Портал о строительстве и ремонтных работах

Различают три основных способа производства земляных работ, используемых при устройстве земляных сооружений: механизированный, гидромсхани — зированный и взрывной. Их применяют в зависимости от назначения и сроков возведения сооружения, характеристики грунтов и их баланса с учетом наиболее рационального перемещения земляных масс из выемок в насыпи.

При механизированном способе применяются две основные группы машин: зем­леройные (экскаваторы циклического и непрерывного действия одно — и много­ковшовые) и землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы). В качестве землеройных и землеройно-транспортных ма­шин могут использоваться погрузчики. Грунт из выемки транспортируется в на­сыпи или направляется в бесполезный отвал. Насыпи возводятся из грунта полез­ных выемок для строительства зданий и сооружений, а также из специально закладываемых выемок-резервов (при расположении непосредственно у возво­димого сооружения) или карьеров (при расположении на значительном рассто­янии от сооружения).

Более 40% объемов земляных работ в строительстве выполняются од­ноковшовыми экскаваторами (рис. 4.2). Ими производят отрывку траншей, ка-

Рис. 4.2. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами: а — схема разработки бокового забоя экскаватором с прямой лопатой; б — разработка грунта экскаватором с обратной лопатой; в — схема разработки забоя драглайном с погрузкой в автомобили — самосвалы; 1 — ось предыдущей проходки экскаватора; 2 — длина одной передвижки экскаватора; 3 — канава для отвода поверхностных вод; 4 — ось пути подачи автомобилей-самосвалов для загрузки; 5 — недобор грунта

налов, котлованов, выемок, погрузочные работы и т. д. Расширяются области и масштабы применения экскаваторов с гидравлическим приводом. Их выпуск составляет более 85% производимых строительных одноковшовых экскаваторов, номенклатура их различна. Самый крупный в мире гусеничный одноковшовый гидравлический экскаватор ЕХ 3500 (Япония) имеет объем ковша 25 м3. Эксплу­атационный вес этого экскаватора — 328 т, мощность двигателя — 1 238 кило­ватт. Средний рабочий цикл (захват породы и погрузка ее в кузов самосвала) при повороте стрелы на 90° занимает 27—30 с. Четырех ковшей такого экскаватора хватит на кузов автосамосвала грузоподъемностью 120 т. Помимо гигантских экскаваторов, выпускаются и так называемые их карманные собратья. Приме­ром может служить сверхмалый экскаватор марки ДН-0115 (Чехия). Это гидрав­лический ковшовый экскаватор с объемом ковша 0,03 м3, т. е. всего в 3—4 ведра. Максимальная глубина копания — 2 м. Вынимать землю машина может на высоту 2,2 м. Ширина колеи — 95 см. Масса — 540 кг. Он применяется для рытья канав под кабель и различные трубопроводы, ям для установки столбов. Из-за своих малых размеров он может работать там, где нет места для более крупной техники или не имеет смысла ее привлекать.

w

Перед началом работы участки пути, по которым передвигается экскаватор, выравниваются бульдозером или автогрейдером. Площадки на местах стоянок экскаватора должны иметь горизонтальную поверхность.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами (с прямой и обратной лопата­ми, драглайнами, грейферами) производится проходками (продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход), расположенными в одйн или несколь­ко ярусов. Количество и параметры проходок зависят от размеров выемок и ха­рактеристик экскаваторов, определяются в технологических картах проектов производства работ. Глубина копания выемок составляет в основном не более 10—11 м при наибольших объемах работ на объектах на глубинах от 2 до 6 м.

Рабочая зона экскаватора, ограниченная радиусом его действия и включаю­щая место стоянки экскаватора, часть поверхности разрабатываемого массива и площадку для размещения транспортных средств или отвала грунта, называется забоем. Различают забои (соответственной проходки): лобовые, когда автосамос­валы подаются к экскаватору по дну траншеи задним ходом, каждый ярус выем­ки разрабатывается сразу на всю ширину без сквозного проезда транспорта; бо­ковые, когда автосамосвалы устанавливаются под погрузку сбоку и имеемся сквоз­ной проезд с открытой стороны.

