За конструкцією котки діляться на три види: гладкі, кулачкові та на пневматичних шинах.

Ущільнююча машина вибирається за трьома параметрами: за межею міцності ущільнюючого грунту, по товщині ущільнюючого шару грунту і по довжині гону, що залежить від розмірів карти укладання.

Для гладких котків, котків на пневматичних шинах і трамбовочних плит максимальний тиск на грунт (Ϭ_макс) має дорівнювати або бути дуже близьким до межі міцності грунту (Ϭ_г), але не більше його. За рекомендацією М. Я. Хархута.
(13.20)

 

Для кулачкових котків тиск на грунт допускається більше межі
міцності грунту:

(13.21)

Питомий тиск і максимальна глибина ущільнення вказуються у технічних характеристиках ущільнюючих машин. Величина межі міцності конкретного грунту встановлюється дослідним шляхом в грунтовій лабораторії.

При призначенні товщини відсипаного шару грунту на карті укладання керуються оптимальною глибиною ущільнення, яка складає приблизно 0,6…0,7 від максимальної глибини.

При вологості грунту менше оптимальної глибини активної зони ущільнення знижується в раз. Зв’язні грунти можна ущільнювати всіма видами котків, не зв’язні, всіма крім кулачкових. Розпушені незв’язні і слабозв’язні грунти природної вологості і водонасичені можна ущільнювати глибинними вібраторами. В стиснених умовах ущільнення насипу здійснюється віброплитою або трамбівками масою від 0,5 до 2 т. Глибина ущільнення складає до 0,8 м при 4…6 проходах по одному сліду.

Ущільнення грунту виконується від брівок насипу до середини, з перекриттям кожної смуги на 10…15 cm.

Планування укосів. Після укладання грунту в тіло греблі укоси її повинні бути доведені до проектного профілю. Планування укосів допускається тільки шляхом зрізання надлишків грунту.

Раніше знятий з основи греблі рослинний грунт переміщується на спланований низовий укіс греблі і розрівнюється шаром товщиною 0,15 м. При висоті греблі до 10…15 м рослинний грунт переміщується зазвичай за допомогою бульдозерів, а для більш високих – автосамоскидами, скреперами з подальшим розрівнюванням бульдозером, грейдером або екскаватором з ковшем–планувальником.

Гребінь греблі досипають до проектної відмітки грунтом, що отриманий в результаті зрізання бульдозерами з укосів греблі.

13.5. Особливості будівництва гребель з ядром,
екраном і понуром

Однорідні греблі зазвичай відсипаються рівномірно по довжині та ширині. При будівництві неоднорідних і руслових гребель в певній послідовності зводять їх окремі частини: екран, понур, ядро, бічні призми тощо.

Влаштування екрану. Екран укладають після того, як тіло греблі зведено на проектну висоту і отримало достатню осадку. У деяких випадках укладання екрану здійснюють одночасно з насипанням тіла греблі, але так, щоб він зводився безперервно.

Грунт укладається в екран шарами з ретельним ущільненням. Зведену частину негайно привантажують грунтом захисного шару. При влаштуванні екрана використовуються ті ж машини, що і при зведенні тіла греблі.

Влаштування понура. Понур можна будувати незалежно від часу укладання грунту в тіло греблі, проте його зведення повинно бути закінчене до початку укладання грунту в екран. Грунт укладається у понур шарами з ретельним ущільненням.

Влаштування ядра. Ядро в греблі може бути вертикальним центральним або похилим. Масивне центральне ядро з кутом нахилу укосів, рівним куту внутрішнього зсуву матеріалу ядра, зводять з випередженням росту бічних призм греблі на 3…4 шари. При будівництві гребель з обтиснутим ядром бічні призми і ядро відсипається одночасно. Для цього потрібно встановити необхідні потоки грунту в ядро і в бічні призми греблі на кожному рівні її зведення.

Розрахунковий потік грунту в бічні призми греблі обчислюється за формулою:

(13.22)

де V_б.п. — об’єм грунту, що укладається в бічні призми греблі, м³;

Т — термін будівництва греблі, в добах.

Розрахунковий потік грунту в ядро греблі:

(13.23)

де V_я — обсяг матеріалу, що укладається в ядро греблі, м³.

Тривалість відсипання бічних призм або ядра між будь-якими рівнями дорівнює відношенню обсягів їх між цими рівнями до потоку.

Похиле ядро зводять з випередженням зростання верхової призми, але з відставанням від зростання низової призми греблі.

