4.7Разработка грунта бульдозерами

Бульдозеры являются землеройно-транспортными машинами, т.е. машинами, способными не только разрабатывать, но и перемещать грунт.

Бульдозер состоит из базового тягача (трактор на гусеничном, реже – пневматическом ходу) и навесного рабочего оборудования в виде отвала той или иной конструкции. В ряде случаев в задней части базового трактора навешивается дополнительное оборудование для рыхления грунта, корчевки пней, собирания веток срезаемого кустарника, мелких деревьев и проч. Такую машину называют бульдозером-рыхлителем, корчевателем-собирателем и т.д. Более подробно эти вопросы рассматриваются в курсе «Строительные машины». Основные части бульдозера показаны на рисунке 16.

Отвал бульдозера может быть неповоротным, т.е. располагающимся под углом 90⁰ с оси движения, и поворотным, т.е. допускающим установку под заданным острым углом и перемещающим грунт вперед и в сторону.

Рабочий цикл бульдозера обычно включает:

• резание и набор грунта путем снятия стружки (чаще всего 0,1…0,3м);

• перемещение грунта с надвижкой его отвалом;

• разгрузка грунта и возвратный холостой ход.

Иногда, при планировке площадок возвратный ход совмещается с перемещением грунта. Для уменьшения потерь грунта при его перемещении отвал может оборудоваться по бокам «открылками», т.е. дополнительными плоскостями, препятствующими поперечному смещению грунта за пределы отвала.

Бульдозеры являются машинами очень широкого применения, без которых не обходится практически ни одна крупная или средняя стройка. Общий объем грунта, разрабатываемого и перемещаемого бульдозерами, в целом по стране превышает объемы, выполняемые любой другой машиной, включая одноковшовые экскаваторы (см. раздел 1.2.2).

Бульдозеры наиболее эффективны для разработки неглубоких протяженных выемок, при планировке площадок, при возведении насыпей. Они удобны для окучивания грунтов, обратной засыпки траншей, пазух котлованов. При комплексной механизации больших объемов разработки грунта они широко используются как комплектующие (не ведущие) машины, работающие совместно с одноковшовыми экскаваторами. В этих случаях ими обычно производится зачистка дна котлованов, планировка откосов, устройство въездов в котлованы, разравнивание грунта в насыпях и т.д.

Бульдозеры обычно применяются для разработки и перемещения грунтов I…IV групп. В более прочных, в том числе мерзлых грунтах, необходимо предварительное рыхление, для чего часто используются бульдозеры-рыхлители.

Р езание грунта бульдозером наиболее эффективно на горизонтальных участках и, особенно, на спусках, ибо часть силы тяги, затрачиваемая на резание грунта на спусках возрастает, а доля, расходуемая на передвижение самого бульдозера, уменьшается. Тем не менее, на практике довольно часто приходится перемещать бульдозером грунт из выемки к откосу, вести планировку откосов. В этих случаях, т.е при движении бульдозера на подъем, желательно перемещать грунт без срезки. Предельная крутизна откосов для работы бульдозеров не должна превышать 1:2,5.

Длина пути набора грунта составляет чаще всего l_н = 6…10м. В прочных грунтах, где толщина стружки мала, эта длина может быть большей. Толщина стружки может быть постоянной или переменной, как показано на рисунке 17.

Если перемещение грунта производится на расстояние до 70м, бульдозер обычно возвращается в забой задним ходом, если более 70м – разворачивается на 180⁰ и возвращается передним ходом. Высокая производительность достигается при небольших перемещениях грунта – менее 40м (при перемещении на 100м она в 2…2,5 раза ниже, чем при 40м). По этой причине при дальности перемещения более 40м часто ведут разработку с промежуточными валами, которые затем удаляются, т.е. перемещаются в общий отвал (кавальер).

Разработка бульдозерами протяженных выемок (каналов и проч.) может вестись двумя способами (рисунок 18):

• продольным,

• поперечным.

