§ 58. Основные положения технологии производства экскаваторных работ

Общие сведения. Земляные работы, выполняемые в различных отраслях народного хозяйства, неоднородны по характеру и объему.

Технологическая схема производ­ства земляных работ складывается из четырех основных рабочих процессов:

разработки и выемки грунта, транс­портировки его к месту укладки, укладки грунта в насыпь или в отвал, отделки сооружения (доведение вы­емки насыпей до проектных отметок). Первые три процесса неразрывно связаны технологически, четвертый может быть не связан с предыдущими и выполнен позже. Для выполнения каждого процесса обычно используют специальные машины, но при комплек­сном методе первые три процесса проводят одной машиной.

При производстве земляных работ экскаваторами для транспортировки грунта на расстояния, превышающие возможности различных видов рабоче­го оборудования экскаваторов, ис­пользуют автосамосвалы (например, при рытье крупных котлованов, вые­мок для дорог и каналов, на вскрышных работах в карьерах). Затраты на транспортировку грунта автосамосвалами в зависимости от расстояния достигают 60...80 % от общей стоимости земляных работ, производимых с использованием эк­скаваторов. Поэтому правильный вы­бор транспортных средств имеет большое значение для повышения производительности труда и снижения стоимости работ.

В районах сезонного промерзания грунтов производство земляных работ в зимний период допускается, если это необходимо для своевременного прове­дения последующих общестроитель­ных работ, повышения экономической эффективности всего строительства и равномерного использования в году строительных машин.

Подготовку к работам зимой начинают за несколько месяцев до наступления отрицательных темпера­тур. Для перевозки грунта и обслужи­вания строительства при отсутствии постоянных дорог сооружают снежные и ледяные дороги. В начале зимы принимают меры по ускорению про­мерзания болот, для чего снимают с них снег и мохово-растительный слой, что в полтора-два раза сокраща­ет срок промерзания.

Для снижения затрат при про­изводстве земляных работ зимой предохраняют грунты от промерзания путем снегозадержания в начале зимы, укрытия талых грунтов полиэтилено­вой пленкой и пенопластом, покрытия химическими реагентами (например, хлористым натрием или хлористым кальцием). Способ предохранения выбирают в зависимости от объемов работ, календарных сроков их выпол-

Применение сменного оборудования экскаваторов в зависимости от вида и условий работ

Вид работ Условия работ

Прямая лопата Разработка котлованов, резервов, траншей с При уровне грунтовых вод ниже подошвы раз-

погрузкой грунта в транспорт работки (при уровне грунтовых вод выше по-

дошвы разработки применяют водоотлив и во- допонижение) Обратная лопата Рытье траншей, небольших котлованов с по- Независимо от уровня грунтовых вод. При

грузкой грунта в транспорт и укладкой в отвал потоке воды, препятствующем производству

работ, устраивают водопонижение Драглайн Разработка котлованов, траншей и каналов при работе по возведению насыпей из резервов, То же

при добыче песка и гравия из-под воды с укладкой грунта в отвал и транспорт

Грейфер Разработка глубоких котлованов и колодцев с вертикальными стенками, погрузочно-разгру- »

зочные работы, добыча песка и гравия из-под воды

нения и необходимой длительности сохранения грунтов в талом состоянии

Технологию разработки грунтов, промерзших на большие глубины, выбирают в зависимости от вида возводимого сооружения. Это и удар­ные машины, и рабочие органы к самим экскаваторам для рыхления мерзлых грунтов, и цепные и дискофре-зерные машины для нарезания щелей в мерзлых грунтах, а также рыхление буровзрывным способом.

Схемы производства работ, в кото­рых экскаватор, разрабатывая грунт, укладывает его в отвал, кавальер или в земляное сооружение, называют бестранспортными.

Бестранспортная схема, при кото­рой грунт укладывают в отвал или насыпь без последующей его пере­валки (переэкскавации), называется простой, а с последующей частичной или полной переэкскавацией — слож­ной.

Схема, при которой грунт грузят экскаватором в самосвалы и отвозят в заданное место, называется транс­портной. При этом схемы движения транспорта могут быть различными.

Например, при работе прямой лопатой применяют две схемы: тупико­вые — самосвалы подходят к экскава­тору и возвращаются по тому же пути;

сквозные — автомобили подъезжа­ют к экскаватору без маневрирования и уезжают после погрузки по дороге, являющейся продолжением въездного пути.

