11.9. Основные способы разработки грунта землеройными и землеройно-транспортными машинами

Разработку грунтов при устройстве выемок различного назначе­ния выполняют в основном механическим, гидромеханическим, взрывным и комбинированным способами.

Механический способ разработки заключается в послойном разру­шении грунта рабочим органом землеройной машины.

Механический способ является основным. Этим способом разра­батывают более 80 % грунтов.

Гидромеханический способ предусматривает разработку грунтов гид­ромониторным, землесосным и комбинированным способами. При гидромониторных работах грунт в надводном забое разрушается под напором струи воды, выбрасываемой гидромонитором, затем образо­вавшаяся пульпа самотеком или грунтовым насосом подается к мес­ту укладки. Землесосные работы выполняются в подводном забое землесосным снарядом, который разрабатывает грунт, всасывает и перекачивает его в виде пульпы к месту укладки. Комбинированный

Рис. 11.11. Искусственное закрепление и замораживание грунтов:

а — схема цементации фунтов; б — инъектор для силикатизации и смолизации Фунтов; в — пневматическая установка непрерывного действия для силикати­зации фунтов; г — схема замораживания фунтов; 1 — подача воды; 2 — раство-росмеситель; 3 — возвратная труба при бесциркулярном способе нагнетания; 4 — то же, при циркуляционном способе; 5 — нагнетательная труба; 6 — цирку­ляционный насос; 7— всасывающие трубы; 8 — основной ниппель; 9 — глухое звено; 10 — переходной ниппель; 11 — перфорированное звено; 12 — наконеч­ник; 13 — подача сжатого воздуха; 14—люк; 15 — подача раствора к инъектору; 76-- вентиль регулирования давления; 17—манометр; 18—предохранитель­ный клапан; 19 — подача рабочего раствора; 20 — водомерное стекло; 21 — контрольный вентиль; 22 — насос подачи рассола; 23 — испаритель; 24 — фя-звуловитель; 25 — компрессор; 26 — маслоотделитель; 27 — манометрическая станция; 28 — конденсатор; 29 — замораживающая колонка; 30 — питающая труба; 31 — коллектор; 32 — распределитель; 33 — рассолопроводы

319

гидромеханический способ предусматривает разработку грунта в сухом забое любой землеройной машиной или в подводном забое черпаковой машиной, вода используется для транспортирования и укладки грунта.

Взрывной способ основывается на использовании энергии взрыва и применяется для разрушения и направленного выброса грунта. Применяется для разрыхления мерзлых и скальных грунтов, а также для образования выемок и насыпей больших размеров.

Комбинированный способ представляет собой любое сочетание вы­шеперечисленных способов в зависимости от конкретных условий строительства и технико-экономического обоснования выбранного варианта.

11.10. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием

Одноковшовыми экскаваторами разрабатывается около 45 % всех грунтов.

При возведении водопроводных сооружений для разработки грун­тов широко используются одноковшовые экскаваторы с различным сменным оборудованием с ковшом вместимостью 0,25-3,2 м³.

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс­портные средства (например, при строительстве отстойников, филь­тров, резервуаров, аэротенков и т.п.) чаще применяют экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в отвал. Драглайн применяют для разра­ботки котлованов, траншей и каналов, устройства насыпей из грун­та резерва, а грейфер - для разработки глубоких котлованов с верти­кальными стенками или подачи грунта при засыпке пазух.

Пространство, в котором размещается экскаватор и производит­ся выемка грунта, называют забоем. Его форма и размеры зависят от рабочих параметров экскаватора и принятой схемы разработки грунта (рис. 11.12).

Разработка грунта экскаватором с прямой лопатой во многом пред­определяется особенностями его конструкции. Экскаватор переме­щается по дну выемки, копает «от себя» снизу вверх с погрузкой разрабатываемого грунта на транспортные средства. Для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не меньше

320

Рис. 11.12. Схемы забоев при работе экскаваторов с различным рабочим

оборудованием:

а — прямая лопата; б — обратная лопата; в — драглайн; г — грейфер; R_K — радиус копания или резания; R_e— радиус выгрузки; +Н — высота копания; -Н — глубина копания; Н_в — высота выгрузки; R_n — радиус платформы (базы) экска­ватора; R_H— радиус начала копания на уровне стоянки экскаватора

трехкратной высоты ковша. Экскаваторы с прямой лопатой наиболее эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров­не грунтовых вод) надо применять водоотвод или водопонижение. Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проход­кой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовы­ми (торцовыми) и боковыми. При лобовой проходке экскаватор дви­жется по оси выемки и разрабатывает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной стороны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и усло­вий его разработки. Лобовыми проходками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загружать транспортные средства, расположенные на берме выемки.