П

Рисунок 18 Схемы работы бульдозера при разработке протяженных выемок: а – продольная, б – продольная с промежуточными валами (продольно-поперечная), в – поперечная

ри продольном способе ( рисунок 18а) бульдозер движется параллельно оси выемки (канала), перемещая грунт вперед по ходу разработки, за пределы

выемки в кавальер. Такой способ применяется сравнительно редко, обычно при малой ширине выемки. Возможен также более рациональный вариант такой схемы (продольно-поперечная разработка), при которой грунт не сразу перемещается в кавальер, а смещается сначала в промежуточный вал на оси канала, откуда другим бульдозером перемещается в кавальер (рисунок 18б). Работа идет ярусами 0,3…0,5м.

При поперечном способе (рисунок 18в) бульдозер движется перпендикулярно оси выемки и перемещает грунт в кавальер (по одну или обе стороны выемки).

При откопке широких котлованов бульдозер чаще всего работает как при описанном поперечном способе, т.е. движется параллельно меньшей стороне котлована. При значительной ширине котлована грунт обычно перемещается в отвалы по обе стороны котлована, при малой – по одну сторону. При откопке широких котлованов наибольшая производительность достигается при движении бульдозера от центра к откосу, так как в этом случае грунт перемещается на меньшие расстояния.

Для повышения производительности бульдозеров применяют ряд технологических приемов:

• резание грунта по возможности под уклон, применение гребенчатой срезки;

• спаренная работа двух бульдозеров (иногда совмещается работа трех бульдозеров);

• траншейная разработка;

• резание боковой кромкой отвала.

Резание грунта под уклон, естественно, не всегда возможно, но если на каких-либо участках такая возможность представляется, она должна быть обязательно реализована. Применение гребенчатой срезки показано на рисунке 16в. Такая срезка наиболее эффективна в прочных грунтах. Она обеспечивает в среднем бόльшую толщину стружки и уменьшает длину пути резания грунта, которая всегда связана со снижением скорости движения и повышением нагрузки на двигатель тягача.

Спаренная работа двух бульдозеров позволяет существенно уменьшать потери грунта при его перемещении. Бульдозеры в этом случае движутся параллельно, рядом друг с другом, так что расстояние между отвалами (в свету) составляет 0,3…0,4м. Иногда срезка ведется тремя бульдозерами, что дополнительно повышает эффективность транспортировки грунта, но технологически это несколько сложней.

При траншейном способе разработка грунта ведется полосами (траншеями) на ширину отвала с оставлением между ними полос нетронутого грунта (валов) шириной 0,4…0,6м (рисунок 19а). Эти валы окаймляют траншеи и препятствуют потерям грунта. Они срезаются после образования нескольких траншей. Такой технологический прием также позволяет снижать потери грунта при транспортировке. Он удобен не только при откопке выемок, но и при планировке территорий (при срезке возвышенных участков). Его обычно не применяют лишь при небольших объемах работ и при сложной конфигурации выемок.

Резание боковой кромкой отвала преследует ту же цель – уменьшение потерь грунта при транспортировке. Как показано на рисунке 19б, срезка грунта делается не всем отвалом, а его частью (кромкой), составляющей лишь 50…70% от площади отвала. Потерям препятствует с наружной стороны уступ не срезанного грунта, с внутренней – незагруженная кромка отвала.

Бульдозеры находят широкое применение не только в земляных работах, но и для расчистки территорий, от кустарника, небольших деревьев, пней, крупных камней и т.д. Трудно переоценить значение бульдозеров и как средства обеспечения нормального хода всего комплекса строительных работ: бульдозеры расчищают площадки от снега, делают временные проезды на труднопроходимых участках, выравнивают места для складирования материалов, установки лесов, подмостей, механизмов, вытаскивают застрявшие в грязи автомашины и т.д.

Рисунок 19 Технологические приемы рациональной разработки выемок бульдозерами:

а – траншейная разработка, б – резание боковой кромкой