книги из ГПНТБ / Тарновский, Ю. К. Механизированная разработка грунта в зимнее время

Рис. 20. Разработка грунта блоками, нарезанными баровой машиной

а — поперечный разрез забоя; б — план забоя

90

Р ы х л е н и е м е р з л о г о г р у н т а с р е д ­

в некоторых случаях наиболее экономичным

Рис. 21. Схема разработки котлована пнев­ матическим отбойным молотком

является применение для рыхления мерзлого грунта отбойных молотков, питаемых обычно от передвижных компрессоров. Отбойные мо­ лотки работают при давлении в воздушной се­ ти 4,5—5 ати и расходуют на молоток около 1 мг сжатого воздуха в минуту.

91

Производительность труда рабочих при ра­ боте отбойными молотками в большой степе­ ни зависит от правильной организации их ра­ боты, которая должна быть направлена на то, чтобы разрушение основного объема разраба­ тываемого грунта велось за счет скола. По­ следовательность работы (рис. 21) заключает­ ся в том, что сперва в углу разрабатываемого котлована разрыхляется и очищается от раз­ рыхленного грунта пионерный приямок (это наиболее трудоемкая часть работы), затем, ме­ тодом скола в сторону этого приямка, он уд­ линяется в пионерную траншею, идущую вдоль одной из сторон котлована, после чего осталь­ ная площадь котлована разрабатывается пу­ тем скола в сторону пионерной траншеи. Раз­ работку ведут послойно, при толщине слоев

15—25 см.

По трудности разработки отбойными молот­ ками и соответственно по величине выработки мерзлые грунты разделяются на 4 группы:

1м группа (выработка принимается за

100%). Грунт растительный и торф без кор­ ней; лёсс влажный, естественной влажности и рыхлый; песок естественной влажности без примесей, суглинок легкий или лёссовидный, супесок без примесей;

Им группа (80% от выработки для грунтов I группы). Галька и гравий размером до40.ши, глина жирная мягкая или насыпная с приме­ сью гравия и строительного мусора, грунт рас­ тительный и торф с корнями или с примесью мусора или гравия, лёсс влажный смешанный с гравищ/, песок, супесок и суглинок с приме­ сью гравия до 40% по объему, супесок сле­ жавшийся с примесью строительного мусора,

92

солончак мягкий, чернозем естественной влаж­ ности;

Шм группа (60% от выработки для грунтов I группы). Галька и гравий размером до 150 мм или с примесью булыг; глина тяжелая ломовая или мягкая с примесью щебня и бу­ лыг, или сланцевая; лёсс плотный и отвердев­ ший, песок и супесок с примесью гравия или щебня или булыг, или насыпной слежавшийся с примесью щебня или строительного мусора, чернозем сухой отвердевший;

IV m группа (45% от выработки для грунтов I группы). Глина карбонная или кембрийская, или моренная с валунами; солончак отвердев­ ший.

4. МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА В МЕРЗЛОМ СОСТОЯНИИ

Все описанные выше методы разработки мерзлого грунта основаны на предваритель­ ной подготовке. Все они отличаются значи­ тельной трудоемкостью и стоимостью и повы­ шают конечную стоимость разработки грунта.

Поэтому параллельно с совершенствованием методов подготовки мерзлого грунта к разра­ ботке обычными землеройными машинами в течение ряда лет ведут работы по созданию такого землеройного оборудования, которое позволило бы вести разработку твердомерзло­ го грунта без его предварительной подготовки.

Р а з р а б о т к а о д н о к о в ш о в ы м и э к ­ с к а в а т о р а м и . Одноковшовые экскавато­ ры обычного типа развивают на режущей кромке ковша усилие, превосходящее величи­ ну, необходимую при обычных условиях на­ полнения ковша, и позволяющее им преодоле­

93

вать случайно встречающиеся в талых грун­ тах препятствия, как-то: корни, камни и т. п.

Это усилие может быть повышено (в пре­ делах нормальной мощности, развиваемой дви­ гателем) за счет снижения скорости движения ковша; за счет временного форсирования дви­ гателя (за счет кратковременного повышения его мощности). Последняя возможность зави­ сит от типа двигателя, причем наименее бла­ гоприятные в этом отношении показатели име­ ют двигатели внутреннего сгорания, которые при форсировании порядка 10—15% глохнут.

За счет избыточного режущего усилия од­ ноковшовый экскаватор (с прямой или обрат­ ной лопатой) может взламывать мерзлую кор­ ку без ее предварительной подготовки при толщине, не превышающей:

отрицательных факторов, а именно: производительность экскаватора резко па­

дает ввиду замедления каждого цикла при взламывании мерзлой корки;

резко возрастает износ экскаватора ввиду работы его на предельных усилиях.

