Технология земляных работ Земляные работы, определение. Значение земляных работ в строительстве. Классификация земляных сооружений. Пазухи, обратная засыпка. Требования к земляным сооружениям.

В строительном производстве процессы, связанные с разработкой, перемещением и укладкой грунта, называют земляными работами. Они выполняются при возведении практически всех объектов в промышленном, гражданском, гидротехническом и других видов строительства.

Земляные работы относятся к тяжелым и трудоемким строительным процессам, имеют значительный удельный вес (более 10% в общей стоимости и трудоемкости строительно-монтажных работ). Поэтому их следует выполнять с широким применением комплексной механизации.

В результате выполнения земляных работ создаются земляные сооружения, которые могут быть классифицированы по ряду признаков.

По их расположению относительно поверхности земли различают: выемки - углубления, образуемые разработкой грунта ниже уровня поверхности земли: насыпи - возвышения на поверхности земли, образующиеся при отсыпке ранее разработанного грунта.

По назначению и длительности эксплуатации земляные сооружения могут быть постоянными и временными. Постоянные сооружения предназначены для длительного использования (плотины, дамбы, каналы, выемки и насыпи земляного полотна дорог и др.). Временные сооружения эксплуатируются недолго - лишь на период строительства. Они предназначены для размещения средств механизации и выполнения строительно-монтажных работ по возведению фундаментов и подземных частей здания, прокладки инженерных коммуникаций. Временную выемку, имеющую ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину (более чем в 10 раз), называют траншеей. Выемку, длина которой равна ее ширине или не превышает ее десятикратной величины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности в виде откосов или вертикальных стенок. Временные выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения тоннелей и других целей, называют подземными выработками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт из отвала укладывают в так называемые пазухи - пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована или траншеи. Если отсыпка грунта из отвала используется для полного закрытия подземного сооружения или коммуникации, ее называют обратной засыпкой.

Наиболее характерные профили и элементы земляных сооружений представлены на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Характерные профили земляных сооружений:

I-поперечный профиль выемки; a-траншеи прямоугольного сечения; б-котлован (траншея) трапецеидальной формы; II-сечения подземных выработок: а -круглой формы; б- прямоугольной формы; III- профиль насыпи; IV-обратная засыпка.

Все земляные сооружения должны быть устойчивыми, противостоять климатическим воздействиям (атмосферные осадки, отрицательные температуры, выветривание и др.), иметь конфигурацию и размеры в соответствии с проектом и сохранять их в период эксплуатации.

Геометрические параметры и другие требования, предъявляемые в конкретных условиях к земляным сооружениям, устанавливаются проектом в соответствии с нормами строительного проектирования.

Важнейшим требованием к постоянным и временным земляным сооружениям является обеспечение устойчивости их боковых стенок - откосов. Это достигается назначением оптимальной крутизны откосов выемок и насыпей, которая выражается отношением их высоты к заложению (горизонтальной проекции откоса)

h/c = l/m, (20)

где т - коэффициент откоса, который зависит от вида грунта, его состояния, глубины выемки или высоты насыпи.

Откосы постоянных земляных сооружений делают более пологими, чем временных. Откосам глубоких выемок и высоких насыпей следует придавать переменную крутизну с более пологим очертанием внизу. Значение коэффициента откоса принимают с учетом конкретных условий строительства согласно СНиП.

Грунты, их разновидности, технологические свойства.

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры.

Грунты бывают: скальные (изверженные и осадочные), крупнообломочные, песчаные (песок, супесь), глинистые (глина, суглинок), растительные и лессовые.

Свойства грунтов зависят от условий образования, структуры и состава горных пород. Различают грунты сцементированные и несцементированные. Сцементированные (скальные) грунты имеют плотную структуру с жесткой связью между частицами породы. Они отличаются высокой механической прочностью и залегают обычно в виде монолита.

Несцементированные грунты состоят из частиц разрушенных горных пород. В зависимости от размеров частиц и их взаимосвязи различают грунты: несвязные - сыпучие в сухом состоянии (крупнообломочные и песчаные) и связные (глинистые) - несыпучие в сухом состоянии и пластичные во влажном состоянии.

