Портал о строительстве и ремонтных работах

Загальні відомості. Земляні роботи є найпоширенішими і трудо­місткими роботами в будівництві. Тяжка фізична праця виконавців на улаштуванні земляних споруд та низька її ефективність спонукали інже­нерів шукати засоби, які дали 6 можливість полегшити виконання тру­дових процесів у цій галузі.

Упродовж століть знаряддя праці від примітивних кайла та лопати розвинулися до сучасних високоефективних потужних механічних, на­півавтоматичних та автоматичних засобів виконання земляних робіт.

На території нашої країни вже на початку XIX ст. на річках і в портах почали застосовувати машини для виконання очисних та дно — поглиблюваних робіт. Так, у 1809 р. на розчищенні перекатів на Дніпрі працювала машина Бухтєєва.

У будівельному виробництві раніше від інших будівельних машин виникли землерийні машини.

У 1845 — 1851 рр. на будівництві Миколаївської залізниці працюва­ло чотири екскаватори, що для того часу вважалося значним досягнен­ням у розвитку механізації земляних робіт.

У першому десятиріччі XIX ст. розпочато випуск одноківшових екс­каваторів на залізничному ходу з ковшами місткістю 1,9 та 2,3 м3.

До 1915 р. в будівельному виробництві налічувалося до 200 екска­ваторів. Пізніше, на будівництві Дніпропетровської гідроелектростанції, завдяки наявності землерийних машин за 3 — 4 роки було перероблено близько 3 млн м3 земляних мас.

Уже в 1950 р. було випущено екскаваторів нових моделей у 7,7 раза більше, ніж у 1940 р., скреперів — у 8,5, самоскидів — у 16 разів. Способи гідромеханізації земляних робіт у нашій країні були запро­ваджені інженерами Кирпичниковим та Классоном. На Дніпробуді (1929—1932 рр.) гідромеханічним способом виконувались великі обсяги робіт із планування територій.

Через величезні масштаби будівельних робіт будівельники змушені були використовувати непридатні, слабкі грунти, на яких зводились об’єкти різного призначення. У зв’язку з цим здійснювалися пошуки спеціальних методів поліпшення якості ґрунтів, у результаті чого ви­ник новий метод земляних робіт — штучне закріплення природних основ. Було розроблено та впроваджено нові методи закріплення ґрунтів, такі як бітумізація, смолізація, силікатизація та цементація. Пізніше для закріплення лесових ґрунтів було запроваджено метод термічної обробки їх.

Масштаби земляних робіт у сучасному будівельному виробництві потребують постійного оновлення парку землерийних та землерийно — транспортних машин.

Призначення земляних робіт. Розроблення ґрунтів здійснюють з метою підготовки основи під будинки та споруди, для зміни природно­го рельєфу місцевості.

Процес розроблення ґрунту складається з трьох основних операцій: розроблення ґрунту, його переміщення (транспортування) та укладан­ня з ущільненням. Розроблення може виконуватись з метою створення виїмки та насипу.

Термін «виїмка» вживається в тому випадку, коли ґрунт розробляється нижче від рівня поверхні землі (котлован, траншея); «насип» — коли ґрунт насипають вище за рівень поверхні землі (полотно залізниці, автошляхи, греблі).

Під час виконання земляних робіт велике значення має транспорту­вання ґрунту до місця його призначення, тому важливим завданням технолога є вибір і розроблення найефективніших методів розроблен­ня та транспортування ґрунту.

Класифікація ґрунтів та їхні властивості. Ґрунтами в будів­ництві називають гірські породи, які складаються з мінеральних часто­чок та органічних домішок.

Ґрунти поділяють на:

скельні грунти, що залягають у земній корі у вигляді суцільного моноліту;

великоуланкові незцементовані ґрунти, які утворені з галечнику та конгломерату кругляка, кам’яних і щебеневих нагромаджень;

піщані грунти, сипкі в сухому стані. Залежно від гранулометрично­го складу їх поділяють на піски гравіваті, крупно-, середньо-, дрібнозер­нисті та пилоподібні;

глинисті ґрунти, зв’язані, несипкі в сухому стані. За ступенем пла­стичності їх поділяють на супіски, суглинки та глину. До глинистих ґрунтів належать також леей, які мають дрібнозернисту, хімічно зв’яза­ну карбонатну структуру.

Властивості ґрунтів впливають на стійкість земляних споруд, трудо­місткість та вартість їх розроблення. Основними будівельними власти­востями ґрунтів є такі.

в природному стані.

Кут природного укосу ф — кут, утворений поверхнею несипкого ґрунту і горизонтальною площиною. Він характеризується станом гра­ничної рівноваги. Значення його залежить від кута внутрішнього тертя, сил зчеплення верхніх шарів ґрунту.

Щільність ґрунтів — це маса одиниці об’єму речовини ґрунту без пор. Щільність впливає на опір ґрунту копанню та на його несівну здатність.

Вологість — ступінь насичення ґрунту водою. Виражається відно­шенням маси води в ґрунті до маси твердих часточок. Так, ґрунти за вологості до 5 % вважаються сухими, за вологості 5 —ЗО % — вологими, понад ЗО % — мокрими.

Зчеплення визначається початковим опором зрушення і залежить від виду ґрунту та ступеня його вологості.

Міцність ґрунтів характеризується їхньою здатністю чинити опір зовнішньому силовому впливу.

Розпушуваність — здатність ґрунту збільшуватись в об’ємі під час розроблення; характеризується коефіцієнтами початкового і залишкового розпушення. Коефіцієнтом початкового розпушення є відношення об’єму розпушеного ґрунту до його об’єму в природному стані; коефіцієнт залишкового розпушення — це відношення об’єму розпушеного ґрун­ту після його ущільнення до його об’єму в природному стані.

Підготовчі роботи. У зв’язку з тим що земляні роботи виконуються субпідрядними організаціями, підготовка та організація робіт має свої особливості.

