Методов разработки мерзлых грунтов (по данным ю.К. Тарновского).

Методы разработки мерзлого грунта	Стоимость, руб/м3 (1981г.)	Продолжительность, ч/м3
Рыхление мерзлого грунта рыхлителями на тракторах (бульдозерах)	0,25…0,5	0,03…0,04
– « – ударным способом (клин-бабы, клин-молоты и т.д.)	0,6…0,9	0,1…0,2
– « – взрывным способом	0,2…0,5	0,02…0,04
Отогрев паровыми иглами	0,9	0,2
– « – водяными иглами	0,7	0,18
– « – горизонтальными электродами	1,2	0,08…0,10
– « – вертикальными электродами	1,8	0,10…0,15

В условиях повышенных требований к темпам работ определяющим фактором нередко становится степень освоенности того или иного метода разработки грунта, т.е. оснащенность строительных организаций соответствующим оборудованием, наличие опыта применения конкретного метода.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные методы разработки мерзлого грунта.

2. Какие машины и оборудование используются для рыхления грунта?

3. Что представляет собой блочный метод разработки мерзлого грунта?

4. Какое оборудование используется для оттаивания мерзлого грунта?

5. Какие ограничения возникают при укладке профильных насыпей в зимнее время?

8Комплексная механизация земляных работ

Наиболее эффективной формой механизации земляных работ является комплексная механизация, при которой, как уже отмечалось, работы выполняются комплектом машин и механизмов, взаимоувязанных по своим функциям и производительности (см. часть I раздел 8.5). Применение комплексной механизации особенно актуально при механическом способе выполнения земляных работ, ибо число используемых видов машин и механизмов при нем достаточно велико, и без увязки их в единую систему можно иметь большие потери в производительности.

Общая схема комплексной механизации, состав комплекта машин и связанные с этим частные вопросы решаются на стадии разработки ППР (проекта производства работ). Для наиболее типичных случаев составлены и используются типовые технологические карты (см. часть I, раздел 5.2).

Работы по подбору комплекта машин обычно включают следующие этапы:

• разделение намеченной работы на отдельные операции или группы операций (процессы);

• выделение ведущих операций (процессов);

• выбор ведущих машин;

• выбор комплектующих машин;

• оценка производительности комплекта машин в целом, позволяющая сравнивать рассматриваемый вариант комплекта с другими вариантами.

Разделение намеченной работы на отдельные операции (процессы) должно охватывать по возможности все ожидаемые операции, ибо неохваченные операции выпадут из рассмотрения при подборе машин, т.е. останутся немеханизированными. Главным же принципом комплексной механизации является сведение к минимуму или полное исключение ручного труда, что применительно к земляным работам особенно важно, ибо трудоемкость ручных земляных работ обычно в десятки раз превышает трудоемкость механизированных.

Выделение ведущих операций (процессов) обычно основывается на оценке объемов и продолжительности работ каждой операции, их роли в общем процессе. В большинстве случаев такой выбор представляется очевидным и не вызывает затруднений. Очевидно, например, что ведущей операцией при устройстве выемок любого назначения будет разработка грунта. Тем не менее такая определенность несколько снижается, когда процесс приходится рассматривать с разных позиций, например, как сложный или как простой. При сложном процессе удобно рассматривать каждый составляющий (простой) процесс раздельно и выделять в каждом таком процессе свои ведущие операции. Например, рассматривая как единый сложный процесс разработку котлована совместно с транспортировкой грунта, укладкой его в профилированную насыпь, можно выделить последовательную цепь ведущих операций, т.е. откопку грунта, его транспортировку, укладку в насыпь. При этом укладка грунта в насыпь в свою очередь может быть разбита на цепь ведущих операций более низкого уровня – навал грунта, разравнивание, доувлажнение, уплотнение.

