4.4. Механизированные способы разработки грунта

Основным способом выполнения земляных работ является механи­зированная переработка грунта. Грунт разрабатывается, перемещается, укладывается, разравнивается, уплотняется с помощью землеройных и землеройно-транспортных машин, оснащенных соответствующим ра­бочим оборудованием.

В зависимости от выполняемых технологических процессов маши­ны для земляных работ можно разделить на следующие группы:

• экскаваторы;

• землеройно-транспортные машины;

• погрузчики;

• машины для уплотнения грунта;

• машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов;

• машины и оборудование для подготовительных работ;

• машины и оборудование для бурения скважин;

• машины для гидромеханической разработки грунта;

• машины для транспортировки грунта.

Землеройно-транспортные машины - скреперы и бульдозеры пред­назначены для разработки грунта в выемке, транспортирования его и отсыпки в насыпи. Эти машины обеспечивают полную механизацию всего комплексного процесса производства земляных работ.

Землеройно-планировочные машины - прицепные и самоходные грейдеры и бульдозеры предназначены для разработки, перемещения планирования грунта.

Для разработки грунта размывом струей воды и перемещения раз­жиженного грунта по трубам применяются гидромониторы, землесо­сные установки.

4.4.1. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

Основное назначение экскаваторов — разработка выемок, резервов, карьеров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или по­грузкой в транспортные средства.

Одноковшовый экскаватор — машина цикличного действия, процесс разработки грунта при любом виде рабочего оборудования складыва­ется из чередующихся в определенной последовательности операций отдельного цикла:

• резание грунта и заполнение ковша;

• подъем ковша с грунтом;

• поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;

• выгрузка грунта из ковша;

• обратный поворот экскаватора;

• опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта.

Главный параметр ЭО — вместимость ков­ша, м³.

Основные технологические параметры: глубина (высота) копа­ния, максимальный радиус копания, высота погрузки.

Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это уни­версальные машины, которые могут быть оснащены различными вида­ми сменного рабочего оборудования. Наиболее распространенными видами рабочего оборудо­вания являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер (рис. 4.9).

Р и с. 4.9. Схемы работы гидравлических экскаваторов:

а - с прямой лопатой; б - с обратной лопатой; в - с грейферным оборудованием; г - с оборудо­ванием «драглайн»

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно. Рабочая площадка экскаватора называется забоем. Забой - рабочая зона экскаватора, включающая площадку, где рас­положен экскаватор; часть разрабатываемого массива грунта; места ус­тановки транспортных средств; площадку для укладки разрабатывае­мого грунта (при работе в отвал). По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор пере­мещается на новую позицию.

Экскаватор «прямая лопата» используют для разработки грун­тов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора. Прямая лопата (см. рис, 4.9, а) представляет собой открытый свер­ху ковш с режущим передним краем.

Разработку грунта экскаватором «прямая лопата» производят ло­бовым и боковым забоями.

1. Лобовой забой применяют при разработке экскаватором грунта впереди себя и отгрузке его на транспортные средства, которые подаются к экскаватору по дну забоя или сбоку по естественной поверхности земли.

Рис 4.10. Схема работы экскаватора прямая лопата:а - при узком лобовом забое; б - при забое нормальной ширины, в - при уширенном лобовом забое при схеме «зигзаг»; г - то же, при перемещении экскаватора поперек выемки; 1 - самосвал; 2 - экскаватор

При узких забоях самосвалы подают под загрузку с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных - с обеих сторон от экскаватора попеременно.

В некоторых случаях разработку грунта предпочтительнее вести уширенным забоем с перемещением экскаватора по зигзагу.

2. Более эффективным является разработка грунта боковым забоем, ко­гда заполнение ковша грунтом осуществляется преимущественно с од­ной стороны движения экскаватора и частично впереди себя. По этой схеме транспорт подается под загрузку сбоку выработки (рис. 4.11).

Р и с . 4.11. Работа экскаватора «прямая лопата» при боковом забое:

а - схема работы; 6 — схема подачи самосвалов под погрузку; 1 — центр тяжести забоя; 2 — ось проходки экскаватора;

3 - ось предыдущей проходки; 4 - вешка; 5 - ось движения автосамосвала; 6 — стоянки экскаватора; 7 — средний угол поворота стрелы

Экскаватор «драглайн» (см. рис. 4.9, г) используют для разра­ботки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Ковш экскаватора навешивается на канатах на удлиненную стре­лу кранового типа. Забрасывая ковш в выемку на расстояние, не­сколько превышающее длину стрелы, ковш заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности земли к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение и поворотом машины перемещают к месту разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении натяжения тягового каната.

Проходки применяют лобовую и боковую с от­грузкой грунта в транспорт и отвал.

Грейфер (рис. 4.9, в) используют в сугубо специфических случаях для отрывки узких глубоких котлованов, траншей, колодцев, при раз­работке грунта ниже уровня грунтовых вод. Он представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным или в последнее время стоечным приводом, принудительно смыкающим лопасти. Грейфер на­вешивается на стрелу и разрабатывает выемки с вертикальными стен­ками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется.

Экскаватор «обратная лопата» (см. рис. 4.9, б) применяют при разработке грунтов ниже уровня стоянки экскаватора, Обратная лопата - это открытый снизу ковш с режущим передним краем. По мере протягивания назад ковш за­полняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводит к месту выгрузки и разгружают путем подъема с одновре­менным опрокидыванием.

Разработку грунта экскаватором «обратная лопата» производят бо­ковым и лобовым забоями с погрузкой грунта в транспорт или в отвал (рис. 4.12).

Рис.4.12. Технологическая схема разработки выемок обратной лопатой. 1 - экскаватор: 2 - самосвал; 3 – вешки

Одноковшовыми экскаваторами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую про­ектной, оставляя так называемый недобор слоем 5... 10 см для того, чтобы избежать повреждение основания и не допустить переборов грунта.