваях, выполненный по описанной технологии (ТИСЭ), можно после небольших доработок использовать как сейсмоизолирующую систему для индивидуального строительства в соответствующих регионах с повышенной сейсмикой.
При эксплуатации торцевого забоя машина с обратной лопатой продвигается по оси траншеи, попеременно снимая грунт с обеих боковых сторон. Для увеличения производительности проходку можно расширить боковыми забоями, образуемыми при движении в сторону от основной траншеи. Ограничение ширины забоя осуществляется только исходя из эксплуатационных требований используемой строительной техники и нормами безопасности при экскавации данного вида породы.
Осуществление работ экскаватором-драглайном или грейфером
Ковшовая емкость драглайна закрепляется на удлиненной стреле. Заполнение породой происходит в момент подтягивания ковшовой части обратно к стреле. После заполнения, емкость окончательно поднимается и переводится на место выгрузки. Опорожнение производится за счет ослабления тягловых канатов.
Разработка грунта драглайном производится при устройстве больших котлованов либо выемок с глубиной до 16-20м., возведении насыпного вала и аналогичных работах. Преимуществами машин-драглайнов являются внушительная глубина опускания стрелы, рабочий радиус до 10 м. и возможность эксплуатации в пространствах с постоянным притоком грунтовых вод с эффективной разработкой обводненных участков.
Работы драглайном ведутся при помощи торцевых или боковых траншей. Организация работ и обустройство проходок аналогично экскавационным манипуляциям техники с обратной лопатой. Наиболее часто выгрузка срезанных слоев осуществляется в организованный отвал, иногда – в самосвалы с последующей вывозкой. На определенных участках доступно устройство лобовых или боковых проходок.
Грейфер – специализированный тип ковшовой емкости с двумя широкими лопастями и стоечной (либо канатной) системой привода, отвечающей за принудительное смыкание лопастей. Эксплуатируется для выкапывания узких и глубоких участков, залегающих ниже уровня грунтовых вод. Грейфер привешивается на экскаваторную стрелу для разрабатывания пространств с вертикальными бортами. За опорожнение ковша отвечает система принудительного размыкания лопастей, удерживающих поднятое содержимое.
Принудительное опускание стойки и погружение ковшовой части в породу за счет высокой собственной массы позволяет разрабатывать грейферным ковшом слои практически любой плотности, в том числе – участки, полностью скрытые под водой. Емкость ковшовой части грейфера составляет 0, 35-2,5 м3.
Выбор техники с учетом основных особенностей разработки и типов пород
Одноковшовая техника может использоваться во всех видах породы, в том числе – в скальных грунтах и участках с высоким обводнением и постоянным поступлением грунтовых вод.
Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами может осуществляться в грунтах от I до IV категории включительно. Фактически безопасная эксплуатация может осуществляться только на участках I-III категорий, не имеющих крупных фракций, превышающих 0,2 от ширины ковшовой части. Манипуляции на участках IV категории возможны только в однородных слоях.
Первоначально разновидность машины подбирают после изучения всех параметров: характеристики выемки, категории срезаемого материала, наличия или возможного поступления грунтовых вод и необходимости применения сменных устройств. В случае, если для выполнения манипуляций одного типа подходят несколько моделей, предпочтительнее производить разработку грунта в траншеях и иных пространствах экскаватором с прямой лопатой, драглайном и моделями с ковшовой частью вида «обратная лопата ».
Определение необходимого объема ковшовой емкости производится по принципу максимальной наполняемости с минимальными временными затратами. Максимальная загрузка напрямую зависит от типа обрабатываемого материала, сложности срезки и глубины проведения работ. Наибольшая вместимость рассчитывается из учета глубины выемки, разновидности техники и группы пород.
- Не допускать установки машины в рабочей зоне с ярко выраженным уклоном. Для установки следует выбирать только ровные участки – это предотвратит риск переворота.
- При производстве работ ковшовой части с прямой лопатой в забое с высокими стенками необходимо своевременно удалять образующиеся козырьки.
- На слабых и подвижных грунтовых участках путь перемещения техники усиливается щитами, укладываемыми на землю.
- Разработка участков IV группы экскаватором производится с использованием дополнительного оборудования – установка специализированных устройств предотвратит преждевременный износ механизмов.