Ситуации, когда процессы удобно рассматривать как сложные и выделять не одну, а несколько последовательно выполняемых ведущих операций, могут встречаться довольно часто. В частности, когда перед откопкой грунта необходимо его рыхление или снятие растительного слоя, процесс разработки такого грунта можно рассматривать как сложный, при котором первой по счету ведущей операцией будет упомянутое рыхление или срезка растительного слоя.

Очевидно, что все последовательно протекающие ведущие операции должны быть тесно увязаны друг с другом, ибо остановка любой из таких операций неизбежно повлечет остановку всего комплекса работ.

Наряду с описанной последовательной технологической связью ведущих операций в сложном процессе может существовать параллельная связь, когда процессы протекают примерно одновременно и независимо друг от друга. Остановка любой ведущей операции при такой связи процессов способна лишь снижать общий темп работ (интенсивность потока), но не вызывать остановки всего комплекса. Такая связь возникает, например, при возведении насыпи из грунта не одного, а двух или более котлованов или резервов (два параллельных процесса откопки грунта) или возведении двух или более насыпей из одного резерва и т.д. (два параллельных процесса его укладки).

Выделяемые операции могут относиться к работам

• основной технологической цепи,

• вспомогательным.

Операции основной технологической цепи связаны непосредственно с устройством земляного сооружения, с его конкретными элементами. К ним относятся, например, операции таких работ как снятие растительного слоя, рыхление скальных участков, отрывка грунта, его погрузка на транспорт и транспортирование, выгрузка, разравнивание и уплотнение в насыпи и т.д. Очевидно, что все подобные операции должны выполняться машинами, иначе это не комплексная механизация.

К вспомогательным работам относятся работы, связанные с созданием нормальных условий для выполнения работ основной технологической цепи. Таковыми являются, например, устройство землевозных дорог, техническое обслуживание машин и т.д. Вспомогательные работы также включают трудоемкие операции, которые при комплексной механизации должны быть механизированы, как и процессы основной технологической цепи. Ручной труд может допускаться лишь в ограниченных объемах для особых случаев, в первую очередь для таких вспомогательных операций как очистка ковшей экскаваторов и кузовов транспортных средств от налипающего грунта, чистка железнодорожных путей от грунта, просыпаемого экскаватором в процессе погрузки на железнодорожный транспорт и т.д. Тем не менее и такие операции иногда удается механизировать, в чем особую роль могут играть средства малой механизации, предложения рационализаторов и изобретателей.

Выбор ведущих машин обычно делается в рамках принятого способа производства работ (механического, гидромеханического и т.д.) и зависит от конкретных условий, включающих:

• объем работ на объекте;

• намеченную интенсивность потока работ (объем выполнения за смену, за месяц и т.д.);

• вид и размеры земляного сооружения – его глубина (высота), ширина, длина., его конфигурация и т.д.;

• дальность транспортировки грунта;

• инженерно-геологические и природно-климатические условия.

Кроме упомянутых факторов, следует учитывать местный опыт производства земляных работ, оснащенность строительных организаций конкретными машинами и механизмами.

Одна и та же работа может выполняться разными комплектами машин с разными ведущими машинами, поэтому целесообразно рассматривать несколько вариантов комплектов, выбирая наиболее эффективный.

При разработке котлованов механическим способом в качестве ведущих машин чаще всего используются одноковшовые экскаваторы. Их параметры (в том числе вид рабочего оборудования), схема перемещения (вид и число проходок) выбираются в соответствии с правилами, изложенными в разделе 2.3. Для протяженных выемок в качестве ведущих машин могут быть эффективны, кроме одноковшовых экскаваторов, бульдозеры, скреперы, многоковшовые экскаваторы, при малой глубине (нагорные канавы, кюветы) – грейдеры.

Для возведения насыпей чаще всего используются скреперы, ибо они способны совмещать несколько операций – доставку (транспортировку) грунта, его укладку, разравнивание, уплотнение. Менее эффективной, но также широко применяемой является технология, связанная с использованием нескольких видов машин: автосамосвалов – для доставки грунта, бульдозеров – для разравнивания, катков – для уплотнения и т.д.