Руслову греблю зводять, після того, як закінчено влаштування заплавних частин греблі, верхової та низової огороджувальних перемичок.

Будівництво руслової греблі ведуть у наступному порядку:

1-й етап — відводять воду з русла ріки, зводять кам’яний банкет, який у період будівництва служить низовою перемичкою, а в період експлуатації – дренажною призмою; зводять верхову земляну перемичку, яка повністю входить до складу тіла греблі; осушують котлован, готують основу греблі (видаляють деревні залишки, розчищають русло, видаляють слабкі грунти тощо);

2-й етап — під кутом 45° зрізають бахрому на кінцях заплавних частин греблі для кращого контакту її з русловою частиною, а зрізаний грунт укладають в тіло руслової греблі; пошарово зводять руслову греблю з грунтів кар’єра за такою ж технологією, що і заплавні греблі.

13.6. Будівництво якісних насипів способом
відсипки грунту у воду

Якісні насипи (дамби, греблі) можна зводити шляхом пошарового відсипання будь-яких зв’язних грунтів у воду (рис. 13.8.).

Основні будівельні операції виконуються в такій послідовності:

- підготовка основи і розбивка її на карти укладання (чеки);

- зведення дамб обвалування по зовнішньому контуру карт укладання;

- наповнення водою чеків;

- відсипання грунту у воду на картах укладання.

Цей спосіб виключає такі будівельні операції, як розрівнювання та ущільнення грунту, які виконуються при сухому способі зведення насипів. Ущільнення грунту відбувається під дією власної ваги і проїзду транспорту по ньому. Відсипання грунту у воду можна виконувати в дощову погоду, а якщо підігрівати воду, то й при мінусовій температурі. Завдяки цьому є можливість подовжити будівельний період.

Розміри карт укладання зазвичай призначають за величиною потоку грунту. Товщина шару відсипання грунту залежить від глибини води в чеку (h). Сухий запас відсипаного шару (Δh) залежить від властивості грунтів і вантажопідйомності машин.

 

Рис.13.8. Схема будівництва якісного насипу відсипанням грунту у воду:
1 – дамби обвалування чеків; 2 – відсипка грунту у воду; 3 – труба для зливу надлишкової води; 4 – сусідня карта; 5 – поверхня карти.

Глибина води в чеку, в основному, залежить від здатності дамб обвалування утримувати її на карті укладання.

Для прискорення консолідації глинистого грунту в тілі насипу влаштовують систему водовідведення у вигляді вертикальних і горизонтальних дрен. Горизонтальні дрени укладаються рядами через кожні 3…4 м по висоті з виходом у вертикальні колодязі. Вода з колодязів піщаними дренами зводиться в трубчастий колектор і по ньому за межі насипу. Дамби обвалування влаштовуються насухо за допомогою бульдозерів. Рівень води в чеку підтримується на постійній позначці на рівні 0,3…0,75 м нижче поверхні відсипаного шару грунту. Надлишкова вода витісняється грунтом і по трубі переливається на сусідню карту (чек).

13.7. Підготовка чаші водосховища

До початку накопичення води чаша водосховища повинна бути очищена від лісу, чагарнику, корчів, сміття тощо. Ці роботи виконуються за допомогою механічних пил, корчувачів-збирачів, кущорізів та інших механізмів.

При наявності в ложі водосховища відкритих каверн (карстів) їх ліквідовують у наступному порядку:

– за допомогою буріння на глибину 4…6 м визначають межу розповсюдження карстів. Ознаками наявності карстів у ґрунтовій товщі є характерний гул при ударно-обертальному бурінні, раптовий провал інструменту тощо;

– на великих площах карсти можна знищити вибуховим способом із залученням для цієї роботи спеціалізованих організацій;

– після обвалення карстів вибухом воронку засипають суглинком або глиною з пошаровим ущільненням до щільності не менше 1,7 т/м³;

– після закладання воронок поверхню карстової зони покривають екраном з ущільнених грунтів. Товщину і щільність грунту екрана визначають розрахунком.

Рис. 13.9. Схема зведення руслової частини греблі гідровузла: а – склад гідровузла; б – етапи будівництва; 1 і 3 заплавні частини греблі; 2 – руслова частини греблі; 4 – водоскидні споруди; 5 – русло річки; 6 – кам’яний банкет;
7 – підготовка основи; 8, 9 – відвідний канал; 10 – верхова земляна перемичка; 11 – укладання грунту в руслову частину греблі. 1-й етап – організація пропуску будівельних витрат; 2-й етап – зведення руслової частини греблі.