Выбор схемы производства работ зависит от особенностей строитель­ства. Так, в водохозяйственном, нефтегазопроводном и транспортном строительстве преобладают бестранс­портные схемы работ, а в про­мышленном и жилищном строитель­стве — транспортные.

Грунт разрабатывают лобовыми или боковыми, закрытыми и открыты­ми проходками.

По боковой закрытой проходке ось движения экскаватора располагается сбоку от выемки и экскаватор разраба­тывает три откоса выемки — два боковых и торцовый; при открытой

проходке экскаватор перемещается вдоль полосы, где также разрабаты­вает боковые и торцовый откосы.

Производство работ прямой лопа­той. При работе прямой лопатой применяют только транспортные схе­мы, так как вследствие малых линейных размеров рабочего оборудо­вания экскаватор не может уложить в отвал весь выработанный грунт. Прямую лопату применяют при устройстве разрезных и пионерных траншей на карьерах, больших котло­ванов и выемок при дорожном и гидротехническом строительстве.

В зависимости от условий работы экскаваторы прямой лопатой разраба­тывают грунт лобовыми и боковыми проходками. В узких лобовых проход­ках для сокращения времени маневри­рования транспорта устраивают про­межуточные въезды, в широких — экскаватор в процессе работы переме­щается на небольшие расстояния в правую и левую части забоя. Автомобили-самосвалы подходят поо­чередно вдоль обоих откосов выемки.

При работе боковой проходкой экскаватор устанавливают так, чтобы он разрабатывал грунт перед собой и с одной из боковых сторон. С другой боковой стороны устраивают земле­возные пути. Как правило, транс­портные пути и экскаватор располага­ют на одном уровне.

При сооружении глубоких выемок в гидротехническом и дорожном строительстве проектная глубина вые­мок может значительно превышать технологические возможности экска­ватора. В этом случае глубокие выемки разбивают на уступы и ярусы, высота которых должна соответствовать воз­можностям экскаватора.

Производство работ обратной ло­патой. При работе обратной лопатой применяют транспортные и бестранс­портные схемы разработки и лобовые и боковые проходки, при которых ось рабочего хода экскаватора смещена в сторону подхода транспортных средств. Боковая проходка при работе обратной лопатой может быть закры­той и открытой.

Рис. 215. Схемы разработки выемок обратной лопатой:

а — боковой закрытой проходкой с одинаковой крутизной откосов, б — то же. с разной, в- боковой

открытой проходкой

При закрытой боковой проходке грунт разрабатывается по схеме, показанной на рис. 215, а и б. При открытой боковой проходке одна из сторон рабочего места остается сво­бодной от грунта (рис. 215, в). Параметры разрабатываемого соору­жения зависят от вида боковой проходки. Так, при закрытой боковой проходке крутизна обоих откосов выемки может быть задана одинако­вой (рис. 215, а) или разной (рис. 215, б), при этом во втором случае глубина разработки увеличивается в 1,6 раза. При открытой боковой проходке (рис. 215, в) глубина разработки может быть увеличена еще на 20 %. Однако при такой схеме возможный объем отвала (площадь его сечения S) и рас­стояние между отвалом и выемкой К уменьшаются по сравнению с рабо­той закрытой боковой проходкой примерно в 10 раз. Это предопределяет необходимость при такой схеме работ (боковой открытой проходкой) ис­пользовать погрузку грунта в транс­порт.

Производство работ драглайном. Экскаваторы, оборудованные драглай­ном, могут разрабатывать грунт в отвал или с погрузкой в транспортное средство. В том и другом случае применяют лобовую или боковую проходку (рис. 216).

Радиус копания и высота разгрузки у оборудования драглайна выше, чем у обратной лопаты, что позволяет применять его при выполнении работ на крупных объектах. При разработке узких траншей и выемок экскаватор устанавливают по оси земляного сооружения и разрабатываемый грунт укладывают на правую или левую сторону от выемки.

В дорожном строительстве драг­лайн часто используют для возведения насыпей высотой до 3 м.

Наибольшее распространение по­лучили варианты бестранспортных схем работы драглайном: выполнение работ одной продольной проходкой с односторонним размещением отва­лов, четырьмя продольными проходка­ми с двусторонним размещением отвалов.

Производство работ грейфером. Экскаваторы с грейферным ковшом применяют для погрузки и разгрузки сыпучих грунтов (песка, шлака, щебня, гравия), а также для рытья колодцев, котлованов под фундаменты отдельно стоящих сооружений, опор линий электропередачи, силосных ба­шен, зачистки траншей при строитель­стве магистральных трубопроводов, для рытья различных углублений, котлованов сложного профиля и для обратной засыпки.

