Продолжение табл. 3.15
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Чернозем и |
|
|
|
|
|
каштановые |
|
|
|
|
|
земли: |
|
|
|
|
|
естественной |
I |
I |
I |
I |
I |
влажности |
|
|
|
|
|
отвердевшие |
II |
II |
III |
II |
III |
Щебень всякий, |
II |
- |
III |
- |
- |
а также с |
|
|
|
|
|
примесью булыг |
|
|
|
|
|
Пески сухие |
Вне |
- |
III |
Вне |
- |
сыпучие |
группы |
|
|
группы |
|
(барханные и |
|
|
|
|
|
дюнные) |
|
|
|
|
|
Впереувлажненных сыпучих грунтах, в местах переходов и на участках малых радиусов кривизны используют менее производительные одноковшовые экскаваторы с обратной лопатой. Рытье траншей по трассе должно выполняться
сопережением изоляционно-укладочных работ на 2-8 км. Разрывы между граничащими захватками (перемычки) устраняются одноковшовыми экскаваторами.
Внаиболее благоприятных условиях ( при коэффициенте сменности 1,4) дневная производительность разработки траншей под трубопроводы диаметрами 1220-1420 мм достигает роторным экскаватором 500 м, одноковшовым экскаватором 100 м. Каждый из применяемых экскаваторов в отдельности не может обеспечить возрастающие темпы строительства, поэтому используют различные комплекты машин [97,98].
Во избежание непроизводительных затрат и повышения темпа земляных
работ в 1,5-3 раза рекомендуются три дифференцированных способа разработки траншей при следующих комплектах машин:
для первого способа – одноковшовые экскаваторы и бульдозеры; для второго способа – роторные экскаваторы и бульдозеры; для третьего способа – роторные экскаваторы (рис.3.19, 3.20).
Эффективность, например, первого дифференцированного способа разработки траншеи подтверждается графиком расчета производительности, приведенном на рис.3.21.
Засыпка траншей производится бульдозерами и специальными траншеезасыпателями роторного или шнекового типа.
При разработке и засыпке траншей для пересчета объемов работ разрыхленного грунта на объем в плотном состоянии при невозможности замера последнего. Грунт замеряется и оплата производится как за его разработку в плотном теле.
Рис.3.19. Профили траншей, разрабатываемых дифференцированно бульдозером и одноковшовыми экскаваторами:
а – пионерная траншея глубиной до 0,9 м разрабатывается продольными проходами бульдозера-рыхлителя; б – пионерная траншея глубиной более 0,9 м разрабатывается продольными проходами бульдозера-рыхлителя; в – пионерная траншея разрабатывается поперечными проходами бульдозера рыхлителя (размеры в м)
200
Рис.3.20. Поперечное сечение траншей, разрабатываемых роторными экскаваторами дифференцированным способом:
а – пионерная траншея шириной В1=1/2 В2; глубиной Н2=Н1; площади сечений F1 ≈F2; б – пионерная траншея шириной; В1=В2; глубиной Н2=1/2Н1; площади сечений F1 ≈F2; в – пионерная траншея шириной В1<В2; глубиной Н1<Н2; площади сечений F1 ≈F2; I – разработка пионерной траншеи первым роторным экскаватором; II – разработка траншеи до проектных размеров вторым роторным экскаватором
Рис.3.21. Изменение линей ной производительности одноковшового экскаватора ЭО4121 в зависимости от глубины пионерной траншеи (НБ), разрабатываемой бульдозером:
для экскаватора с ковшом вместимостью 1 м3; для экскаватора с ковшом вместимостью 0,65 м3;
1 – для всех групп грунтов, %; 2-3 – для грунтов I группы; 4-5 – для грунтов II группы; 6-7 – для грунтов III группы; 8-9 – для грунтов IV группы; 10-11 – для грунтов V группы; 12-13 – для грунтов VI группы
201
Различают два вида разрыхления: первоначальное и остаточное. Первоначальное разрыхление образуется в момент разработки грунтов, а остаточное остается в земляном сооружении после уплотнения его естественным путем (табл.3.16).