При розташуванні ложа водосховища на сильно фільтруючих грунтах передбачаються протифільтраційні пристрої, які повинні забезпечувати водонепроникність ложа в допустимих межах, не втрачати протифільтраційних властивостей під впливом атмосферних факторів і при спорожненні водосховища. Основні елементи протифільтраційних пристроїв: основа, екран і захисне привантаження (рис. 13.10.)

*26 Кизима В. Технологія виконання та проектування земляних робіт в будівництві

Існує кілька типів екранів: екран-основа, екран-пластир і екран із синтетичних матеріалів.

Рис. 13.10. Екрани для ложа водосховища та їх конструктивні елементи:
а – екран-основа; б – екран-пластир; в – екран з поліетиленової плівки;
1– шар ущільненого місцевого грунту; 2 – екран; 3 – привантаження;
4 – природна основа.

Склад будівельних операцій із влаштування екрану-основи:

– зняття родючого шару і переміщення його за межі ділянки екранування бульдозерами або скреперами;

– оранка ложа водосховища на глибину 30…40 см причіпними або навісними плугами до тракторів потужністю 75 або 100 к.с.;

– розпушення зораного шару дисковими боронами;

– зволоження розпушеного шару до оптимальної вологості (автоцистерни, поливальні машини або тимчасовий водопровід та шланги);

– ущільнення шару котками до проектної щільності;

– переміщення раніше знятого родючого шару грунту в якості привантаження на ущільнений екран-основу з пошаровим розрівнюванням і укатки привантаження в один-два проходи по одному сліду. Шар привантаження необхідний для захисту екрана від впливу атмосферних опадів у період будівництва, спорожнення водосховища в період експлуатації і для зменшення ефекту розущільнення грунту при його набуханні. Як привантаження може бути використаний будь-який грунт, але кращими вважаються гравій, пісок і легкі супіски.

Склад будівельних операцій при будівництві екрану-пластиру:

– зняття переміщення рослинного грунту з ложа за межі ділянки екранування (бульдозери, скрепери);

– ущільнення грунтів основи котками за один-два проходи по одному
сліду (якщо грунти основи розпушені);

– навал грунту, що доставляється з резерву (скрепери, автосамоскиди); пошарове розрівнювання грунту в тілі екрану (бульдозери, грейдери);

– зволоження грунту до оптимальної вологості (водопровідні машини, автоцистерни, вручну з тимчасового водопроводу і з гнучких шлангів);

– пошарове ущільнення грунтів (котки, трамбувальні машини);

– відсипання шару привантаження з ущільненням за один-два проходи по одному сліду.

При товщині екрана понад 30 см і наявності придатних для тіла екрана грунтів в основі будується комбінований екран. Нижній шар основи водосховища товщиною 30 см влаштовується як екран-основа, а верхній – як екран-пластир.

Екран із синтетичних матеріалів (наприклад, з поліетиленової плівки) будують в наступному порядку: готують основу, як для екрану-пластиру, килимами плівку в основі у вигляді окремих смуг (шматків); смуги зварюють між собою на місці укладання, а потім піонерним способом відсипається привантаження.

Організація робіт при влаштуванні екранів наступна. Всю площу екранування ложа водосховища розбивають на карти (ділянки). На кожній карті виконують одну з перерахованих будівельних операцій. Розмір карти визначається за тим же принципом, що і при будівництві насипних земляних гребель і дамб. Залежно від виконання будівельних операцій в їх технологічній послідовності машини переходять з карти на карту. Провідною будівельною операцією при влаштуванні екрана-основи є укатка грунту. Провідним будівельним процесом при будівництві екрану-пластиру служить укладання грунту в тіло екрану, а екрану з поліетиленової плівки — укладання плівки.

Контрольні питання.

1. Описати загальні відомості будівництва земляних гребель і дамб.

2. Організація і проведення робіт в кар’єрі.

3. Організація транспорту для перевезення грунту з кар’єру в греблю. Влаштування і підтримка шляхів.

4. Описати укладання грунту в тіло дамб і гребель. Схема укладання.

5. Будівництво якісних насипів способом відсипки грунту у воду. Схеми робіт.

6. Описатим підготовку чаші водоймища. Дати схему екранів, їх типи.