До початку робіт має бути забезпечена підготовка будівництва, яка полягає у здійсненні певних організаційних і підготовчих заходів.

До них належать:

• вирішення питань використання для потреб будівництва наявних

транспортних та інженерних комунікацій, засобів енерго — і теплопоста­чання, зв’язку тощо;

• укладання субпідрядного договору на виконання земляних робіт;

• своєчасне забезпечення виконавців робочими кресленнями, техноло­гічною та іншою документацією.

Підготовчі роботи організаційно можна розподілити на два потоки.

До першого належать роботи, що виконуються поза межами буді­вельного майданчика: будівництво під’їзних автомобільних доріг, ме­реж зв’язку та електропередачі з трансформаторними підстанціями, водопровідні та каналізаційні мережі і т. д.

До другого — роботи, що виконуються безпосередньо на будівельно­му майданчику: очищення території, геодезичні роботи, перенесення проектних позначок на місцевість, знесення зайвих будов з його тери­торії; інженерна підготовка; забезпечення тимчасового відведення по­верхневих вод; улаштування тимчасових доріг на території майданчи­ка; прокладання мереж водо — та енергозабезпечення, телефонного та радіозв’язку; монтаж інвентарних тимчасових приміщень (контори виконроба, обігріву робітників, їдальні, просушування та зберігання робо­чого одягу, санітарних вузлів, фельдшерського пункту, диспетчерської тощо); підготовка ґрунтів до розморожування у зимовий період і т. д.

Очищення території — видалення дерев та кущів, корчування пнів, розбирання зайвих будівель, перекладання, за потреби, комунікацій і т. д.

Геодезичні роботи — це визначення розміщення земляних споруд на місцевості. Розбивання ведуть у двох площинах: горизонтальній та вертикальній (рис. 2.5).

За горизонтального розбивання визначають та закріплюють на місце­вості положення осей і контурів майбутніх земляних споруд. Помилки під час виконання цих робіт можуть призвести до неправильного роз­міщення об’єктів на місцевості, що негативно впливатиме на забудову з архітектурного погляду. Побудована на місцевості геодезична будівельна сітка слугує орієнтиром для перенесення проекту в натуру.

За вертикального розбивання визначають глибину виїмок і висоту насипів.

Рекультивація полягає у зрізанні рослинного шару і подальшому використанні цього ґрунту для благоустрою території або вивезенні його за межі будівельного майданчика в місце, де його використовують за призначенням.

Розпушування ґрунтів. Під час розроблення виїмок ґрунт розпу­шується і займає значно більший об’єм, ніж у щільному масиві.

У розрахунках ступінь розпушування ґрунтів визначають коефіцієн­том початкового та залишкового k3 р розпушування. Крім того, інколи виникає потреба попереднього розпушування ґрунту, наприклад під час розроблення щільних, скелястих або мерзлих ґрунтів.

До початку земляних робіт територія будівництва має бути осушена, для чого влаштовують поверхневе водовідведення. Як правило, для нової забудови виділяються ділянки, непридатні для іншого використання (схили, пересічена місцевість зі складним рельєфом тощо). Не виключено, що під час будівництва, якщо не вжити відповідних заходів, будівельний майдан­чик заливатиметься поверхневими водами від дощу або танення снігу і заболочуватиметься. Щоб цього не трапилось, воду потрібно заздалегідь

перехопити і спрямувати так, щоб вона не потрапила на майданчик, для чого до початку земляних робіт влаштовують відкриті перехоплювальні водовідвідні канави, закриті дренажні канави, якими вода самопливом витікає за межі будівельного майданчика, або з боку підтоплення влашто­вують захисне обвалування. Усі підготовчі роботи мають бути виконані відповідно до будгенплану, розробленого на підготовчий період.

Допоміжні роботи. До них належать: тимчасове закріплення стінок траншей і котлованів; відкритий водовідлив; зниження рівня ґрунто­вих вод; штучне закріплення (стабілізація) ґрунтів; ущільнення ґрунтів.

Тимчасове закріплення вертикальних стінок виїмок здійснюєть­ся у випадках, коли ґрунт не може утримувати вертикальні укоси. Ве­личина вертикального укосу виїмки залежить від величини природного

Рис. 2.6. Кріплення стінок котлованів і траншей: а — підкісне; б — анкерне; в — шпунтове; г — розпірне; 1 — щити (дош­ки); 2, 10 — стояки; 3 — підкіс; 4 — паля; 5 — анкер; 6 — засипка; 7 — маякова паля (опорний стояк); 8 — напрямні; 9 — шпунт; 11 — розпірка

укосу грунту. Іноді під час улаштування виїмок (у разі влаштування виїмок поблизу фундаментів, потреби перероблення значних об’ємів зайвого ґрунту на улаштування укосів тощо) виникає необхідність улаш­тування виїмок з вертикальними стінками (рис. 2.6). Глибина таких виїмок регламентується нормами. Тип закріплення визначається про­ектом виконання робіт залежно від розмірів виїмки, властивостей ґрун­ту, наявності ґрунтових вод тощо. Закріплення виїмок класифікують за здатністю їх як несівних конструкцій.

Підкісне закріплення (рис. 2.6, а) встановлюють у середині котло­вану. Широкого використання воно не має, оскільки підкоси заважа­ють виконанню подальших робіт.

Більш поширеним є анкерне закріплення (рис. 2.6, б). Воно утри­мується в проектному положенні за допомогою спеціальних анкерів, які не заважають переміщенню людей та виконанню робіт.

Консольне (шпунтове) закріплення (рис. 2.6, в) — це шпунтова стінка, жорстко затиснена ґрунтом. Таке закріплення влаштовують з металевого або, рідше, дерев’яного шпунта. Шпунти використовують переважно для огороджування мілких котлованів у водонасичених ґрун­тах, коли неможливо штучно знизити рівень ґрунтових вод.

Розпірне закріплення виконують для закріплення вертикальних стін траншей (рис. 2.6, г).

