Портал о строительстве и ремонтных работах

7.1. Общая характеристика рабочего процесса.

Классификация и рабочие органы машин для земляных работ

Земляные работы являются составной частью строительства боль­шинства инженерных сооружений. Они включают в себя: отрывку кот­лованов, траншей и мелиоративных каналов; возведение насыпей, пло­тин; устройство закрытых проходок в грунте в виде шахт и туннелей под различные подземные сооружения; бурение горизонтальных, наклон­ных и вертикальных скважин при бестраншейной прокладке трубопро­водов под насыпями железных и шоссейных дорог, для установки свай­ных опор в плотных грунтах, для закладки зарядов взрывчатых веществ при разработке грунтов взрывом и т. п.

По характеру рабочего процесса, составу операций и последова­тельности их выполнения земляные сооружения делят на выемки и насыпи. Выемка образуется в результате удаления излишков грунта за ее пределы, а насыпь — путем отсыпки грунта, внесенного извне, с его послойным уплотнением. Последняя операция обусловлена необходи­мостью восстановления плотного состояния грунта в насыпи, которое было им утрачено при отделении от массива вследствие разрыхления. Удаленный из выемок грунт укладывают в отвалы, а для отсыпки насы­пей его доставляют из карьеров или резервов, расположенных вблизи сооружаемой насыпи. Если выемки чередуются с насыпями, как, напри­мер, в дорожном строительстве, то извлекаемый из выемок грунт обыч­но используют для отсыпки насыпей. Для каждой из перечисленных технологических схем производства земляных работ — выемка-отвал, резерв-насыпь — характерны операции отделения грунта от массива, его перемещения и отсыпки. При возведении насыпей добавляется опе­рация уплотнения грунта, а общей для насыпей и выемок является пла­нировочная операция, которой эти инженерные сооружения доводятся до проектных размеров. При планировке срезаются выступы и засыпа­ются впадины подобно разработке резервов и отсыпке насыпей, но только в размерах микрорельефа планируемой поверхности. Ту же структуру рабочего процесса имеет разработка карьеров строитель­ных материалов (песка, гравия и т. п.), а также добыча полезных иско­паемых открытым способом. Отличие заключается в том, что ни выем­ка (забой), ни отвал не являются инженерными сооружениями, а плани­ровку дна карьера (подошвы забоя) выполняют лишь для удобства пе­

редвижения по нему машин и подготовки устойчивого основания для их работы.

Отделение грунта от массива — разрушение — является основной операцией процесса его разработки. Наибольшее распространение в строительстве (около 85 % от общего объема земляных работ) получил механический способ разрушения грунтов, при котором грунт отделяет­ся от массива вследствие контактного силового воздействия на него зем­леройного рабочего органа. Энергоемкость этого способа составляет 0,05­0,6 кВт. ч/м3. Прочные грунты и горные породы разрушают взрывом с использованием взрывчатых веществ, которым закладывают в специ­ально пробуренные скважины. Этот способ наиболее дорогой, но позволя­ет существенно сократить сроки производства работ. Около 12% грун­тов разрабатывают гидромеханическим способом путем отделения грунта от массива струей воды под высоким давлением или в сочетании с механическим способом. Энергоемкость процесса составляет 0,15-2 кВт. ч/м3.

Рабочие органы машин, предназначенные только для отделения грунта от массива механическим способом, используют лишь в случае разработки весьма прочных грунтов на стадии их предварительного разрыхления. Большей частью рабочие органы также перемещают и отсыпают грунт в отвалы, насыпи или транспортные средства, выпол­няя эти операции после отделения грунта от массива и его захвата или совмещая полностью или частично перечисленные операции во време­ни. Грунт может перемещаться к месту отсыпки только за счет движе­ний рабочего органа или за счет перемещения всей машины. В конст­рукциях землеройных машин непрерывного действия завершающую стадию транспортирования грунта выполняет специальный транспор­тирующий орган, например типа ленточного конвейера. Отсыпают грунт путем освобождения от него рабочего или транспортирующего органа в конце транспортной операции. В случае гидромеханической разра­ботки грунт переносится к месту намыва в потоке воды, а при взрыв­ном способе отбрасывается в стороны расширяющимися газами, обра­зующимися вследствие взрыва. Грубую планировку земляных по­верхностей выполняют теми же землеройными рабочими органами путем более четкой координации их движения, а для точной планировки при­меняют специальные рабочие органы или машины. Уплотнение грунта заключается в компактной укладке его частиц, вследствие чего умень­шается объем грунта и увеличивается его плотность. Для этого приме­няют специальные машины и оборудование. Частично грунт может
уплотняться также перемещающимися по его поверхности транспорт­ными средствами.