Свойства грунтов и их физико-механические характеристики влияют на технологию производства, трудоемкость и стоимость работ. Виды, характеристика и технологические свойства грунтов приведены в СНиП и ЕНиР на производство земляных работ.

К технологическим свойствам грунтов относятся; объемная масса, пористость, угол естественного откоса, сцепление, влажность, разрыхляем ость и др.

Объемная масса - отношение массы грунта, включая воду в его порах, к занимаемому грунтом объему. Она составляет 1,6-2,0 т/м³ для песчаных и глинистых грунтов и 2,2-3,5 т/м³ -для скальных грунтов.

Пористость характеризует структуру грунта и определяется коэффициентом пористости грунта. Чем меньше пористость, тем более плотную структуру имеет грунт.

Влажность - характеризуется степенью насыщения грунта водой. Она определяется отношением массы воды в порах грунта к массе твердых частиц грунта. Грунт считают сухим при влажности до 5% и мокрым - при влажности более 30%. Влажность оказывает влияние на физико-механические свойства грунтов и, особенно. Когда изменяется фазовое состояние воды при замерзании.

Угол естественного откоса - максимальный угол между откосом и горизонтальной плоскостью, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия, определяет крутизну устойчивых откосов выемок и насыпей, зависит от вида грунта, глубины выемки, угла внутреннего трения, сил сцепления между частицами грунта и других факторов.

Сцепление зависит от сил связи между частицами грунта и определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу. Увеличение влажности приводит к уменьшению сцепления, при промерзании влажных грунтов сила сцепления значительно возрастает.

Разрыхляемость характеризуется увеличением объема его разработке по сравнению с объемом, занимаемым в естественном состоянии («в плотном теле»). Степень разрыхляем ости определяется коэффициентом разрыхления грунта. Различают первоначальное разрыхление грунта - непосредственно после разработки и остаточное -после уплотнения грунта.

Коэффициент первоначального разрыхления грунта составляет для песчаных и глинистых грунтов соответственно 1,08-1,15 и 1,25-1,30; коэффициент остаточного разрыхления - 1,01-1,05 и 1,04-1,09.

Сопротивление грунтов разработке, классификация их по этому признаку. Разновидности методов разработки грунтов. От структуры грунта, плотности и сил сцепления в значительной степени зависит сопротивление грунтов разработке, определяющего важную технологическую характеристику грунтов - трудность разработки. В проектировании и производстве земляных работ используют классификацию грунтов по этому признаку. Такая классификация приводится в ЕНиР и справочниках по земляным работам.

В зависимости от вида сооружений, свойств грунтов и других факторов земляные работы могут осуществляться механическим, гидромеханическим, взрывным или комбинированными способами.

Механический способ заключается в разработке грунта резанием, когда грунт в забое разрушается послойно рабочим органом машины. Это наиболее распространенный способ, занимающий в общем объеме земляных работ не менее 80%. Механическим способом разрабатывается грунт землеройными и землеройно-транспортным и машинами.

Гидромеханический способ состоит в разрушении и перемещении грунта потоком воды, поступающей под напором из гидромониторной установки при выполнении работ на суше, или всасываемой землесосным снарядом при подводной разработке грунта.

Взрывной способ заключается в разрушении и перемещении грунта энергией взрыва, образующейся при химическом превращении веществ, размещенных в специально устроенных выработках.

Выбору способа разработки грунта должен предшествовать технико-экономический анализ его эффективности в конкретных условиях производства с учетом материально-технических, энергетических и трудовых ресурсов, а также резерва времени для выполнения земляных работ.

Подсчет объемов земляных работ при устройстве траншей, котлованов и вертикальной планировке площадок.

Подсчет объемов земляных работ выполняется как на стадии проектирования, так и в процессе строительства. Объем ид сооружений влияют на решения по способам производства работ, организацию и механизацию земляных работ. Поэтому определение объема земляных сооружений, особенно временных, является важным элементом технологического проектирования. Выбор метода подсчета объемов земляных работ зависит от вида сооружения, рельефа местности требуемой точности расчетов.