Параметры Проходок и забоев должны выбираться с таким расчетом, чтобы на выполнение операций рабочего цикла экскавации (наполнение ковша грун­том, поворот к месту выгрузки грунта из ковша, разгрузка ковша и поворот к за­бою) затрачивалось минимальное время. При загрузке машин следует назначать целое числа полностью загруженных ковшей экскаватора, вмещаемых в кузов автомашины без недогруза и перегруза. При разработке грунта в отвал на рассто­яние, превышающее радиус разгрузки ковша, следует применять бульдозеры для перемещения грунта от места выгрузки из ковша до места укладки в сооружение или в отвалы.

Одноковшовые экскаваторы заканчивают разработку котлованов и траншей за 20—30 см до их проектной отметки. Оставшийся слой грунта (дно выемки) до­рабатывают (зачищают) бульдозерами и другими средствами, исключающими применение ручного труда. Для улучшения качества работ по разработке земля­ных масс землеройную технику автоматизируют посредством управляющих сис­тем, напримерлазерных, которые позволяют автоматически выдерживать задан­ные параметры земляных сооружений.

Разработка грунта экскаватором с прямой лопатой производится выше уров­ня его стоянки, при этом забои характеризуются высотой и горизонтальными размерами. Наибольшую высоту забоев принимают равной максимальной вы­соте резания экскаватора, которая должна обеспечить наполнение ковша с «шап­кой» и исключить нависание «козырьков», способных обрушиться.

Разработку забоя начинают как можно ближе к месту загрузки транспортных средств. Если ширина забоя экскаватора (траншеи, котлована) больше макси­мального радиуса резания примерно в 1,5—1,9 раза, экскаватор продвигается по

продольной оси котлована и разрабатывает грунт лобовым забоем. Грунт отгру­жается в автомобили-самосвалы, которые подаются попеременно вдоль обоих откосов котлована. Если ширина забоя больше радиуса резания в 1,9—2,5 раза, экскаватор перемещается зигзагообразными переходами, разрабатывая правую и левую стороны забоя попеременно. При более широких котлованах экскава­тор разрабатывает их параллельными забоями по всей ширине.

При разработке котлованов прямой лопатой неизбежны дополнительные ра­боты по устройству въездных траншей. Съ<?зд в котлован должен иметь уклон не более 10—15° и ширину 3,5—4 м при одностороннем движении транспорта и 7— 8 м при двусторонне^.

Разработка грунта экскаватором с обратной лопатой обеспечивает выполне­ние земляных работ ниже уровня стоянки.

При разработке грунта с погрузкой в транспортные средства ширина проход­ки принимается равной 1,2— 1,3 наибольшего радиуса резания. При отсыпке грун­та в отвал ширина проходки уменьшается до 0,7—0,8 наибольшего радиуса реза­ния. Если надо расширить проходку, то грунт разрабатывают уширенными забо­ями при зигзагообразном перемещении экскаватора.

При разработке грунта навымст (с укладкой, грунта непосредственно в земля­ное сооружение или в отвал) величина углов поворота не должна превышать в среднем 90°, а при погрузке в транспортные средства 70°. Автомобили устанав­ливают так, чтобы во время разгрузки ковша угол между осью стрелы экскавато­ра и продольной осью автомобиля был не более 40°.

При разработке грунта экскаватором-драглайном навымет ширина проходок должна быть такой, чтобы величина углов поворотов не превышала 90° (120° — При выполнении выемок железных и автомобильных дорог). При погрузке на транспортные средства, подаваемые к экскаватору на одном с ним уровне, этот угол соответственно равен 70° и 130°. Глубина забоев в этих случаях должна быть не более 2/3 полной глубины резания. Передвигать экскаватор за один раз раци­онально на расстояние, не превышающее 1/5 длины стрелы.

Во всех случаях, когда состояние грунта и размеры подошвы проходки драг­лайна позволяют подавать автосамосвалы по дну проходки, применяется челноч­ный способ погрузки. При этом способе углы поворота платформы экскаватора не должны превышать 15°. Набор грунта производится поочередно с каждой сто­роны автосамосвала.

Разработка грунта экскаватором с грейфером производится при соответствии массы ковша плотности разрабатываемого грунта. Повороты экскаватора при разработке навымет в среднем не должны превышать 90°, при погрузке грунта в транспорт — 70°, расстояние передвижек — не более 0,4 длины стрелы.

