Розробка грунту одноковшевими екскаваторами

Більшість одноківшових будівельних екскаваторів - це універсальні машини, які можуть бути оснащені різними видами змінного робочого устаткування. Залежно від виду приводу робочого органу екскаватори розрізняють на канатні і гідравлічні. В даний час найбільш часто використовують гідравлічні екскаватори.

Використання змінного робочого обладнання дає можливість механізувати такі процеси, як: зачистка дна виїмок; дроблення і видалення негабаритів і валунів; обробка поверхні укосів земляної споруди, дна виїмок; пошарове ущільнення грунту в обмежених умовах, при влаштуванні зворотних засипок; розпушування мерзлого і трудноразрабативаемого грунту.

Будівельні екскаватори випускають на гусеничному і пневмоколісному ходу. Найбільш поширеними видами робочого обладнання є пряма, зворотна лопати, драглайн і грейфер.

Способи розробки ґрунту одноковшевими екскаваторами визначають в основному видом застосовуваного на них змінного робочого обладнання. Вибір способу залежить від розмірів і обсягів земляних споруд, властивостей грунту, наявності грунтових вод, вічної мерзлоти і ін.

При розробці широких котлованів з навантаженням грунту в транспортні засоби (наприклад, при будівництві відстійників, фільтрів, резервуарів, аеротенків і т.п.) частіше застосовують екскаватори, обладнані прямою лопатою. Зворотну лопату використовують для розробки траншей, невеликих котлованів з навантаженням грунту в транспортні засоби або у відвал. Драглайн застосовують для розробки котлованів, траншей і каналів, пристрої насипів з грунту резерву, а грейфер - для розробки глибоких котлованів з вертикальними стінками або подачі грунту при засипці пазух.

Простір, в якому розміщується екскаватор і проводиться виїмка грунту, називають забоєм. Його форма і розміри залежать від робочих параметрів екскаватора і прийнятої схеми розробки ґрунту (рис. 4.16).

Екскаватор з прямою лопатою переміщається по дну виїмки, копає «від себе» від низу до верху з навантаженням грунту, що розробляється на транспортні засоби. Найбільш часто застосовують екскаватори з ковшами місткістю 0,4. 2,5 м 3. Місткість ковша вибирають в залежності від обсягів робіт, глибини котловану і характеристик грунту. Для найбільш повного заповнення ковша висота забою повинна бути не менше трикратної висоти ковша. Екскаватори з прямою лопатою найбільш ефективно працюють в сухих вибоях, а в мокрих (при високому рівні грунтових вод) треба застосовувати водовідведення або водозниження.

Виїмку, утворену одним ходом екскаватора, називають проходкою. За характером розробки грунту проходки можуть бути лобовими (торцевими) і бічними. При лобовій проходці екскаватор рухається по вісі виїмки і розробляє грунт перед собою і по обидва боки від осі, а при бічній з одного боку по ходу руху. Характер проходки залежить від глибини і ширини котловану і умов його розробки. Лобовими проходками розробляють виїмки на крутих схилах або коли глибина виїмки може перешкоджати завантаженню транспортні засоби, розташовані на бермі виїмки.

Неширокі котловани (шириною до 1,5R) розробляють лобовій проходкою з односторонньою навантаженням у транспортні засоби (рис. 4.16, а), при ширині котловану від 1,5R до 1,9R розробку ведуть лобовий проходки з двосторонньою подачею транспортних засобів (рис. 4.16 , б). Найбільша ширина лобовій проходки поверху для екскаватора з прямою лопатою при русі його по прямій визначається за формулою

де R0 - оптимальний радіус різання екскаватора, приймається рівним від 0,8 до 0,9 максимального радіусу різання, м; lп - довжина робочої пересування екскаватора, приймається 0,75 довжини рукояті екскаватора, м.

Котловани шириною від 1,9R до 2,5R розробляють уширенной лобовій проходкою з перерозподілом екскаватора по зигзагу (рис.4.16, в), а до 3R - з перерозподілом його поперек котловану (рис. 4.16, г), тобто поперечно-торцевої проходкою. Широкі котловани (більш 3,5R) розробляють спочатку лобовій, потім бічними проходками. Найбільша ширина проходки при цьому дорівнює:

Мал. 4.16 - Схеми проходок одноківшевого екскаватора

а - д - з прямою лопатою, е - м - з зворотною лопатою, л - при траншеї, м - робота екскаватора-драглайн

де Rc - радіус різання на рівні стоянки; n-кількість поперечних передвіжек екскаватора; m - коефіцієнт укосу; Н - висота забою.