Объем линейных земляных сооружений (насыпей и выемок дорог, траншей, каналов и т.д.) определяют, используя продольные и поперечные профили сооружения и формулы геометрии (рис.4.2).

При расчетах продольный профиль сооружения членят в наиболее характерных точках изменения уклона местности на отдельные участки. Если длина участков не превышает 100 м, а поперечный уклон местности не более 0,1, объем призматоидов (геометрическая фигура сооружения в пределах участка):

, (21)

где F₀ - площадь поперечного сечения призматоида в середине участка, м²; т - коэффициент откоса; , и - рабочие отметки в начале и конце участка, м; / - длина участка, м.

Рис. 3.2. К подсчету объемов работ при устройстве траншей и котлованов:

а -траншея; б - котлован; в, г – насыпь.

При расчетах продольный профиль сооружения членят в наиболее характерных точках изменения уклона местности на отдельные участки. Если длина участков не превышает 100 м, а поперечный уклон местности не более 0,1, объем призматоидов (геометрическая фигура сооружения в пределах участка):

, (21)

где F_о - площадь поперечного сечения призматоида в середине участка, м²; т - коэффициент откоса; h₁ и h₂ - рабочие отметки в начале и конце участка, м; l - длина участка, м.

При длине участка l≤50 м и разности рабочих отметок h₁ - h₂ <0,5м можно пользоваться упрощенными формулами:

или (22)

где и ) - площади поперечного сечение призматоида в начале и в конце участка, м².

Для получения полного объема линейного сооружения объемы отдельных призматоидов суммируются. Трудоемкость расчетов может быть уменьшена при использовании типовых программ и ЭВМ.

При подсчете объемов котлованов используют формулы:

(23)

или

. (24)

где и - площади верхнего и нижнего оснований котлована, м²; h₀ -средняя высота котлована, м; а, b, , , - стороны верхнего и нижнего оснований котлована, м.

План котлована определяется формой и геометрическими параметрами подземной части здания и сооружения. Размеры поперечного сечении очертания откоса котлована зависят от глубины разработки грунта в этом сечении и коэффициента откоса. Если котлован имеет сложную конфигурацию, его разбивают в плане на элементарные фигуры, подсчитывают их объемы и суммируют.

Определение объемов работ при вертикальной планировке площадок выполняют, как правило, при проектировании генерального плана застройки микрорайона или промышленной площадки. Исходными материалами расчетов являются план местности в горизонталях или результаты нивелирования по квадратам. Подсчету объемов работ предшествует определение положения проектной плоскости планировки. Отметки проектной плоскости определяются исходя из условия равенства объемов выемки и насыпи в пределах планируемой территории, т.е. нулевого баланса земляных масс. При спокойном рельефе местности пользуются способом квадратов, имеющем наименьшую трудоемкость расчетов.

Подготовительные работы (срезка растительного слоя, пересадка деревьев, разборка зданий и сооружений, подлежащих сносу, водоотвод и др).

По организационно-технологической структуре земляные работы являются комплексным процессом, включающим подготовительные, основные и вспомогательные работы.

Подготовительные работы предшествуют основным и выполняются до начала разработки грунта. Они имеют целью осуществить подготовку Территории к производству земляных работ, включая снятие растительного слоя, пересадку деревьев, очистку от кустарников, разборку строений, подлежащих сносу, осушение и водоотвод; геодезическое обеспечение работ - устройство обноски, реперов, осевых знаков; устройство подъездных путей; разбивку сооружений на местности; подготовку к производству работ в зимних условиях.

Основные работы включают разработку, перемещение и укладку грунта при устройстве выемок и насыпей, а также при планировке площадки под застройку.