В связи с этим на протяжении последних лет работают над созданием специальных ти­ пов одноковшовых экскаваторов для разра­

жена совершенно правильная мысль о том, что твердомерзлый грунт требует очень больших затрат энергии на резание и примерно в де­

94

сять раз меньших — при разрушении его ска­ лыванием.

Были сделаны попытки вмонтировать в ре­

на четыре зуба и разрушающий грунт скалы­ ванием при подаче ковша (аналогично работе пневматического отбойного молотка).

Однако проведенные на опытных экземпля­ рах эксперименты показали пока неблагопри­ ятные результаты. Выяснилось, что энергия удара активных зубьев недостаточна для раз­ рушения грунта при нормальной скорости по­ дачи ковша (заполнение его занимало 15— 20 мин) и к тому же они быстро выходят из строя.

Э к с к а в а т о р с н а г р е в а е м ы м к о в ­ шом. Это решение основано на том, что если придать ковшу экскаватора достаточно высо­ кую температуру, то при соприкосновении ре­ жущего края с грунтом последний будет от­ таивать и резаться уже в талом состоянии. Для этой цели ковш снабжают системой электри­ ческого обогрева. Однако проведенные иссле­ дования показали, что скорость распростране­ ния тепла в грунте недостаточна и оттаивание грунта происходит слишком медленно, чтобы обеспечить нормальную работу экскаватора, построенного по этому принципу.

М е х а н и ч е с к и е к у с а ч к и (КИГ). По­ пытки разработки мерзлого грунта с помощью механических кусачек, смонтированных на стреле одноковшового экскаватора, показали, что условия работы такого исполнительного органа чрезвычайно тяжелы ввиду того, что он обречен на частые поломки и имеет большой вес.

95

Таким образом, можно констатировать, что на сегодняшний день задача создания одноков­ шовых экскаваторов, специально приспособ­ ленных для разработки мерзлых грунтов без их предварительной подготовки, не разрешена.

Р а з р а б о т к а м н о г о к о в ш о в ы м и э к ­ с к а в а т о р а м и . Особенность многоковшо­ вых экскаваторов заключается в их работе по принципу равномерного снятия относительно тонкой стружки и в успешном использовании их для разработки мерзлых грунтов. В настоя­ щее время в СССР создано несколько моделей роторных экскаваторов, приспособленных для проходки траншей в мерзлом грунте. В основу приспособления роторных экскаваторов для работы в этих условиях положен такой прин­ цип: кромки ковшей экскаватора не должны участвовать в работе разрушения мерзлого грунта.

Для этого служит специальный режущий инструмент в виде клыков, зубьев или коро­ нок со вставками из твердого сплава, укреп­ ляемых на ковшах экскаваторного ротора.

Наиболее совершенной системой расста­ новки зубьев является система «крупного ско­ ла», при которой они расставляются в ступен­ чато-шахматном порядке, и комплект зубьев на ковшах ротора составляет только одну группу. При этом в каждой линии реза (сум­ ма которых равняется ширине ротора) рабо­ тает только один зуб со значительной толщи­ ной снимаемой им стружки. Таким образом, и общее количество зубьев и число зубьев, од­ новременно находящихся в забое, получается наименьшим, в связи с чем снижается трение зубьев о грунт и повышается экономичность ис­ пользования мощности двигателя.

96

Зубья роторного экскаватора легко заме­ няются, а продолжительность их работы сос­ тавляет: летом 30—40 км пройденной траншеи; зимой от 0,2 до 2 км в зависимости от абра­ зивных качеств грунта.

В технических условиях на роторные экска­ ваторы, намечаемые к выпуску на ближайшие годы, предусмотрена обязательная возмож­ ность их работы в тяжелых и мерзлых грун­ тах. Размерный ряд роторных экскаваторов, разработанный ВНИИЗЕММАШ совместно с СКВ Газстроймашина, приведен в табл. 13.

С п л о ш н о е в ы б у р и в а н и е . При разра­ ботке в мерзлом грунте отдельных ям или кот­ лованов небольшого сечения при значитель­ ной толщине мерзлого слоя (или в зоне вечной мерзлоты) достаточно эффективным оказыва­ ется способ сплошного выбуривания. Он за­ ключается в том, что по площади котлована бурят вплотную одну к другой (последователь­ ными рядами) скважины на полную глубину котлована (или только на глубину мерзлого слоя). Последнее целесообразно в тех случа­ ях, когда толщина мерзлого слоя значительно меньше полной глубины котлована. При этом нижележащие талые слои грунта можно раз­ рабатывать более эффективным средством, например при помощи грейфера.

Бурение производят в этом случае стан­ ками вращательного бурения с головкой, обес­ печивающей максимальную долю разрушения мерзлого грунта сколом. Диаметр проходимой таким станком скважины должен быть не ме­ нее 400 мм.

При бурении скважин бур заглубляют в мерзлый грунт примерно на 0,4 м, а затем его поднимают, вынося на поверхность на шнеко-