Презентация на тему Лекция 4 (продолжение)2.6. Механический способ разработки грунта

способом выполнения земляных работ является ме-ханизированная переработка грунта. Грунт

разрабатывается, пе-ремещается, укладывается, разравнивается, уплотняется с помо-щью землеройных и землеройно-транспортных машин, оснащён-ных соответствующим рабочим оборудованием. Выбор количе-ства, типов и марок машин зависит от пространственной формы и геометрических параметров земляных сооружений, грунтовых и гидрологических условий строительной площадки, проектных сроков производства работ.
Производство земляных работ в общем случае состоит из трёх процессов: разработка выемки (является ведущим процессом разработки грунта), транспортирование грунта, отсыпка насыпи.
При механическом способе разработки действуют усилия резания или скалывания грунта рабочими органами различных машин. В результате определённые порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены.

са-моходные грейде-ры и бульдозеры предназначены для разработки, пере-мещения и

плани-рования грунта.

землеройные
 экскаваторы, канавокопатели отрывают грунт ножом ковша, отсыпают его в отвал или бунке-ры транспорта, располагаемые в непосредствен-ной близости от землеройной ма-шины

землеройно-транспортные
скреперы и бульдо-зеры предназначены для разработки грунта в выемке, транспорти-рования его и отсыпки в насыпи. Эти маши-ны обеспечивают пол-ную механизацию все-го комплексного про-цесса производства.

Рис. 1

земляных работ можно разделить на следующие
группы:
машины для транспортировки

грунта

экскаваторы

землеройно-транспортные машины

погрузчики

машины для уплотнения грунта

машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов

машины и оборудование для подготовительных работ

машины и оборудование для бурения скважин

машины для гидромеханической разработки грунта

Рис. 2

комплексная механизация. Основной принцип комплексной механизации заключается в том,

что все машины, занятые на выполнении процессов и операций, должны соответствовать друг другу своими тех-нико-экономическими и технологическими параметрами. В этом случае вводится понятие комплекта (системы) машин, а весь производственный процесс называют комплексно-ме-ханизированным технологическим процессом производства земляных работ.
Примерно 97 % всех работ при устройстве земляных соо-ружений комплексно механизированы, т. е. при выполнении процесса полностью исключается ручной труд. В качестве примера, на рис. 2 приведены схемы комплексной механиза-ции работ при отсыпке тела земляной плотины.

– разработка и транспортирование; б – разгрузка и разравнивание;

в - уплотнение

Грунт разрабатывается в карьере экскаватором с погрузкой в автосамосвалы (рис. 3, а), транспортируется на расстоя-ние L, разгружается после подъёма кузова, разравнивается бульдозерами и уплотняется катками (рис. 3, б, в).

действия. Главный параметр ЭО – вместимость ковша, м3. Основные

технологиче-ские параметры: глубина (высота) копания, максимальный ради-ус копания, высота погрузки. В строительстве работают экскава-торы восьми размерных групп, имеющие вместимость ковша 0,15...4,0 м3. Наибольшее распространение находят экскаваторы 4-й и 5-й групп (вместимость ковша 0,65 и 1 м3).
Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пне-вмоколёсном ходу. Среди всех типов универсальных экскавато-ров гусеничные машины занимают ведущее место, так как не имеют ограничения по массе по сравнению с колёсными экскава-торами. Большинство ЭО могут быть оснащены различными ви-дами сменного рабочего оборудования (до 40 видов).
Наиболее распространёнными видами рабочего оборудова-ния являются прямая и обратная лопаты, грейфер и драглайн (рис. 4, 5, 6, 7).

прямой лопатой и профиля забоя
1 – стрела,
2 –

рукоять,
3 – ковш,
4, 5, 6 – гидроцилиндры

обратной лопатой и профиля забоя

забоя

забоя

при любом виде рабочего оборудования складывается из чередующихся в

определённой последовательности операций отдельного цикла:
резание грунта и заполнение ковша;
подъём ковша с грунтом;
поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;
выгрузка грунта из ковша;
обратный поворот экскаватора;
опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта.
Основное назначение экскаваторов - разработка выемок, резервов, карье-ров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или погрузкой в тран-спортные средства. Предельные размеры выемок, которые могут быть разра-ботаны одноковшовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров. Рабочими параметрами одноковшовых экскаваторов при разра-ботке выемок являются (см. рис. 4, 5, 6, 7): максимально возможная высота копания + Н (для экскаватора прямая лопата рис.4) - знак + показывает, что экскаватор копает выше своей стоянки; глубина копания (резания) - Н (знак минус для других типов экскаваторов); наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки экскаватора и ; радиус выгрузки ; вы-сота выгрузки .

называется забоем.
Забой - рабочая зона экскаватора, включающая площадку, где

расположен экскаватор; часть разрабатываемого массива грунта; места установки транс-портных средств; площадку для укладки разрабатываемого грунта (при работе в отвал).
По окончании разработки грунта в данном забое экскаватор перемещается на новую позицию.
Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены в забое таким образом, чтобы среднее значение угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки было минимальным, так как поворот стрелы осуществляется дважды - с грузом до транспортного средства и после выгрузки, то время поворота в среднем составляет до 70% рабочего времени одного цикла экскаватора.
В зависимости от условий строительной площадки выбор экскаватора начинают с определения наиболее целесообразных вместимости ковша и типа экскаватора, а также требуемых параметров - длины стрелы, радиуса резания, выгрузки и др.
Выбор сменного оборудования экскаватора зависит от уровня грунтовых вод и характера разрабатываемой выемки (траншеи, узкий или широкий котлован).

расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на

транспорт. Его широко применяют в карьерах, в строи-тельстве используют для погрузки в транспортные средства ранее соб-ранного в кучи (сгуртованного) грунта или для отрывки котлованов.
Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режу-щим передним краем. Конструкция экскаватора позволяет ковшу ко-пать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10...20 см, норматив-ная производительность может быть достигнута при высоте забоя не менее 1,5 м. Опорожняется ковш путём открытия его днища.
Процесс выемки грунта осуществляется лобовыми и боковыми забоями.
В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскавато-ру по дну забоя. В зависимости от ширины проходки лобовые забои подразделяют на узкие (ширина проходки менее 1,5 размера опти-мального радиуса резания ; нормальные
и уширенные .

«прямая лопата»:
а – лобовая проходка; б – то

же, с двусторонним расположением транспорта;
1 – экскаватор, 2  самосвал

При узких забоях (рис. 8, а) самосвалы подают с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных (рис. 8, б)  с обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц. Экскаватор перемещается прямолинейно по оси забоя.

по зигзагу (рис. 9). При этом способе сокращаются холостые

проходы экскаватора и облегчаются условия маневрирования автосамосвалов.

Рис. 9. Схема уширенной
проходки экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата» по зигзагу:
1 – экскаватор, 2  самосвал

Ширина лобовых проходок:
для лобовой прямолинейной
для зигзагообразной
где  оптимальный радиус резания экскавато-ра; lП  длина рабочей передвижки экскаватора (разность между максимальным и минимальным радиусами резания);  радиус резания на уро-вне стоянки.



Разработка выемок способом лобового забоя за-трудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экскаватора для погруз-ки 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.

(рис. 10), когда экскаватор черпает грунт преимущест-венно с одной

стороны перемещения и частично впереди себя.

Рис. 10. Схема боковой проходки экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата»:
1 – экскаватор, 2  самосвал

По этой схеме транспорт по-даётся под погрузку сбоку вы-работки, чем достигается зна-чительное уменьшение угла поворота стрелы экскаватора при погрузке грунта в тран-спортные средства. В боковых забоях транспортные пути проходят параллельно оси пе-ремещения экскаватора и, как правило, на уровне его стоян-ки.
Ширина боковой проходки

данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис. 11).
Рис.

11. Схема разработки котлована по ярусам экскаватором с рабочим оборудованием «прямая лопата»:
I, II, III, IV – ярусы разработки;
1 – экскаватор, 2  самосвал

уровня стоянки экскаватора, в основном при отрывке котлованов глубиной

до 6 м и траншей при глубине до 7,6 м. Затраты времени на один цикл экскаватора с обратной ло-патой на 10...15% больше, чем у прямой лопаты.
Поярусная разработка выемок при этом виде оборудования не практикуется.
Обратная лопата - это открытый снизу ковш с режущим пе-редним краем, шарнирно соединённый с рукоятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой. По мере протяги-вания назад ковш заполняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводят к месту выгрузки и разгру-жают путём подъёма с одновременным опрокидыванием.
Разработку грунта экскаватором «обратная лопата» произво-дят боковым и лобовым забоями с погрузкой грунта в транспорт или в отвал (рис. 12).

2.6.1.2. Разработка грунта одноковшовым экскаватором с обратной лопатой

грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскава-тора: для рытья глубоких

котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разра-ботки грунта 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 (10 м) и глубина копания (12 м). Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводнённые.
Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору «обратная лопата». Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы. В зависимости от ширины выемки, спо-соба разгрузки грунта (в отвал или в транспортные средства) и особенностей земля-ного сооружения в практике используют разнообразные схемы лобового и бокового способов разработки грунта.
Так как ковш драглайна гибко подвешен, весьма эффективными являются челноч-ные способы работы  поперечно-челночный и продольно-челночный (рис. 13). При поперечно-челночном способе автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попеременным черпанием ковша по обе стороны от кузова. При про-дольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосва-ла и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. Угол поворота экскаватора при погруз-ке по продольно-челноч-ной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной  к 15... 20°.

«драглайн»:
а  боковая проходка с разработкой грунта поперечно-челночным

способом;
б  лобовая проходка с разработкой грунта продольно-челночным способом;
1  окончание набора и подъём ковша; 2  опускание ковша и набор грунта;
3  разгрузка ковша; 4  автосамосвал

а

б

узких глубоких котлованов, траншей, колодцев, при разработке грунта ниже

уровня грунтовых вод. Он представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным или в последнее время стоечным приводом, принудительно смыкающим лопасти. Грейфер навешивается на стрелу и разрабатывает выемки с вертикальными стенками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Погружение в грунт осуществляется только за счёт собственной массы и принудительного опускания стойки, поэтому можно разрабатывать грунты малой и высокой плотности, в том числе и находящиеся под водой. Строительные экскаваторы «грейфер» применяют с ковшом вместимостью 0,35...2,5 м3.

2.6.1.4. Экскаватор с рабочим оборудованием «грейфер»