Вспомогательные работы сопутствуют основным или выполняются на завершающей стадии возведения земляных сооружений. К ним относят подготовку забоя для работы землеройных машин, рыхление твердых и мерзлых грунтов, водоотлив и водопонижение, искусственное закрепление грунтов, устройство ограждений, подмостей, переходов и другие мероприятия по охране труда, крепление стенок выемок и насыпей, уплотнение грунта и т.п.

Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе, в частности, сохранения древесной растительности и почвенного слоя в процессе выполнения земляных работ. Растительный слой грунта срезают автогрейдерами или бульдозерами, собирают в штабеля и в последующем используют для работ по озеленению и благоустройству территории.

Разбивка сооружений и закрепление их на местности являются основой геодезического обеспечения земляных работ. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи. До начала земляных работ определяют положение сооружения на местности, используя геодезический план стройплощадки. В процессе подготовки территорию строительной площадки разбивают на квадраты со сторонами 100-200 м, закрепляя вершины квадратов устройством реперов.

При переносе проекта в натуру выполняют геодезические разбивочные работы: основные и детальные. Основные включают определение и закрепление на местности главных и основных осей зданий и сооружений. Детальные работы обеспечивают закрепление конфигурации, размеров и высотных отметок элементов сооружений. Главные оси - это две взаимно-перпендикулярные линии, относительно которых здание (сооружение) симметрично. Основные оси определяют контур здания в плане.

Для детальной разбивки осей здания, обозначения контура котлованов и закрепления их на местности служит строительная обноска. Обноска может быть сплошной или прерывистой. Последняя удобней, так как не затрудняет передвижение строительных машин и транспорта на объекте. Обноску разового пользования устраивают из дерева, инвентарную - из металлических труб. Устанавливают обноску с использованием геодезических инструментов параллельно основным осям, образующим внешний контур здания на расстоянии, обеспечивающим неизменность ее положения в процессе строительства. На обноске обозначают оси здания и отметки. Разбивку проверяют и принимают по акту. В процессе строительства периодически проводят контроль правильности положения обноски и разбивочных знаков.

Водоотвод предназначен для предотвращения увлажнения грунта и затопления выемок на строительной площадке поверхностными водами. Для этого по границам строительной площадки устраивают нагорные (ловчие) канавы или обвалования. Этой же целью территория строительной площадки планируется с приданием ей уклона для организации стока дождевых и талых вод, а с нагорной стороны выемок устраивают обвалования или водоотводные канавы.

В спомогательные работы (водоотлив, искусственное понижение уровня грунтовых вод, рыхление грунта и др.)

При устройстве выемок ниже уровня грунтовых вод необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в выемки или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ.

Осушение грунта может быть проведено открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод. Выбор способа осушения зависит от гидрологических условий строительной площадки, параметров выемки и характера производства работ.

Водоотлив представляет собой непосредственную откачку воды из выемки. С этой целью при разработке грунта дну выемки придается небольшой уклон (0,2-0,5%) к устраиваемому в пониженной части выемки водосборному приямку (зумпфу). Приямки устраивают вне габаритов сооружения на расстоянии 3-10 м друг от друга и заглубляют на 1 м ниже основания сооружения. Воду из приямка откачивают насосами, количество и рабочие параметры которых выбирают в зависимости от притока воды. Открытый водоотлив применяют в грунтах с небольшим коэффициентом фильтрации - до 1 м/сут. Недостатком этого метода является возможное разжижение грунта и вынос его водой.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является более совершенным технологическим приемом осушения выемок, особенно в грунтах с коэффициентом фильтрации более 1 м/сут. Понижение уровня грунтовых вод при этом обеспечивается путем непрерывной откачки воды из водоносного слоя до начала земляных работ и в период производства работ в выемке. Водопонижение может осуществляться рядом способов: легкими иглофильтровыми установками (рис 4), эжекторными иглофильтровыми установками, установками вакуумного водопонижения и др.

Рис. 4. Технологические схемы водопонижения с использованием легких иглофильтровых установок

а - план котлована с расположением иглофильтров; б -двухъярусное расположение иглофильтров; в -однорядная установка иглофильтров вдоль траншеи.