Видалення води з виїмок. Найпростішим та найекономічнішим є відкритий водовідлив (рис. 2.7, а), але він не має широкого застосуван­ня внаслідок того, що у виїмці майже завжди залишається вода, яка ускладнює виконання робіт. Технологія використання цього способу полягає в тому, що під час улаштування виїмки підошві надають неве­ликого нахилу в один бік. У зниженій частині підошви влаштовують водозбірні приямки. Стінки приямків закріплюють шпунтом або дерев’я­ним ящиком без дна розміром 1 х 1 м, а на дно приямка насипають фільтрувальний матеріал (щебінь чи гравій). З приямка воду видаля­ють за межі майданчика насосами.

У ґрунтах із коефіцієнтом фільтрації, більшим за 2 м2/добу, засто­совують зниження рівня ґрунтових вод (рис. 2.7, б — д). Для цього використовують легкі голкофільтрові установки, які дають змогу зни­зити рівень ґрунтових вод за одноярусного розміщення на 4 — 5 м, за двоярусного — на 7 — 9 м; ежекторні голкофільтри, що забезпечують зниження рівня ґрунтових вод на 16 — 20 м; свердловини з глибинними насосами та свердловини, які скидають воду в розташовані нижче водо­вбирні шари чи спеціальні виробки.

Легкі голкофільтрові установки застосовують переважно для осу­шення піщаних ґрунтів. Голкофільтр складається зі сталевої труби завдовжки Ігп з фільтровою ланкою завдовжки 1 м. Голкофільтри за­нурюють у ґрунт навколо котловану або вздовж траншеї на відстані 1,0— 1,5 м від брівки виїмки. Усі голкофільтри за допомогою гумових шлангів приєднують до водозбірного колектора, оснащеного насосними агрегатами (рис. 2.7, г).

Стабілізація ґрунтів. Із метою підвищення несівної здатності слабких ґрунтів за умов природного залягання застосовують різні спосо­би штучного закріплення (стабілізації) ґрунтів. Залежно від фізико- механічних властивостей ґрунтів, їх стану та мети стабілізації застосо­вують постійні та тимчасовий способи закріплення ґрунтів.

До способів постійної стабілізації ґрунтів належать смолізація, біту­мізація, силікатизація, цементація та термічний спосіб.

Спосіб смолізації застосовують для закріплення мілких піщаних ґрун­тів, нагнітаючи крізь ін’єктори гелеутворювальну суміш, виготовлену з розбавленого розчину карбамідної смоли та розчину соляної кислоти.

Спосіб силікатизації застосовують для закріплення піщаних сухих ґрунтів і водонасичених пісків. Спосіб силікатизації поділяється на два види: одно — та дворозчинна силікатизація. За однорозчинного спо-

Рис. 2.7. Зниження рівня грунтових вод: а — схема відкритого водовідливу; б — д — схема водозниження голкофільтровою установкою (6 — план котловану з розміщенням голкофільтрів; в — поперечний розріз; г — двоярусна голкофільтрова установка; д — однобічне розміщення гол­кофільтрів); 1 — голкофільтрові ланки; 2 — водозабірний колектор; 3 — пробко­вий кран; 4 — кутик; 5 — відцентровий вихровий насос; 6 — крива депресії; 7 — фільтрова ланка; 8 — надфільтрова ланка; 9 — електродвигун; РГВ — рівень ґрунтових вод

Рис. (S. Схема установки для заморожування ґрунту:

/ — зовнішня заморожувальна труба; 2 — внутрішня живильна труба; 3 — живильний колектор; 4 — відвідний колектор; 5 — розсільний насос; 6 — морозильна камера; 7 — компресор; 8 — заморожений ґрунт

собу в ґрунт нагнітають гелеутворювальну суміш із розчину рідкого скла (силікат натрію) та ортофосфорної кислоти або із розчину рідко­го скла, сірчаної кислоти та сульфату глинозему. За дворозчинного способу спочатку в ґрунт через ін’єктори нагнітають рідке скло, а потім розчин хлориду кальцію заданої концентрації.

Спосіб цементації застосовують для закріплення тріщинуватих та кавернозних скельних порід, а також гравіюватих ґрунтів. За цього способу в свердловини крізь ін’єктори нагнітають тампонажні розчини (цементні суспензії, цементні розчини з добавками глини, піску та інших інертних матеріалів). У випадках, коли в породах спостерігається пе­реміщення ґрунтових вод, як допоміжний спосіб до цементації застосо­вують бітумізацію. Щоб виключити розтікання та винесення бітуму напірними водами на великі відстані від свердловини, бітум нагнітають у кілька етапів з перервами, які потрібні для його охолодження та загустіння.

Спосіб термічного закріплення застосовують для стабілізації лесо — вих ґрунтів. У заздалегідь пробурену і герметично закупорену сверд­ловину нагнітають газ або суміш рідкого палива та повітря. Макси­мальна температура під час згоряння палива у свердловині має бути не вищою за 1100 °С. Розжарені гази, проникаючи в пори ґрунту, ви­палюють в ньому органічні вкраплення, а неорганічні спікають у су­цільну масу.

До способів тимчасової стабілізації належить спосіб штучного за­морожування ґрунтів. Його застосовують під час розроблення нестій­ких, водонасичених ґрунтів. Для створення навколо виїмки льодоґрун- тової водонепроникної завіси (стінки) навколо майбутньої виїмки бу­рять свердловини (рис. 2.8). В них опускають заморожувальні ко­лонки, крізь які прокачують розчин з температурою -25…-45 °С. Відстань між колонками становить у середньому 1—3 м. Радіус про­мерзання ґрунту від однієї заморожувальної колонки має перекривати зону промерзання ґрунту до сусідньої колонки. За цієї умови ство­рюється суцільна льодоґрунтова завіса (стінка), яка захищає майбутню

виїмку від потрапляння в неї води. Після завершення всіх будівельних робіт (особливо гідроізоляційних) ґрунт розморожують природним чи штучним способом, потому свердловини тампонують.