При последовательной технологической связи ведущих операций в сложном процессе выбираемые ведущие машины должны быть тесно увязаны друг с другом по своей производительности и функциональным возможностям. Эта увязка проводится примерно так же, как увязываются действия ведущей и комплектующих машин (см. ниже).

При выборе ведущих машин обычно приходится учитывать два противоречивых обстоятельства. Так, с точки зрения удобства размещения машин на территории объекта, простоты их технического обслуживания обычно целесообразно принимать минимальное число высокопроизводительных ведущих машин. Однако, для обеспечения надежности работы, напротив, желательно возможно большее число ведущих машин, ибо выход из строя какой-либо ведущей машины в этом случае становится менее опасным. При одной же ведущей машине ее поломка вообще парализует работу всего комплекса.

В большинстве случаев, особенно при доброкачественной технике и опытном персонале, превалирующим все же является первое условие, т.е. предпочтительным оказывается малое число высокопроизводительных машин.

Наибольшая надежность работы комплекта машин возникает при использовании резервных машин, способных заменять вышедшие из строя основные машины, поэтому если такая возможность возникает, ее всегда следует реализовывать.

Производительность ведущих машин целесообразно использовать полностью, не допуская их недогрузки.

Выбор неведущих (комплектующих) машин должен быть тесно увязан с выбором ведущей машины как по функциям, так и по производительности. Еще в большей степени, чем при выборе ведущих машин, в таких случаях нужно стремиться к минимальному числу машин, наибольшей производительности и универсальности. При этом производительность комплектующих машин должна быть достаточной для обеспечения непрерывной работы ведущих машин. В этой связи выбор комплектующих машин целесообразно ориентировать на производительность ведущих машин, условно увеличенную на 10…15%. Неполное использование комплектующих машин в ряде случаев может быть оправданным, особенно, если это небольшие машины с невысокой стоимостью эксплуатации. В подобных ситуациях всегда нужно рассматривать возможность параллельного использования таких машин в составе других комплектов.

Особого внимания требует увязка разработки грунта с его транспортировкой (если это делается разными машинами). Увязываться должны не только производительность, но и конкретные параметры используемых машин. Например, при разработке грунта одноковшовыми экскаваторами с выгрузкой на транспорт наилучшие показатели получаются, когда транспортная машина вмещает объем грунта, подаваемый экскаватором за 5…6 циклов.

При больших объемах работ часто целесообразно не объединять все машины в единый комплект, а формировать несколько однотипных комплектов, способных одновременно работать на разных участках объекта.

При сравнительной оценке вариантов комплексной механизации важно соблюдение двух правил:

• показатели эффективности определяют и сопоставляют для комплектов машин в целом, а не для отдельных машин, входящих в комплект;

• варианты должны сравниваться в одинаковых (сопоставимых) условиях, т.е. состав строительного процесса должен во всех вариантах оставаться одним и тем же.

При этом обычно оцениваются:

• трудоемкость работ;

• стоимость 1 м³ разработки (укладки) грунта;

• удельный расход энергоресурсов;

• продолжительность работ.

Выбор состава комплектов машин обычно производится наиболее тщательно при разработке типовых технологических карт, хотя в них предполагается и последующая привязка к объему работ конкретного объекта

Контрольные вопросы:

1. Какие этапы включает подбор комплекта машин?

2. Приведите примеры возможного применения тех или иных машин в качестве ведущих и комплектующих при разработке а) магистрального канала оросительной системы шириной 10м (в земляном русле), б) траншеи подземного трубопровода шириной 0,5м, глубиной 1,5м, котлована подземной части здания размером в плане 1218м, глубиной 3м.

3. Чего следует больше опасаться – простоев ведущей машины или простоев комплектующих машин?