Билет 16: Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомогательных операций. Грунт в забое разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием (например, истиранием и ударом).

Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами: гидравлическим, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемой в выработку под давлением, и с у -х и м , когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом или шнеком.

Механическое бурение в основном ведут тремя способами: ударно-вращательным, ударным и вращательным.

Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100...200 мм, глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность применяемых станков - 10...35 м/смен.

Особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняют двумя независимыми механизмами: вра щателем и пневмоударником.

Ударное бурение (бурение ударом) осуществляют пневматичускими бурильными молотками - перфораторами, которые бывают ручными, массой до 24 кг (при глубине шпура до 3 м) и станковыми, массой до 40 кг. Они обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2...4 м3/мин) к перфоратору подводится шлангом от компрессора. Рабочий орган перфоратора - буровая головка.

Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяют на сухие и мокрые. Перфораторы мокрого типа имеют специальные устройства для промывки канала водой, а в перфораторах сухого типа канал продувается воздухом. Более предпочтительным является мЪкрое бурение, так как промывка канала водой снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.

При вращательном способе бурения порода забоя истирается, ее режут или скалывают буровым инструментом, жестко закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного способа бурения - шнековое и роторное, выполняемые с помощью самоходных установок (преимущественно) или станков. Применяют также электрические сверлильные машины.

Шнековое бурение применяют для скважин диаметром 125...160 мм и глубиной до 30 м в мягких и средней крепости грунтах. Шнековые буровые станки имеют металлическую рамку, состоящую из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги. Рабочие штанги длиной 2 м представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы - реборды. По мере углубления скважины штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Разработанный грунт с помощью шнека выдается на поверхность.

Роторное бурение чаще всего применяют для устройства скважин диаметром до 200 мм и глубиной до 50 м в фунтах средней и большой крепости. Роторная бурильная установка состоит из вращателя-ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором.

Бурение проколом

Этот метод горизонтального бурения подразумевает запрессовывание трубы в грунт с расположенной внутри буровой головкой и следующим за ней шнеком, с помощью которого порода из проходческого забоя откатывается в начальный котлован. В настоящее время установки проколом выпускаются компаниями Schmidt, Kranz & Co. GmbH и Amerikan Auger. Диаметры прокладки трубопровода колеблются от 100мм до 1700мм. Если участки проходки большие и грунт абразивный, то используется бентонит в виде суспензии с водой, для обеспечения смазки.

Микротоннелирование

Машины микротоннелирования имеют привод непосредственно в буровой головке и режущем кольце, а шнек, следующий за приводом, приводится в действие из начального котлована станцией прессования. Внутри производственной трубы, для предотвращения ее порчи, используется транспортировочная труба для откатки бурового материала обратно в начальный котлован. Управление системой осуществляется с помощью мишени и лазерного луча, таким образом на расстояниях до 100 метров достигается точность с отклонением не более 3 см.

Пилотное бурение с промывкой (ГНБ)

Частенько этот метод, в виду его популярности называют просто ГНБ (горизонтально направленное бурение), с одной стороны, это несправедливо, потому что, все представленные методы являются одновременно горизонтальными и направленными. Так же, его называют гидравлическое направленное бурение (Hydro-Directional Drilling). В основу метода положено запрессовывание управляемой буровой головки, через которую подается раствор бентонита, который за счет высокой скорости выхода создает еще и режущий эффект. Головка имеет встроенный зонд с передатчиком, который передает сигнал расположенному приемнику на поверхности, прямо над головкой (удаление зонда в см, угол наклона в градусах и др.). Оператор управляет поворотом головки. Метод удобен тем, что можно производить движение по кривой, в остальном обладает рядом существенных недостатков, о которых описано в статье, где сравниваются методы ГНБ и методы прокола. После достижения целевого котлована, буровая головка снимается и к штангам крепится расширитель с вертлюгом, которые так же имеют сопла для выхода бентонита. Если проходка осуществляется в два этапа, то за вертлюгом крепится производственная труба. Затем эта вся конструкция затягивается обратно, с одновременной прокачкой большого количества бентонита, который выталкивает породу вдоль производственной трубы. Трение в этом случае огромное, и установки подающие бентонит работают с давлением от 50 до 100 бар. Метод не обладает точностью, поэтому неприменим для самотечных трубопроводов, но может быть выгоден для линий связи и напорных трубопроводов.

