4.7. Выбор и обоснование технологии производства работ по

разработке котлована или траншеи

Выбор технологии производства работ по разработке котлована или траншеи зависит от типа применяемого экскаватора.

Отрывка котлованов экскаватором, оборудованным прямой лопатой, может производиться лобовым, лобовым уширенным забоем или боковым забоем.

Одна из основных задач выбора технологии проходки или экскавации котлована – определение оптимальной ширины забоя, т.к. от нее зависит производительность машины.

При лобовом забое оптимальная ширина проходки на уровне бровок котлована равна:

В_бр^опт =1,5 2,0 R, м (4.6)

где R – наибольший радиус копания экскаватора, м.

Минимальная ширина прохода по низу лобового забоя должна быть не менее:

В_ст^min = 1,5 R₃, м (4.7)

где R₃ – наибольший радиус копания на уровне стоянки, м.

Для узких котлованов целесообразно применять экскаваторы с обратной лопатой или драглайны.

При проходке котлована уширенным лобовым забоем экскаватором с прямой лопатой (рис. 4.7) оптимальная ширина забоя по бровкам должна отвечать соотношению:

В_бр^опт = 3,0 3,5 R, м (4.8)

где R – наибольший радиус копания экскаватора с прямой лопатой, м.

Экскаватор с обратной лопатой, как правило, предпочтительней экскаватора с прямой лопатой, т.к. нет бросовых работ по устройству въездной траншеи и работа экскаватора не зависит от уровня грунтовых вод. Однако следует иметь в виду, что глубина копания составляет всего 4 –6 м.

Длина передвижения экскаватора вдоль оси забоя происходит по схеме “зигзаг” и определяется как:

l_пз = 0,5·l_п (4.9)

где l_пз – длина передвижения (шага) экскаватора вдоль оси забоя при работе по схеме “зигзаг”, l_пз=R_max-R_min, l_пз≈ 2,0 3,0 м;

l_п – длина рабочей передвижки вдоль оси забоя при обычной лобовой проходке, равная l_п = 0,75∙l_р ;

l_р – длина рукоятки экскаватора, принимаемая по справочным данным приложения 4 и 5, м.

Рис. 4.7 Примерная технологическая схема уширенного лобового забоя при проходке котлована экскаватором с прямой лопатой:

R – наибольший радиус копания; В_бр^опт – оптимальная ширина уширенного забоя; l_пз – длина передвижения экскаватора по оси забоя; l_з – длина пути “зигзага”.

Длина пути “зигзага” при перемещении экскаватора не должна быть больше:

, м (4.10)

где R₀ –оптимальный радиус резания экскаватора, м.

С каждой стоянки, при данной технологической схеме, экскаватор разрабатывает половину грунта котлована по ширине.

Разработка котлованов обычно ведется боковыми проходками (рис. 4.8). Максимальная ширина боковой проходки не должна быть больше, чем

В_бр = В₁ + В₂, м (4.11)

где В₁ – оптимальное расстояние от оси экскаватора до бровки откоса, равное

В₁ = 0,75∙R (4.12)

В₂ – расстояние от оси экскаватора до подошвы внешнего откоса, равное

В₂ = 0,7·R₃ (4.13)

Количество проходок для широких котлованов может быть найдено

п = (4.14)

где В_бр – ширина проходки на уровне бровок;

В_котл – ширина котлована на уровне бровок.

Разработку котлованов экскаваторами с обратной лопатой производят боковыми (продольными) и лобовыми (торцевыми) проходками (рис.4.9; 4.10).

При работе по продольной технологической схеме (рис.4.9) экскаватор за несколько проходок разрабатывает грунт, передвигаясь вдоль бровки котлована. Разрабатываемый грунт при последней проходке может укладываться в отвал на расстояние R. За пределами котлована чаще осуществляется погрузка грунта в транспорт с вывозкой за пределы строительной площадки.

Рис. 4.8 Примерная технологическая схема разработки котлована боковым забоем уширенной проходкой: R – наибольший радиус копания; R_З – наибольший радиус копания на уровне стоянки экскаватора; l_n – длина рабочей передвижки экскаватора; B₁ – оптимальное расстояние от оси экскаватора до бровки откоса; В₂ – расстояние от оси экскаватора до подошвы внешнего откоса.

Рис. 4.9 Примерная технологическая схема разработки котлована боковой продольной проходкой экскаватором, оборудованным обратной лопатой: Н – наибольшая глубина копания; R – наибольший радиус копания; R₁ – наибольший радиус выгрузки; Н₁ – наибольшая высота выгрузки; В – ширина хода экскаватора; l_n – ширина одной проходки или рабочий ход экскаватора

Максимальная передвижка экскаватора до нового уступа по дну котлована lп = 0,75∙R, м.

Кроме продольных, разработку котлованов производят лобовыми проходами (рис.4.10) по технологическим схемам, аналогичным для экскаватора с прямой лопатой. При этом экскаватор располагается на уровне верхней бровки и производит погрузку грунта при двухсторонней подаче транспорта.

Рытье траншей обычно выполняют лобовыми (торцевыми) проходками одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, драглайном с емкостью ковша 0,15 – 1,5 м³, а также цепными или роторными многоковшовыми экскаваторами. Грунт укладывают в отвалы на одну или две стороны, а избыток грунта частично вывозится в отвалы.

Обоснованно выбранная технологическая схема производства работ при разработке котлована или траншей, план и разрез вычерчиваются в масштабе 1:50 или 1:100. При этом обозначаются все необходимые размеры согласно примерных схем, указанных выше.

При относительно небольшой глубине выемок под котлованы целесообразно вести разработку лобовыми проходками с расположением транспорта выше уровня подошвы забоя (рис. 4.11). Однако, в этом случае должно быть соблюдено условие:

h £ H₁-(h_т+0,8), м (4.15)

где h – глубина котлована, м;

H₁ – максимальная высота выгрузки экскаватора, м;

h_т - высота транспортной единицы до верха борта (2,5 3,5 м);

0,8 – запас высоты от нижней точки ковша до верха борта, м.

Максимальная ширина забоя от оси экскаватора до бровки у погрузочного пути:

В₂ = R₂ – ( +1), м (4.16)

где R₂ – радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Н₁, м;

b_т – ширина хода транспортной единицы, м;

1 – запас, принимаемый с учетом возможности оползания бровки, м.

Рис. 4.10 Примерная технологическая схема разработки котлована, оборудованного прямой лопатой, лобовым забоем:

R – наибольший радиус резания; R_З – наибольший радиус копания на уровне стоянки экскаватора; Н – наибольшая высота копания; В_ст^min – минимальная ширина забоя на уровне стоянки; В_бр^опт – оптимальная ширина забоя на уровне бровок; a - максимальный угол поворота стрелы.

Рис. 4.11. Примерная технологическая схема разработки котлована экскаватором, оборудованном прямой лопатой:

R – наибольший радиус резания, R₂ –радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Н₁, R₃ – радиус резания на уровне стоянки, -длина рабочей передвижки вдоль оси забоя (2-3 м), В –общая ширина забоя при лобовой проходке с погрузкой в транспорт, находящийся на бровке котлована

Общая ширина забоя при такой проходке будет равна:

В = В₁ + В₂ = 0,75· R + R₂ – ( +1), м (4.17)

где В₁ – ширина левой части забоя по ходу экскаватора, принимаемая по уравнению В₁ = 0,75∙R, м;

R – наибольший радиус копания, м;

В₂ – ширина забоя от оси экскаватора до бровки у погрузочного пути, м.