- При сильном увлажнении рабочего участка производство следует остановить до подсыхания поверхности.
Перед началом производственного процесса необходимо тщательно обследовать участки на предмет появления карнизов и нависаний.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Разработка и выемка грунта Производство земляных работ одноковшовыми экскаваторами складывается из четырех основных рабочих процессов: разработка и выемка грунта; перемещение его к месту укладки; укладка грунта в насыпь или отвал; отделка земляного сооружения, т.е. доведение выемки и насыпи до проектного профиля.
3 слайд
Описание слайда:
Разработка и выемка грунта Одноковшовыми экскаваторами грунт в забое разрабатывают несколькими проходками. Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы экскаватора с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации
4 слайд
Описание слайда:
Циклы экскавации копание поворот платформы с груженым ковшом разгрузка ковша поворот платформы в забой опускание ковша в положение резания
5 слайд
Описание слайда:
Продолжительность цикла экскавации - один из основных факторов, влияющих на производительность экскаватора. Особое значение имеют операции поворота платформы, занимающие до 60 % продолжительности цикла.
6 слайд
Описание слайда:
Сокращение времени на выполнение рабочего цикла экскавации: ширина проходок должна обеспечивать работу экскаватора при среднем значении углов поворота в пределах 70°; глубина (высота) забоев должна быть не менее длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша; длина проходок должна обеспечивать наименьшее число вводов экскаватора в забой и выводов из забоя; радиус копания должен быть в пределах 0,7 - 0,9 наибольшего радиуса копания для данного типа экскаватора; копание грунта производят при полной мощности двигателя; по возможности максимально совмещают рабочие операции; при разработке грунтов I - III категорий применяют ковши увеличенной вместимости.
7 слайд
Описание слайда:
Категории грунта I категория - песчаные, супесчаные, растительный грунт и торф; II категория - суглинистые, гравий размером до 15 мм; III категория - жирная глина, тяжелый суглинок, крупный гравий; IV категория - ломовая глина, суглинок со щебнем. Чем выше категория грунта, тем труднее его разработка.
8 слайд
Описание слайда:
Использование прямой лопаты При использовании прямой лопаты грунт разрабатывают выше уровня стоянки экскаватора лобовой или боковой проходкой (рис. 7.2). При лобовой проходке малой ширины экскаватор перемещается по центру, а при большой - зигзагообразно. Мягкие грунты разрабатывают так, чтобы каждое последующее копание перекрывало предыдущее; твердые грунты - в шахматном порядке; глубокие выемки - уступами, при этом сначала разрабатывают пионерную траншею лобовым или расширенным забоем, а затем - боковыми забоями. Подошва каждого уступа должна иметь уклон в сторону разработки для отвода ливневых вод. Прямой лопатой с поворотным ковшом ковш заполняют движением, близким к прямолинейному, с последующим поворотом его «на себя». Разработку забоя или погрузку сыпучих материалов осуществляют с верхней части забоя. Поворотом рукояти и ковша или только поворотом ковша наполняют его, поворачивают «на себя», поднимают стрелу, выводят ковш из забоя, поворачивают платформу на выгрузку и разгружают ковш.
9 слайд
Описание слайда:
Разработка забоя экскаватором, оборудованным прямой лопатой: а - лобовая проходка с укладкой грунта на обе стороны забоя; б - лобовая проходка с двусторонней погрузкой грунта в транспортные средства, перемещающиеся по верху забоя; в - широкая разработка с погрузкой грунта в транспортные средства, перемещающиеся по подошве забоя; г - боковая проходка с погрузкой грунта в транспортные средства
10 слайд
Описание слайда:
Использование обратной лопаты При использовании обратной лопаты грунт разрабатывают в основном ниже уровня стоянки экскаватора лобовой проходной (рис. 7.3), а при очистке каналов, зачистке откосов котлованов - боковой. При разработке широких котлованов грунт разрабатывают лобовой проходкой, при этом экскаватор перемещают зигзагообразно или параллельно. Размеры проходок зависят от параметров обратной лопаты. Наполняют ковш поворотом ковша «к себе» или поворотом рукояти «к себе» с последующим поворотом ковша. Толщину резания грунта регулируют подъемом или опусканием стрелы. Заполненный ковш поднимают из забоя, поднимая стрелу и поворачивая рукоять «от себя». После вывода ковша из забоя поворачивают платформу в сторону разгрузки. Разгружают ковш поворотом его «от себя».