При глибині виїмки, що перевищує оптимальну висоту забою, грунт розробляють по ярусах (уступах) в послідовності, яка визначається профілем виїмки.

Розробку грунтаекскаваторамі із зворотною лопатою здійснюють торцевими або бічними проходами з переміщенням екскаватора по верху забою «на себе» з копанням грунту нижче рівня його стоянки (див. Рис.4.16, е - к). Остання особливість важлива в тих випадках, коли грунти зволожені або мокрі. Можливо також вести розробку грунту з під води. При цьому в залежності від ширини котлованів розробку грунту здійснюють з прямолінійною, зигзагоподібної лобовій, поперечно-торцевої і бічний проходкою.

Ширина лобової проходки по верху при односторонній вивантаження грунту становить:

де Rmax - найбільший радіус різання, м;

ln - довжина робочої пересування екскаватора, м; для екскаватора-драглайна приймається рівним 1/5 вильоту стріли;

RТ - найбільший радіус вивантаження грунту в транспорт;

bk - ширина транспортних засобів або відвалу грунту.

При двосторонньої вивантаженні грунту, м:

Ширина проходки внизу, м:

де m - коефіцієнт укосу;

Н - висота забою, м.

Ширина лобової уширенной зиґзаґоподібної проходки, при 1,7R≤ В ≤3R визначається за формулою:

Ширина лобової уширенной поперечної проходки, при 3R≤ В ≤3,5R визначається за формулою:

При В ≥ 3.5 - після першої лобовій проходки продовжують далі розробляти однією або декількома бічними проходками. Ширина кожної бічної проходки дорівнює, м:

де Rn-радіус різання по дну котловану.

Розроблений грунт зазвичай відсипав у відвал на бровку і частково (надлишки, непотрібні для зворотної засипки) на транспорт. Ширину проходки при навантаженні ґрунту в транспортні засоби приймають (1,2. 1,3) R, а при відсипанні в відвал - (0,7. 0,8) R, так як обмежує місткість відвалу. При уривку траншей розробку грунту рекомендується починати з боку укосу до середини траншеї, що знижує опір ґрунту різанню. Траншеї з шириною по дну до 1 м розробляють за одну проходку (торцеву) з переміщенням екскаватора по осі траншеї.

Екскаваторами-драглайнами. мають подовжену стрілу і ківш, вільно підвішений на тросі, розробляють грунт з відсипання його у відвал або на транспортні засоби при влаштуванні глибоких котлованів, каналів, траншей. Розробку грунту проводять нижче рівня стоянки екскаватора з роботою його «на себе»; ківш заповнюють в процесі протягування його по грунту (рис. 4.16, м, л; рис 4.17). Широкі виїмки розробляють за кілька лобових проходок або застосовують такі технологічні прийоми, як переміщення по зигзагу або поперечно-торцеву проходку, а також човниковий спосіб роботи екскаватора. При влаштуванні широких котлованів, а також насипів з грунту резерву в ряді випадків застосовують бічну проходку, ширина якої становить близько (0,7. 0,8) R, а поворот стріли екскаватора для розвантаження - 180 °.

Мал. 4.17 - Схеми роботи екскаватора з «зворотною лопатою»

а - лобова проходка екскаватора при навантаженні ґрунту в транспорт, що подається по дну забою, б - те ж, що подається на рівні стоянки екскаватора і в тимчасовий відвал, в - бічний проходкою; 1 - екскаватор, 2 - автосамосвал, 3 - напрямок руху транспорту, 4 - відвал

Екскаватором з грейферним ковшем місткістю 0,3. 4 м 3. вільно підвішеним на тросі, розробляють виїмки в радіусі 8. 24 м на глибині 7. 15 м при підйомі грейфера на висоту 6. 14 м. Зазвичай розробляються легкі грунти I і II груп, а більш важкі - при їх попередньому розпушенні . Такі екскаватори застосовують для розробки глибоких виїмок з вертикальними стінками, наприклад при влаштуванні опускних колодязів водозабору, заглиблених насосних станцій, протифільтраційних завіс і т.п.