Способы временного и постоянного закрепления грунтов, назначение и разновидности. Для изменения физико-механических свойств грунтов при решении ряда инженерных задач в строительстве применяют искусственное закрепление (стабилизацию) грунтов. Закрепление может быть постоянным и временным.

Временное закрепление грунтов применяют, как правило, при устройстве выемок в водонасыщенных грунтах на период производства работ. С этой целью используют искусственное замораживание водонасыщенных неустойчивых грунтов без последующего изменения их физико-механических свойств. С этой целью по периметру выемки в грунт погружают замораживающие колонки, состоящие из труб: внешней -замораживающей и внутренней - подающей. В пространстве между трубами циркулирует охлаждающий раствор (хлористый кальций и др.), поступающий от холодильной машины. В результате грунт в зоне колонок замерзает. Смежные зоны промерзания, увеличиваясь в диаметре, перекрывают друг друга, образуя льдогрунтовую стенку вокруг котлована. Расстояние между колонками зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ и составляют в среднем 1-3 м.

Постоянное закрепление грунтов применяют для повышения их несущей способности и устойчивости. Такие работы выполняют при устройстве оснований вновь возводимых или усиления оснований реконструируемых зданий и сооружений. Применяют следующие основные способы постоянного закрепления грунтов: цементацию, битумизацию, силикатизацию, смолизацию и др.

Сущность цементации состоит в нагнетании под давлением тампонажных цементных растворов в поры грунта через инъекторы, установленные в пробуренные скважины. Цементация служит для закрепления трещиноватых скальных, крупнообломочных пород, средне- и крупнозернистых песков.

Горячая битумизация используется как вспомогательный способ при цементации сильно трещиноватых скальных пород. Нагнетание горячего битума производят под давлением до 8 МПа через смонтированные в скважинах инъекторы, имеющие электрообогрев.

Закрепление грунтов силикатизацией производят одно- или двухрастворным способами. Оно эффективно при закреплении песчаных и лессовых грунтов. Сущность способа заключается в стабильном изменении физико-механических свойств грунтов в результате химической реакции растворов, закачиваемых в поры грунта.

Способ смализации заключается в нагнетании в грунт через инъекторы гелеобразной смеси, состоящей из карбамидной смолы и растворов соляной кислоты, аммиака, хлористого аммония и др. Метод применяется для закрепления мелких песков.

Электрический и электрохимический способы основаны на явлении электроосмоса и применяются для закрепления глинистых и илистых грунтов. При продолжительном воздействии электрического тока грунт изменяет свои свойства - становится более плотным, теряет способность к пучению.

Устройство креплений вертикальных стенок выемок и насыпей. Особенности крепления откосов постоянных выемок и насыпей. При устройстве котлованов и траншей в стесненных условиях городской застройки, на территории действующих предприятий и в других случаях выемки устраивают с вертикальными стенками. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» устанавливает допустимую глубину выемок с вертикальными стенками: для песчаных грунтов - 1 м, для глинистых - 1,5 м. При большей глубине устраивают временные крепления вертикальных стенок, чтобы избежать их обрушения.

Выемки, разрабатываемые в сложных гидрогеологических условиях, крепят сплошным ограждением из деревянного или металлического шпунта, который забивают по периметру выемки до начала разработки грунта.

В зависимости от условий производства работ и назначения выемки применяют различные типы креплений стенок выемок.

Крепления распорного типа наиболее простое в изготовлении и применяется, как правило, при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или незначительной влажности грунтах.

Крепления консольного типа состоят из стоек-свай, защемленных нижней частью в грунте на 2-3,5 м глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (из досок и брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Эти крепления целесообразны при глубине выемки до 5 м.

В траншеях значительной глубины используют консольно-распорное крепление, включающее дополнительно распорки.

Для крепления стенок глубоких котлованов и траншей большой ширины устраивают консольно-анкерное крепление. Для крепления стенок котлованов может применяться также подкосное крепление. Использование этого крепления ограничено, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, мешают производству работ.

Тип крепления вертикальных стенок выемок определяется проектом производства работ на основе сравнения технико-экономических показателей вариантов.