11 слайд
Описание слайда:
При погрузке грунта в транспортные средства ширина проходки составляет 1,2 -1,3 наибольшего радиуса копания, при отсыпке в отвал 0,5 - 0,8 этого же радиуса, причем ось рабочего перемещения экскаватора смещают в сторону подхода транспортных средств. Экскаватор и транспортные средства во время разгрузки ковша устанавливают так, чтобы угол между осью экскаватора и осью транспортного средства был не более 40°, а угол поворота экскаватора для большей производительности - не более 70°. Для вывоза грунта из забоя применяют самосвалы.
12 слайд
Описание слайда:
Разработка забоя экскаватором, оборудованным обратной лопатой: а - лобовая проходка с погрузкой грунта в транспортные средства; б - лобовая проходка с укладкой грунта в отвал
13 слайд
Описание слайда:
Погрузка грунта в транспортные средства Площадка должна быть подготовлена: выровнена уплотнена иметь уклон не более 5° Транспортное средство (автомобиль) под погрузку подъезжает только по сигналу машиниста экскаватора, автомобиль должен быть надежно заторможен, водитель обязан покинуть его и отойти на безопасное расстояние, остальные транспортные средства не должны находиться в опасной зоне. Расстояние от бровки откоса до ближайшей опоры экскаватора, а также от стенки забоя до задней поворотной части экскаватора - не менее 1 м. Ни экскаватор, ни транспортное средство не должны находиться в призме обрушения грунта. Перед выполнением рабочей операции или перед движением задним ходом машинист экскаватора должен подать звуковой сигнал для предупреждения окружающих об опасности. Нельзя допускать резких торможений поворотной платформы.
14 слайд
Описание слайда:
Погрузка грунта на транспортное средство Погрузка грунта в транспортное средство осуществляется через боковой или задний борт (перемещение груза над кабиной запрещено). Ковш следует перемещать плавно, не касаясь кузова и грунта, находящегося в нем. Загрузку нужно производить равномерно по всему кузову, не допуская перегрузки заднего моста. Запрещается разравнивать и уплотнять грунт в кузове ковшом. Уровень грунта в кузове по краям - ниже верхней кромки борта на 100... 150 мм во избежание высыпания при транспортировании.
15 слайд
Описание слайда:
Погрузка камней на транспортные средства При погрузке крупных камней, пней вначале на дно засыпают мелкий материал, а на него крупный, максимально опустив ковш к месту разгрузки. Ковш всегда должен находиться в поле видимости машиниста экскаватора. Оптимальное соотношение объема ковша экскаватора и кузова транспортного средства 3 - 7, т.е. в кузове должно помещаться 3 - 7 ковшей.
16 слайд
Описание слайда:
Разработка канав, траншей и котлованов При разработке крупных котлованов, выемок для дорог и каналов, карьеров и др., когда грунт транспортируют на расстояния, превышающие возможности рабочего оборудования экскаваторов, применяют транспортные машины, которые подбирают с учетом вместимости ковша экскаватора. Зона выполнения работ должна быть подготовлена: выровнена снят плодородный слой удалены крупные пни валуны.
17 слайд
Описание слайда:
Расположение экскватора Экскаватор всегда должен находиться дальше от края откоса, экскаватор следует располагать перпендикулярно бровке. Расстояние от откоса зависит от глубины котлована и типа грунта. Чем больше глубина и менее плотный грунт, тем дальше должен быть расположен экскаватор. Расстояние от основания откоса до ближайшей точки опоры экскаватора - не менее 1 м или больше глубины выемки на 1 м. Допускается выполнять разработку выемок с вертикальными стенками без крепления выше уровня грунтовых вод: в песчаных и гравийных грунтах - не более 1 м; в супесях - не более 1,25 м; в суглинках и глинах - не более 1,5 м; с откосами без крепления - до 5 м; чем больше глубина, тем меньше должна быть крутизна откоса. При работе необходимо следить за призмой обрушения, чтобы избежать сползания или опрокидывания экскаватора.