До початку робіт з ущільнення ґрунтів розробляють технологічні документи, які містять:

— плани та розрізи площадки, що ущільнюється;

— вказівки про потрібну глибину ущільнення;

— вибір типу ґрунтоущільнювальної машини;

— вказівки щодо величини зниження рівня поверхні, що ущільнюється, і т. д.

Ущільнюють ґрунти під фундаменти, основу під підлоги, при зворот­ному засипанні пазух котлованів і траншей. Для виконання поверхне­вого ущільнення застосовують крани та екскаватори. Ущільнюють ґрун­ти трамбовками масою 2 —7 т. Схему ущільнення ґрунту трамбуваль­ною плитою, підвішеною до стріли екскаватора, наведено на рис. 2.9.

Ущільнення ґрунту здійснюють окремими смугами. Трамбування в межах кожної смуги виконують циклами, в кожному з яких по одному сліду робиться два-три удари. Штучне ущільнення ґрунтів має забезпе­чувати підвищення стійкості, зменшення осідання та збільшення водоне­проникності земляної споруди. Ущільнення ґрунтів насипів і зворот­них засипок слід виконувати прошарками однакової товщини.

Крім трамбування ґрунти ущільнюють також укочуванням та вібру­ванням. Укочування здійснюють гладкими і кулачковими котками, вібру­вання — вібраційними котками в піщаних ґрунтах шарами завтовшки 0,4 — 0,5 м. У зимовий період ущільнення допускається тільки за талого стану ґрунту.

Основні способи виконання земляних робіт. Існує три основних способи розроблення ґрунтів: механічний, гідромеханічний та вибуховий. На вибір способу впливають будівельні властивості ґрунтів. Як прави­ло, перевагу віддають механічному способу, який полягає у розробленні ґрунту землерийними (одноківшевими та багатоківшевими екскавато­рами) і землерийно-транспортними (бульдозерами, скреперами, грейде­рами) машинами. За гідротехнічного способу виконання земляних робіт ґрунт розмивають гідромоніторами за межами водойми і транспорту­ють його до місця призначення або розмивають ґрунт земснарядами з дна водойми і також транспортують його до місця призначення. Вибу­ховий спосіб застосовується в розробленні скельних і мерзлих ґрунтів. Енергія вибуху, яка виникає внаслідок миттєвого розкладання різних вибухових речовин, сприяє розпушуванню ґрунтів або переміщуванню їх у заданому напрямку (напрямлений вибух).

За механізованого способу розроблення ґрунту здійснюється зрізу­вання стружки робочим органом машини. З цією метою застосовують одноківшеві екскаватори. Це універсальні землерийні машини. їх об­ладнують різним змінним устаткуванням: прямою лопатою — для роз­роблення ґрунту вище від рівня стоянки екскаватора; зворотною лопа­тою — для розроблення ґрунту нижче від рівня стоянки екскаватора; драглайном — для розроблення ґрунту нижче за рівень стоянки екска­ватора у разі копання глибоких котлованів, широких траншей, зведення насипів; грейфером — для копання невеликих у плані, але досить гли­боких котлованів, а також виконання вантажно-розвантажувальних робіт. Багатоківшеві екскаватори використовують для розроблення ґрун­ту під час улаштування* траншей різної глибини і ширини. Бульдозери призначені для різання та переміщення ґрунту на відстань до 100 м; скрепери нарізають і транспортують м’які та сипкі ґрунти на відстань понад 100 м. Спосіб виконання робіт залежить від технічних рішень проекту земляних споруд, виду ґрунту, обсягів земляних робіт, наяв­ності ґрунтових вод, пори року та інших умов, які враховують у процесі розроблення технологічної документації.

Розроблення ґрунту бульдозерами. Бульдозер — це землерий­но-транспортна машина на базі колісного чи гусеничного тракто­
ра, оснащеного спеціальним відвалом (рис. 2.10).

За допомогою бульдозера викону­ють землерийно-транспортні та пла­нувальні роботи у разі переміщення ґрунту на відстань, яка не перевищує 100 м. Бульдозери застосовують для виконання таких видів робіт:

—розроблення ґрунту в котлова­нах і траншеях;

—зведення насипів заввишки до 2 м з однобічних чи двобічних резервів;

— зрізування ґрунту на косогорах;

— зрізування родючого шару ґрун­ту в основах земляних споруд з пере­міщенням його у тимчасові відвали;

— засипання котлованів, траншей, ярів, ям тощо;

— планування території.

Для бульдозера характерний циклічний спосіб роботи.

Зрізування і транспортування ґрунту на відстань до 50 м доцільно виконувати за човниковою схемою, за якої бульдозер після відсипання повертається у вихідне положення заднім ходом. Це дає можливість економити час на поворотах. У такому разі тривалість циклу роботи бульдозера становитиме

“ ^3 ^з. х»

де t3, tjy tB, t3X — час, c, відповідно на зрізування ґрунту, на його транспортування, на відсипання та зворотний шлях.

Для переміщення ґрунту на відстані 51 — 100 м рекомендується ви­користовувати еліптичну схему розроблення, за якою тривалість циклу роботи становить

— ^3 + *т + + ^з. х ^р»

де £р — час на розворот бульдозера, с.

V^fiH""""""J

10-20’

Якщо коефіцієнт корисної дії (К) бульдозера під час його руху по го­ризонтальній ділянці (поз. 2) прийняти за 1, то в першому випадку (поз. /) К < 1, у другому (поз. 2) відповідно К = 1, у третьому (поз. З) — К > 1. Отже, роботу бульдозера потрібно організовувати так, щоб завжди мати найбільший ефект. Так, у разі різання та переміщення ґрунту під кутом 10 — 20° продуктивність бульдозера підвищується у 1,5 — 2,5 раза.