Защита откосов постоянных выемок и насыпей от размыва поверхностными водами осуществляется тщательной планировкой поверхностей откосов с последующим их укреплением. Укрепление откосов может производиться сплошной укладкой дерна, или укладкой его в клетку, т.е. пересекающимися полосами, промежутки между которыми засыпают растительным грунтом с посевом многолетних трав.

Разработка грунтов землеройными и землеройно - транспортными машинами

Технологический процесс устройства, выемки включает разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку выемки, транспортировку грунта, планировка дна и откосов. Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации зависит от объемов и сроков выполнения работ, вида, грунта, размеров земляного сооружения и условий производства работ.

При комплексно-механизированной разработке грунта кроме ведущей землеройной машины в комплект включаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, планировки и т.д. В качестве ведущей машины при разработке постоянных выемок значительной глубины, котлованов и траншей боль­ших размеров принимают одноковшовый экскаватор. Для транспортировки грунта используют чаще всего автосамосвалы, а также железнодорожный, конвейерный и гидравлический. Количество транспортных средств и схема их подачи к экскаватору назначаются из условия обеспечения бесперебойной работы экскаватора.

Для зачистки дна выемки, разравнивания грунта и обратной засыпки пазух используются, как правило, бульдозеры.

Технологические возможности экскаватора зависят от вида рабочего оборудования, системы его привода и главного параметра - емкости ковша. Рекомендации по выбору емкости ковша и других параметров экскаватора в зависимости от объема выемки приводятся в нормативной и справочной литературе по земляным работам. Для выемок значительных объемов принимают экскаваторы с большой емкостью ковша; при разработке обводненных грунтов лучше применять - экскаваторы с рабочим оборудованием «обратная лопата», «драглайн»; разработку грунта в глубоких траншеях с креплением вертикальных стенок, а также в опускных колодцах применяют грейдерный ковш. Предпочтительны экскаваторы с гидравлическим приводом, позволяющие обеспечить высокую точность размеров выемки и большую возможность а втоматизации процесса работы машины.

Пространство, в котором размешается экскаватор и происходит разработка грунта, называют забоем. Профиль экскаваторных забоев и их размены даны на рис. при проектировании производства работ размеры забоя назначают из условия обеспечения максимальной производительности экскаватора за счет сокращения времени рабочего цикла. Для этого высота забоя должна обеспечивать заполнение ковша с "шапкой" за одну операцию резания грунта, угол поворота для разгрузки ковша должен быть минимальным. Выемка, образующаяся в результате последовательно - разработки грунта при периодическом движении экскаватора в забое, называется проходкой.

В зависимости от расположения экскаватора относительно его перемещения в процессе разработки грунта проходка может быть лобовой или боковой. Траншеи разрабатываются за одну лобовую проходку. Разработка котлованов выполняется одной или несколькими параллельными и проходками. При значительной глубине выемки она разрабатывается сами, постепенно углубляясь до проектной отметки.

В зависимости от размеров выемки и вида рабочего оборудования экскаватора назначают вид, размеры и количество проходок. Одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием прямая лопата - наиболее производительные. Экскаватор с таким оборудованием размещается на дне забоя и разрабатывает грунт выше уровня стоянки. Разработка грунта, как правило, ведется с погрузкой в транспортные средства. В зависимости от ширины котлована лобовая проходка экскаватора может быть прямолинейной, зигзагообразной и поперечно-торцовой. Боковая проходка применяется при разработке широких котлованов. Очертания выемки при различных проходках представлены на рис. Ширина лобовых проходок определяется по формулам, имеющимся в технической литературе. Для въезда в котлован устраивают траншею с уклоном 10-15 и шириной до 3,5 м при одно стороннем движении и до 8 м - при двухстороннем.

Экскаваторы с рабочим оборудованием "обратная лопата" и драглайн применяют для разработки выемок (котлованов, траншеи и др.) любой ширины и глубиной, не превышающей максимальной глубины резания. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Экскаватор размещается выше забоя, что облегчает разработка мокрых и обводненных грунтов.

