2.4.2 Разработка котлована

В строительстве благодаря высокой производительности при разработке грунтов различных категорий наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы. В зависимости от производственных условий в качестве сменного оборудования экскаваторов применяются прямые и обратные лопаты, драглайны, грейферы и струги, /1, 2, 11, 12/.

Одноковшовые экскаваторы могут быть также оборудованы: стрелой с крюком (как подъемный кран), трамбовкой для уплотнения грунта, дизель-молотом с клином для рыхления мерзлого грунта, дизель-молотом для забивки свай. Рабочее место экскаватора, включая стоянки транспортных средств, называется забоем, а разрабатываемые по мере передвижения экскаватора участки грунта — проходками.

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, используются для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, их применяют главным образом при разработках котлованов и траншей с погрузкой грунта на транспортные средства и реже с отсыпкой в отвал. Экскаваторы с прямой лопатой могут разрабатывать грунт и ниже уровня стоянки, но на незначительную глубину. Основными видами проходок для экскаваторов, оборудованных прямой лопатой, являются лобовая (продольная) и боковая (поперечная). Лобовые проходки в зависимости от ширины подразделяют на узкие (ширина проходки 0,8...1,5, величины наибольшего радиуса резания R), нормальные (ширина 1,5...1,8R) и широкие (ширина более 2R).

Разработка выемок лобовыми проходками затрудняет работу транспортных средств, поэтому они используются в основном при разработке узких котлованов и пионерных траншей. При значительных размерах разрабатываемого котлована (ширина больше 3,5R) рекомендуется применять боковые проходки. Организация разработки грунта боковыми проходками с погрузкой его в транспортные средства позволяет наиболее полно использовать рабочие параметры экскаваторов и повысить их выработку за счет уменьшения угла поворота стрелы при разгрузке.

Далее выполняется проектирование экскаваторного забоя, т.е. определяется тип проходки, исходя из размеров котлована и максимального радиуса резания экскаватора. Определяются размеры проходок по формулам и их необходимое количество, /1, 2, 11, 12/.

При расчетах необходимо следовать рекомендациям, а именно:

а) при В≤1.5R – лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в транспорт, рис.9а.

б) при 1.5R≤В≤1.8R – с двухсторонней подачей транспортных средств, рис.9б.

Наибольшая ширина лобовой проходки составит:

, (23)

где R_оп.—оптимальный радиус резания, принимаемый равным от 0.8 до 0.9 наибольшего радиуса резания;

l_n – длина рабочей передвижки экскаватора, принимается равной 0.75 длин рукояти экскаватора или 2 м.

Ширина проходки понизу (м):

, (24)

где R_ст.— радиус резания на уровне стояки экскаватора.

в) при 2R≤ В ≤2.5R - уширенная лобовая с перемещением экскаватора по зигзагу, рис.9в.

Ширина зигзагообразной лобовой проходки по верху составляет:

, (25)

г) при 2.5R≤ В ≤3.5R - поперечно-лобовая проходка с двухсторонней погрузкой в транспорт, рис.9г.

Ширина поперечно-лобовой проходки:

, (26)

д) при В ≥ 3.5R – после первой лобовой проходки продолжается дальнейшая разработка одной или несколькими боковыми проходками.

Ширина каждой боковой проходки равна, рис.10:

, (27)

Рис. 9. Разработка грунта экскаватором прямая лопата

а) лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в автосамосвалы;

б) лобовая проходка с двусторонней погрузкой грунта в автосамосвалы;

в) лобовая проходка с перемещением экскаватора по зигзагу;

г) уширенная проходка с перемещением экскаватора поперек котлована.

Рис. 10. Разработка котлована боковой проходкой экскаватором

прямая лопата.

Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, используются для разработки грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и применяются при разработке траншей и небольших неглубоких котлованов (например, под отдельно стоящие фундаменты). Разработка грунта осуществляется лобовыми и боковыми проходками. При этом лобовые проходки применяются в основном при разработке траншей, а боковые - при разработке широких котлованов. Разработку грунта можно осуществлять как в отвал, так и с погрузкой в транспортные средства. В последнем случае экскаваторы с обратной лопатой имеют преимущество по сравнению с экскаваторами с прямой лопатой, так как не требуется спуск автомашин в котлованы. Кроме того, экскаваторы с обратной лопатой имеют возможность отрывать траншеи с вертикальными стенками (в соответствующих грунтах). Экскаваторы с обратной лопатой при разработке грунта могут передвигаться вдоль и поперек котлована, а также зигзагом, рис.11, /1, 2, 11, 12/.

Рис.11. Разработка котлована экскаватором обратная лопата

а) лобовая проходка по прямой;

б) лобовая проходка по зигзагу;

в) лобовая уширенная проходка.

а) В ≤1.6 – 1.7R – лобовая проходка по прямой.

Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:

, (28)

где R_max - наибольший радиус резания, м;

l_n - длина рабочей передвижки экскаватора, 2м;

R_Т - наибольший радиус выгрузки грунта в транспорт;

b_k - ширина транспортных средств или отвала грунта.

При двухсторонней выгрузке грунта, м:

, (29)

Ширина проходки понизу, м:

, (30)

где m - коэффициент откоса;

Н - высота забоя, м.

б) 1.7R≤ В ≤3R – лобовая уширенная по зигзагу.

Ширина лобовой уширенной зигзагообразной проходки определяется по формуле:

, (31)

в) 3R≤ В ≤3.5R – лобовая уширенная поперечная проходка.

Ширина лобовой уширенной поперечной проходки определяется по формуле:

, (32)

г) В ≥ 3.5 - после первой лобовой проходки продолжают дальше разрабатывать одной или несколькими боковыми проходками.

Ширина каждой боковой проходки равна, м:

, (33)

где R_n—радиус резания по дну котлована.

Схема разработки котлована экскаватором обратная лопата боковыми проходками с примером расчета приведен в задаче 7 на стр. 57 сборника задач чсть 1, /7/.

Драглайн.

Размеры и виды проходок определяются также как и для обратной лопаты.

Дополнительно применяют поперечно челночный и продольно челночный способ (с подачей транспорта по подошве забоя), /1, 2, 11, 12/.