Виконання земляних робіт механічним способом

Для виконання земляних робіт механічним способом застосовують землекопальні і землерізально-транспортні машини. Засіб механізації вибирають залежно від виду земляної споруди і ґрунтових умов.

Так, для розробки котлованів споруд різних об’ємів і форм, каналів можуть бути використані екскаватори, скрепери і бульдозери.

Для розробки траншей використовують екскаватори, які обладнані зворотною лопатою, або траншейні екскаватори.

При вертикальних плануваннях будівельних майданчиків і будівництві лінійних споруд, земляного полотна доріг, дамб, каналів великих розмірів доцільно застосовувати скрепери і бульдозери.

Розробка ґрунту бульдозерами. Цикл роботи бульдозера складається із трьох основних операцій: зрізування та набирання ґрунту, його переміщення і вкладання (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Схема циклу роботи бульдозера

 

 

Рис. 2.10. Основні види робіт, що виконуються бульдозерами

Роботи, що пов’язані з розробкою і переміщенням ґрунту, можна виконувати за різними схемами шляхів руху бульдозерів. Розпізнають поперечну і поздовжню схеми розробки.

Найчастіше при роботі бульдозерів застосовують схеми поперечної розробки і переміщення ґрунту (рис. 2.11, а, б, в).

Зрізування та переміщення ґрунту на відстань до 50 м необхідно виконувати за човниковою схемою, при якій бульдозер після відсипання повертається в початкове положення заднім ходом (рис. 2.11, а).

При переміщенні ґрунту на відстань 50...100 м рекомендується використовувати еліптичну схему розробки, при цьому бульдозер розвертається на 180⁰ і повертається у вихідну позицію переднім ходом (рис. 2.11, б).

Рис. 2.11. Схеми розробки ґрунту бульдозером:

а – поперечна човникова; б – поперечна еліптична; в – поперечна з укладанням ґрунту на дві сторони; г – поздовжньо-поперечна; д - поздовжня

 

У випадку укладання ґрунту на дві сторони від виїмки значної ширини розробку ґрунту доцільно виконувати при робочих рухах бульдозера в двох напрямках (рис. 2.11, в).

Бульдозери також застосовують для поздовжньої розробки і переміщення ґрунту (рис. 2.11, г, д).

При будівництві вузьких лінійно-протяжних споруд ґрунт можна розроблювати за поздовжньо-поперечною схемою. За цією схемою ґрунт розроблюється бульдозером поздовжніми ходами і переміщується до межі двох суміжних ділянок споруди, а потім поперечними ходами переміщується за межі виїмки (рис. 2.11, г).

За поздовжньою схемою, застосовуючи універсальний бульдозер з поворотним відвалом, виконується засипання траншей, котлованів, а також зрізування рослинного шару ґрунту і переміщення його за межі траси інженерних комунікацій (рис. 2.11, д).

Для зменшення втрат ґрунту при його переміщенні застосовують траншейний спосіб виконання робіт. Для розробки і переміщення ґрунту на відстань до 100 м доцільно використовувати два або три бульдозери, які з однаковою швидкістю на відстані 0,2...0,5 м один від одного переміщують ґрунт одним суцільним валом, що забезпечує зменшення втрат ґрунту в 2...3 рази.

Розробка і переміщення ґрунту скреперами. У будівельному виробництві скрепери застосовують для розробки широких котлованів, каналів і траншей, зведення насипів, вертикальному плануванні.

Робочий цикл скрепера складається з наповнення ґрунту в ківш у виїмці, транспортування ґрунту, вивантаження ґрунту шаром заданої товщини в насипу, переміщення скрепера в порожньому стані у виїмку. Наповнення ковша скрепера можна виконувати тільки на прямолінійних ділянках довжиною достатньою для розміщення довжини шляху наповнення ковша і довжини скреперного агрегату.

На тривалість і довжину шляху наповнення ковша впливає спосіб різання ґрунту.