14. Будівництво каналів зрошувальних
і осушувальних систем

14.1. Особливості будівництва каналів

Зрошувальні канали залежно від їх призначення в системі можуть мати ширину по дну від 0,2 до 12 м та глибину від 0,2 до 8 м і більше, коефіцієнт закладення укосів m=1…4 і пропускну здатність від 10 л/с до декількох десятків і навіть сотень кубометрів за секунду. Довжина каналів може досягати декількох десятків і навіть сотень кілометрів.

Щоб задовольнити експлуатаційним вимогам, дно каналу проектують нижче або вище природної поверхні землі залежно від характеру елементів рельєфу по трасі. У зв’язку з цим розрізняють ділянки каналів, що проходять цілком у виїмці або цілком у насипу, або в напіввиїмці-напівнасипу (рис. 14.1). Склад будівельних операцій, комплект машин, способи виконання робіт і в цілому технологія виробництва робіт на ділянках каналу у виїмці, насипу і в напіввиїмці-напівнасипу будуть різними.

Осушувальні канали зазвичай проходять у виїмках за зниженими місцями осушуваної території, де, як правило, несприятливі гідрогеологічні умови ускладнюють виконання робіт. З цієї причини форма поперечних перерізів осушувальних каналів буває:

– трапецеїдальних з шириною по дну від 0,4 до 3 м і більше з закладанням укосів m = 1…2,8 та глибиною до 4 м і більше;

– параболічна і полігональна з відношенням ширини по урізу води до глибини води рівним 6 …14.

Будівництво осушувальної мережі ведеться від великих каналів до дрібних в напрямку від гирла до верхів’я. Це забезпечує швидке скидання води з осушуваного масиву і відведення її від забою землерийної машини. На грунтах з малою несучою спроможністю і заболочених ділянках на будівництві осушувальних каналів застосовуються землерийні машини з розширеними гусеницями (екскаватори, бульдозери). Іноді в цих умовах екскаватори можуть працювати тільки на спеціальному настилі – сланях, яке виготовляються з колод діаметром 20…25 см і довжиною 6 м (рис. 14.2.). Кожні три таких колоди скріплюють в щити за допомогою болтів, скоб або хомутів. При роботі екскаватора під кожною гусеницею має бути такий щит, а два інших щити попереду по ходу руху. У міру влаштування каналу екскаватор переходить на попереду покладену пару щитів, а звільнену ззаду пару щитів перекидає знову вперед по ходу руху. Для зручності перекидання слані-щити мають кільця, а на ковші екскаватора є захватне тросове пристосування. Після перекидання щитів це пристосування з ковша знімається.

Будівельним роботам передують підготовчі роботи, до яких відносяться:

– виноска в натуру траси каналу і осей споруд;

– очищення траси від чагарників, корчів, дерев, каміння;

– будівельна розбивка каналу і споруд на ньому.

Виноска в натуру траси каналу і осей споруд ведеться за допомогою геодезичних інструментів-нівеліра і теодоліта. Траса на кожному пікеті і в плюсових точках закріплюється знаками. Знаки виносяться від осі каналу за межі робочої зони землерийних машин і використовуються при інструментальній перевірці виконаних робіт. Виноску проекту в натуру починають від гирла каналів вгору. Її обов’язково виконує проектна організація і здає за актом будівельної організації разом з робочими відомостями відстаней, глибин і об’ємів земляних робіт по кожному каналу.

Рис. 14.1. Характерні ділянки каналів:
а – канал у виїмці; б – канал у напіввиїмці; в – канал у напівнасипу; г – канал
в насипу. 1 – тимчасовий насип; 2 – напрямок переміщення грунту;
3 – знятий рослинний шар; 4 – постійний насип; 5 – резерви.

Рис. 14.2. Розробка грунту екскаватором одноковшовим з сланами-щитами; а – слани з колод; б – металевий щит масою 0,7 тс; в – металевий поперечний щит масою 0,5 тс; г – робота екскаватора з сланам-щитами;
1 – колода; 2 – скоба; 3 – кільце; 4 – болт; 5 – сталевий лист; 6 – кутник;
7 – швелер; 8 – перша пара щитів; 9 – друга пара щитів (розміри в м).

Очищення траси від корчів, чагарнику, дерев, каменів та інших перешкод виконується після виноски проекту в натуру. Для цих робіт використовують корчувачі-збирачі, кущорізи, механічні пили, бульдозери. Ширина смуги розчищення по трасі повинна бути рівною ширині каналу зверху плюс дві ширини берми плюс дві ширини відвалу по підошві. Якщо проектом передбачено розрівнювання відвалів вздовж траси, то трасу очищають на ширину з урахуванням розміру смуги розрівнювання грунту.