Вирівнювання майданчиків. До початку будівельних робіт поверхню відведеного під будівництво майданчика потрібно вирівняти. Природ­ний рельєф поверхні майданчика вирівнюють зрізуванням ґрунту, роз­міщеного вище від проектних позначок, і переміщенням та підсипанням його в місця, розташовані нижче за проектні позначки (рис. 2.11, а). Для зменшення втрат ґрунту під час його переміщення застосовують

траншейний спосіб виконання робіт (рис. 2.11, б). При цьому ґрунт розробляють окремими траншеями завглибшки 40 — 50 см з гребенями між ними завширшки 50 —120 см, які після розроблення основної маси ґрунту зрізують. Крім того, застосовують також спарену, або групову (рис. 2.12), роботу бульдозерів, коли поряд два або три бульдозери переміщують ґрунт з однаковою швидкістю. На горизонтальних ділян­ках зрізування легких ґрунтів здійснюють тонкою стружкою однакової товщини або клинуватою, а при зрізуванні щільних ґрунтів — гребін­частим профілем (рис. 2.13).

Розроблення ґрунту скреперами. Скрепер — це землерийно-транс­портна машина, робочим органом якої є ківш із ножем у передній його частині (рис. 2.14, а). Розрізняють такі види скреперів: причіпні, на — півпричіпні та самохідні. Переміщення ґрунту причіпними скреперами

/// м м ш м м wap ягт

Рис. 2.13. Схема різання грунту:

/ — різання тонкою стружкою однакової товщини; 2 — те саме, клинуватим профілем; З — те саме, гребінчастим профілем

О

з ковшем місткістю до 5 м здійснюють на відстань до 300 м, із ковшем місткістю 6,0 — 10 м3 — до 750 м, з ковшем місткістю до 15 м3 — до 1000 м, напівпричіпними та самохідними скреперами — на відстань 500 — 5000 м. Під час зрізування ґрунту скрепери можуть рухатися за еліпсом, «вісімкою», зигзагом, за спіраллю (рис. 2.14, б — г). Перевагу віддають схемі, яка забезпечує мінімальний шлях транспорту без ґрун­ту, без крутих поворотів.

Еліптичну схему руху застосовують у разі вертикального плануван­ня майданчиків, розроблювання виїмок з укладанням ґрунту і зведення ґрунтових насипів бокових резервів.

Схему руху «вісімкою» застосовують під час виконання тих самих робіт, що і за еліпсом, але за більшої довжини фронту робіт.

Схему руху за спіраллю використовують у випадку улаштування широких, невисоких насипів з пологими з’їздами та двобічними резер­вами, широких, мілких виїмок, а також під час виконання робіт з верти­кального планування майданчиків.

Схему руху зигзагом застосовують для зведення насипів з однобічних або двобічних резервів великої довжини із використанням колони скре­перів, які рухаються один за одним. Робота скрепера відбувається у такій послідовності: під’їжджаючи до місця набору ґрунту, машиніст опускає ківш і піднімає заслінку. Під час руху трактора починається набір ґрунту (рис. 2.15, /). Після наповнення ковша машиніст піднімає його і скрепер набуває транспортного положення (рис. 2.15, 2). У місці розвантаження машиніст за допомогою пересувного щитка розванта­жує набраний ґрунт (рис. 2.15, 3). Різати ґрунт скреперами, як і буль­дозерами, можна стружкою однакової товщини, клинуватим і гребін­частим профілем (див. рис. 2.13).

Цикл роботи скрепера складається з таких операцій:

Рис. 2.14. Розроблення ґрунту скре­пером:

а — загальний вигляд; б — г — схеми роботи (б — еліптична; в — «вісім­кою»; г — за спіраллю); / — заванта­ження ґрунту; 2 — розвантаження

де t3, tc, tpi tn — тривалість відпо­відно завантаження ковша, руху заван­таженого скрепера, розвантаження скре­пера, руху порожнього скрепера, с.

Розроблення ґрунту одноківшеви­ми екскаваторами. Близько 45 % зем­ляних робіт виконують одноківшеви­ми екскаваторами. За їх допомогою риють котловани, траншеї, влаштову­ють насипи, виїмки, завантажують ґрунт у транспортні засоби і т. д. Особли­вістю одноківшевих екскаваторів є їх універсальність, тобто можливість ви­користання різного змінного облад­нання:

• прямої лопати (рис. 2.16) — для розроблення ґрунтів, розміщених вище від рівня стоянки екскавато­ра з обов’язковим завантаженням ґрунту в транспортні засоби;

• зворотної лопати (рис. 2.17) — для розроблення ґрунтів, розміще­них нижче за рівень стоянки екскаватора, із завантаженням ґрунту в транспортні засоби або укладанням його у відвал;

Рис. 2.16. Екскаватор, обладнаний прямою лопатою: а — загальний вигляд; б — основні технологічні параметри: а — крок переміщення екскаватора (відстань між двома стоянками); Щ — ра­діус габаритної зони встановлення екскаватора; R — найменший ра­діус копання на рівні стоянки; /?2 — найбільший радіус копання на рівні стоянки; R3 — найбільший радіус копання; /?р — радіус розванта­ження; Яро3р — висота розробки; Лпр — ширина проходження; — відстань від осі переміщення екс­каватора до осі дороги; 0q — серед­ній кут повороту на розвантаження

• грейфера (рис. 2.18) — для риття колодязів, вузьких глибоких кот­лованів, траншей тощо;

• драглайна (рис. 2.19) — для розроблення ґрунтів, розташованих ниж­че ніж рівень стоянки екскаватора, в глибоких і широких котлова­нах. Розроблення відбувається із завантаженням ґрунту в транспортні засоби або укладанням його у відвал.

Крім того, екскаватор може нести на собі обладнання для забивання паль, розпушування мерзлих ґрунтів і т. д. Одноківшеві екскаватори випускають з механічним та гідравлічним приводами.