Многоковшовые экскаваторы являются машинами непрерывного действия и в зависимости от рабочего органа (цепь или колесо-ротор) бывают цепными и ро­торными. Цепные экскаваторы продольного или поперечного действия служат для разработки котлованов и траншей, а роторные — только траншей.

Бульдозер — землеройно-транспортная машина, представляющая собой базо­вую машину (трактор) с навесным оборудованием, состоящим из ножевого от­вала, толкающей рамы и устройств для управления отвалом. Бульдозеры разли­чают: по тяговому классу базовой машины —малогабаритные (классдо0,9, мощ­ность 18,5—37 кВт), легкие (класс 1,4—4, мощность 37—96 кВт), средние (класс 6—15, мощность 104—154 кВт), тяжелые (класс 25—35, мощность 220—405 кВт), сверхтяжелые (класс свыше 35, мощность 510 кВт и более); по типу ходовой час­ти — гусеничные и пневмоколесные; по конструкции рабочего органа — с непо­воротным или с поворотным отвалом; по виду системы управления рабочим ор­ганом — с механическим (канатно-блочным) или с гидравлическим управлением. Мощность бульдозеров, применяемых в строительстве, составляет 500—600 кВт, одновременное перемещение грунта за один цикл — 7,5 м3. Перспективными являются бульдозеры, которые за один цикл перемещают 15-25 м3 грунта и обес­печивают посредством автоматической системы управления отвалом заданный профиль основания земляного сооружения и проектные размеры (отметки).

Бульдозерами выполняется около 40% общего объема земляных работ. Об­ширная область применения сделала эти машины наиболее распространенными (наряду с экскаваторами) в строительстве. Достоинства бульдозеров: хорошая маневренность в стесненных условиях; малое давление на грунт и хорошее сцеп­ление с ним; возможность работы на увлажненных участках. Мощные бульдо­зеры имеют в качестве навесного оборудования рыхлители, что существенно расширяет область их применения, позволяя разрабатывать мерзлые и плотные грунты.

Наибольшая дальность перемещения грунта бульдозерами составляет 100—

150 м. Такое ограничение объясняется низкой скоростью машины и потерями грунта при перемещении. Если расстояние перемещения грунта до 50 м, то об­ратный путь в выемку бульдозер совершает задним ходом (челночное движение). При перемещении грунта по такой схеме на большие расстояния значительно возрастают потери времени на холостой ход из-за малой задней скорости трак­тора. В таких случаях грунт перемещается по эллиптической схеме.

Плотные и мерзлые грунты всех категорий до разработки их бульдозерами дол­жны быть разрыхлены. При этом объем разрыхленного грунта не должен превы­шать сменной производительности комплекта машин во избежание промерза­ния, пересыхания в сухое время или переувлажнения в дождливую погоду.

Каналы и выемки разрабатываются бульдозером по ярусно-граншейной схе­ме. Ярус делят в продольном направлении на полосы шириной, равной длине отвала бульдозера, и оставляют между ними стенки шириной до 1 м, благодаря чему исключаются потери грунта с отвала ножа при перемещении его по тран­шее. Разработку грунта начинают с полос, прилегающих к бровкам выемки. Стен­ки, оставленные между траншея ми, разрабатывают после выборки грунта во всех траншеях первого яруса.

Грунт из выемки в насыпь на расстояние 20—25 м перемещают по траншей­ной схеме без образования промежуточного вала грунта, на расстояние более 25 м — с образованием промежуточного вала грунта.

Резание и перемещение грунта при разработке выемки производится при дви­жении бульдозера под уклон 10—15°. При этом грунт срезается стружками как можно большей толщины по прямоугольной схеме.

На горизонтальных участках, особенно в плотных грунтах, применяется гре­бенчатая (клиновая) схема резания: нож бульдозера сначала врезается в грунт на максимально возможную глубину — до 20 см, затем при перегрузке двигателя трактора частично выглубляется, и далее опускается вновь.

Подчистные работы целесообразно выполнять с помощью бульдозера в ком­плекте с экскаватором. В этом случае бульдозер подает добираемый грунт под ковш экскаватора, который перемещает его в автосамосвалы или навымет.

Засыпку траншей и пазух фундаментов осуществляют поперечными про­ходками бульдозера с неповоротным отвалом или продольными проходками уни­версального бульдозера с поворотмым отвалом. Работа бульдозера должна соче­таться с уплотнением грунта в пазухах и траншеях.