Будівельна розбивка каналу і споруд ведеться після очищення траси. Для цього персонал будівельної організації, у тому числі і самі робітники-механізатори, встановлюють додаткові віхи через кожні 20…30 м по осі каналу і кілочки через 2...3 м уздовж брівок по трасі майбутнього каналу. Перед початком робіт механізатори отримують виписку з відомостей відстаней, глибин і обсягів робіт, схему траси, технологічну карту і маршрутну схему пересування машин.

14.2. Будівництво каналів у виїмці

Основні будівельні роботи по каналу у виїмці — це розробка грунту з переміщенням його у відвал; планування укосів, а іноді і дна; розрівнювання грунту у відвалі.

Канали у виїмках можна будувати механічним, вибуховим або гідравлічним способами.

Найчастіше канали у виїмках будують механічним способом.

Канали дрібної мережі з шириною по дну до 1 м і глибиною до 1,2 м вигідно будувати плужним канавокопачем, меліоративними багатоковшовми екскаваторами і причіпними грейдерами.

Для будівництва каналів середніх розмірів з шириною по дну від 1 до 3 м і глибиною до 5 м слід застосовувати в основному екскаватори з робочим обладнанням типу драглайн або зворотня лопата з переміщенням грунту у відвал. Великі канали з шириною по дну до 12 м і глибиною до 8 м доцільно прокладати екскаваторами драглайн з переміщенням грунту у відвал або скреперами.

Дуже великі канали з шириною по дну більше 12 м і глибиною більше 5 м можна будувати різними машинами у кілька ярусів. Наприклад, верхню частину виїмки каналу розробляють бульдозерами або скреперами, а нижню – екскаваторами.

Крім основних землерийно-транспортних машин, на будівництві каналів майже завжди виникає потреба в допоміжних машинах (автосамоскидах, тракторних візках, розпушувачах, поливальних машинах, котках тощо).

Будівництво каналів у виїмці екскаваторами драглайн можна вести в сухих, мокрих і водонасичених грунтах без попереднього осушення.

Драглайном розробляється грунт нижче рівня стоянки у відвал на значні відстані. У необхідних випадках ними можна вантажити грунт у транспортні засоби.

Робоча зона екскаватора називається екскаваторним забоєм. Донеї включається майданчик, на якому знаходиться екскаватор, транспортні засоби або відвал, а також виїмка, що розробляється екскаватором з однієї стоянки. Роботу екскаватори ведуть позиційно з окремих стоянок. Робочий цикл екскаватора включає копання грунту (заповнення ковша), підйом ковша, поворот стріли до місця вивантаження грунту і вивантаження грунту, поворот стріли до місця копання і опускання ковша. Потім цикл повторюється.

Виїмка, розроблена екскаватором з ряду послідовно розташованих стоянок, називається проходкою. Виїмки можуть розроблятися з одного або декількох проходок. Розміри виїмок з однієї стоянки або з одного проходу залежать від значень робочих параметрів екскаватора.

Основні робочі параметри екскаваторів (рис. 14.3.): радіус різання R _р, радіус вивантаження R_в , висота вивантаження Н_в, глибина різання
(копання) Н_р.

Рис. 14.3. Робочі параметри екскаваторів з робочим обладнанням:
а – пряма лопата; б – зворотня лопата; в – драглайн; г – грейфер;
А – довжина стріли; Б – довжина рукояті; Н_р – глибина копання;
R_{р мін} – найменший радіус різання; R_{р макс} – найбільший радіус різання;
Н – найбільша висота різання; R_в – радіус вивантаження;
Н_в – висота вивантаження.

Існує два основних способи розробки грунту екскаваторами драглайн: поздовжній (торцевий) і поперечний (бічний).

Поздовжній спосіб розробки грунту застосовується на будівництві нешироких по верху каналів, що розробляються за одну проходку. При цьому способі вісь руху екскаватора і поздовжня вісь каналу поєднуються. Грунт розробляється по ходу екскаватора і відсипається у відвали на одну або дві сторони від каналу (рис 14.4).

Поперечний спосіб розробки грунту застосовується на будівництві широких по верху каналів, або коли прохід екскаватора за вісі виїмки неможливий, наприклад, при розширенні або поглибленні існуючих каналів, русел річок тощо. При поперечному способі вісь руху екскаватора проходить паралельно осі каналу на деякій відстані від неї. Екскаватор черпає грунт збоку, поперек або під кутом до поздовжньої осі каналу (рис. 14.5). Грунт розвантажується лише на одну сторону від проходки.