Екскаватори з прямою лопатою розробляють ґрунт у виїмках спо­собами лобового (поздовжнього) та бокового забоїв (рис. 2.20). Лобо­ві забої бувають вузькими (ширина проходки становить 0,8 — 1,5 розміру найбільшого радіуса різання /?тах), нормальними (завширшки 1,5 —

Рис. 2.17. Екскаватор зі зворотною ло­патою: а — загальний вигляд; б — основні техноло­гічні параметри: d — крок переміщення екс­каватора; Rq — радіус габаритного встанов­лення екскаватора; R^ — найменший радіус копання на рівні стоянки; Я2 ~ найбільший радіус копання на рівні стоянки; RH — радіус копання на заданій глибині; Нтах — найбільша глибина копання; Zq — відстань від п’яти стріли до осі обертання екскаватора

O’)

t

1,8 Rm3iX ), розширеними (завширшки більше ніж 2 Rmax ). Розроблен­ня виїмок способом лобового забою ускладнює роботу транспортних засобів, подовжує цикл роботи екскаватора і знижує його продуктивність. Під час роботи боковим забоєм екскаватор може розробляти ґрунт перед собою та з одного боку від себе. Положення екскаватора віднос­но землевозних шляхів у боковому забої дає можливість використову­вати для транспортування ґрунту не тільки автосамоскиди, а й, за по­треби, тракторні візки, залізничний транспорт, транспортери. Основні технічні параметри екскаватора (див. рис. 2.16, б): найменший та най­більший радіуси копання на рівні стоянки і R2 найбільший радіус ко­пання на найбільшій глибині R%, довжина переміщення а висота розроб­лення #ПГІ • радіус розвантаження /?п.

розр r ‘J г р

Екскаватори зі зворотною лопатою розробляють ґрунт під час улаш­тування траншей і котлованів. Розроблення ґрунту ведуть лобовими і боковими проходками. Лобові проходки застосовують переважно для розроблення виїмок осьовою проходкою, а бокові — для розроблення невеликих котлованів (рис. 2.21). Перевага віддається розробленню ґрунту лобовими або торцевими забоями, тому що у разі розроблення боковими забоями ширина виїмки завжди менша, ніж у випадку торцево­го, і не перевищує одного радіуса копання, при цьому екскаватор роз­робляє ґрунт у положенні найменшої стійкості, що спричинює постійну стурбованість щодо стійкості машини. Розміщення екскаватора над за­боєм дає змогу розробляти ґрунт у виїмках з високим рівнем ґрунтових вод без допоміжних заходів для його зниження. Основні технологічні параметри екскаватора такі: найменший радіус копання на рівні стоян­ки найбільший радіус копання на рівні стоянки R2 найбільший радіус копання на максимальній глибині; найбільша глибина копання #тах; Радіус розвантаження; величина переміщення екскаватора d, радіус габаритного встановлення екскаватора Rq (див. рис. 2.17, б).

Екскаватори, обладнані драглайном, мають стрілу великих розмі­рів та ківш на гнучкій підвісці. їх застосовують для розроблення кар’єрів, виїмок значних розмірів із вивантаженням ґрунту у відвал або в транс­портні засоби. Розроблення ґрунту ведуть нижче від рівня стоянки драглайна. Глибина копання може досягати 20 м, а найбільший радіус копання на рівні стоянки — 26 м. Для підвищення продуктивності екскаватора застосовують човникові способи розроблення ґрунту із заїздом автосамоскидів на дно виїмки, безпосередньо до того місця за­бою, з якого виймають ґрунт (рис. 2.22).

Рис. 2.20. Схеми роботи екскаватора з прямою лопатою забоями: а — г — лобовими (а — при вузькому забої; б — при забої паралельної ширини; в — при розширеному забої до 2,5#; г — при розширеному забої до 3,5#); д — бічним; 1 — автосамоскид; 2 — вісь забою; 3 — центр ваги забою; 4 — екскаватор; 5 — вісь пере­міщення екскаватора; 6 — вісь руху автосамоскида; 7 — місця стоянок екскаватора; #р — радіус різання; #тах — максимальний радіус різання; #ст — радіус на рівні стоянки екскаватора

Рис. 2.21. Розроблення ґрунту екскаватором, обладнаним зворотною лопатою: а — розріз; б — лобова проходка; в — бокова проходка; / — вісь руху автотранспорту; 2 — автосамоскиди

За поперечно-човникової схеми ґрунт поступово розробляють з двох боків від автосамоскида. Розвантажують ківш під час переміщення його зліва направо або навпаки. Коли ківш опиняється над кузо­вом машини, екскаваторник розвантажує його, не припиняючи руху стріли.

За поздовжньо-човникової схеми ґрунт набирають перед заднім бор­том машини, потім переміщують його в напрямку до автосамоскида. Розвантаження ковша відбувається в ту мить, коли він зависає над кузовом.

Застосування човникових схем значно скорочує робочий цикл екска­ватора і підвищує його продуктивність. Цьому сприяє зменшення кута повороту стріли та скорочення часу на підняття ковша для розванта­ження, оскільки висота підняття ковша визначається не висотою забою, а висотою кузова самоскида.

Екскаватори, обладнані грейферами, застосовують для розроблен­ня котлованів під окремо розміщені споруди складного профілю, котлова­нів під окремі колодязі, окремих фундаментів, опор ліній електропередачі, для розроблення глибоких вузьких траншей під захистом глинистих суспензій, для роботи на обмеженій площі, зворотного засипання ґрунту і т. д. (рис. 2.23).

Розроблення ґрунтів багатоківшевими екскаваторами. Багатоків­шеві екскаватори — це землерийні машини безперервної дії. Залежно від конструкції робочого органа розрізняють роторні та ланцюгові ба­гатоківшеві екскаватори.

За характером переміщення машини та за напрямком руху ковшів їх поділяють на екскаватори поздовжнього (траншейні) та поперечного

Рис. 2.22. Способи розроблення забою екскаватором-драглайном: а — поперечно-човниковий; б — поздовжньо-човниковий; в — вигляд збоку; 1 — авто­самоскид; 2 — опускання ковша в забій і набирання ґрунту; 3 — закінчення набирання ґрунту та піднімання ковша; 4 — розвантаження ковша

копання. Багатоківшевими екскаваторами розробляють ґрунт у відвал або із завантаженням на транспорт.