Пилотные способы бурения

Эти способы горизонтального бурения могут сочетаться со многими другими методами, такими как микротоннелирование и бурение проколом, смысл в том, что на первом этапе производится запрессовывание пилотной штанги с буровой головкой, имеющей скос на своем конце. После пилотирования производится расширение отверстия до 1700 мм.

К таким установкам относятся буровые установки проколом Perforator PBA, системы микротоннелирования mts Perforator, о которых подробно можно прочитать в соответствующих разделах и ознакомиться с видеоматериалами, которые наглядно показывают принцип работы установок горизонтального бурения.

Билет 17: Пространственные и временные параметры строительных процессов

Строительные процессы представляют собой совокупность целенаправленных действий, осуществляемых в пространстве и времени.

Ритмичное и непрерывное осуществление строительного процесса обеспечивается соответствующим выбором пространственных параметров, связанным с разделением объемного пространства возводимого объекта на участки и захватки и выделением на них фронта работ и рабочих мест.

Участками называют часть здания и сооружения, в пределах которой существуют одинаковые производственные условия, позволяющие использовать одинаковые методы и технические средства. В качестве участков обычно принимают температурные блоки одноэтажных промышленных зданий, этаж или часть этажа многоэтажных зданий, секции жилых зданий в пределах одного этажа и т.д.

Захватками называют часть здания и сооружения (может быть, также участок или часть участка), характеризуемую примерно равной трудоемкостью, перечнем и количеством (объемом) строительных процессов, продолжительностью их выполнения. В качестве захваток могут быть приняты несколько фундаментов под колонны каркаса здания, стеновое ограждение из панелей в пределах нескольких шагов колонн, секция или полусекция жилого здания при выполнении кирпичной кладки и т. д.

Фронт работ — определенный участок строительного объекта, выделяемый бригаде или звену. Фронтом работ для бригады обычно является захватка, а для звена—делянка. Размеры захваток и делянок должны быть такими, чтобы рабочие могли выполнять и перевыполнять сменное или полусменное задание без перехода на другие участки (во избежание непроизводительных затрат времени на переходы).

Иногда объект строительства расчленяют на технологические ярусы. Необходимость такого расчленения по вертикали возникает, когда по конструктивным особенностям объекта фронт работ открывается в процессе их выполнения.

Рабочим местом называют участок фронта работ, в пределах которого перемещаются участвующие в строительном процессе рабочие. Рабочее место следует подготавливать так, чтобы все необходимые для выполнения процесса материальные элементы и технические средства были расположены с учетом сокращения непроизводительных движений рабочих и не мешали выполнению работ.

Временные параметры строительного процесса определяют его выполнение во времени и общую продолжительность, базируясь на максимальном совмещении, ритмичности и поточности выполнения отдельных операций (комплекса операций).

Основными параметрами времени являются сроки выполнения процесса, сменность, длительность выполнения отдельных операций. Принятые решения фиксируются моделью - календарным графиком выполнения процесса (производства работ). Календарный график состоит из двух частей: расчетной и графической. В расчетной части приведены данные по принятой единице измерения, подсчитанным объемам работ, рассчитанным затратам труда для рабочих и машинистов (по данным предварительно разрабатываемой калькуляции затрат труда и машинного времени), принятому составу звена, рассчитанной продолжительности выполнения отдельных процессов (операций). В графической части линейно отражаются принятые решения по выполнению отдельных процессов в масштабе времени (рабочие смены, часы), а также взаимоувязка и совмещение их выполнения. Временная разность между началом выполнения первого процесса (операции) и окончанием последнего определяет общую продолжительность выполнения процесса (комплекса процессов). Календарный график дает наглядное представление о взаимоувязке во времени необходимых операций (процессов) и общей продолжительности строительного процесса на принятый объем работ для получения конечной продукции.

Билет 18:  Основные принципы подбора комплекта машин для производства земляных работ

Комплексная механизация земляных работ предусматривает выполнение основных и вспомогательных процессов с помощью комплектов машин, увязанных между собой по технологическому назначению, производительности и эксплуатационным параметрам и обеспечивающих заданные темпы и сроки выполнения работ. Отдельные машины комплекта работают как единая система, выполняя операции в последовательном порядке непрерывным потоком.