Грунт может разрабатываться тремя основными способами: резанием -землеройными (одноковшовым экскаватором со сменным оборудованием «прямой» и «обратной» лопатами и многоковшовым роторным или цепным экскаватором) и землеройно-транспортными (скрепером, бульдозером, грейдером) машинами; гидромеханическим - с помощью гидромониторов и землесосных снарядов при наличии мощных источников водоснабжения, при этом размыв грунта и подача его к месту укладки происходят за счет кинетической энергии струи воды; взрывом с использованием различных взрывчатых веществ. Кроме вышеперечисленных существуют специальные способы разрушения грунта - ультразвуком, токами высокой частоты, термическими установками, комбинированными способами.
Разработка грунта резанием
Разработка грунта землеройными механизмами (одно- и многоковшовыми экскаваторами). Экскаваторы бывают одноковшовые циклического действия на пневмоколесном или гусеничном ходу и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы комплектуются различным сменным оборудованием (рис. 1.7).
Забоем называется рабочее место экскаватора, включая место его стояния и забора грунта. Проходка - это выемка, образованная одним ходом экскаватора. Проходки бывают: лобовыми (торцевыми), при которых разработка ведется на крутых склонах по оси выемки и впереди себя и по обе стороны от оси, и боковыми , при которых разработка грунта происходит с одной стороны по ходу движения. Выемки значительной глубины разрабатывают ярусами-уступами, устраиваемыми в разных уровнях. Транспортные средства располагаются на одном уровне с экскаватором или выше его уровня. Схемы лобовых проходок экскаватора с «прямой» и «обратной» лопатами приводятся на рис. 1.8: продольная симметричная, продольная с поперечным перемещением, по зигзагу.
Рис. 1.7. Типы строительных экскаваторов с различным сменным оборудованием: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - грейфер; г- драглайн; д- копер для забивки свай; е, и - кран для выполнения монтажных и погрузоразгрузочных работ; к - дизель-молот для рыхления мерзлого грунта; ж - приспособление для корчевания пней
Разработку плотных грунтов в плоскости забоя ведут в шахматном порядке, т.е. с отступом от предыдущей полосы резания на величину меньше ширины ковша. При повороте стрелы в обратном направлении снимают полосы несрезанного грунта, что обеспечивает быстрое заполнение ковша грунтом, так как боковое сопротивление резанию при этом уменьшается. Песчаные грунты разрабатывают последовательными полосами (стружками) с небольшим перекрытием предыдущих полос.
Многоковшовые экскаваторы разделяются по типу основного рабочего оборудования на цепные , применяемые при разработке мягких грунтов 1-3 категории на глубине менее 4 м, и роторные , используемые для грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых, на глубине менее 2,5 м. Разработку грунта роторными и цепными экскаваторами в связных грунтах (глинах, суглинках) производят на глубину до 3 м без дополнительного крепления.
Рис. 1.8. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами при отрывке котлованов: а - лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой, с односторонней погрузкой в транспортную машину; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - уширенной лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - то же с перемещением экскаватора поперек котлована; д - боковой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой; е, ж, з - торцевой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудованным обратной лопатой; и, к - то же, при проходках поперек котлована; л - боковой проходкой; м - поперечно-челночной проходкой
экскаватором-драглайном
!^ " IЧ " I Ч Ч N (111
^ У
иЕЕПЕШДЩц!
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами. В зависимости от типа взаимосвязи рабочего оборудования с тягачом применяют прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы. Скреперы используют при планировке площади и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений (рис. 1.9).
Возможность и условия разработки грунта скрепером определяют консистенцией грунта (В): В= (IV- Н / р)/(IV, - Щ,), где IV- природная влажность грунта, %; Щ,- влажность грунта на границе раскатывания, %; IV, - влажность грунта на границе текучести, %. При твердой консистенции грунта (В 0) и полутвердой (В= 0-0,25) грунт следует предварительно рыхлить. При тугопластичной консистенции (В- 0,25-0,5) и мягкопластичной консистенции (5= 0,5-0,75) грунт можно разрабатывать без рыхления. При тягучепластичной (В- 0,75-1) и тягучей (?>1) консистенции скреперы применять нельзя.
