Розробка грунту одноковшевим екскаватором

До землерийних машин відносять: екскаватори різних типів: одноковшеві (пряма та зворотна лопата, драглайн, грейфер), багатоковшеві (ланцюгові, роторні) та фрезерні.

Одноковшевий екскаватор - це самохідна будівельна машина циклічної дії, яка застосовується для виконання різних земляних та деякий видів будівельно-монтажних робіт. Універсальність забезпечується змінним робочим обладнанням пряма та зворотна лопата, драглайн, грейфер, клинмолот, ущільнююча плита тощо.

У масовому будівництві при влаштуванні виїмок розробку великих об'ємів грунту виконують землерийними машинами — одно - та багатоковшовими екскаваторами.

Одноковшові екскаватори класифікують за такими ознаками: видом робочого оснащення — пряма чи зворотна лопата, драглайн, грейфер; типом ходового оснащення — автомобільні, пневмоколісні, гу­сеничні, крокуючі; системою управління —механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні, комбіновані; місткістю ковша —0,15; 0,25; 0,4; 0,5; 0,65; 1; 1,25; 1,6 та 2,5 м³.

За останні роки збільшився випуск екскаваторів з гідравлічним приводом управління, які порівняно з механічними мають підви­щену (на 15...20%) продуктивність праці, простіші в управлінні, ефективніші при розробці щільних та мерзлих грунтів.

Одноковшові екскаватори можуть також оснащуватися змінним робочим оснащення: вантажними гаками, палебійним оснащенням, пристроями для вирівнювання укосів.

3.2.Розробка грунту екскаваторами „пряма” та „зворотня” лопата.

Екскаватор з прямою лопатою (рис. 3.2) використовують при розробці грунтів І...VI груп та подрібнених скельних порід вище рівня стоянки екскаватора. Основні технологічні параметри екска­ватора: найменший і найбільший радіуси копання на рівні стоянки R₁, R₂; найбільший радіус копання на найбільшій глибині Rз; дов­жина переміщення а; висота розробки Н_розр.; радіус розвантаження R_розв. Основні види забоїв — поздовжній, бічний та лобовий (ту­пиковий).

Оскільки екскаватори з прямою лопатою використовують при розробці грунту переважно із завантаженням його в транспортні засоби, організація розробки бічними забоями дозволяє ефектив­ніше використовувати робочі параметри екскаваторів та підвищу­вати їхній виробіток за рахунок зменшення кута повороту стріли при розвантаженні.

При широких виїмках розробки грунту ведуть кількома про­ходками — поздовжніми забоями. Транспортні засоби при цьому переміщуються з боку виробки по напряму пересування екскаватора, але в зворотному напрямі.

Боковий забій (рис. 3.4., д ) використовується при значних розмі­рах котловану (В>3,5R, де R — найбільший радіус копання). За­стосування бічних проходів дозволяє одночасно з розробкою котловану виконувати роботи по доробленню дна до проектних позна­чок, бетонувати фундаменти на готових ділянках і т. ін., що немож­ливо при розробці грунту лобовими забоями.

Лобовими забоями розробляють піонерні траншеї, перші проходки та вузькі котловани, шири­на яких не перевищує 3,5R. Лобові забої бува­ють вузькими і нормаль­ними. Вузький забій має ширину менше 1,5Rmах, нормальний — (1,5...1,9)Rріз, розширені лобові за­бої—(2,0...2,5) Rmах та (2,5...3,5)Rріз (рис. 3.4., а-г).

Процес роботи екскаватора складається з розробки грунту ковшом в забої, підніманнязаповненого ковша, повороту на розвантаження, розвантаження ковша та повернення його в забій.

По умовах розробки грунт, для одноковшових екскаваторів, ділять на 6 груп: І - грунт родючого шару (пісок, чорнозем); II - суглинок з домішками;ІІІ- важка ломова глина; ІV - тверда глина; V - попередньо вспушені мерзлі грунти; VІ- ті ж, але скельні грунти. Для розробки застосовують ківш з зубами (для спушування), або суцільним ріжучим краєм.

Забоєм називають робочу зону екскаватора, яка включає майданчик, знаходиться екскаватор, частина масиву грунту, що розробляється з однієї стоянки та ділянки для стоянки автотранспорту під час завантаження. Найменша висота забою, яка забезпечує наповнення ковша екскаватора грунтом «з шапкою» під розробки прямою лопатою, повинна бути не менше трикратної висоти ковша найбільша - не менше максимальної висоти копання екскаватора.