Таблица 3.16
|
Разрыхление грунтов |
|
|
|
Остаточное, |
Грунты |
Первоначальное, |
|
% |
% |
Галька |
26-32 |
6-9 |
Глина ломовая |
26-32 |
6-9 |
Глина: |
|
4-7 |
мягкая,жирная |
24-30 |
мореная |
26-32 |
6-9 |
сланцевая |
26-32 |
6-9 |
Гравий мелкий и |
14-23 |
1,5-5 |
средний |
|
|
Грунт растительного |
|
|
слоя: |
|
|
без корней |
20-30 |
3-4 |
с корнями или |
14-28 |
1,5-5 |
примесями |
|
|
Лёсс: |
|
1,5-5 |
нормальной влажности |
14-28 |
сухой |
24-30 |
4-7 |
Мергель |
33-37 |
11-15 |
Опоки |
33-37 |
11-15 |
Песок: |
|
|
без примесей |
8-17 |
1,2-5 |
с примесью щебня и |
14-28 |
1,5-3 |
гравия |
|
Остаточное, |
Грунты |
Первоначальное, |
|
% |
% |
Разборная скала |
30-45 |
10-20 |
Скальные разрыхленные |
45-50 |
20-30 |
грунты |
|
1,5-5 |
Солонец и солончак |
14-28 |
мягкие |
|
|
Суглинок: |
|
1,5-5 |
легкий и лёссовидный |
14-28 |
с примесью щебня и |
26-32 |
6-9 |
гравия |
|
4-7 |
Суглинок тяжелый |
24-30 |
|
|
Окончание табл. 3.16 |
|
|
|
Суглинок: |
|
|
с примесью щебня и |
8-17 |
1-2,5 |
гравия |
|
|
с примесью гравия и |
14-28 |
1,5-5 |
щебня |
|
3-4 |
Торф |
20-30 |
Подсчет объема земляных работ при отрывке траншей производится по формуле:
V = LТ SТ |
, |
(3.47) |
где LТ – длина разрабатываемой траншеи; |
SТ – площадь |
поперечного |
сечения траншеи. |
|
|
Установочная мощность N (в кВт) землеройной машины или колонны зависит от параметров грунта и требуемой технической производительности:
Ν = k уkвk рSТ υ / 3600 , |
(3.48) |
где kу – коэффициент, учитывающий отношение времени копания к времени рабочего цикла, равный для одноковшовых экскаваторов kу=0,5 – 0,8, для бульдозеров kу = 0,3 – 0,9, для роторных экскаваторов kу=1,0; kв – коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные механизмы, равные для одноковшового экскаватора и бульдозера kв = 0,2 – 0,5, для роторного экскаватора kв = 0,6 – 0,8; kр = удельное сопротивление резанию и копанию (табл.3.17); υ – скорость разработки траншеи, м/ч.
Таблица 3.17
Удельное сопротивление резанию и копанию kр, кПа
Категория |
Число ударов |
Бульдозер |
Экскаватор с |
Роторный |
грунта |
плотномера |
|
обратной |
экскаватор |
|
ДОРНИИ |
|
лопатой |
|
I |
1-4 |
20-85 |
30-80 |
70-230 |
II |
5-8 |
58-210 |
70-160 |
210-400 |
III |
9-16 |
160-300 |
120-250 |
380-660 |
IV |
17-34 |
260-440 |
220-360 |
650-800 |
V |
35-70 |
330-600 |
330-550 |
800-1200 |
VI |
70-140 |
480-850 |
430-750 |
1000-2200 |
Производительность техники при выполнении земляных работ определяется следующим образом.
Одноковшовые экскаваторы
Производительность экскаватора зависит от конструктивных качеств машины, уровня организации производства земляных работ, состояния и качества грунта и забоя, квалификации машиниста, качества системы управления экскаватора и др.
Техническая производительность экскаватора – это его максимально возможная производительность при непрерывной работе в определенных условиях, которые учитываются коэффициентами: наполнения ковша, влияния разрыхления грунта и влияния продолжительности цикла.
Для определения технической производительности одноковшового экскаватора пользуются формулой [59]:
ПТо = qnkн |
1 |
. |
(3.49) |
|
|
k p |
|
где ПТо – техническая производительность, м3/ч; q – геометрическая емкость
ковша, м3; n = 3600/tn - число циклов за 1 ч работы; tn – продолжительность цикла по хронометражным наблюдениям, с; kн – коэффициент наполнения ковша грунтом (kн = 0,6 – 1,2); kр – коэффициент разрыхления грунта
(табл.3.18).
