1.4 Устройство наклонного въезда в котлован

Принимаем уклон наклонного въезда в котлован i = 10% [1]. Для прямой лопаты устройство наклонного въезда в котлован является первой и обязательной стадией его разработки. Экскаватор, перемещаясь вдоль длины котлована, начинает разрабатывать грунт ниже уровня стоянки его движителей, постепенно заглубляясь в конце наклонного въезда до границы подошвы котлована на проектную глубину H_п . Разработка грунта должна начинаться на расстоянии L=H_п/0.1 от будущей подошвы котлована. Учитывая сложность разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватором прямая лопата (особенно грунта III группы), проходку въезда в котлован до подошвы котлована с глубиной H_п выполняем экскаватором с переустановкой ковша на обратную лопату, а дальнейшую разработку пионерной траншеи необходимой ширины, и боковых забоев разрабатываем после обратной переустановки ковша экскаватором прямая лопата.

Определяем расстояние L от границы будущей подошвы котлована до начала въезда в котлован, м:

L = H_п/i,

где i - уклон въезда в котлован. Приняв i = 10%, тогда L, м

L = 4.5/0.1 = 45

Для обеспечения двухстороннего движения автосамосвалов по дну въездной траншеи в котлован необходимо соблюдать условие, чтобы его ширина по низу составляла 7…..8 метров, а при одностороннем движении транспорта 3.5……4 м. Т.к. въезд в котлован в дальнейшем подлежит обратной засыпке, целесообразно принять одностороннеее движение транспорта по въездной траншее. Тогда ширина дна въездной траншеи составит 4 метра. При этом одна сторона пионерной траншеи будет является продолжением одной стороны въездной траншеи и одновременно одной боковой стороной котлована вдоль его длины (рис.1.3). Принимаем следующую технологическую схему разработки котлована. Экскаватор разрабатывает пионерную траншею вдоль одной из длинных сторон котлована лобовым забоем, а затем последовательными боковыми проходками разрабатывает остальной массив грунта.

1.5 Разработка пионерной траншеи. Определение технологической схемы

разработки и технологических параметров рабочего места экскаватора

Разработка котлована начинается с проходки пионерной (разрезной) траншеи лобовым забоем вдоль длинной оси котлована (рис. 1.3,а) так, что одна из сторон пионерной траншеи является одной стороной котлована. Дальнейшая разработка котлована осуществляется последовательными одинаковыми боковыми забоями, расположенными по одну сторону от пионерной траншеи.

а) б)

Рисунок 1.2 Схема пионерной траншеи при разработке котлована: а)-пионерная траншея; б)-схема экскаваторных боковых проходок

Рисунок 1.3 - Геометрическая форма сплошного котлована: а,b-ширина и длина по низу; а₁,b₁-ширина и длина по верху; Н_эк- высота, подлежащая разработке экскаватором На нижнем чертеже рис.1.3 переобозначить Н_р на Н_эк

По табл. 1.11 или 1.12 выбираем типоразмер экскаватора прямая лопата с рекомендуемой максимальной глубиной копания H_З, ближайшей большей к расчетной H_эк с учетом выполнения условия наполнения ковша за одно черпание, удовлетворяющее соотношению H_нап ≤ H _эк (см. табл. 1.9) [1].

Таблица 1.9

Наименьшая высота забоя H_нап, обеспечивающая наполнение ковша с верхом

Вместе с тем вместимость ковша подбираемого экскаватора зависит от общего объема разрабатываемого грунта, что также необходимо дополнительно учитывать при выборе типоразмера экскаватора и объема ковша, пользуясь таблицей 1.10. Тип ковша выбирают в зависимости от разрабатываемой категории грунта: для грунтов I и II категории - со сплошной режущей кромкой для Ш и IV - с зубьями.

Таблица 1.10

Ориентировочная вместимость ковша экскаватора в зависимости от объема

разрабатываемого грунта.

Объем работ м3	до 500	500-1500	1500-5000	5000-11000	11000-15000	более 15000
Рекомендуемая вместимость ковша, м3	0.15-0.25	0.25-0.40	0.5-0.65	0.65-0.80	0.80-1.0	1.0-3.0

Таблица 1.11

Размерные параметры механических экскаваторов, оборудованных прямой

лопатой при копании траншей котлованов

Таблица 1.12

Размерные параметры гидравлических экскаваторов, оборудованных прямой

лопатой при копании траншей котлованов

Для котлована с глубиной разработки (высотой забоя) H_эк =4.3 м с учетом удовлетворения перечисленных выше условий, представленных таблицах [1.9, 1.10], по таблице 1.11 или 1.12 [3] выбираем экскаватор прямая лопата. Для нашего случая по таб 1.11 выбираем экскаватор марки ЭО-2503.