При кожному з цих способів повинні дотримуватися певні вимоги до розміщення екскаватора в забої. У кожному випадку розміри перетину проходки залежать від робочих параметрів екскаватора.

При поздовжньому способі розробки грунту екскаватор драглайн вибирають, виходячи з таких 4 умов:

1) радіус вивантаження R_в повинен бути рівний відстані А від осі каналу до зовнішньої брівки кавальєри або дещо більше нього (рис. 14.6. а):

R_в > А, (14.1)

(14.2.)

де b — ширина каналу по дну; m — закладення укосу каналу; Н — глибина каналу; С — ширина берми; m_к — закладення внутрішнього укосу кавальєру;

Н_к — висота кавальєру; а_к — ширина кавальєру по верху;

2) Н_р — повинна бути рівна глибині каналу Н або більше неї:

(14.3)

3) Висота вивантаження Н_в повинна бути більше висоти кавальєру Н_к або дорівнює їй:

Н_в ≥ Н_к; (14.4)

4) ширина ковша b_к повинна бути менше ширини каналу по дну b:

b_к < b;

Рис. 14.4. Форми елементів забою при поздовжній розробці каналу екскаватором драглайн: а – поперечний переріз забою; б – план забою;
в – поздовжнє перетин вибою.

Розміри та розміщення кавальєру призначають з урахуванням наступного:

площа поперечного перерізу одного кавальєру потрібно визначати з урахуванням коефіцієнта розпушення грунту К_р:

; (14.5)

де — площа поперечного перерізу каналу:

закладення укосів кавальєру призначають рівним куту внутрішнього тертя грунту φ;

ширину берми С приймають з умови стійкості укосу виїмки від обвалу і з умови роботи машин уздовж каналу на період будівництва і на період експлуатації. Значення С повинно бути не менше 2 м. Кавальєр слід розміщувати за межами призми обвалу грунту на укосі каналу.

Рис. 14.5. Поперечний спосіб розробки грунту екскаватором драглайн:
а – поперечний переріз забою; б – план забою.

При поздовжньому способі розробки грунту вісь руху екскаватора збігається з поздовжньою віссю каналу. Місце другої і подальших стоянок екскаватора який визначається кроком екскаватора:

S = R_p–а–(h+H)*ctg а^z; (14.6)

де а і h — координати п’яти стріли;

а^z — кут внутрішнього укосу забою; Н — глибина каналу.

Щоб уникнути недоборів на укосах каналу крок екскаватора рекомендується приймати не більше половини довжини стріли. Щоб не було зайвих стоянок, а отже, і зайвих витрат часу на пересування екскаватора, потрібно заздалегідь визначити крок екскаватора.

При поперечному способі розробки грунту екскаватор драглайн вибирають, виходячи з таких 4 умов:

1) сума радіусів різання R_p і вивантаження R_B повинна бути рівною відстані А₁ від брівки зовнішнього укосу каналу до зовнішньої брівки кавальєру або більше за нього (рис. 14.6. б):

R_p + R_в ≥ А₁; (14.7)

де , (14.8)

або

; (14.9)

 

2) висота вивантаження Н_в повинна бути рівною висоті кавальєру Н_к або більше за неї:

Н_в ≥ Н_к; (14.10)

3) глибина поперечної розробки Н_р повинна бути рівною глибині каналу Н або висоті одного ярусу розробки грунту в каналі, або більше від них:

Н_р≥Н; (14.11)

4) довжина ковша І_к повинна бути менше ширини каналу по дну b, але краще, якщо:

1,5l_к < b. (14.12)

Екскаватор потрібно розміщувати в забої таким чином, щоб по укосу каналу залишалося якомога менше недоборів. Недобори будуть мінімальними в тому випадку, якщо напрямок руху ковша при наборі грунту буде співпадати з напрямом укосу каналу. У цьому випадку п’ята стріли буде перебувати на продовженій вгору лінії укосу каналу (14.6. в).

При будь-якому способі розробки грунту екскаватор у забої треба розміщувати так, щоб кут повороту стріли β між виїмкою і місцем вивантаження був якомога менше. У цьому випадку скорочується тривалість робочого циклу, а отже, збільшується і продуктивність роботи екскаватора.