Параметри забою визначаються в ПВР та залежать від технічних характеристик екскаватора (радіус різання, розвантаження, довжини пересування тощо) та геометричних розмірів майданчика, виду транспортних засобів,

грунту (рис. 3.1).

Параметри лобової прямолінійної проходки забою визначаються по формулам:

;

де В₁ - віддаль від осі руху екскаватора до попередньої осі проходки;

В₂ - віддаль від осі руху до зовнішнього схилу;

R - оптимальний радіус копання (0.8....0.9 найб. радіусу);

І_п- довжина робочого пересування;

R_ст - радіус копання нарівні стоянки екскаватора.

Необхідно відмітити, що в залежності від схем проходок ширина забою змінюється.

Різновидності проходок

Види, розміри та кількість проходок назначають в залежності геометричних параметрів та технічних характеристик обладнання екскаватора. Екскаваторнапроходка виїмка, що утворилась в результаті послідовної розробки грунту під час періодичного пересування екскаватора в забої.

Розрізняють наступні проходки екскаватора з прямою лопатою: (В - ширину забою, R - найбільший радіус копання)

1. лобова проходка з одностороннім розташуванням транспортних засобів; В < 1.5 R;

2. лобова проходка з двостороннім розташуванням транспортних засобів; В - 1 5...1.9 R;

3. розширена лобова з рухом екскаватора «зигзаг»; В - 2.5 R;

4. поперечно-торцева проходка; В = 3.5 R;

5. бокова проходка; В=R

6. розробка котловану по ярусам.

Для в'їзду в котлован необхідно виконати траншею, яка називається пандусом з нахилом 10... 15 градусів та шириною до 3.5 м. Роботи екскаватора з прямою лопатою виконуються в сухих грунтах або в грунтах нормальної вологості.

Грунт розвантажують так, щоб ківш наводився на короб позаду. Траса руху автомобіля у цьому випадку повинна бути паралельно вісі проходки екскаватора, але направлена в протилежну сторону.

Розробка грунту в насип чи відвал не практикується.

Екскаватор із зворот­ної лопатою (рис. 3.5.) використовують при роз­робці траншей та котло­ванів із завантаженням транспортних засобів або ж у відвал. Основні тех­нологічні параметри екс­каватора такі: найменший радіус копання на рівні стоянки R1; найбільший радіус копання на рівні стоянки R2; найбільший радіус копання на заданій глибині Rн, найбільша глибина копання Rmах; радіус розвантаження Rр; висота розвантаження Нр. Розробку грунту виконують торцевими та біч­ними забоями.

Перевага віддається розробці грунту торцевими забоями, тому що при розробці бічними забоями ширина виїмки завжди менша, ніж при торцевому, і не перевищує одного радіуса копання, при цьому екскаватор розробляє грунт у положенні найменшої стій­кості, що небезпечно.

Екскаватори, оснащені зворотною лопатою, використовують при розробці грунту в тран­шеях, котлованах під окремо розміщені фундаменти та в кот­лованах під різні будівлі. При цьому виїмку грунту ведуть нижче рівня стоянки екскава­тора, який знаходиться на по­верхні землі. Розроблений грунт можна або відсипати у відвал біля виїмки, або завантажува­ти в транспортні засоби (авто­самоскиди). У цьому випадку. автосамоскиди не заїжджають до котловану. а перемішаються на поверхні землі з одного або другого боку екскаватора та­ким чином, щоб радіус поворо­ту ковша екскаватора при його розвантаженні не перевищував 90°.

Розміщення екскаватора над забоєм дозволяє розробля­ти грунт у виїмках з високим рівнем ґрунтових вод без допо­міжних заходів для водопоження.

Екскаватори, що обладнані зворотною лопатою, розробляють грунт, який знаходиться нижче рівня стоянки з завантаженням в транспортні засоби. Це дозволяє використовувати їх у сильно зволожених грунтах.

Можливість розробки котловану залежить від характеристик екскаватора і розмірів майданчика

Розрізняють наступні схеми проходок:

1) торцева, під час переміщення екскаватора по прямій з двостороннім чи одностороннім завантаженням на транспортні засоби. Ширина першої схеми

В = 1.6..1.7 R; другої В =1.3R.

Котловани, ширина яких перевищує ці величини розробляються:

2) декількома (двома) торцевими В = ЗR;

3) зигзагоподібними В = 3...3.5R;

4) поперечно-торцевими проходками В > 3.5 R;

5)повздовжньо-торцеві В >3,5R;

6)бокова проходка В = R

Довжина робочого пересування змінюється в залежності від конструктивних характеристик екскаватора (R; h_ш), глибини котловану h; кута робочого схилу. Довжина пересування визначається:

де R_g; R_g - відповідно найбільший та найменший радіуси копання нарівні дна виїмки (змінні величини, які залежать від глибини), м.