Скреперы являются наиболее производительными землеройно-транспорт­ными машинами. Их достоинства: возможность разработки, набора и распределе­ния грунта при значительных расстояниях перемещения; способность не повреж­дать путь, по которому перемещается машина; экономичность при вскрышных работах. Разработка грунта скреперами рекомендуется при следующих макси­мальных расстояниях его транспортирования: для прицепных скреперов с ков­шом вместимостью до 3 м3 — не более 250 м, 5 м3 — 300 м, 6 м3 — 500 м, Юм3 — 750 ми 15 м3 — не более 1 000 м; для самоходных скреперов с ковшом емкостью 6—8 м3 — не более 1 500 м, 10 м3 — 2 000 и 15 м3 — не более 5 000 м.

В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного рас­положения мест разработки и выгрузки грунта и других местных условий при­нимаются различные схемы движения скреперов: при возведении насыпей из грунтов боковых резервов — по эллипсу или восьмерке; при возведении насы­пей высотой 2,5—6,0 м из грунтов односторонних резервов большой протяжен­ности — по зигзагу; при возведении насыпей из грунтов двухсторонних резервов и разработке каналов с перемещением грунта в двухсторонние отвалы — по про­дольно-челночной схеме; при сооружении каналов глубиной 1,0—1,5 м с переме­щением грунта в двухсторонние отвалы или при разработке выемок — по попе­речно-челночной схеме. При работе по эллиптической схеме движение скреперов необходимо 2 раза в смену изменять на обратное во избежание одностороннего изнашивания ходовых частей скрепера и трактора.

При выборе схем движения скрепера необходимо, чтобы путь транс­портирования грунта был самым коротким и без крутых поворотов; длина забоя должна обеспечивать полную загрузку скрепера, а длина фронта разгрузки — полную разгрузку ковша. На тяжелых влажных глинистых грунтах при загрузке

ковшов самоходных скреперов требуются один, иногда два и даже три одновре­менно работающих трактора-толкача.

Крутизна въездов не должна превышать 20%, а ширина их должна быть не менее 4 м. Расстояние между съездами и въездами при рабочих отметках насыпи от 2 до 5 м назначается соответственно от 50 до 100 м.

Плотные грунты (суглинистые, глинистые) следует предварительно рыхлить на толщину снимаемой стружки.

В зимнее время грунт должен разрабатываться круглосуточно при непрерыв­ной рабочей неделе.

Іфсйлср — колесная землеройно-транспортная машина с регулируемым отва­лом. В отличие от бульдозерного отвал грейдера размещается в средней части машины между передней и задней осями. В основном используются автогрейде­ры, но может работать в прицепе и полуприцепе к трактору.

П>сйдср-элсватор — землеройно-транспортная машина, сочетающая в себе дис­ковый или полукруглый нож и ленточный конвейер для удаления грунта из зоны разработки. Применяется для разработки грунтов и отсыпки их в дорожные на­сыпи, отвалы и в транспортные средства. Эффективность работы грейдера-эле­ватора обеспечивается при протяженности рабочего хода не менее 200 м. Их не применяют на мокрых грунтах и в грунтах с каменистыми включениями разме­ром свыше 150 мм.

При гидромсханизированных (гидравлических) способах разработки грунт разра­батывают, транспортируют и укладывают с помощью воды. Применяются они при наличии грунтов, которые могут размываться и транспортироваться водой при достаточном количестве воды и электроэнергии. При гидромеханизации все три составляющих земляных работ (разработка, транспорт, укладка грунтов) объе­диняются в непрерывный производственный процесс, что обусловливает высо­кую эффективность и малую трудоемкость этого способа. Гидромеханизирован­ный способ широко применяется в гидротехническом строительстве, при намы­ве территорий, добыче строительного песка и гравия. Осуществляется при помощи гидромонитора (гидромониторный способ) или плавучего землесосного снаряда (землесосный способ). В надводных забоях грунт разрабатывают гидро­мониторами, в подводных — плавучими землесосными снарядами.

Принцип действия гидромонитора основан на разрушении и смыве грунта струей воды, а земснаряда — на всасывании разжиженного грунта (пульпы) со дна водоемов и подаче пульпы с помощью мощного Центробежного насоса по напорному трубопроводу для намыва насыпи.