В общем комплексе работ на строительном объекте земляные ра­боты чаще всего выполняют раньше других. В этом случае им предше­ствует подготовка строительной площадки: удаление камней, срезка кус­тарника, корчевка пней, планировка и засыпка ям и т. п. Большую часть этих работ выполняют землеройными машинами, оборудованными спе­циальными рабочими органами. В связи с этим машины для подгото­вительных работ рассматривают вместе с машинами для земляных ра­бот. К подготовительным работам также относят предшествующее раз­работке рыхление прочных и мерзлых грунтов.

Машины для земляных работ классифицируют по назначению, ре­жиму работы, степени подвижности и другим признакам. Классифика­ция по назначению условна, поскольку приводы, ходовые устройства и другие структурные элементы современных машин позволяют исполь­зовать одну и ту же их базовую часть для работы с различными видами сменного рабочего оборудования, нередко различного по назначению. Универсальность машин существенно расширяет область их примене­ния, способствует их лучшему использованию по времени, особенно в условиях небольших объемов однотипных работ, выполняемых строи­тельной организацией, более эффективной организации технического обслуживания. Универсальные машины классифицируют по основным видам выполняемых ими работ, определяемым по технико-эксплуатаци­онным, экономическим и другим соображениям. Различают землерой­ные машины для отрывки и перемещения грунта в пределах зоны дося­гаемости рабочего оборудования (одно- и многоковшовые экскаваторы), землеройно-транспортные машины для послойной разработки грунта и перемещения его на большие расстояния (бульдозеры, скреперы, грейде­ры, грейдер-элеваторы), машины для подготовительных работ, машины и оборудование для уплотнения грунтов, для бурения скважин, в том числе в прочных и мерзлых грунтах при их разрушении взрывом, оборудова­ние для гидромеханической разработки, а также машины и оборудование для разработки грунта в особых условиях. Машины для планировочных работ относятся к группе землеройно-транспортных машин и частично к экскаваторам (экскаваторы-планировщики).

По режиму работы рассматриваемые машины бывают цикличного и непрерывного действия. К последним относятся многоковшовые экс­каваторы, некоторые виды землеройно-транспортных машин, оборудова­ние для гидромеханической разработки грунтов, а также некоторые виды

машин для работы и особых условиях. Остальные машины работают в цикличном режиме, выполняя операции рабочего цикла последовательно или с их частичным совмещением во времени.

По степени подвижности машины для земляных работ относятся большей частью к передвижным самоходным или прицепным, за исклю­чением некоторых видов оборудования для уплотнения грунтов, бурения скважин под взрыв, оборудования гидромеханизации, а также некоторых машин и оборудования для работы в особых условиях. Эти машины длительное время работают на одной строительной площадке, они не имеют собственных ходовых устройств и по этим признакам относятся к полустационарным. По другим признакам на машины для земляных работ распространяются положения, приведенные ранее в общей клас­сификации строительных машин.

Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяется от массива (зубья ковшей, бульдозерных отвалов, рыхлителей — рис. 7.1), называют землеройными. В конструкциях землеройных и землеройно-транспорт­ных машин, рабочий процесс которых состоит из последовательно вы­полняемых операций отделения грунты от массива, его перемещения и отсыпки, землеройные рабочие органы совмещают с транспортирующи­ми — ковшами (экскаваторы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, грей­деры), называя первые ковшовыми, а вторые — отвальными. Ковшовый рабочий орган представляет собой емкость с режущей кромкой, осна­щенной зубьями (рис. 7.1, б—г, е) или без них (рис. 7.1, д, ж, з). Ковши с режущими кромками без зубьев чаще применяют для разработки мало­связных песков и супесей, а ковши с зубьями — в основном для разра­ботки суглинков, глин и прочных скальных грунтов. В режиме разработ­ки грунта ковш перемещается так, что его режущая кромка или зубья внедряются в грунт, отделяя его от массива. Разрыхленный грунт по­ступает в ковш для последующего перемещения в нем к месту разгрузки. Отвальные рабочие органы оборудуют в нижней части ножами (рис. 7.1, и), в этом случае их называют ножевыми. Для разрушения более прочных грунтов на ножи дополнительно устанавливают зубья. Рабочий процесс отвального рабочего органа аналогичен описанному выше.

Комментарии закрыты.