Рис. 216. Схемы разработки выемок драглайном боковой проходкой:

а — закрытой с одинаковой крутизной откосов, 6 — то же, с различной крутизной откосов, в — открытой с одинаковой крутизной откосов

На участках со сложным профилем грунт также разрабатывают экскава­тором, оборудованным грейфером. Этот же экскаватор отрывает все углубления и приямки, предусмотрен­ные проектом на участках, вырытых драглайном.

Засыпка грунта в пазухи котлова­нов и за стенки фундаментов (рис. 217, а). Эти работы выполняют по мере готовности фундаментов. Экскаватор, перемещаясь вдоль бровки котлована (по периметру), набирает из отвала 1 грунт и укладывает его равномерно небольшими слоями 2 в пазухи или за стенки фундамента. Высота насы­панного грейфером слоя грунта не должна превышать 1... 1,5 м. Этот грунт разравнивают бульдозером (а при стесненных условиях — вручную) и уплотняют трамбовочными плитами, пневматическими трамбовками или другим способом.

Устройство котлованов под опу­скные колодцы на строительстве металлургических предприятий. Обо­рудованные грейфером экскаваторы являются ведущими в комплектах машин, выполняющих такие земляные работы. Колодец в форме неправиль­ного шестиугольника высотой 11 м и массой 1200 т был установлен на

земле. Рядом с ним на земляной подушке 4 и шпальной клетке 3 подго­товили место для установки экскава­тора, оборудованного грейфером. Грейфер разрабатывал грунт внутри колодца и отсыпал его в отвал. Грунт из отвала грузил на транспорт второй

Рис. 217. Схемы применения оборудова­ния грейфера на канатной подвеске:

а — засыпка пазух, б — разработка котлова­на под опускной колодец; 1 — грунт для засыпки пазух, 2 — слои грунта, уплотняемые трамбовками, 3 — шпальная клетка, 4 — земляная подушка

экскаватор, оборудованный прямой лопатой. По мере выработки грунта внутри колодца последний опускался под действием собственного веса.

Устройство котлована под опу­скные колодцы при наличии грунтовых вод. В этих случаях наиболее эффек­тивно применять грейфер. Даже при хорошей организации водоотлива при­менение других землеройных машин затруднено. Грейферный ковш позво­ляет разрабатывать грунт под водой. Гидравлические экскаваторы, обору­дованные грейфером, выполняют так­же выемки под отдельно стоящие опоры.

Гусеничные экскаваторы при рабо­те в забоях во влажных или заболоченных грунтах вязнут, поэтому экскаваторы необходимо устанавли­вать на настилах, состоящих из отдельных щитов (сланей). Щиты могут быть деревянными или металли­ческими. Для работы экскаватора необходимо столько щитов, чтобы их общая длина была в 1,5 раза длиннее гусеничного хода.

Экскаватор после разработки грун­та передвигается на заранее уло­женные щиты. После этого с помощью крюка, укрепленного на тяговой цепи ковша драглайна, перекладывают освободившиеся шиты для дальнейше­го передвижения.

параметрах забоя, повороте платфор­мы на угол 90⁰ и выгрузке грунта в отвал.

Минимальная продолжительность рабочего цикла для экскаваторов приведена в табл. 1, 2.

Техническая производитель­ность — наибольшая средняя произво­дительность экскаватора за час непре­рывной работы в данных конкретных условиях (грунт в плотном состоянии). Техническая производительность Я_т = 3600qK_н/t_цK_p, где К_н — коэффи­циент наполнения ковша (отношение объема разрыхленного грунта в ковше перед разгрузкой к емкости ковша); K_p — коэффициент разрыхления грун­та (отношение объема разрыхленного грунта к объему, который он занимал в естественном залегании); t_ц — продолжительность рабочего цикла, устанавливаемая при хронометрирова­нии и учитывающая также квалифика­цию машиниста, с.

Значения коэффициентов наполне­ния и разрыхления зависят от групп грунта (меньшие значения коэффици­ента наполнения ковша соответствуют

Группы грунта I II

К„ (максимальный! 1,02...1,15 1,12...1,32

К„ 1.1...1,28 1,1...1,3

Группы грунта . . Ill IV

К_н (максимальный) 1,18...1,35 1,25...1,4

Д'_р 1,14...1,32 1,2...1,45