Ланцюгові екскаватори (рис. 2.24, а) застосовують для риття тран­шей завглибшки до 1,7 м і завширшки 0,43 м. Екскаватор оснащено ківшевою похилою рамою. Ґрунт відсипається у відвал тільки з право­го боку траншеї за допомогою стрічкового конвеєра.

Рис. 2.23. Схема роботи екскаватора з грейфером: 1 — відвал ґрунту перед ущільненням; 2 — ґрунт для зворотного засипання; З — ущільнені шари ґрунту; 4 — вісь руху екскаватора

Рис. 2.24. Багатоківшеві екскаватори з робочими органами: а — ланцюговим; б — роторним; 1 — двигун; 2 — гідроциліндри піднімання робочого органа; 3 — ківшева рама; 4 — ротор; 5 — ковші; 6 — гусенична ходова частина; 7 — стрічковий конвеєр

Роторні екскаватори (рис. 2.24, б) застосовують для улаштування траншей завглибшки 1,4 — 3,0 м і завширшки 0,6 —1,2 м. У комплект екскаватора входять трактор та на­вісне роторне колесо, облаштоване десятьма парами ковшів із зубами.

Відсипання ґрунту у відвал здій­снюється стрічковим конвеєром. Із метою підвищення контролю за якіс­тю розроблення ґрунту на цих екс­каваторах установлюють різні при­лади, які в автоматичному режимі забезпечують заданий поздовжній уклон дна траншеї, потрібну глиби­ну копання, напрям переміщення екскаватора.

Розроблення ґрунту гідромеха­нічними способами. Для розроб­лення ґрунту гідромеханічними спо­собами застосовують гідромонітори та землесосні снаряди. Цими спо­собами зводять гідротехнічні споруди, будують дороги, готують великі за площею території під забудову, розробляють виїмки, добувають буді­вельні матеріали і т. д. Гідромеханізація має низку переваг перед іншими способами. Це значна концентрація виробничих потужностей, безпе­рервність технологічного процесу та високий рівень комплексної меха­нізації розроблення, транспортування й укладання ґрунту та інші. Най­більшої ефективності досягають за таких умов: річний обсяг робіт має бути більш як 100 тис. м3 ґрунту, наявність легкорозмивних ґрунтів, забезпечення електроенергією та достатньою кількістю води (для гідро- моніторів); відстань транспортування пульпи має бути не менше ніж 300 м. Розроблення ґрунту здійснюють або за допомогою спрямовано­го струменя води поза межами водоймища (гідромоніторами), або відка­чуванням ґрунту з дна водоймища (земснарядами).

За допомогою гідромоніторів розробляють котловани, траншеї, кар’єри та інші виїмки (рис. 2.25). Гідромоніторна установка складається з насосної станції, напірного водопроводу, гідромонітора, ґрунтонасоса, пульпопроводу. Залежно від міцності розроблюваного ґрунту воду до гідромонітора подають під тиском від 2,5 до 15 МПа. Залежно від розміщення гідромонітора відносно забою ґрунт розробляють знизу вгору — зустрічним забоєм і згори вниз — попутним забоєм. За пер­шим способом гідромонітор установлюють внизу виїмки, розмивання ґрунту ведуть у нижній частині забою до моменту обвалення верхньої частини забою по лінії А —Б. У результаті падіння брила ґрунту роз­дрібнюється і ґрунт’ швидше розмивається водою. Такий спосіб дає

Рис. 2.26. Розроблення ґрунту плавучим землесосним снарядом з розбиванням території на кар­ти намивання:

/ — всмоктувальна трубка; 2 — баржа із землесосом; З — папільо — нажні палі; 4 — плавучий пуль­попровід; 5 — береговий пульпо­провід; І — карта, на якій викону­ють обвалування; // — карта, на якій ведуть монтаж пульпопрово­дів; III — карта, яку намивають

можливість підвищити про­дуктивність гідромоніторної установки. Недоліком зуст­річного забою є те, що трубо­провід, гідромонітор і робіт­ники розміщені в зоні підви­щеної вологості, що вкрай негативно позначається на стані здоров’я робітників.

Цього недоліку можна по­збутися, встановивши гід­ромонітор за другим спо­собом — на бровці виїмки. Розроблення ґрунту в цьо­му разі ведуть так званим попутним забоєм, за якого поліпшуються мікрокліматичні умови для робітників, які перебувають на верхній сухій частині забою, поліпшується відтік пульпи під впливом попутного стру­меня води.

Недоліком цього способу є те, що струмінь води спрямовується в забій майже дотично до площини розмивання ґрунту, в результаті чого знижується продуктивність гідромоніторної установки.

За допомогою землесосних снарядів (земснарядів) (рис. 2.26) роз­робляють ґрунт, розташований під водою. У водоймищах підводне роз­мивання ґрунту здійснюють за допомогою плавучих земснарядів. Ґрунт із дна водоймища всмоктується через трубу землесоса і по плавучих і наземних пульпопроводах надходить до місця намивання. Для забез­печення безперебійної роботи земснаряда територію розбивають на карти намиву, які обваловують за допомогою бульдозерів. По периметру кар­ти здійснюють обвалування заввишки в середньому 1 м. Далі у міру намивання вали піднімають до проектних позначок. Намивають ґрунт пошарово. В роботі одночасно має бути не менш як три карти. За та­кої організації робіт на першій карті здійснюють обвалування, на дру­гій — монтаж пульпопроводу, на третій — намивання ґрунту. В такій
послідовності відбувається переміщення фронту робіт по всій території намиву.

Розроблення ґрунту в зимових умовах можна поділити на два ета­пи: на першому етапі здійснюють підготовчі роботи до переробки ґрунтів, на другому — їх механічне розроблення.