Основное орудие при гидромониторных работах, служащее для создания плот­ной, летящей с большой скоростью водяной струи и направления ее в нужную точку забоя для размыва и транспортирования грунта, — гидромонитор. Вытека­ющая из него с большой скоростью (20—70 м/с) струя воды размывает грунт, ко­торый стекает к землесосу и перекачивается им по трубам к месту укладки. Если

рельеф местности позволяет, то разжиженный грунт (пульпа) транспортируется к месту укладки самотеком — по желобам или канавам.

Различают две принципиальные схемы размыва грунта гидромониторами: при встречном забое размыв производится снизу вверх и при попутном забое — сверху вниз. При встречном забое направление движения струи гидромонитора проти­воположно направлению движения потока пульпы. Движение пульпы от забоя к зумпфу перекачивающей станции обеспечивается за счет образующегося уклона подошвы забоя. При попушом забое гидромонитор устанавливается на поверх­ности забоя и направление движения его струи совпадает с направлением дви­жения пульпы.

Однако гидромониторным способом выполняются лишь около 5% гидромсха — низированных работ, 95% осуществляется землесосным способом, который, как достаточно дорогой, рентабелен при годовых объемах работ более 400 тыс. м3.

Землесосный снаряд — плавучая машина, которая разрабатывает грунт под во­дой и транспортирует гидросмесь грунтовым насосом. Пульпопрйготовительное устройство — это бункер (обычно передвижной), где грунт смешивается с водой. Шлюзовой аппарат — емкость, в которую загружается грунт; затем аппарат гер­метизируется, насосом подается вода и гидросмесь транспортируется по трубам.

Для непрерывного ведения работ грунт целесообразно намывать участками (картами). В период перекладки труб и устройства обвалований на одной карге намывают грунт на смежной. Осветленная вода, подаваемая земснарядом на кар­ты намыва, сбрасывается затем в шахтные колодцы и отводится за пределы со­оружения.

В ряде случаев весьма экономично и эффективно выполнение земляных ра­бот взрывным сиособом, при котором расход рабочей силы и горючего значитель­но меньше, чем при экскаваторном способе. Так называемые созидательные, мирные взрывы настройке—дело уже привычное. Ими дробят скалы, «перебра­сывают» с одного места на другое тысячи кубометров породы, прокладывают траншеи. Только один правильно рассчитанный по мощности взрыв может за­менить множество землеройной, погрузочно-разгрузочной и другой техники. Производительность взрывного способа намного выше производительности зем­леройной техники.

Взрывчатые вещества (ВВ) — в основном аммониты. Они не чувствительны к ударам и трению, не взрываются от пламени, требуют использования детонато­ров. Отрицательное свойство — гигроскопичность, в отсыревшем состоянии аммониты ослабляют силу взрыва и даже совсем ее теряют. Есть водоустойчивые ВВ, заключенные в полиэтиленовую оболочку — шланговый заряд, укладывае­мый бестраншейным способом с помощью переоборудованных дреноукладоч — ных или кротодренажных машин. При ведении взрывных работ применяются также простейшие ВВ типа АС+ДТ (аммиачная селитра + дизельное топливо). Кроме того, в обводненных забоях используются водонаполненные и пластичес­кие взрывчатые вещества.

При буровзрывных работах практически полностью механизировано бурение взрывных скважин, внедряются прогрессивная технология взрывания, комплекс­ная механизация буровых и зарядных работ, высокоэффективные взрывчатые вещества и средства инициирования.

Для взрывания скальных пород бурятся скважины уменьшенного диаметра (60— 130 мм), так как считается, что увеличение диаметра влечет за собой увели­чение куска взорванной горной массы, что снижает производительность погру­зочно-транспортного оборудования. Подземные горные выработки проходят в основном с помощью шпуровых зарядов. Для бурения шпуров применяют пнев­матические, электрические и гидравлические буровые машины, монтируемые на гидравлических манипуляторах.

Большое распространение при проведении взрывных работ получило корот­козамедленное взрывание — поочередное взрывание зарядов или группы заря­дов I3B с некоторыми интервалами во времени, измеряемыми сотыми и тысяч­ными долями секунды. Его преимущества: лучшее дробление породы; снижение сейсмического воздействия взрыва на здания и сооружения; увеличение выхода разрыхленной горной массы; возможность управления направлением и формой развала горной породы; уменьшение радиусов размета кусков грунта.

Комментарии закрыты.