3. Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами

В умовах будівництва, реконструкції, а також при прокладанні інженерних мереж для розробки ґрунту найчастіше використовують одноківшові і багатоківшеві екскаватори.

Одноківшові екскаватори класифікують за такими ознаками:

• за видом робочого обладнання - пряма чи зворотна лопата, драглайн, грейфер;

• типом ходового оснащення - автомобільні, пневмоколісні, гусеничні, крокуючі;

• системою управління - механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні;

• місткістю ковша - 0,25; 0,5; 0,65; 1,0; 1,25; 1,6; 2,5 м³.

Екскаватори з робочим обладнанням пряма лопата розробляють ґрунт вище рівня свого стояння і працюють переважно з завантаженням в транспортні засоби (рис. 4.8).

При роботі екскаватора, обладнаного прямою лопатою, розрізняють два види забоїв: лобові та бічні.

Рисунок 4.8 - Екскаватор з робочим обладнанням пряма лопата

Екскаватори з робочим обладнанням зворотна лопата застосовують при розробці траншей і котлованів з завантаженням транспортних засобів або у відвал (рис. 4.9).

Рисунок 4.9 - Екскаватори з робочим обладнанням зворотна лопата

Екскаватори з робочим обладнанням драглайн (рис. 4.10) призначено для розробки ґрунту в каналах, котлованах з вивантаженням його у відвал, насип чи на транспортні засоби. Такі екскаватори за технічними характеристиками мають великий радіус дії і глибину копання.

Рисунок 4.10 - Екскаватор з робочим обладнанням драглайн

Екскаватори з робочим обладнанням грейфер (рис. 4.11) застосовують на обмеженій площі при реконструкції будівель та споруд, влаштування колодязів, котлованів під опори, розробленні глибоких (до 20 м) вузьких траншей, зворотному засипанні ґрунту.

Рисунок 4.11 - Екскаватор з робочим обладнанням грейфер

Робота одноківшового екскаватора має циклічний характер. Робочий цикл складається з послідовно виконуваних операцій: копання ґрунту і наповнення ковша, підйом ковша, поворот стріли навколо осі до місця вивантаження, вивантаження ґрунту із ковша, поворот стріли, опускання ковша у вихідне положення для копання ґрунту.

Місце, в якому екскаватор розробляє ґрунт, називають забоєм. Форма і розміри забою залежать від параметрів екскаватора, його обладнання (виду ковша), властивостей ґрунту, розмірів виїмки, виду транспорту і прийнятої технологічної схеми розробки ґрунту. Послідовне переміщення екскаватора при розробці ґрунту з одного забою до наступного називають проходкою.

Робота одноківшових екскаваторів характеризується такими параметрами (рис. 4.12):

R_{max ст.} – найбільший радіус копання на рівні стояння;

R_{mіn ст.} – найменший радіус копання на рівні стояння;

H_{maх к.} – найбільша висота (глибина) копання;

H_{max в.} – найбільша висота виваження;

H_н.к. – найбільша висота наповнення ковша.

Рисунок 4.12 – Схема робочих параметрів одноківшевого екскаватора.

Екскаватор, обладнаний прямою лопатою, може виконувати процес лобовими (торцевими) або бічними проходками (рис. 4.13). У лобовій проходці екскаватор розробляє ґрунт перед собою і розвантажує його в транспорт, при бічній він здійснює виїмку по одну сторону щодо осі переміщення, а вивантаження виконує в транспорт, розташований по інший бік осі проходки.

Максимальну ширину проходки визначають з виразу:

Крок переміщення екскаватора (L_п) визначається різницею між найбільшим і найменшим радіусами копання на рівні стояння екскаватора

L_п = R _{max cт.} - R _{mіn ст.}

Рисунок 4.13 - Схеми роботи екскаватора за забоями:

а-в – лобовим (а - при вузькому вибої; б – при вибої нормальної ширини; в – при розширеному вибої до 2,5R_к); г – бічним; 1 – екскаватор; 2 – автосамоскид.

Лобовими забоями розроблюють піонерні траншеї, перші проходки та вузькі котловани, ширина котрих не перевищує В ≤ 3,5 R_к (В - ширина виїмки). Залежно від проектної ширини виїмки (В) лобові забої бувають вузькими і нормальними. Вузький забій має ширину В ≤ 1,5 R_к, нормальний - В ≤ (1,5...1,9) R_к, при цьому екскаватор розробляє виїмку, рухаючись по її осі. Якщо ширина виїмки В ≥ 2 R_к, то екскаватор розроблює ґрунт розширеним забоєм, але за різними схемами переміщення. При В = (2,0...2,5) R_к екскаватор рухається у виїмці зигзагом, а при В = (2,5...3,5) R_к - поперек виїмки.

Бічний забій використовується при значних розмірах виїмки В ≥ 3,5 R_к. При такому забої покращуються умови руху транспортних засобів для завантаження. Розробка виїмки починається з влаштування піонерної траншеї лобовим забоєм, а наступне розроблення виконується бічними забоями.

Котловани (виїмки) великих розмірів у плані доцільно розробляти поперечними проходками уздовж меншої сторони. Цей спосіб розробки забезпечує мінімальну довжину піонерної траншеї і одночасно можливість використовувати ефективний кільцевий рух транспорту.

При виборі схеми роботи екскаватора перевага віддається розробці ґрунту лобовими забоями, тому що при розробці бічними забоями ширина виїмки завжди менша ніж при лобовому, і не перевищує одного радіуса копання.

У першому випадку розроблений ґрунт може вкладатися в кавальєри з однієї або з двох сторін виїмки, у другому – тільки з однієї сторони виїмки. При великих розмірах виїмки застосовують комбіновані способи розробки за декілька проходів екскаватора.

Екскаватори розробляють котловани і траншеї на глибину, трохи меншу від проектної, залишаючи так званий недобір. Недобір (5-10 см) залишають, щоб уникнути пошкодження основи і не допустити переборів ґрунту. Для підвищення ефективності роботи екскаваторів застосовують скребковий ніж, насаджений на ківш екскаватора. Цей пристрій дозволяє механізувати операції по зачищенню дна котловану і траншей і виконувати їх з похибкою не більше ±2 см, що виключає необхідність ручних доробок.

Екскаватори-планувальники мають телескопічне обладнання, що застосовується на універсальних екскаваторах як змінне. Телескопічне обладнання призначене в основному для виконання зачисних робіт на укосах насипів і виїмок. Його основні параметри вибирають, виходячи з умови можливості руху ковша без одночасного повороту стріли.

Загальна глибина (висота) планованої поверхні залежить від крутості укосу. Якщо довжина укосу більше робочих параметрів екскаватора, укіс поділяють на зони, довжина яких дорівнює величині ходу висувної частини стріли (рис. 4.14, а). Планування укосів можна виконувати зверху донизу чи знизу доверху. Екскаватори з телескопічною стрілою застосовують також при вирівнюванні площ (рис. 4.14, б), при роботі в стислих умовах, наприклад у місцях перетинання траншей з прокладеними раніше комунікаціями. Телескопічне обладнання застосовують також при розробці вузьких траншей з вертикальними стінками з кріпленням щитами і розпірками (рис. 4.14, в). Телескопічним обладнанням можна також розробляти котловани і траншеї лобовими і бічними проходками.

а б

в

Рисунок 4.14 – Схеми роботи екскаватора з телескопічним обладнанням:

а – вирівнювання укосів; б – вирівнювання основи; в – розробка траншей з вертикальними стінками і щитами.