Неширокие котлованы (шириной до 1,5R) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства (рис. 11.13, а), при ширине котлована от 1,5R до 1,9R разработку ведут ло­бовой проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств

321

Рис. 11.13. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами при отрывке

котлованов:

а — лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой с односто­ронней погрузкой в транспортную машину; б — то же, с двухсторонней погруз­кой; в — уширенной лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экс­каватора; г — то же, с перемещением экскаватора поперек котлована; д — бо­ковой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой; е, ж, з -^ торцовой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудованным обратной лопатой; и, к— то же, при проходках поперек котлована; л — боковой проход­кой; м — поперечно-челночной проходкой экскаватором-драглайном

322

Наибольшая ширина лобовой проходки поверху для _скаватора с прямой лопатой при движении его по прямой опреде­ляется по формуле

где R₀²- оптимальный радиус копания экскаватора; 1_п — длина рабо­чей передвижки экскаватора.

Котлованы шириной от 1,9R до 2,5R разрабатывают уширенной ло­бовой проходкой с передвижкой экскаватора по зигзагу (рис. 11.13, в), а до 3R - с передвижкой его поперек котлована (рис. 11.13, г), т. е. поперечно-торцовой проходкой. Широкие котлованы (более 3,5R) раз­рабатывают вначале лобовой, затем боковыми проходками (рис. 11.13, д). Наибольшая ширина проходки при этом равна:

для зигзагообразной

для поперечно-торцовой

для боковой -

где R - радиус копания на уровне стоянки; п — количество попереч-ных передвижек экскаватора; m - коэффициент откоса; Н - высота забоя.

При глубине выемки (котлована), превышающей оптимальную высоту забоя, грунт разрабатывают по ярусам (уступам) в последова­тельности, определяемой профилем выемки.

Разработка грунта экскаваторами с обратной лопатой осуще­ствляется торцовыми или боковыми проходами с перемещением экскаватора по верху забоя «на себя» с копанием грунта ниже Уровня его стоянки (см. рис. 11.13, е). Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты увлажненные или мокрые. Возможно также вести разработку грунта из-под воды. При этом в зависимости от ширины котлованов разработку грунта осуще­ствляют с прямолинейной, зигзагообразной лобовой (рис. 11.13, ^ж> ³> и), поперечно-торцовой (рис. 11.13, к) и боковой проход­кой (рис. 11.13, л).

Разработанный грунт обычно отсыпают в отвал на бровку и час­тично (излишки, ненужные для обратной засыпки) на транспорт.

Экскаваторами-драглайнами, имеющими удлиненную стрелу и ковш, свободно подвешенный на тросе, разрабатывают грунт с отсыпкой его

323

в отвал или на транспортные средства при устройстве глубоких кот-лованов, каналов, траншей. Разработка грунта производится ниже уровня стоянки экскаватора с работой его «на себя»; ковш заполня­ется в процессе протаскивания его по грунту (рис. 11.13, м). Широ­кие выемки разрабатывают за несколько лобовых проходок или при­меняют такие технологические приемы, как перемещение по зигза­гу или поперечно-торцовую проходку, а также челночный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а также насыпей из грунта резерва в ряде случаев применяют боковую про­ходку (см. рис. 11.13, <?), ширина которой составляет около (0,7-0,8)R, а поворот стрелы экскаватора для разгрузки — 180°.

Экскаватор с грейферным ковшом вместимостью 0,3—4 м\ свобод­но подвешенный на тросе, могут разрабатывать выемки в радиусе 8-24 м на глубине 7-15 м при подъеме грейфера на высоту 6-14 м. Обычно они могут разрабатывать легкие грунты I и II групп, а более тяжелые - при их предварительном разрыхлении. Такие экскавато­ры чаще всего применяют для разработки глубоких выемок с верти­кальными стенками, например при устройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций и т.п.