Практикою будівництва встановлено, що при поперечному способі розробки крок екскаватора повинен бути не більше 1/3 довжини стріли. При більшому кроці екскаватора драглайн вздовж укосів каналу залишаються недобори грунту, ліквідувати які в процесі планування укосів складно і дорого.

Остаточно екскаватор вибирають не тільки шляхом порівняння робочих параметрів з розмірами проектного перерізу каналу. Цій умові можуть задовільняти екскаватори різних моделей. Щоб вибрати серед них найвигідніший, необхідно ще враховувати конкретні умови об’єкту, обсяг робіт, категорію грунту, несучу здатність грунту, роботу в транспорт або у відвали тощо.

У загальному випадку, чим більше місткість ковша екскаватора, тим менше вартість 1 м³ грунту що розробляється. Однак, якщо на об’єкті обсяг робіт малий, то економічно недоцільно використовувати екскаватор з великою місткістю ковша. У цьому випадку подорожчання робіт відбувається через велику вартість переробки, монтажу і демонтажу екскаватора на початку і в кінці робіт, з-за великих витрат робочого часу на часті пересування від стоянки до стоянки, при будівництві каналів з малою площею поперечного перерізу.

Встановлено, що екскаватори залежно від місткості їх ковшів, вигідно використовувати на об’єктах з наступним обсягом робіт V (табл. 14.1):

Таблиця 14.1

Співвідношення місткості ковшів екскаватора
від річного обсягу робіт

q, м^3	0,25…0,35	0,5…0,65	1,0…2.0	2,0…3,0	4,0…8,0
V, м^3	Менше 10 000	Від 10 000 до 20 000	Від 20 000 до 50000	Від 1 00 000 до 1 000 000	Більше 1 000 000

 

Комбінований спосіб будівництва каналів у виїмках застосовують у тому випадку, коли робочі параметри екскаватора драглайн малі порівняно з розмірами перерізу каналу і його не можна виконати з однієї проходки.

При розробці перетину каналу на всю глибину у кілька проходок після кожної з них грунт укладається у тимчасові відвали. Потім з тимчасових відвалів грунт за допомогою екскаваторів, бульдозерів, скреперів або грейдерів переміщається в постійні відвали. Потрібно мати на увазі, що вартість розробки та переміщення грунту з відвалів екскаваторами дорожче, ніж іншими машинами. Тому екскаватор для цих цілей застосовують лише в особливих випадках: за відсутності інших машин, в обмежених умовах, якщо грунт у відвалах сильно перезволожений тощо.

Розробку грунту у великих каналах можна вести за окремими ярусами по глибині і різними землерийними машинами. Наприклад, перший ярус на глибині 1,5…2 м може розроблятися бульдозерами. Їх вигідно використовувати при дальності переміщення грунту до 80 м.

Перший ярус на глибину до 2…3 м можна розробляти скреперами, якщо дальність переміщення понад 80 м. Нижній ярус при цьому можна розробляти за допомогою екскаватора драглайн за кілька проходок. Перша проходка екскаватора може бути виконана поздовжнім способом з переміщенням грунту і тимчасового відвалу або в транспорт, а друга і третя поперечним способом з переміщенням грунту в постійний відвал.

Будівництво каналів у виїмках бульдозерами можна вести у випадку, якщо розміри проектного перерізу каналу достатні та дозволяють маневрувати бульдозерам, грунти стійкі, а грунтові води знаходяться не менше, ніж на 0,5 м нижче проектного дна каналу.

Бульдозери, у яких відвали встановлені під кутом 90° до осі ходу, на будівництві каналів працюють за двома схемами: за поперечною і поздовжньою-поперечною.

За цими схемами бульдозери можуть розробляти грунт в каналах і в тимчасових відвалах та переміщати його в постійні відвали, розрівнювати грунт у постійних відвалах та вести планування дна каналів.

Поперечна схема розробки грунту бульдозерами застосовується в комбінованому способі будівництва каналу при розробці першого ярусу на глибину 1,5...2 м. Переріз першого ярусу при цьому виходить параболічним зі змінною глибиною. Для отримання проектного трапецеїдального перетину потрібна доробка каналу екскаваторами. Бульдозер може переміщати грунт на одну або на обидві сторони каналу.

Якщо дальність переміщення невелика, а грунт відкладається на один бік від каналу, то в цьому випадку після кожного робочого ходу бульдозер повертається на вихідну позицію заднім ходом (рис. 14.7.).

