3.3 Разработка грунта скреперами
Скреперы предназначены для послойной разработки грунта, отсыпки, планировки и транспортирования его к месту укладки. Скреперы осуществляют снятие слоя растительного грунта в основании сооружений, при возведении плотин, дорог, разработке неглубоких выемок. Используют скреперы на вскрышных работах на карьерах. Затруднено их использование при разработке сухих, сыпучих, переувлажнённых грунтов, грунтов, содержащих крупные каменистые включения, а также при разработке плотных, мерзлых грунтов, без предварительного рыхления. Наиболее эффективно скреперы используют при разработке однородных грунтов средней влажности. Скреперы разрабатывают грунт слабонаклоненными или горизонтальными слоями. Дальность транспортировки грунта прицепными скреперами составляет не более 800 м., а самоходными – до 3000 м.
Рабочий цикл состоит из набора грунта ковшом, перемещения нагруженного скрепера, его последующей разгрузки в специально отведённых местах и возврата в забой.
Так как продолжительность набора грунта и выгрузки при любой из существующих схем движения практически мало изменяется, то производительность скрепера в основном зависит от пути гружённого и холостого хода.
Средняя дальность возки грунта является основанием для выбора типа скрепера. В зависимости от длины пути набора грунта выбирается схема разработки грунта.
В настоящее время выработаны рациональные схемы движения скреперов: кольцевая; восьмёркой; змейкой и др.
Сравнивая варианты схем, принимается наиболее рациональная с производственной и природоохранной точек зрения. Применение этих схем позволяет сократить продолжительность рабочего цикла скрепера и следовательно повысить его производительность.
Площадь поперечного сечения одной ходки скрепера в отвал:
Ширина отвала по верху (аотв):
Ширина одного отвала по низу:
Аотв = m1hk + аотв + m2hk h
Расстояние между центрами тяжести длины пути набора и отсыпки грунта:
Минимальная длина ходки скрепера:
Средняя дальность перемещения грунта:
При разработке резервов минерального грунта глубиной в среднем 1 – 3 и более и в карьерах, с перемещением его на расстояния до 100…350 м, применяют прицепные скреперы с ёмкостью ковшей 3…8 м³ (рис. 15), а свыше 350 и до 500 скреперы с ёмкостью ковшей до 15 м³.
Выбор любой схемы должен отвечать ряду требований: длина пути загрузки ковша скрепера до полного объёма должна быть наименьшей; расстояние от места загрузки до места разгрузки ковша должно быть минимальным; путь движения скрепера не должен иметь крутых поворотов, подъёмов и спусков; длина фронта разгрузки ковша должна быть достаточной для отсыпки грунта слоями проектной толщины.
3.4 Разработка грунта бульдозерами
Бульдозеры отличаются простотой устройства, надёжностью в работе, низкой стоимостью эксплуатации, возможностью использования в любых грунтовых условиях, хорошей манёвренностью, и проходимостью при гусеничном ходовом оборудовании, высокой производительностью.
Бульдозеры используются для послойной разработки грунта, с перемещением его на небольшие расстояния. Резание грунта осуществляется ножом отвала при движении трактора вперёд.
На месте укладки грунт можно отсыпать бульдозером, либо в виде отдельных валов – призм, либо послойно при укладке грунта в качественные насыпи. В процессе производства работ бульдозерами часто необходимо перемещать грунт из выемки или по откосу насыпи вверх или выполнять планировку откосов.
а – с неповоротным отвалом; б – с поворотным отвалом; в – схема набора, перемещения и отсыпки грунта; г – схема к определению объёма грунта перед отвалом бульдозера и срезки полосы растительного грунта, работа 2-х бульдозеров.
Работы, связанные с разработкой и перемещением грунта, можно выполнять по различным схемам путей передвижения бульдозеров. Различают поперечную (рисунки 16, 17) и продольную разработку. Чаще всего бульдозеры используются при поперечной разработке. При поперечном перемещении грунта на небольшие расстояния в одну сторону от разрабатываемой полосы, бульдозер, после очередного рабочего хода возвращается для набора грунта задним ходом. Если дальность перемещения грунта значительна, то для сокращения продолжительности холостого пробега бульдозер разворачивается на 180° и возвращается к месту набора грунта передним ходом. В случае отсыпки грунта на две стороны от разрабатываемой полосы при значительной её ширине, выгодно вести разработку грунта при рабочих движениях бульдозера в обоих направлениях. Выбор той или иной схемы определяется из условия наименьших затрат времени на холостые пробеги с учётом затрат времени на переключение скоростей и повороты.
Длина пути набора грунта бульдозером определена по формуле:
,
Где q – объём грунта, перемещаемого отвалом, м³; K’p – коэффициент приведения к первоначальной плотности; Kн – коэффициент потерь грунта в боковых валиках при резании; Kh – коэффициент неравномерности толщины стружки; B0 – ширина отвала бульдозера; h – глубина резания.
а) на одну сторону с возвращением задним ходом;
б) на одну сторону с разворотом на 180° и задним ходом;
в) на две стороны с разворотом на 180°.
Где B0 – ширина отвала; H0 – высота отвала; φ – угол естественного откоса; β – угол захвата; Kн – коэффициент возможного заполнения грунта перед отвалом; Kн = 0,8 – для минерального грунта; Kн = 0,7 – для растительного грунта.
Бульдозерами перемещают грунт, вытянутый из выемки экскаватором, что экономически выгоднее перекидки самим экскаватором. Бульдозерами можно также перемещать грунт в отвалах, отсыпанных экскаваторами или транспортными средствами. Бульдозеры также применяют для зачистки и планировке поверхности дна и откосов каналов и котлованов, которые разработаны другими машинами, при планировке строительных площадок.
Возможность поперечного перемещения грунта при продольном движении бульдозера позволяет использовать бульдозеры с поворотным отвалом в стеснённых условиях при наличии узкой полосы вдоль объекта строительства.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды земляных сооружений вы знаете?
2. В чём заключается специфика разработки грунта экскаваторами?
3. Для чего предназначены скреперы?
4. Раскройте особенности разработки грунта бульдозерами.