1 Разработка грунта землеройными машинами.

Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы. Основная характеристика экскаватора – емкость ковша (0,15... 2 м³, реже до 4 м³.)

Процесс разработки грунта экскаватором с любым видом рабочего оборудования складывается из чередующихся в определенной последовательности операций в одном цикле: резание грунта и заполнение ковша, подъем ковша с грунтом, поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки, выгрузка грунта, обратный поворот экскаватора, опускание и подача ковша в исход. положение.

Рабочими параметрами одноковшовых экскаваторов при разработке выемок являются максимально возможная высота копания +Н, глубина копания (резания) — Н, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки экскаватора Rmax и Rmin, радиус выгрузки Re, высота выгрузки Нв (рис. 5.10).

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно. Зону, в которой действует экскаватор на данной позиции, называют забоем. В нее входят площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого с одной стоянки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал грунта. По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор перемещается на новую позицию.

Рис. 5.10. Схемы рабочих параметров одноковшового экскаватора и профилизабоев:

а — «прямая лопата» с канатным и гидравлическим приводом; б — то же, «обратная лопата»;

в — то же, «грейфер»; г —драглайн

Экскаватор с прямой лопатой используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Процесс выемки грунта осуществляется лобовыми и боковым забоями.

В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. В зависимости от ширины проходки лобовые забои подразделяют на узкие (ширина проходки менее 1,5 размера оптимального радиуса резания Ro; Ra = 0,97max), нормаль­ные [ширина (1,5... 1,9) Ro] и уширенные [ширина (2...2,5)].

Рис. 5.11. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата»:

а — лобовая (торцевая) проходка; б—то же, с двусторонним расположением транспорта; в — уширенная лобовая проходка с движением экскаватора «зигзаг»; г—боковая проходка; д— разработка котлована по ярусам; /, //, ///, IV—ярусы разработки; /—экскаватор; 2— автосамосвал; 3—направление движения транспорта

При узких забоях (рис. 5.11, а) самосвалы подают с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных (рис. 5.11, б)— с обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц. Экскаватор переме­щается прямолинейно по оси забоя.

В некоторых случаях разработку грунта ведут уширенным забоем с перемещением экскаватора по зигзагу (рис. 5.11, в). В уширенных забоях сокращаются холостые проходы экскаватора и облегчаются условия маневрирования автосамосвалов.

Разработка выемок способом лобового забоя затрудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экска­ватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достичь 180°, что увеличивает время

рабочего цикла и снижает производительность экскаватора. Поэто­му способ лобового забоя используют ограниченно.

Более эффективным является разработка фунта способом бокового забоя (рис. 5.11, г), когда экскаватор черпает грунт преимуще­ственно с одной стороны перемещения и частично впереди себя. По этой схеме транспорт подается под погрузку сбоку выработки, чем достигается значительное уменьшение угла поворота стрелы экскаватора при погрузке грунта в транспортные средства. В боко­вых забоях транспортные пути проходят параллельно оси переме­щения экскаватора и, как правило, на уровне его стоянки.

Ширина боковой проходки

Выемки, глубина которых превышает максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис. 5.11, д).

Число автомобилей или автопоездов, необходимых для обеспечения бесперебойной работы экскаватора,

где Тус.н, 7н, Тпр — продолжительности соответственно установки машины под погрузку, погрузки грунта в машины экскаватором, пробега машины в оба конца при заданном расстоянии, мин; Гус.р, 7р, Гм — продолжительности соответственно установки машины под разгрузку, разгрузку машины, технологических перерывов, воз­никающих во время рейса, мин.

При расстоянии L (км) и средней скорости v (км/ч) время самосвала в пути (мин) определяют по формуле

Продолжительность загрузки автосамосвала колеблется в широ­ких пределах в зависимости от числа ковшей с грунтом, погружае­мым в кузов, рода грунта, среднего угла поворота машины при загрузке и типа экскаватора

где nк — число ковшей грунта, погружаемого в кузов; Тц — продолжительность одного цикла экскавации, мин; Tц = \/п, п—число циклов экскаватора за 1 мин при работе с погрузкой в транспортные средства.

Экскаватор с обратной лопатой используют при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора, и преимущественно при рытье небольших котлованов и траншей.

Рис. 5.12. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием «обратная лопата»:

а — лобовая проходка при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя; б — то же, подаваемый на уровне стоянки экскаватора и во временный отвал; в —боковая проходка; 1 — экскаватор; 2 —автосамосвал; 3 —направление движения транспорта; 4 —отвал

Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Разработку грунта ведут ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем (рис. 5.12) с погрузкой грунта в транспортные средства или укладкой в отвал.

Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнения ковша с «шапкой» (для несвязных грунтов —1... 1,7 м, а для связных —1,5... 2,3 м). Ширина проходки зависит от наибольшего радиуса:

ее принимают в размере Д= (1,2... 1,5) Ко при погрузке в транспорт и Д= (0,5...0,8)Ко при укладке в отвал.

Отрывку котлована шириной 12... 14 м обычно осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большей ширине — поперечно-торцовой.

Экскаватор-драглайн применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора: для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т. п. Их применяют также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов. Преимуществами драглайна являются большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м). Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные.

Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору «обратная лопата». Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы. В зависимости от ширины выемки, способа разгрузки грунта (в отвал или в транспортные средства) и особенностей земляного сооружения в практике используют разнообразные схемы лобового и бокового способов разработки грунта.

Так как ковш драглайна гибко подвешен, весьма эф­фективными являются чел­ночные способы работы — поперечно-челночный и продольно-челночный (рис. 5.13). При поперечно-челночном способе автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попе­ременным черпанием ковша по обе стороны от кузова. При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова авто­самосвала и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. Угол поворота экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближа­ется к 0°, а при поперечно-челночной — к 15... 20°.

Экскаватор-грейфер применяют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и других сооружений, особенно в условиях разработки грунтов ниже уровня грунтовых вод.

Одноковшовыми экскаваторами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называе­мый «недобор» слоем 5... 10 см для того, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операцию по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с точностью до ±2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

Рис. 5.13. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием «драглайн»:

а —боковая проходка с разработкой грунта поперечно-челночным способом; б —лобовая проходка с разработкой грунта продольно-челночным спосо­бом; 1—окончание набора и подъем ковша: 2— опускание ковша и набор грунта; 3—разгрузка ковша; 4—автосамосвал

В промышленном и гражданском строительстве для разработки траншей наибольшее распространение получили многоковшовые экскаваторы непрерывного действия.

Рабочим органом в многоковшовых траншейных экскаваторах является ковшовая цепь или ковшовый ротор. Экскаваторы с ковшовой цепью обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,0 м в основном с вертикальными стенками, а роторные —глубиной до2,5 м, преимущественно с откосами (рис. 5.14). В последнем случае на ковши ротора устанавливают откосники. Ковши наполняют грунтом при движении их вверх по наклонной или криволинейной поверхности разрабатываемой выемки. Опорожняются ковши в момент достижения ими наивысшей точки их траектории, где они опрокидываются. Высыпающийся из них грунт попадает на ленточный конвейер, доставляющий его на погрузку в транспортные средства или в отвал.

Рис. 5.14. Схемы разработки грунта многоковшовыми траншейными экскаваторами (размеры в м): а — цепным экскаватором; б—роторным экскаватором