Тонкою стружкою постійної товщини (h = 10...20 см) зрізують щільні зв’язні ґрунти.

Спосіб різання клиноподібною стружкою застосовують для розроблення м’яких зв’язних ґрунтів на найбільшу глибину (h = 30...35 см).

Гребінчастий профіль стружки застосовують при розробці піщаних і сухих зв’язних ґрунтів з перемінним зануренням і підйомом ковша, коли двигун зменшує оберти внаслідок великого навантаження.

Застосовують три основні схеми розробки ґрунту скреперами: послідовними проходами; проходами через смугу; шаховими проходами.

Схему руху еліпсом застосовують при розробці виїмок з наступним вкладанням ґрунту в насип чи відвал, влаштуванні насипів із бокових резервів, вертикальному плануванні майданчиків при обмеженому фронті переміщення скрепера.

Схему руху “вісімкою” застосовують при виконанні тих самих робіт, що і по еліпсу, але при більшій довжині фронту робіт.

Схема руху спіраллю ефективна при влаштуванні широких і невисоких насипів з пологими з’їздами та двосторонніми резервами, а також при вертикальному плануванні майданчиків.

Схему руху зигзагом застосовують при влаштуванні насипів із односторонніх і двосторонніх резервів великої протяжності коли розробка ґрунту виконується декількома скреперами, що рухаються один за одним.

Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами. При виконанні земляних робіт найчастіше застосовуються одноківшові екскаватори, які є універсальними землекопальними машинами.

Екскаватор працює у вибої. Вибій - це робоча зона екскаватора, де знаходиться місце його стояння, з якого розроблюється масив ґрунту. Послідовне переміщення екскаватора при розробці ґрунту з одного місця стояння до наступного називають проходкою.

Робота одноківшових екскаваторів характеризується такими параметрами:

R_{max. k} - найбільший радіус копання;

R _{max. к} - найбільший радіус копання на рівні стояння екскаватора;

R _{mіn. к} - найменший радіус копання на рівні стояння екскаватора;

R _{max. к} - найбільший радіус вивантаження на рівні стояння екскаватора;

H _{max. в} - найбільша висота вивантаження;

H _{max. к} - найбільша висота (глибина) копання (вибою).

Екскаватори з робочим обладнанням пряма лопата. При роботі екскаватора, обладнаного прямою лопатою (рис. 2.12) розпізнають два види вибоїв: лобовий (торцевий) і боковий (бічний) (рис. 2.13).

Рис. 2.12. Схема робочих параметрів одноківшового екскаватора з робочим обладнанням пряма лопата: Rк - радіус копання; Rв - радіус вивантаження; Rmax.ст - найбільший радіус копання на рівні стояння екскаватора; Rmіn.ст - найменший радіус копання на рівні стояння екскаватора; Hmax.в - найбільша висота вивантаження; Hн.к – найбільша глибинанаповнення ковша; Hк – висота підйому ковша.

Крок переміщення екскаватора () визначається різницею між найбільшим і найменшим радіусами копання на рівні стояння екскаватора

= R _{max cт} - R _{mіn ст ,} (2.22)

де R _{max ст} - найбільший радіус копання на рівні стояння екскаватора; R _{mіn ст} - найменший радіус копання на рівні стояння екскаватора;

 

Лобовими вибоями розроблюють піонерні траншеї, перші проходки та вузькі котловани, ширина котрих не перевищує В 3,5 R_к (В - ширина виїмки).

Бічний вибій використовується при значних розмірах виїмки В 3,5 R_к. При такому вибої покращуються умови руху транспортних засобів для завантаження. Розробка виїмки починається з влаштування піонерної траншеї лобовим вибоєм, а наступне розроблення виконується бічними вибоями.