У підготовчий період можуть бути рекомендовані такі заходи: запо­бігання промерзанню ґрунтів; розморожування ґрунтів; попереднє ме­ханічне розпушування ґрунтів; розроблення ґрунту із застосуванням енергії вибуху.

Для запобігання промерзанню ґрунтів застосовують два способи:

1) попереднє механічне оброблення поверхні ґрунту перехресним розпушуванням на глибину 60—120 см. У разі розроблення ґрунту на початку зими його достатньо переорати плугами на глибину до 35 см і заборонувати на глибину 10—15 см;

2) за можливості утеплення поверхні площі розроблення тепло­ізоляційними матеріалами (торфом, тирсою тощо) або здійснення сніго­затримання.

Для розморожування ґрунтів використовують переважно рідке і тверде паливо, гарячу пару та воду, електроенергію. При цьому застосо­вують три способи: поверхневий, за якого розморожування ведуть від поверхні в глибину мерзлої товщі; глибинний — нагрівальні пристрої занурюють нижче за глибину промерзання, ґрунт при цьому розтає знизу вгору; змішаний — розморожування здійснюється в двох на­прямках одночасно — знизу вгору та згори вниз. Цей спосіб застосову­ють рідко через відсутність механічного обладнання для розпушуван­ня ґрунту; його також можна використовувати поблизу діючих підзем­них комунікацій та кабелів; за потреби розморожувати промерзлу основу під фундаменти і т. д.

Методи механічного розпушування широко застосовують у будів­ництві через те, що вони дають можливість комплексно механізувати процес, не потребують використання допоміжних теплоізоляційних ма­теріалів. Для розпушування застосовують навісні (статичні) розпушу­вачі, бурові та землерийно-фрезерні машини, молоти вільного падіння або молоти спрямованої дії.

Розроблення ґрунту в мерзлому стані полягає у нарізанні в мерзло­му шарі блоків взаємно перпендикулярними борознами і видаленні блоків за межі виїмки механізованими способами (рис. 2.27).

Розпушування ґрунту із застосуванням енергії вибуху є найдешевшим і найефективнішим способом, застосованим на відкритих місцевостях, однак у міських умовах його використовують рідко. Цей спосіб дає можливість скоротити витрати праці на відповідну підготовку фронту робіт і водно­час отримати добре подрібнений мерзлий масив. Вибухові роботи вико­нують за спеціально розробленими технологічними документами.

Після розпушування вибухом розроблюють ґрунт механізованим спо­собом за технологією та схемами, як за звичайних умов. Єдиною умо-

Рис. 2.27. Розроблення мерзлого ґрунту великими блоками: а — переміщення блоків тракторами; б — видалення блоків із забою будівельним краном; / — барова машина; 2 — бульдозер; 3 — стоянки крана; 4 — автосамоскид; 5 — фрикційний захват

вою при цьому може бути те, що підготовлений ґрунт не можна залиша­ти надовго, щоб не допустити повторного його замерзання.

Проектування потокової організації виконання робіт. Зведення будь-якого об’єкта має здійснюватися за затвердженим проектом вико­нання робіт, одним із розділів якого є технологічна документація на виконання земляних робіт. їх доцільно здійснювати потоковими мето­дами, які забезпечують рівномірність та безперервність окремих техно­логічних процесів. Вибір раціональних способів виконання земляних робіт має забезпечити проведення їх упродовж заданих термінів за таких умов: максимальна механізація, використання сучасної техніки та прогресивних методів, створення умов для підвищення продуктив­ності праці і отримання найвищих техніко-економічних показників. Для досягнення максимальної інтенсивності земляну споруду треба поділити на захватки. Розчленування споруди на захватки, визначення черговості та прийнятного темпу земляних робіт належить пов’язати в

г

б Рис. 2.28. Організація процесу виконання земляних робіт: а — за вертикального планування майданчика; б — за улашту­вання котловану; 1 — розбивання майданчика; 2 — розпушу­вання ґрунту; 3 — розроблення, переміщення та вирівнювання ґрунту; 4 — ущільнення ґрунту окремими шарами; 5 — остаточ­не планування майданчиків; 6 — розроблення котловану; 7 — виїмка ґрунту; 8 — транспортування ґрунту у відвал; 9 — улаш­тування траншей із зачищенням дна

календарному плані з термінами виконання усього комплексу робіт зі зведення підземної та надземної частин будівлі чи споруди.

Важливим показником розроблення земляних споруд є закладення в технологічних документах (технологічних картах) способів комплекс­ної механізації земляних робіт.

Для забезпечення безперервності робіт потрібно, щоб експлуатацій­на змінна продуктивності допоміжних машин (що входять до комплек-

ту) дорівнювала або на 10—15 % перевищувала продуктивність основ­ної машини.

Кількість транспортних одиниць за циклічного завантаження ґрун­том визначають з огляду на умову забезпечення безперервної роботи землерийної машини за формулою

NT = („/(„ ■

де NT — кількість транспортних одиниць, шт.; £ц — тривалість вироб­ничого циклу транспортного засобу, хв; tn — тривалість завантаження транспортного засобу, хв.

Тривалість виробничого циклу визначають за формулою

, .2/ 60 f,

Ы “ Ч + ~v~~ + tP + *м»
кср

де І — відстань між пунктами завантаження та розвантаження, км; VCp “ середня швидкість руху транспортних засобів, км/год; tp — тривалість розвантаження транспортної одиниці, хв; tM — тривалість маневрування під час вантажно-розвантажувальних робіт, хв.

Остаточно комплект машин обирають, порівнюючи кілька варіантів. Після остаточного вибору комплекту складають диспетчерський графік, який дає змогу регулювати рух транспортних засобів.

Приклад комплексного процесу земляних робіт наведено на цикло­грамах, за допомогою яких здійснюється узгодження складових окре­мих процесів (рис. 2.28).

Комментарии закрыты.