Розробка технологічних схем будівництва земляного полотна

Згідно з завданням необхідно розробити схему руху дорожньо-будівельних машин. Для складання схеми роботи дорожніх машин необхідно знати їх робочі характеристики та умови, в яких вони будуть використовуватися. На схемі повинні бути показані: поперечний профіль споруди, яка будується; робочі характеристики машин та режим роботи (робочі проходи машини, повороти, тощо). Проекції машин у плані показувати не обов’язково, оскільки вони перешкоджають наочності зображення технологічних процесів. Приблизні схеми наведені у табл. Г.10.

Технологічні схеми на виконання робіт складають для проектування організації робіт в межах робочої ділянки. Технологічна схема роботи провідної машини обумовлена її робочими характеристиками і умовами її праці. На схемі повинні бути показані: конструкція інженерної споруди, що влаштовується або окремі її елементи, технологічна послідовність виконуваних операцій, розрахунок часу за один цикл роботи і кількість циклів роботи машини в зміну, що визначають її продуктивність, робочі характеристики машини, установка її робочих органів і режим роботи. До схеми складають пояснення з описом робочих процесів і обґрунтування прийнятого способу виробництва робіт.

Вихідними даними для побудови технологічних схем організації робіт по спорудженню земляного полотна є пронормовані технологічні операції та скомплектовані ланки машин.

Для видалення рослинного шару під основу насипу або перед розробкою виїмки існує декілька схем зрізання: човникова з валиками ґрунту, які розташовані у шаховому порядку; поперечна з валиками знятого ґрунту по обидва боки земляного полотна; поперечно-ділянкова; поздовжньо-поперечна. При останніх двох схемах рослинний ґрунт складають у вигляді валиків біля меж дорожньої смуги.

Човникову схему застосовують за однобічного зрізання рослинного шару ґрунту на смузі шириною до 20-25 м. Зрізаний ґрунт укладають у вигляді поздовжніх валиків на відстані 1,0-1,5 м від підошви насипу при його спорудженні з привізних ґрунтів (рис.Г.1а). При використанні бульдозера зрізання рослинного ґрунту починають з одного краю смуги зрізування і переміщують на протилежний край смуги на вказану вище відстань, де і укладають його у поздовжні валики. Середня дальність переміщення ґрунту для цієї схеми дорівнює ширині смуги відводу.

, (2.59)

де – ширина смуги відводу.

Поперечна схема з валиками, які розташовані по обидва боки земляного полотна на всій його довжині, застосовується для насипів з бічними резервами, високих насипів і глибоких виїмок, коли ширина смуги зрізування перевищує 25 м. На відміну від першої схеми рослинний шар ґрунту зрізають і переміщують бульдозером тільки від осі дороги спочатку в один, а потім у другий бік (рис.Г.1б). Середня дальність переміщення ґрунту для цієї схеми дорівнює половині ширини смуги відводу.

, (2.60)

де – ширина смуги відводу.

Поперечно-ділянкову схему застосовують при ширині смуги зрізування до 35 – 40 м або значній товщині рослинного шару ґрунту. У цьому випадку зрізають і переміщують ґрунт у 3-4 заходи по ширині поперечної смуги зрізування. Послідовність зрізання і напрямок переміщень ґрунту до його укладання у валики, вказані на рисунку Г.1в.

Середня дальність переміщення ґрунту для цієї схеми:

- при переміщенні грунту у 3 заходи:

, (2.61)

- при переміщенні грунту у 4 заходи:

, (2.62)

де – ширина смуги відводу.

Поздовжньо-поперечна схема доцільна за широких смуг зрізування (більше 35 м), значної товщини рослинного шару ґрунту і наявності універсального бульдозера. Поздовжніми його проходами з відвалом, який встановлений під кутом до осі дороги, зрізають шар рослинного ґрунту по всій довжині захватки; утворюються проміжні поздовжні валики ґрунту (рис. Г.1г). У подальшому можна використовувати і звичайний бульдозер, який перпендикулярно до осі дороги переміщує ґрунт за межі смуги зрізування. Якщо об'єм ґрунту у межах поперечної смуги переміщення перевищує об'єм, який бульдозер забирає за один прохід, тоді змінюють напрям руху бульдозера. У цьому випадку ґрунт переміщують під кутом 45° до осі дороги.

Розробку ґрунту здійснюють бульдозерами (при спорудженні насипів із бічних резервів), скреперами або екскаваторами. Перед розробкою розпушуванню підлягають ґрунти: для бульдозерів – 3 групи ґрунтів, для скреперів – 2 групи. Розпушування здійснюють навісними розпушувачами на тракторах, або автогрейдерами. Для цього на автогрейдері навішують 3-5 зубців. Глибина розпушування становить 0,2-0,3 м з шириною захвату до 1,26 м.

Для побудови схеми роботи скрепера необхідно визначити довжину шляху набору та довжину шляху розвантаження ґрунту скрепером. Для цього визначають робочі характеристики вибраного скрепера – об’єм ковша, максимальна глибина різання, ширина захвату (табл. В.1, В.11, В.12). Максимальну товщину зрізаної стружки в залежності від характеру ґрунту і типу скрепера наведено в таблиці 2.11.