Теоретическая продолжительность цикла
tц = tk + tn + tв + tnn , |
(3.50) |
где tk – продолжительность копания; tn – продолжительность поворота на выгрузку; tв – продолжительность выгрузки; tnn – продолжительность поворота
в забой.
Ориентировочные значения продолжительности цикла одноковшового экскаватора приведены в табл. 3.19.
Эксплуатационную производительность того же экскаватора определяют по формуле:
где Пэ – эксплуатационная производительность, м3/ч; kв – коэффициент использования машины по времени (kв=0,8 – 0,85).
Таблица 3.18
Коэффициент разрыхления грунтов
Грунт |
Категория грунта |
Коэффициент разрыхления грунта |
|
|
первоначального |
остаточного |
Песок-супесок |
I |
1,08-1,17 |
1,01-1,02 |
Растительный |
I |
1,2-1,3 |
1,03-1,04 |
грунт и торф |
|
1,14-1,28 |
|
Лёссовидный |
II |
1,02-1,05 |
суглинок, |
|
|
|
рыхлый, влажный |
|
|
|
лёсс, гравий до 15 |
|
|
|
мм |
|
1,26-1,32 |
|
Ломовая глина, |
III |
1,06-1,09 |
суглинок со |
|
|
|
щебнем |
|
1,33-1,37 |
|
Отвердевший |
IV |
1,11-1,15 |
лёсс, мягкий |
|
|
|
мергель |
|
1,3-1,45 |
|
Крепкий мергель, |
V |
1,1-1,2 |
мягкий |
|
|
|
трещиноватый |
|
|
|
скалистый грунт |
|
1,4-1,54 |
|
Разборная скала и |
VI |
1,2-1,3 |
руда |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.19 |
Ориентировочная продолжительность цикла работы одноковшового экскаватора, с
Объем ковша |
В отвал |
В транспорт |
экскаватора, |
прямая лопата |
драглайн |
прямая лопата |
драглайн |
м3 |
|
|
14–16 |
|
0,15 |
13,6–15 |
17–18 |
18–20 |
0,3 |
11–15 |
15–18 |
11,5–16 |
17–21 |
0,65 |
12–15 |
14–21 |
12,5–18 |
26–25 |
1 |
20–22 |
23–25 |
21–23 |
24–25 |
1,25 |
14–20 |
17–27 |
15–21 |
18–28 |
2 |
22–24 |
25–27 |
24–26 |
27–29 |
2,5 |
22–23 |
32–34 |
23–25 |
34–36 |
Роторные экскаваторы
Техническая производительность роторного траншейного экскаватора определяется возможной производительностью его рабочего органа и мощностью установленного на нем двигателя. Максимально возможная производительность ротора экскаватора, м3/ч, составляет:
|
р |
|
60qкzкnkн |
|
|
|
ПТ |
= |
|
, |
(3.52) |
|
k p |
|
|
|
|
|
где qк – вместимость ковша, м3; zк – число ковшей; n – частота вращения ротора, об/мин; kp – коэффициент разрыхления грунта (значения kp приведены в табл. 3.18); kн – коэффициент наполнения ковшей.
Для грунтов категории I коэффициент kн составляет 0,9-1,2, категории II – 0,8-1,1, категории III -0,75-1 категории IV – 0,7-0,9.
Скорость рабочего хода, м/ч, роторного траншейного экскаватора
υpx = |
ПТ |
, |
(3.53) |
|
|
B hТ |
|
где ПТ – техническая производительность экскаватора, м3/ч; |
В – ширина |
траншеи, м; hТ – глубина траншеи, м. |
|
|
|
Бульдозеры и рыхлители
На базовой машине, гусеничном тракторе 3 (рис. 3.22) могут быть установлены бульдозерное 1 и рыхлительное 5 оборудование. Для изменения положения навесного рабочего оборудования служат гидроцилиндры 2 и 4.
