Разработка грунта комплексным механизированным способом
Ведущей землеройной машиной при комплексном механизированном способе производства земляных работ является экскаватор. Это самая распространенная землеройная машина.
По принципу действия экскаваторы разделяются на цикличные (одноковшовые экскаваторы) и непрерывного действия (многоковшовые с ковшовой цепью или многоковшовые роторные). Экскаваторы непрерывного действия используются в строительстве реже, чем одноковшовые; фрезерные экскаваторы, как правило, - на торфоразработках. Многоковшовые цепные нашли применение на планировке откосов выемок каналов, рытье неглубоких траншей. Роторные экскаваторы большой мощности (5-8 тыс. м3 в час) – на добыче нерудных и полезных ископаемых (с предварительным рыхление породы или руды).
Роторный многоковшовый экскаватор (рис. 5.7) состоит из трактора (1), навешенного на него ротора (2) с ковшами (3) и поперечного транспортера (4) для удаления грунта из зоны добычи. Многоковшовый экскаватор с ковшовой цепью (рис. 5.8) – это тот же трактор (1), те же ковши (2), только посаженные на ковшовую цепь (3).
Рис. 5.7. Роторный многоковшовый экскаватор:
1 – трактор, 2 – ротор, 3 – ковши, 4 – поперечный транспортер
Рис. 5.8. Многоковшовый экскаватор с ковшовой цепью:
1 – трактор, 2 – ковши, 3 – ковшовая цепь
В зависимости от ходовой части экскаваторы подразделяются на гусеничные, певмоколесные, автомобильные и шагающие.
Одноковшовые экскаваторы. Основной характеристикой одноковшовых экскаваторов является емкость ковша. В промышленном и жилищном строительстве наибольшее распространение получили экскаваторы с емкостью ковша 0,15-4,0 м3. Экскаваторы с вместимостью ковша от 4 до 16 м3 используют в гидротехническом строительстве, вскрытии и добыче полезных ископаемых. Одноковшовые экскаваторы, как уже говорилось, относятся к машинам циклического действия (заполнение ковша, поворот на выгрузку, разгрузка ковша и поворот в забой).
Технологические возможности экскаватора зависят от вида рабочего оборудования и системы его привода.
Привод бывает гидравлический и механический. Экскаватор с гидравликой позволяют обеспечить высокую точность геометрических параметров выемок.
Рабочее оборудование (рис. 5.9) бывает следующих типов: прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер.
Прямую
лопату применяют обычно для разработки
выемок значительных размеров при
отсутствии грунтовых вод или при
незначительном их притоке. особенно
она удобна при разработке грунта с
погрузкой в транспортное средство.
Экскаватор с таким оборудованием
размещают на подошве забоя и разрабатывают
Рис. 5.9 а, б,в. Рабочее оборудование экскаватора
Циклического действия:
а – прямая лопата; б – обратная лопата; в – драглайн
Рис. 5.9 г. Рабочее оборудование экскаватора циклического действия: г – грейфер
грунт выше уровня стоянки. Транспортные средства располагаются на одном уровне с экскаватором или выше подошвы забоя.
Обратная лопата используется при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора, и преимущественно при рытье котлованов и траншей. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Разработку грунта ведут ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем с погрузкой грунта в транспортное средство или с укладкой в отвал. Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнения ковша с «шапкой» (для несвязных грунтов – 1-1,7 м, а для связных – 1,5-2,3 м). Отрывку котлована шириной 12-14 м обычно осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большей ширине – поперечно-торцевой.
Драглайн, грейфер используют для разработки выемок любой ширины и глубиной не превышающей максимальной глубины резания. Экскаватор размещается выше забоя, что облегчает разработку мокрых и обводненных грунтов.
Экскаваторным забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относят площадку, где размещается экскаватор, поверхность разрабатываемого грунта и место установки транспортных средств или площадку для укладки разрабатываемого грунта. По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается. Отработанные участки называются проходками.
В зависимости от общей организации разработки выемок и транспортирования грунта при устройстве котлованов и траншей выемки разрабатывают в лобовых или боковых забоях.
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 экскаватора достигает 140 град. и более, что снижает производительность экскаватора. Поэтому лобовой забой применяют редко – в вынужденных случаях, например, при разработке экскаватором пионерной траншеи, въездного пандуса и т. п.
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 град. Поэтому после пионерной проходки весь оставшийся в выемке грунт разрабатывают боковым забоем.
В боковом забое экскавация грунта может осуществляться либо в направлении, совпадающем с перемещением экскаватора – торцевой разработкой, либо перпендикулярно направлению перемещения – боковой разработкой.
Если экскаватор перемещается вдоль возводимого сооружения, это означает, что он разрабатывает выемку продольными проходками. Продольные проходки используют обычно для разработки крупных выемок большой протяженности слоями (ярусами) или забоями в виде траншей на всю длину выемки с постоянным углублением по дну.
При значительных в плане размерах выемки целесообразно разрабатывать ее поперечными проходками вдоль меньшей стороны. Такой способ разработки обеспечивает минимальную длину пионерной траншеи и позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта.
Рис. 5.10. Устройство котлованов и траншей:
а - лобовой забой; б - боковой забой