В комплекте имеются одна или несколько ведущих машин, осуществляющих основной процесс — разработку грунта, и вспомогательные машины для предварительного разрыхления, транспортирования, разравнивания и уплотнения грунта, профилирования поверхностей и т. п. В отдельных случаях совокупность основных и вспомогательных процессов может быть механизирована одной машиной, например скрепером, производящим выемку, транспортирование, укладку и частичное уплотнение грунта. Ведущая машина определяет производительность комплекта и, в известной мере, его состав и организацию работ. Основные параметры принятых машин — вместимость ковша, грузоподъемность самосвала и др.— увязывают так, чтобы наиболее полно использовать все машины, и прежде всего ведущую.

Состав комплекта машин зависит от вида земляного сооружения, объема работ, характеристики грунта, заданных сроков, а также условий производства работ, к которым относятся: распределение земляных масс на участках разработки, дальность перемещения грунта, рельеф местности, время года и пр.

При подборе машин комплекта исходят из эффективности их использования на определенном виде работ. Например, для разработки котлованов и траншей прежде всего учитывают основные технические параметры машины, обеспечивающие заданную ширину и глубину выемки, способы выгрузки грунта и требуемую производительность, соответствующую объему работ.

При экскаваторных работах следует отдавать предпочтение гидравлическим экскаваторам со сменным рабочим оборудованием в виде различных ковшей, захватов, рыхлений и т. д., а также экскаваторам-планировщикам, которыми помимо разработки грунта можно зачищать и планировать дно котлованов и траншей,

устраивать откосы, кюветы и террасы. Во влажных грунтах хорошо себя зарекомендовали сменные ковши конструкции КИСИ сцепным днищем, на которое не налипает грунт вследствие подвижности цепей.

Предпочтение следует также отдавать машинам с автоматическим управлением рабочими процессами, например экскаваторам со следящими системами, которые обеспечивают устойчивую работу привода и обработку поверхности дна траншеи с допуском ±25 мм (многоковшовые экскаваторы), автогрейдеры с аппаратами «Профиль-1» или «Профиль-П», стабилизирующие угол наклона отвала. На бульдозерах, оборудованных системами «Автоплан» и на скреперах с системами «Стабилоплан» при работе двигателя на оптимальном режиме регулируются толщина и профиль срезаемой стружки.

Для обеспечения непрерывности работы машин в комплекте и наиболее эффективного использования ведущих машин производительность вспомогательных звеньев должна быть равна или несколько выше (на 10... 15 %) эксплуатационной производительности ведущего звена.

В зависимости от конкретных условий число ведущих и вспомогательных машин бывает разным, некоторые звенья могут отсутствовать; кроме того, ведущие машины могут быть расположены в начале, середине или в конце механизированного потока.

При условии минимизации продолжительности строительства земляные работы следует выполнять с предельно экономически обоснованным насыщением объекта машинами, работающими в две-три смены. Для этого количественное соотношение между основными и вспомогательными машинами (экскаваторами и самосвалами, скреперами и тракторами-толкачами и др.), исходя из необходимости наилучшего их использования, рассчитывают математическими методами, в частности по теории массового обслуживания. Эти методы позволяют подобрать для комплекта оптимальный состав машин, каждой из которых будет обеспечена полная загрузка. Так, при объемах работ в десятки тысяч кубометров и удалении насыпи на 3 км целесообразен комплект из трех экскаваторов с 20 самосвалами. Подсчитано также, что при скреперных работах комплект из трех-четырех звеньев по четыре самоходных скрепера с трактором-толкачом в каждом или колонна из 16...20 реперов с тремя толкачами обеспечи-г заданный ритм и достижение наилучших   технико-экономических показателей.

Выбор метода производства работ, а также окончательный выбор комплекта машин производят на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов: приведенных удельных затрат Пу.з на 1 м3 земляных работ, трудоемкости разработки 1 м3 грунта де и продолжительности работ Т.

Продолжительность выполнения работы принимают по графику строительного процесса.

По технико-экономическим показателям можно получить граничные выгодные условия применения того или иного комплекта машин. Например, в зависимости приведенных затрат от глубины разрабатываемой выемки до 4,5 м экономически целесообразно применение полуприцепных самоходных скреперов Д-357Г, глубже — экскаваторов Э-1252 в комплекте с самосвалами КрАЗ-222.