3 
4 2
1
5
Рис.3.22. Навесное оборудование бульдозера и рыхлителя на гусеничном тракторе
Техническую производительность бульдозера, м3/ч, при разработке и перемещения грунта определяем по формуле [59]:
|
ПТБ = 0,5abhΨn |
1 |
, |
(3.54) |
|
k р |
|
|
|
|
где a = h / tgϕ – ширина призмы грунта впереди отвала, м; b,h – длина и высота отвала, м; ϕ – угол естественного откоса грунта в движении, град; Ψ –
коэффициент, учитывающий потери грунта, принимается равным 1-0,005L; L – дальность перемещения грунта, м; n=3600/tц – число циклов за 1 час работы:
tц=t1+t2+t3+t4 – продолжительность цикла, с; t1=l1/υ1 – время резания грунта, с; l1- длина пути резания (обычно 6 – 15 м); υ1 – скорость движения трактора при
резании грунта, м/с; t2=l2/υ2 – время перемещения грунта, с; l2 – путь перемещения грунта, м; υ2 – скорость движения трактора при перемещении
грунта, м/с; t3=(l1+l2)/υ3 – время обратного хода трактора, с; υ3 – скорость движения трактора при обратном его ходе, м/с; t4 – дополнительное время, с (в дополнительное входит время на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с, на распределение грунта и др.); kp – коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого грунта к объему того же грунта в плотном теле (1,12 – для песчаных; 1,22 – для суглинистых; 1,3 – для глинистых грунтов).
Скорость движения трактора зависит от сопротивлений, возникающих при работе бульдозера.
Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с
бульдозером: |
|
W = ∑Wi =W1 +W2 +W3 +W4 , |
(3.55) |
где W1 – сопротивление грунта резанию: |
|
W1 = bsinαck , |
(3.56) |
здесь b-длина отвала, м; α – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с – толщина срезаемого слоя, м; k- коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров; W2 – сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала:
W2 = |
0,5h |
h |
b sinαρгрg(µ ± i) , |
|
(3.57) |
tgϕгр |
|
|
|
|
|
|
|
здесь ϕ гр –угол естественного откоса грунта (ϕгр = 40°– 45°); |
ρгр |
– плотность |
грунта; g – ускорение свободного падения; |
µ – коэффициент трения грунта |
по грунту ( µ = 0,4–0,8, |
причем |
меньшие |
значения берут |
для |
влажных и |
глинистых грунтов); i – уклон пути; W3 – сопротивление трению грунта по отвалу:
W3 = 0,5bh2 ρгрg cos2 δµ′ , |
(3.58) |
здесь δ – угол резания ( δ = 50° – 55°); µ′– коэффициент трения грунта по стали
( µ′ =0,7–0,8 для глины; µ′=0,5–0,6 – для суглинка и супеси; |
µ′=0,35–0,5 – |
для песка); W4 – сопротивление движению бульдозера с трактором: |
W4 = G(ωо ± i) , |
(3.59) |
здесь G – вес бульдозера с трактором; ωо – удельное сопротивление движению
(см. табл. 60 [59]).
Машины находятся в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окружного усилия на ободе ведущего колеса (звездочки) и больше общего сопротивления передвижению.
Техническая производительность бульдозеров при планировочных работах, м2/ч,
П = |
1000υb sinαk |
, |
(3.60) |
|
1 |
|
|
|
k2 |
|
|
где υ- скорость движения бульдозера, км/ч; b– |
длина отвала, |
м; α – угол |
установки отвала в плане по отношению к продольной оси трактора; k1 – коэффициент, учитывающий перекрытие следов (k1 =0,8 – 0,85); k2 – число слоев планирования.
Техническая производительность рыхлителей по объему грунта, подготавливаемого для транспортирования, м3/ч,
П р =1000υh |
zk k |
2 |
/ (k |
3 |
k |
4 |
) , |
(3.61) |
Т |
p 1 |
|
|
|
|
где υ– скорость движения рыхлителя, |
км/ч; hp |
– |
глубина рыхления, м; |
bp – |
ширина полосы рыхления одним зубом (bp = |
|
(2–4)hp , причем большие |
значения соответствуют материалам слоистой структуры с горизонтальным расположением слоев); z – число зубьев; k1 – коэффициент, учитывающий снижение рабочей скорости (k1 =0,7–0,8); k2 – коэффициент, учитывающий уменьшение толщины разрыхляемого слоя грунта (k2 =0,6–0,8), причем меньшие значения соответствуют грунтам, образующим крупный скол, глыбы); k3– число проходов по одному резу; k4 – число слоев рыхления в поперечных направлениях для подготовки грунта к транспортированию.
Необходимые для расчетов данные по удельному сопротивлению грунта резанию и копанию приведены в табл. 3.20.
208