Разработка грунта может осуществляться в направлении, совпадающем с перемещением экскаватора, - торцовой проходкой и перпендикулярно направлению перемещения - боковой. В последнем случае глубина разработки меньше, чем при торцовой. Драглайн более производительно работает с перемещением грунта в отвал или насыпь.

Многоковшовые экскаваторы - землеройные машины непрерывного действия, наиболее элективные при разработке выемок постоянного поперечного сечения и большой протяженности.

В строительстве наибольшее распространение получили многоковшовые экскаваторы продольного копания, которые применяют для разработки траншей при устройстве инженерных коммуникаций с глубиной прокладки до 3,5 м. экскаваторы поперечного копания используют, как правило, при разработке карьеров, больших котлованов, прокладке каналов, планировке откосов постоянных выемок значительных размеров и т.д.

Технологические возможности этих машин зависят от конструкции рабочего органа. Он может быть выполнен в виде ковшового ротора или рамы с ковшовой цепью. Последние обеспечивают разработку траншей на большую глубину. Схемы работы экскаваторов и пробили траншей представлены на рис.

Производительность экскаватора зависит от скоростей движения машины и рабочего органа, которые, в свою очередь, определяются видом разрабатываемого грунта, профилем и размерами траншей. Разработка траншей многоковшовыми экскаваторами эффективна в грунте; не имеющем камней и остатков корнёй древесной растительности.

В силу конструктивных особенностей многоковшовых экскаваторов дно разрабатываемой выемки повторяет продольный профиль поверхности, по которой движется экскаватор. Для получения траншеи с заданным уклоном требуется регулирование заглубления рабочего органа в зависимости от изменения отметок дневной поверхности по трассе прокладки коммуникаций. Это регулирование осуществляется с использованием полуавтоматических и автоматических устройств, устанавливаемых на экскаваторе или устройства на основе фотоэлементов.

При планировке площадок и разработке выемок с укладкой грунта в насыпь или отвал целесообразно применение землеройно-транспортных машин. Наиболее эффективны для этих целей скреперы и бульдозеры, которые могут также применяться при разработке траншей и неглубоких котлованов простой конфигурации.

Землеройно-транспортные машины - машины цикличного действия, в процессе работы, выполняющие послойную разработку грунта, перемещение его на значительные расстояния и укладку слоем равномерной толщины. Все операции рабочего цикла могут осуществляться только при движении машины, поэтому в технологическом проектировании и выполнении работ для достижения высокой производительности необходимо обеспечить на каждой операции цикла максимальную скорость и наименьший путь при передвижении из возможных в конкретных условиях производства работ.

Планировку площадок и возведение земляного полотна дорог предпочтительнее выполнять скреперами. Технологические возможности скрепера определяются емкостью ковша и типом ходовой части. В настоящее время применяют прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы с емкостью ковша 6, 8, 10 и 15 . Скреперы большой емкости ковша при прочих равных условиях имеют более высокую производительность в расчете на I емкости ковша и обеспечивают оптимальное транспортирование грунта на большие расстояния. Целесообразная дальность транспортирования грунта прицепными скреперами /0,3-1,0 км/ значи­тельно меньше по сравнению с полуприцепными и самоходными /3-5 км/.

В производстве работ применяют схемы движения скрепера по эллипсу, восьмеркой, зигзагом, спирально и поперечно-челночно /рис. /. Схему движения выбирают в зависимости от вида и размеров земляного сооружения или планируемой площадки. Оптимальной является схема, обеспечивающая высокую производительность и движение без резких поворотов. Движение скрепера по эллипсу чаще используется при планировке площадок по обмерке для возведения сооружений и при планировке из двухсторонних выемок, по схеме "зигзаг" - при устройстве траншей и насыпей большое протяженности, по поперечно-челночной - при возведении невысоких насыпей из двухсторонних резервов и разработке неглубоких котлованов.