Якщо дальність переміщення грунту велика, то бульдозер двічі розвертається на 180°: після чергового робочого ходу для повернення на вихідну позицію переднім ходом і на вихідній позиції – для початку розробки грунту в черговому робочому ході.

Це робиться для скорочення часу холостого пробігу, так як бульдозер переднім ходом рухається швидше, ніж заднім.

При переміщенні грунту на обидві сторони від каналу бульдозер також двічі розвертається на 180°, але при цьому розробка грунту здійснюється в обох напрямках, тобто тут немає холостих ходів. Така схема виробництва робіт називається човниковою.

 

Рис.14.6. Розрахункові схеми для вибору екскаватора драглайн:
а – для поздовжнього (торцевого) способу розробки; б – для поперечного (бічного) способу розробки; в – напрямку руху ковша при наборі грунту;
1– рух ковша співпадає з напрямком укосу, 2 і 3 – більш пологе і більш
круте, ніж укіс виїмки.

 

Рис.14.7. Схеми поперечної розробки грунту в каналі бульдозером:
а – на одну сторону від осі каналу з поверненням заднім ходом; б – на одну сторону від осі каналу з розворотом на 180° в кінці ділянки розвантаження і перед початком набору грунту; е – на обидві сторони від осі каналу з розворотом, як і у випадку б.

За поперечною схемою працюють бульдозери і при розробці грунту в тимчасових відвалах з переміщенням його в постійні відвали. У цьому випадку ухил укосу постійного відвалу на шляху руху бульдозера повинен бути не менш m=3...4. За цією ж схемою працюють бульдозери і при розрівнюванні грунту, відсипаного іншими машинами, в постійних відвалах. Обсяг розрівнюваного грунту складає приблизно 20…30 % від усього обсягу грунту у відвалі.

Повздовжньо-поперечна схема розробки та переміщення грунту бульдозерами рекомендується при будівництві вузьких по верху каналів. За цього способу бульдозер паралельно осі каналу поздовжніми ходами розробляє і переміщує грунт на кордон двох суміжних ділянок, а потім поперечними ходами другий бульдозер переміщує грунт на одну або обидві сторони від осі каналу (рис. 14.8). Ширина виїмки по дну при цьому повинна бути не менше ширини захвату грунту відвалом бульдозера.

У кожному конкретному випадку потрібно застосовувати таку схему виконання робіт бульдозерами, при якій сумарні витрати часу на холості пробіги, перемикання швидкостей і на повороти будуть найменшими. Середня довжина шляху набору грунту для бульдозерів дорівнює 6…10 м. Однак треба мати на увазі, що набір грунту легше здійснюється під ухил і на горизонтальних ділянках та різко утруднюється на підйомах. Найбільш продуктивно бульдозери працюють при дальності переміщення грунту 50…80 м. Вартість 1 м³ розробленого і переміщеного грунту при цьому буде найменша в порівнянні з розробкою іншими машинами (екскаватори, скрепери).

Будівництво каналів у виїмках скреперами можна вести при наступних умовах:

- грунти по трасі каналу не повинні мати включень у вигляді великих каменів, коріння; траса має бути очищена від пнів і деревної рослинності. Слід пам’ятати, що скрепери погано працюють на сухих сипучих пісках і важких глинистих грунтах;

- грунти не повинні бути перезволоженими і липкими, при наявності грунтових вод скрепери застосовувати не можна;

- ширина захвату і колія скрепера повинні бути не більше ширини каналу по дну і мінімум на 1 м менше ширини відвалу поверху;

- скрепер повинен вільно маневрувати в межах виїмки і відвалу з урахуванням радіуса повороту машини;

- обсяг робіт на об’єкті повинен бути достатнім для роботи кожного скрепера;

- ухили шляху, виїздів і з’їздів не повинні перевищувати гранично допустимих значень.

- скреперами можна будувати канали глибиною до 4...5 м з переміщенням грунту на відстані від 50 до 5000 м. При дальності переміщення грунту до 400…800 м вигідніше застосовувати причіпні скрепери, а до 3000 м –самохідні.

Існує два способи будівництва каналів у виїмках скреперами: поздовжній і поперечний.

Поздовжній спосіб є основним при будівництві каналів, поперечний — застосовується при будівництві тільки дуже широких каналів.

У кожному способі може застосовуватися наступна схема робочих рухів скрепера: кільцева; «вісімка», «змійка»; поздовжньо-човникова; поперечно-човникова; галактика (рис. 14.9).

Рис.14.8. Поздовжньо-поперечна схема розробки грунту в каналі
бульдозерами.