Екскаватори з робочим обладнанням зворотна лопата. Екскаватори, що оснащено зворотною лопатою, застосовують при розробці траншей і котлованів із завантаженням транспортних засобів або ж у відвал (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схеми робочих параметрів одноківшового екскаватора з робочим обладнанням зворотна лопата: Rк - радіус копання; Rв.к - радіус вивантаження ковша; Hв.к - висота вивантаження; Hк - глибина копання

Рис. 2.29. Схеми робочих параметрів одноківшового екскаватора з робочим обладнанням зворотна лопата: Rк - найбільший радіус копання; Rв.к - радіус вивантаження ковша; Hв.к - найбільша висота вивантаження; Hк - найбільша глибина копання.

Розробка ґрунту виконується лобовим та бічним вибоями. Лобовим вибоєм екскаватор розроблює ґрунт “на себе” нижче рівня свого стояння, рухаючись вздовж осі котловану чи траншеї (рис. 2.15), і послідовно опускає ківш для набирання ґрунту то в одну то в другу сторону від осі (В R_к).

Широкі виїмки можуть розроблюватись паралельно - торцевими проходами (В 1,7 R_к) або зигзагом (В = 3...3,5 R_к), при цьому ширина вибою В_з визначається за виразом

(2.23)

де R _{max к} - найбільший радіус копання; - крок переміщення екскаватора.

Рис. 2.16. Схеми робочих параметрів одноківшового екскаватора з робочим обладнанням драглайн: Rк - радіус копання; Rmax.n– найбільший радіус набору ковша при заданій глибині; Rmіn.n- найменший радіус набору ковша при заданій глибині; Rв - радіус вивантаження ковша; Hв - висота вивантаження; Hк - глибина копання; ln – довжина набору ковша

Екскаватори з робочим обладнанням драглайн. Екскаватори, що оснащено ковшами-драглайнами, розробляють ґрунти нижче рівня свого стояння (рис. 2.16).

Розробка виїмок одноківшовими екскаваторами, обладнаними драглайнами, ефективно може виконуватись як лобовим, так і боковим вибоями (рис. 2.17), при цьому ґрунт може розвантажуватись у відвал, насип чи на транспорт.

Розробка виїмок лобовим вибоєм виконується при русі екскаватора вздовж осі виїмки, а бічним вибоєм - при русі екскаватора паралельно осі виїмки. У першому випадку розроблений ґрунт може вкладатися в кавальєри з однієї або з двох сторін виїмки, у другому – тільки з однієї сторони виїмки. Перший прохід виконується лобовим вибоєм з відсипанням ґрунту в проміжний тимчасовий кавальєр, який перекидають цим же екскаватором (або переміщують бульдозером) в постійну частину кавальєру. Подальше розроблення виїмки до проектних розмірів виконується бічним вибоєм.

Розробка ґрунту багатоківшевими екскаваторами. Багатоківшеві екскаватори - це машини безперервної дії із ланцюговим чи роторним робочими органами.

Екскаватори повздовжнього копання застосовують при влаштуванні каналів, кюветів, траншей під інженерні комунікації, стрічкові фундаменти тощо (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Схема багатоківшевого екскаватора

Ковші екскаваторів повздовжнього копання наповнюються ґрунтом при русі догори і, досягнувши найвищого положення, спорожнюються на стрічковий конвеєр. Екскаватори поперечного копання застосовують при влаштуванні котлованів і траншей великих розмірів, вирівнюванні укосів та розробленні кар’єрів.

Багатоківшеві ланцюгові екскаватори дозволяють розробляти траншеї з вертикальними стінками. Для влаштування каналів або траншей з укосами застосовують роторні екскаватори, або на екскаватор додатково монтують укосоутворювачі (рис. 2.19), а для створення виїмок ступеневого профілю - поперечні шнеки різної довжини.

Рис. 2.19. Схеми розробки виїмок багатоківшевими екскаваторами: а – траншейними ланцюговими повздовжнього копання; б – траншейними роторними; в – двохроторними канавокопачами; г – шнекороторними копачами