Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами

В умовах будівництва, реконструкції, а також при прокладанні інженерних мереж для розробки ґрунту широко використовують одноківшові і багатоківшові екскаватори.

Одноківшові екскаватори мають комплект змінного робочого обладнання: пряму, зворотну лопату, драглайн і грейфер. Крім цього стрілу такої машини можна обладнати вантажним гаком або клин-бабою.

Прямою лопатою розробляють ґрунт, коли екскаватор розташовується нижче рівня вибою, який розробляють. Зворотну лопату застосовують при стоянці екскаватора вище рівня вибою. Нижня крайка ковша прямої і зворотної лопати виконана у вигляді суцільної напівкруглої кромки або зубців. Ківш драглайна дозволяє розробляти вологі грунти й навіть ґрунти, розташовані під водою. Грейферний ківш, як і драглайн, навішують на стрілу і застосовують для розробки ґрунтів малої щільності, а також таких, що знаходяться під водою.

До основних параметрів екскаватора відносять: продуктивність, радіуси різання, вивантаження, глибину копання і висоту навантаження в транспорт і відвал.

Змінна продуктивність екскаватора, м³:

,

де Т_ЗМ – тривалість зміни, год.; К_Н, К_Р і К_В – відповідно коефіцієнти наповнення ковша К_Н=0,8...1,1, розпушення ґрунту К_Р=1,1...1,5 і використання екскаваторів за часом К_В=0,7...0,8; q – місткість ковша, м³; Т_Ц – тривалість одного циклу екскавації ґрунту, с, включаючи наповнення ковша ґрунтом, підйом ковша, поворот стріли до місця розвантаження ковша, спорожнювання ковша і повернення робочого органу у вихідне положення.

З метою збільшення продуктивності екскаватора попередньо розпушують щільні ґрунти, збільшують місткість ковша і зменшують кут повороту стріли.

Екскаватор, маючи циклічний режим роботи, може здійснювати розвантаження ґрунту у відвал або транспорт. В останньому випадку його продуктивність погоджують з місткістю ковша, кількістю самоскидів і відстанню транспортування ґрунту.

Місце, в якому екскаватор розробляє ґрунт (робоче місце), називають забоєм. Форма і розміри забою залежать від параметрів екскаватора, його обладнання (виду ковша), властивостей грунту, розмірів виїмки, виду транспорту і прийнятої технологічної схеми розробки ґрунту.

Екскаватор, обладнаний прямою лопатою, може виконувати процес лобовими (торцевими) або бічними проходками. У лобовій проходці екскаватор розробляє ґрунт перед собою і розвантажує його в транспорт, при бічній він здійснює виїмку по одну сторону щодо осі переміщення, а вивантаження виконує в транспорт, розташований по інший бік осі проходки.

Максимальну ширину проходки визначають з виразу:

.

Планувальні види виїмок можна розробляти бічною проходкою з транспортом, який рухається на одному рівні з екскаватором. В окремих випадках для переходу до розробки бічною проходкою слід виконати піонерну траншею, опустивши в неї екскаватор по пандусу (рис.3.4, а, б).

Таку траншею розробляють бічним забоєм при русі транспорту по поверхні землі на відстані не менше 1 м від брівки виїмки. У цьому випадку ширина проходки дорівнює В+С (згідно з рис.3.4, а), де С – ширина проходки, розташованої з боку подачі транспорту.

Котловани (виїмки) великих розмірів у плані доцільно розробляти поперечними проходками уздовж меншої сторони. Цей спосіб розробки забезпечує мінімальну довжину піонерної траншеї і одночасно можливість використовувати ефективний кільцевий рух транспорту (рис.3.4, б).

Котловани (виїмки) великої глибини розробляють у кілька ярусів. Нижній ярус проходить аналогічно верхньому (рис.3.5).

Транспорт подають до екскаватора так, щоб ґрунт з ковша вивантажувався в кузов позаду. При цьому рух самоскида повинен бути паралельний осі проходки екскаватора, але в протилежному напрямку.

Рис.3.4 – Схеми проходок екскаватора з прямою лопатою:

а – піонерної траншеї і наступних бічних проходок; б – при поперечних проходках; О.Э.1,О.Э.2 – стоянки екскаватора; O.T.1,O.T.2 – стоянки транспорту; 1...3 – послідовність розробки ґрунту

Рис.3.5 – Схема розробки котловану великої глибини послідовними проходками (І-ІV)

екскаватора з прямою лопатою: 1-5 – послідовність розробки ґрунту

При використанні зворотної лопати також застосовують лобовий і бічний забій. При розробці виїмки лобовою проходкою екскаватор рухається по осі траншеї чи котловану, поперемінно розробляючи ґрунт по одну, потім по іншу сторону залежно від того, з якого боку поданий черговий самоскид (рис.3.6).