Необходимые для дальнейшего расчета технические характеристики и технологические параметры экскаватора прямая лопата ЭО-2503 выписываем из таблицы 1.11 в таблицу 1.13.

Таблица 1.13

Основные технические характеристики экскаватора

Типоразмер (марка) экскаватора	ЭО-2503
Рекомендуемая максимальная высота разработки (забоя) НЗ, м	6.9
Вместимость ковша qЭ, м3	2.5
Наибольший радиус копания Rр, м	11
Радиус копания на уровне стоянки, наименьший rст, м	4.5
Радиус копания на уровне стоянки, наибольший Rст, м	7.2
Рекомендуемый радиус разгрузки RВ, м	10.8
Продолжительность цикла экскавации tц, с (см. табл.1.14)	27

Проверяем выполнение технического условия

Н_З ≥ Н_эк

6.9≥4.3

Условие выполняется.

Проверяем условие наполнения ковша экскаватора за одно черпание, м

H_нап ≤ H_эк ,

3.5≤4.3

Условие выполняется.

Устанавливаем возможность разработки откосов необходимых размеров выбранной моделью экскаватора ЭО-2503 с одного рабочего места (стоянки) экскаватора. Для этого расчитаем величину передвижки ℓ_п экскаватора прямая лопата вдоль оси его движения между текущими рабочими местами (стоянками) , м

ℓ_п=R_cт - r_ст,

где R_cт , r_ст - соответственно наибольший и наименьший радиус копания на уровне стоянки экскаватора, м.

ℓ_п=7.2-4.5=2.7

Определяем максимальную расчетную ширину пионерной траншеи по верху, м

В^р_пт=2[(0.95R_р)²-ℓ²_п)]^0.5,

где R_р-наибольший радиус копания (табл. 1.13).

В^р_пт=2[(0.95×11)²-2.7²)]^0.5 = 20.18,

Определяем максимальную расчетную ширину пионерной траншеи по низу на уровне стоянки экскаватора, м

b_пт^max=2(R²_ст-ℓ²_п)^0.5

b_пт^max=2(7.2²-2.7²)^0.5=13.34

Определяем минимальную расчетную ширину пионерной траншеи по низу на уровне стоянки экскаватора, м

b_пт^min=2r_ст,

b_пт^min=2×4.5=9

Проверяем выполнение первого техннологического условия: половина максимальной ширины котлована по верху минус заложение откоса должно быть больше чем половина минимальной ширины разработки пионерной траншеи по низу.

0.5В^р_пт-S> 0.5b_пт^min (1)

Для нашего случая условие (1) выполняется, т.к.

0.5×20.1-4.3>0.5×9,

5.75>4.5

Если условие (1) не выполняется надо выбрать другой экскаватор с технологическими параметрами, обеспечивающими выполнение условия (1).

Если условие (1) выполняется, то переходим к проверке второго технологического условия : половина максимальной ширины пионерной траншеи по верху минус заложение откоса должно быть меньше чем половина максимальной ширины траншеи по низу.

0.5В^р_пт-S < 0.5b_пт^max (2)

Для нашего случая условие (2) выполняеться т.к.

0.5×20.1-4.3<0.5×13.34,

5.75<6.67

Если условие (2) выполняется, то принимаем ширину пионерной траншеи по верху, равную расчетной.

В_пт=В^р_пт,

следовательно

В_пт=20.1,

а ширину по низу

b_пт=b_пт^min,

b_пт=9

Если второе условие не выполняется, то перерасчитываем максимальную ширину траншеи по верху по формуле

В_пт=2( 0.5b_пт^max + S),

определяем для этого случая ширину пионерной траншеи по низу по формуле

b_пт= В_пт-S

и выполняем проверку технологического условия: половина ширины траншеи по низу должна лежать в интервале

0.5b_пт^max <0.5b_пт< 0.5b_пт^min

При лобовом забое для обеспечения двухстороннего движения автосамосвалов по дну пионерной траншеи необходимо соблюдать условие, чтобы его ширина по низу составляла 7…..8 метров, а при одностороннем движении транспорта 3.5……4 м.

Т.к. b_пт=9.0 м, то при разработке пионерной траншеи лобовым забоем принимаем двустороннее движение автосамосвалов по ее дну.