Разработка грунта механическим методом

Механический метод основан на применении для разработки, перемещения и укладки грунта машин и механизмов. Ведущим процессом в данном комплексе является разработка грунта. При механическом способе разработки на грунт действует усилие резания (скалывания) рабочего органа различных машин. В результате определенные порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены и уложены в насыпь. Если машина только разрабаты­вает грунт, то она носит название землеройной. Если машина разрабатывает и перемещает грунт, то она называется землеройно-транспортной.

1. Разработка грунта землеройными машинами. К землеройным машинам относят одноковшовые экскаваторы цикличного и непре­рывного действия. Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы, которыми выполняется около 45% всего объема зем­ляных работ.

Для разработки грунта одноковшовыми экскаваторами в про­мышленном и гражданском строительстве используют экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15... 2 м³, реже до 4 м³.

Процесс разработки грунта экскаватором с любым видом рабо­чего оборудования складывается из чередующихся в определенной последовательности операций в одном цикле: резание грунта и заполнение ковша, подъем ковша с грунтом, поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки, выгрузка грунта из ковша, обратный поворот экскаватора, опускание ковша и подача его в исходное положение.

Предельные размеры выемок, которые могут быть выполнены одноковшовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров.

Основными рабочими параметрами одноковшовых экскавато­ров при разработке выемок являются максимально возможная высота копания +Н, глубина копания (резания) — Н, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки экскаватора и радиус выгрузки , высота выгрузки .

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно. Зону, в которой действует экскаватор на данной позиции, называют забоем. В нее входят площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого с одной стоян­ки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал грунта. По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор перемещается на новую позицию.

Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены в забое таким образом, чтобы средняя величина угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки была минимальной, так как на время поворота стрелы может расходо­ваться до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

Экскаватор с прямой лопатой используют для разработки грун­тов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимуще­ственно с погрузкой на транспорт. Процесс выемки грунта осуществляется лобовыми и боковым забоями.

\

В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. В зависимости от ширины проходки лобовые забои подразделяют на узкие, нормаль­ные и уширенные.

Разработка выемок способом лобового забоя затрудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экска­ватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достичь 180°, что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность экскаватора. Поэтому способ лобового забоя используют ограниченно. Более эффективным является разработка грунта способом боко­вого забоя когда экскаватор черпает грунт преимуще­ственно с одной стороны перемещения и частично впереди себя. По этой схеме транспорт подается под погрузку сбоку выработки, чем достигается значительное уменьшение угла поворота стрелы экскаватора при погрузке фунта в транспортные средства. В боко­вых забоях транспортные пути проходят параллельно оси переме­щения экскаватора и, как правило, на уровне его стоянки. Выемки, глубина которых превышает максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов.

Экскаватор с обратной лопатой используют при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора, и преимущественно при рытье небольших котлованов и траншей.

Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Разработку грунта ведут ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем с погрузкой грунта в транспортные средства или укладкой в отвал.

Экскаватор-драглайн применяют для разработки грунтов, рас­положенных ниже уровня стоянки экскаватора: для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки фунта из-под воды и т. п. Их применяют также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов. Преимуществами драглайна являются большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м). Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные.

Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боко­выми проходками аналогично экскаватору «обратная лопата». Драг­лайн обычно передвигается между очередными стоянками на '/5 длины стрелы. В зависимости от ширины выемки, способа разгрузки грунта (в отвал или в. транспортные средства) и особенностей земляного сооружения в практике используют разнообразные схемы лобового и бокового способов разработки грунта.

Экскаватор-грейфер при­меняют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и других сооруже­ний, особенно в условиях разработки фунтов ниже уровня фунтовых вод.

Одноковшовыми экскаваторами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называе­мый «недобор» слоем 5... 10 см для того, чтобы избежать повреж­дения основания и не допускать переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операцию по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с точностью до ±2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

В промышленном и гражданском строительстве для разработки траншей наибольшее распространение получили многоковпюше экскаваторы непрерывного действия.

Рабочим органом в многоковшовых траншейных экскаваторах является ковшовая цепь или ковшовый ротор. Экскаваторы с ковшовой цепью обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,0 м в основном с вертикальными стенками, а роторные — глубиной до 2,5 м, преимущественно с откосами . В последнем случае на ковши ротора устанавливают откосники. Ковши наполняют грунтом при движении их вверх по наклонной или криволинейной поверхности разрабатываемой выемки. Опорожняются ковши в момент достижения ими наивысшей точки их траектории, где они опрокидываются. Высыпающийся из них грунт попадает на ленточ­ный конвейер, доставляющий его на погрузку в транспортные средства или в отвал.