Поярусна розробка грунту такими екскаваторами не практикується.

Кут повороту екскаватора приймається 70…90 градусів, як найбільш ефективний (рис. 3.2).

Коли розробляється грунт одночасно у відвал та на автомобіль, то автомобіль подається із зворотної сторони.

3.3.Розробка грунту екскаваторами драглайном, грейфером, планувальником та багатоковшовими екскаваторами.

Розробку грунту ведуть нижче рівня стоянки драглайна, тобто як і екскаватором із зворотною лопатою. Глибина копання може досягати 20 м., а найбільший радіус копання на рівні стоянки — 26 м. При розвантаженні грунту в транспортні засоби найефектив­нішими є поперечно-човникова та поздовжньо-човникова схема роз­робки грунту (рис. 3.6.). При обох схемах автосамоскиди заїжджають у виїмку.

.

При поперечно-човниковій схемі грунт поступово розробляють з двох боків від автосамоскида. Розвантажують ківш при перемі­щенні його зліва направо або навпаки. В ту мить, коли ківш опиня­ється над кузовом машини, екскаваторник розвантажує його, не припиняючи руху стріли.

При поздовжньо-човниковій схемі ківш завантажують грунтом перед задньою стінкою кузова, потім піднімають й перемішують у напрямі до автосамоскида. Розвантаження ковша відбувається в ту мить, коли він зависає над кузовом.

Крім того, при зведенні земляних споруд застосовують екскаватори, оснащені грейферами, планувальними пристроями тощо.

Коли значна частина грунту розробляється у відвал, використовують драглайн. Так як у нього немає постійного радіуса різання то, визначається як 1/5 довжини стріли. Найбільш раціональна схема розробки грунту - човникова (повздовжня). По цій схемі автомобіль подають по дну котловану, а ківш набирає грунт по обидві сторони від нього. Таким чином кут повороту дорівнює нулю. Під час розробки грунту по поперечно-човниковій схемі кут повороту рівний 15...20 градусів, але тривалість розвантажування зменшується, так як ківш розвантажується під час руху екскаватора в момент перенесення його над коробом. Завдяки цьому час циклу зменшується на 20... 26%(рис. 3.3).

Конструкція драглайна дозволяє розробляти грунт нижче стоянки на значну глибину (до 20 м) та розробляти його з-під води.

Котловани та траншеї, які мають вертикальні закріплення стінок, а також грунти в опускаючих криницях доцільно розробляти екскаватором грейфер. Розробляється грунт першої та другої категорії, тому, що ківш занурюється під дією своєї ваги. Екскаватор повинен бути розташований так, щоб кут його повороту не був більший 70...90 градусів. Грейфер переходить на нову стоянку на 1/4 довжини стріли (рис. 3.4).

Екскаватори з грейфером використовують при роботі на обме­женій площі (наприклад, при реконструкції будівель та споруд, влаштуванні колодязів, котлованів під опори ліній електропередач, розробці глибоких вузьких траншей, зворотному засипанні грунту (рис. 3.7.).

виїмки по дну.

Екскаватор-планувальник, оснащений телескопічним обладнан­ням (рис. 3.8), завдяки якому можливе переміщення робочого органу по прямій, горизонтальних та похилих траєкторіях, може бути використаний на різних роботах: при плануванні укосів та дна котловану, підчищенні недоборів грунту в котлованах і транше­ях, влаштуванні траншей та невеликих котлованів, зворотній за­сипці пазух фундаментів у важкодоступних місцях.

Останнім часом широке застосування знаходять гідравлічні екскаватори-планувальникизтелескопічним робочим органам (із збільшеною або звичайною стрілою).

Ці екскаватори зрізують схили та планують дно котловану під час розробки звичайними екскаваторами. Він має можливість рухати робочим органом по прямій, горизонтальній та нахиленій траєкторіям. Екскаватор-планувальник застосовується для роботи по планування дна котловану чи траншей, схилів, виїмок та насипів, зворотного засипання.

«Недобір» грунту

Екскаватори розробляють грунт на глибині дещо меншій від проектної, залишаючи «недобір». "Недобір" (5... 10 см або 10...З0 см) залишають, щоб запобігти руйнуванню основи майбутньої споруди, а також не допускати перебору грунту. Для підвищення ефективності роботи екскаватора застосовують скребковий ніж, що насаджений на ковш екскаватора. Де застосування дозволяє вести роботи по зачищенню з точністю до ±2 см, що виключає ручні доробки. Для цього також використовують бульдозер.