При наборе грунта скрепер испытывает наибольшее сопротивление движению, поэтому необходимо выбирать оптимальны режим резания. Для сокращения времени этой операции набор грунта следует осуществлять при прямолинейном движении, желательно под уклон, совершая резание по шахматно-гребенчатой схеме и резание клиновидным или гребенчатым забоем. В тяжелых грунтах применяют предварительное рыхление на толщину резания. Повысить производительность скрепера можно, используя на участке набора тракторы-толкачи, что обеспечивает загрузку ковша с "шапкой" и сокращение времени набора грунта.

Бульдозеры широко применяют для разработки грунта и его перемещения на расстояние до 100 м, для разравнивания грунта в насыпях и отвалах, снятия растительного слоя и т.д. Технологические возможности бульдозеров определяются классом базовой машины, т.е. тяговым усилием трактора или тягача, на котором смонтирован отвал, и системой управления рабочим оборудованием. Чем выше класс машины, тем больше размеры установленного на ней отвала и, как следствие, выше производительность. Гидравлическая система управления отвалом обеспечивает большую точность высотных отметок при планировке и более широкие возможности автоматизации работы бульдозера.

В зависимости от вида возводимого земляного сооружения и дальности перемещения грунта схема движения бульдозера может быть челночная, поперечно-челночная, по эллипсу, спирали и т.д. Разработка грунта осуществляется послойно при небольшой площади выемки или поярусно - траншейным способом. Резание грунта в забое производится стружкой клиновидной или гребенчатой формы.

В связи с конструктивными особенностями рабочего оборудования бульдозера потери грунта при перемещении прямо пропорциональны дальности транспортирования, то естественно снижает производительность при дальности более 50 м. Для повышения производительности используют разработку грунта с движением машины под уклон, с промежуточными валками, траншейно - полосную и поярусно-траншейную схемы разработки, групповую работу бульдозеров с движением в линию "отвал в отвал", установку отвала с боковыми открылками.

Гидромеханизация и закрытые способы производства земляных работ.

Гидромеханический способ производства работ основан на использовании кинетической энергии потока воды для разработки, транспортирования и укладки грунта. Применение этого способа целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с минимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии. Этот способ также эффективен при планировке под застройку пойменных территорий, возведении плотин, дамб и т.д.

Технологический процесс гидромеханизации включает: размыв грунта в забое, транспортирование образовавшейся смеси грунта с водой - пульп - к месту укладки - намыва и укладку грунта в результате оседания его частиц из пульпы на участке устройства насыпи.

Для разработки грунта в забое используют гидромониторные установки. Они состоят из гидромониторов и системы водоводов, подающих воду от насосной станции.

Гидромотор состоит из стального ствола, имеющего шарнирное соединение с водоводом, что позволяет изменять положение ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях /рис. /. В гидромониторе формируется струя воды большой кинетической энергии, размывающая грунт в забое в сборный колодец - муфт или в сборные канавы.

Разработка грунта может производиться встречным забоем, когда монитор располагается на подошве забоя и размыв идет снизу вверх, или попутным забоем - с размещением гидромонитора над забоем и размывом грунта сверху вниз. Чаше применяют встречный забой, позволяющий более интенсивно вести размыв, по мере удаления плоскости размыва от гидромонитора разрушающая сила струи падает и требуется передвижка его на новую позицию, ближе к забою. Чтобы обеспечить эффективный размыв и непрерывное поступление пульпы, в забое размешают как минимум два гидромонитора, попеременно чередуя их работу и передвижка. В зависимости от вида грунта для размыва и транспортировки, его требуется значительный удельный расход воды - от 3,5 до 16 м³ на 1 м³ грунта Л при рабочем давлении 0,2-0,8 МПа.

Для разработки грунта под водой в реках и водоёмах применяются плавучие землесосные снаряды. В состав оборудования земснаряда входит грунтозаборное /всасывающее/ устройство, землесос, механизмы регулирования режима работы и перемещения. Размыв грунта осуществляется потоком воды, всасываемой через грунтозаборное устройство землесосом, который обеспечивает также напорную транспортировку образующейся пульпы.