Рис. 1.9. Последовательность технологических операций, выполняемых скрепером: а - загрузка ковша грунтом с толкачом;
б - выгрузка грунта из ковша
Полный рабочий цикл разработки грунта включает: резание и наполнение ковша, перемещение, выгрузку, укладку ровным слоем и уплотнение колесами скрепера. Заполнение ковша происходит в процессе движения скрепера с опущенным ножом. Резание может выполняться по следующим профилям: ровной стружкой (рис. 1.10, в) (применяется при планировочных работах); стружкой переменного сечения от 20 до 36 мм гребенчатым профилем (рис. 1.10, б); клиновым профилем (рис. 1.10, а).
Рис. 1.10. Профили резания грунта скрепером: а- клиновидная стружка; б - гребенчатая стружка; в - тонкая стружка постоянной величины
В зависимости от направления забора грунта по отношению к оси выработки может быть выбрана поперечная или продольная схема возки грунта. Поперечная схема возки принимается при близком взаимном расположении выемки и насыпи. При этой схеме следует устраивать въезды на насыпь и съезды с нее. При продольной схеме возки груженые скреперы движутся по отсыпаемой насыпи, имеющей два торцевых съезда. Основную часть рабочего цикла скрепера составляет его движение к месту разгрузки и обратно. Наиболее распространенными схемами движения скрепера являются: по эллипсу, применяемая при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченном числе захваток (рис. 1.11, а); по восьмерке - при фронте работ, позволяющем в течение цикла дважды делать забор грунта в резерве и его разгрузке в насыпь (рис. 1.11, б); по спирали - при низких насыпях, если не требуются большие объемы работ по устройству съездов (рис. 1.11, г); по зигзагу - при колонной разработке грунта в резервах большой протяженности (рис. 1.11, в) поперечно-челночная - при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении друг от друга (рис. 1.11,5); продольно-челночная (рис. 1.11, с); с одного конца насыпи и чередующихся насыпей (рис. 1.11, ж, з).
Технологические схемы разработки грунта бульдозером. Бульдозеры применяют для разработки неглубоких выемок до 2 м или насыпи высотой менее 1,5 м с перемещением грунта в отвал на расстояние до 200 м; для грубой планировки площадок; обратной засыпки траншей, пазух котлованов; окучивания грунта в зоне работы погрузчиков, а также как дополнительный тягач при разработке грунта скреперами. Наибольшая глубина резания составляет 20-60 см. Рабочим органом бульдозера является прямой навесной отвал, жестко закрепленный и поворачиваемый в вертикальной (90-54°) и горизонтальной плоскостях (3-8°).
Профили резания бульдозера аналогичны профилям резания скрепера. Наиболее рациональными являются клиновидная и гребенчатая схемы резания. При разработке грунта в широких выемках и на площадках могут быть использованы несколько технологических схем (рис. 1.12), обеспечивающих наибольшую производительность: поперечная с ярусно-траншейной разработкой; траншейная по челночной схеме (при разработке котлованов); сплошным слоем; ступенчато-ярусным; полосами; траншейно-полосная и др. При траншейном способе разработки грунта между параллельными проходками бульдозера оставляют нетронутые грунтовые валы, окаймляющие траншеи и препятствующие потерям грунта.
Валы срезают бульдозером в последнюю очередь. При перемещении на расстояние более 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом или спаренную работу бульдозеров, движущихся рядом с одинаковой скоростью на расстоянии 0,5 м один от другого. При челночной схеме (в мелких и широких выемках) в котловане срезают и перемещают грунт вдоль оси котлована, начиная с середины,
в оба конца. Вначале разрабатывают котлован на первой захватке на глубину до 1 м, а затем на второй на ту же глубину и т.д. Между смежными траншеями оставляют перемычки нетронутого грунта и валы шириной 0,5-1,2 м, которые срезают после разработки нескольких траншей. При устройстве линейных сооружений небольшой ширины грунт разрабатывают по схеме эллипс или восьмерка.