а б

Рис. 3.6 – Схеми проходок екскаватора із зворотною лопатою або драглайна:

а – при лобовій проходці і наступних бічних; б – при поперечних проходках;

О.Э.1 - О.Э.3 – стоянки екскаватора; О.Т.1 - О.Т.3 – стоянки транспорту; 1-3 – послідовність проходок екскаватора

Бічна проходка передбачає розробку ґрунту по одну сторону від осі руху екскаватора (із зворотною лопатою). Найбільш доцільно застосовувати екскаватор із зворотною лопатою для розробки траншей глибиною до 6 м і невеликих котлованів глибиною до 4 м (наприклад, під фундаменти окремих колон).

Для торцевої і бічної проходок організація робіт драглайна і зворотної лопати аналогічна. При цьому зберігається таке ж співвідношення максимальної глибини різання. Драглайн пересувається між черговими стоянками на 1/5 довжини стріли, тому що його ківш підвішений до стріли гнучко. Для нього ефективною є човникова схема роботи (рис.3.7).

У цій схемі передбачено, що автосамоскид підходить до місця завантаження по дну забою і завантажується поперемінними черпаннями ковша з обох сторін кузова. Кут повороту екскаватора при навантаженні за поздовжньо-човниковою схемою наближається до 0⁰, а при поперечно-човниковій – до 15...20⁰, при цьому тривалість розвантаження зменшується, тому що ківш випорожняється без припинення поворотного руху екскаватора в момент переносу ковша над кузовом машини. Завдяки цьому загальна тривалість робочого циклу екскаватора Т_Ц знижується на 20...26%.

При розробці ґрунтів екскаватор, обладнаний грейферним ковшем, повинен бути так розташований щодо траншеї, щоб кут його повороту не перевищував 70...90⁰. Грейфер на нову стоянку пересувається на 1/4 довжини стріли.

а б

Рис.3.7 – Схеми роботи драглайна човниковим способом:

а – при навантаженні ґрунту в транспорт, який подають по дну забою; б – при навантаженні ґрунту в транспорт, який подають нарівні стоянки екскаватора, а також у тимчасовий відвал

Екскаватори розробляють котловани і траншеї на глибину, трохи меншу

від проектної, залишаючи так званий недобір. Недобір (5...10 см) залишають, щоб уникнути пошкодження основи і не допустити переборів ґрунту. Для підвищення ефективності роботи екскаваторів застосовують скребковий ніж, насаджений на ківш екскаватора. Цей пристрій дозволяє механізувати операції по зачищенню дна котловану і траншей і виконувати їх з похибкою не більше ±2 см, що виключає необхідність ручних доробок.

Екскаватори-планувальники мають телескопічне обладнання, що застосовується на універсальних екскаваторах як змінне. Телескопічне обладнання призначене в основному для виконання зачисних робіт на укосах насипів і виїмок. Його основні параметри вибирають, виходячи з умови можливості руху ковша без одночасного повороту стріли.

Загальна глибина (висота) планованої поверхні залежить від крутості укосу. Якщо довжина укосу більше робочих параметрів екскаватора, укіс поділяють на зони, довжина яких дорівнює величині ходу висувної частини стріли (рис.3.8, а). Планування укосів можна виконувати зверху донизу чи знизу доверху. Екскаватори з телескопічною стрілою застосовують також при вирівнюванні площ (рис.3.8, б), при роботі в стислих умовах, наприклад у місцях перетинання траншей з прокладеними раніше комунікаціями (рис.3.8, в). У цьому випадку телескопічним обладнанням виконується розробка ґрунту вище і нижче трубопроводу. Це ж обладнання застосовують при розробці ґрунту в безпосередній близькості від будівель (рис.3.8, г), при навантаженні ґрунту в самоскиди чи відвал. Розміри обмежених місць складають за висотою 4,5...5 м, шириною 8...10 м. Глибина розробки становить 2,5...3 м.

Телескопічне обладнання застосовують також при розробці вузьких траншей з вертикальними стінками з кріпленням щитами і розпірками. Для роботи телескопічного обладнання потрібно в 3...4 рази менше місця, ніж для зворотної лопати. Цим способом забезпечується більш швидка установка щитів і зменшується небезпека обвалення незахищених укосів (рис.3.8, д). Телескопічним обладнанням можна також розробляти котловани і траншеї лобовими (рис.3.8, е) і бічними проходками.

Рис.3.8 – Схеми роботи екскаватора з телескопічним обладнанням:

а – вирівнювання укосів; б – вирівнювання основи; в – при роботі в обмежених умовах; г – розробка приямку біля стін закритого приміщення; д – розробка траншей з вертикальними стінками і щитами; е – розробка траншей з укосами