р езерВ ^
набор грунта разгрузка грунта
направление движения скрепера
Рис. 1.11. Схема разработки грунта скреперами: а - по эллипсу; б - по восьмерке; в - по зигзагу; г - по спирали; д - поперечно-челночная; е- продольно-челночная; ж - при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з - при разработке
выемок, чередующихся с насыпями
ют для устройства корыта земляного полотна; планировки грунта, отсыпаемого в насыпь высотой не более 1,2 м; срезки и планировки откосов выемок и насыпей; профилирования земляного корыта песчаного слоя; разравнивания щебеночного основания; перемешивания дорожно-строительных материалов с вяжущими; устройства отводных кюветов и нагорных канав глубиной до 0,7 м. Основной орган грейдера - отвал с ножом для резания и перемещения грунта и вспомогательный орган-кирковщик, используемый для удаления небольших пней, корней, рыхления грунтов и дорожных покрытий (рис. 1.13).
Проектная поверхность
////// У// /// /7/ 7/7
м. ..о, 6
Рис. 1.12. Способы и схемы разработки грунта бульдозерами: а - спаренная работа; б - челночная схема; в - послойная разработка;
г - послойная отсыпка; д, е - грудами без послойного уплотнения; ж - разработка грунта «с головы»; 1-7 - последовательность движения бульдозера; 8- грунт, перемещаемый одиночным бульдозером;
9- дополнительный объем грунта, перемещаемого двумя бульдозерами; I-VII - последовательность разработки грунта при планировке
Рис. 1.13. Положение отвала автогрейдера: а - транспортное; б - установка отвала под углом (3; в, г - то же под различными углами
к горизонтальной плоскости
Разработку грунта автогрейдером выполняют снятием прямоугольной и треугольной стружки, что зависит от принятой схемы работы в резерве. При возведении насыпи наиболее рациональной является послойная срезка грунта прямоугольной стружки, а при разработке грунта от внешней бровки резерва к внутренней резание выполняют снятием стружки треугольной формы. При работе автогрейдеров используют различные способы укладки грунта - вприжим, вполуп-рижим, вразбежку, слоем с заданным уклоном и т.д. (рис. 1.14). Укладку грунта вприжим производят валиками, прижатыми друг к другу без зазора (при насыпи высотой до 0,7 м).
При способе вполуприжим грунт отсыпают в валы с частичным прижатием к ранее уложенному, перекрывая его основание на "/ 4 ширины (при насыпи высотой до 0,5 м). При способе вразбежку грунт отсыпают валами, которые соприкасаются лишь основанием (при насыпи высотой до 0,25 м). При ведении профилировочных работ укладку грунта производят слоями толщиной 10-15 см, а отсыпку грунта ведут от бровки к оси дороги с заданным поперечным уклоном. Недобор грунта в 5-7 см до проектной отметки в котлованах и траншеях подчищают ручным способом. Иногда вместо ручных способов применяют уплотнение грунта механическим вибротрамбованием.
Засыпку пазух траншей грунтом производят бульдозерами по челночной или поперечно-челночной схеме, а также вручную. Засыпка пазух обязательно сопровождается уплотнением грунта, которое производят послойно. Толщина первого уплотнения слоя составляет 1 м, а последующих слоев - 0,4-0,6 м. При невозможности доступа рабочего в узкую пазуху (проложенный коллектор) грунт разравнивают микробульдозером, а затем малогабаритным бульдозером, уплотняют самопередвигающейся трамбовкой. Грунт в пазухах коллектора уплотняют параллельными проходами малогабаритной вибротрамбов-
кой. Обратную засыпку выполняют сразу после укладки труб во избежание обрушения стенок траншеи от осадков, пересушивания или увлажнения грунта в отвалах.
Рис. 1.14. Способы укладки грунта в тело насыпи грейдером (размеры в м): а - вприжим; б- вполуприжим; в - вразбежку; г- слоями; д - схема работы колонны автогрейдеров при послойном разравнивании грунта в насыпи; е- планировка откосов насыпи крутизной 1:3 автогрейдером; 1 - первый проход по зарезанию валика № 1; 2- проходы по перемещению валика № 1 к месту укладки; 3 - второй проход по зарезанию валика № 2; 4 - проходы по перемещению валика № 2 к месту укладки;
С - длина рабочей захватки; / 1 - ширина резерва; / 2 - ширина насыпи;
/ 3 - ширина земляного полотна