Таблиця 2.11 – Визначення максимальної товщини зрізаної стружки в залежності від характеру ґрунту і типу скрепера

Об’єм ковша, м3	Потужність, кВт	Товщина стружки, см
трактора-тягача	трактора-штовхача	піску	супіску	суглинку	глини
6-7
15-18

Примітка. У чисельнику максимальна товщина стружки без штовхача, в знаменнику – зі штовхачем.

Довжину шляху набору ґрунту скрепером визначають за залежністю:

, (2.63)

де L_{скреп .} – довжина скреперного агрегату з урахуванням довжини штовхача, (табл. В.1, В.11, В.12);

L_{нап .} – довжина ділянки наповнення з урахуванням початкового шляху зарізання 0,5 м (табл. 2.12).

Таблиця 2.12 – Визначення довжини скреперного агрегату та ділянки наповнення ґрунту

Примітка. У дужках наведені данні при роботі у щільних та важких ґрунтах.

Довжина розвантаження ґрунту в насип скрепером (рис.Г.5) повинна відповідати обсягу ґрунту з урахуванням товщини шару, що відсипається і складає

, (2.64)

де Q_{к.скр .} – місткість ковша скрепера, м³; B_{к.скр .} – ширина ковша скрепера (ширина розвантаження ґрунту), м.

Розробку ґрунту у виїмках проводять за ребристо-шаховою схемою (рис.Г.3 – Г.4 а). Кількість шарів розробки:

, (2.65)

де – глибина виїмки; – середня товщина зрізаної стружки згідно з табл.2.11.

Розробку виїмки проводять з переміщенням ґрунту в суміжний насип за еліптичною схемою руху (рис.Г.4б). Укладати ґрунт в насип слід поздовжніми пластами шириною, яка відповідає ширині ковша скрепера, від брівок до осі насипу. Після укладання першого шару на всю ширину насипу його ущільнюють.

Спосіб виконання робіт при розробці виїмки екскаватором вибирають в залежності від конструктивних особливостей земляного полотна, розмірів виїмки, характеру ґрунту та вибраних засобів механізації для розробки і транспортування ґрунту. Виїмки можна розроблювати східчастими (транспортні засоби розміщують вище рівня стоянки екскаватора) та ярусними (транспортні засоби розміщують на рівні стоянки екскаватора) забоями. Вісь проходів екскаватора визначають з урахуванням максимального радіусу різання R_р, максимального радіусу вивантаження R_в та максимального радіусу копання на рівні стоянки R_ст, в результаті чого можна визначити вісь руху автосамоскида. Кількість і розміри перетину проходів екскаватора влаштовують відповідно з робочими характеристиками вибраного типу екскаватора та транспортних засобів для перевезення ґрунту. Робочі характеристики зазначених машин визначають за таблицями В.4-В.5.

Параметри забою екскаватора (табл. 2.13, рис. Г.6, Г.7) залежать від місткості його ковша Q_{екс .}. У зв'язку з цим ширина захвату при Q_{екс .} = 0,50-0,65 м³ складе 9,6 м, радіус копання – 6,7-7,6 м, при збільшенні Q_{екс .} =1,00-1,25 м³ ширина захвату – 11,7-12,4 м, радіус копання – 8,8-9,8 м. Виїмки глибиною понад 7 м, якщо місткість ковша не перевищує 1,25 м³, розробляють ярусами. При роботі екскаваторів з транспортними засобами (у цих випадках, як правило, застосовують пряму лопату) ківш повинен знаходитися над кузовом на висоті не більше 0,5-1,0 м.

Таблиця 2.13 – Висота забою, яка необхідна для повного заповнення ковша екскаватора

Ґрунт з автосамоскидів (рис.Г.11) розвантажують в купи, відстань між якими визначають за формулою

, (2.66)

де Q_а/с – об’єм ґрунту в кузові автосамоскида, м³; b_відс. – ширина шару відсипки, приймають на 0,5 м більше ширини насипу з кожного боку (для ущільнення крайових частин, що прилягають до укосів), h_у – товщина шару ущільнення, м; К_відс. – коефіцієнт відносного ущільнення.

Перед ущільненням відсипаний шар ґрунту по всій довжині L_зм.к розрівнюють та грубо планують бульдозером. L_зм.к – змінна довжина, на якій проводять ущільнення шару ґрунту в насипу, визначають за залежністю (2.41). Схема роботи бульдозера при розрівнюванні ґрунту кільцевими проходами з перекриттям сліду на 0,5 м та частковим переміщенням ґрунту наведена на рисунку Г.2.

Мінімальна довжина ділянки при дозволоженні шару ґрунту в насипу, м

, (2.67)

де Q_ПМ – місткість цистерни поливомийної машини, т; – витрата води на одиницю об’єму ґрунту, т/м³, згідно з (2.20).

Для роботи котків необхідно підготувати ділянку відсипаного шару ґрунту довжиною 100-200 м. Підвищення фронту ущільнення підвищує продуктивність роботи котків, але необхідно мати на увазі, що при збільшенні довжини ділянки, що ущільнюється, ґрунт в суху та жарку погоду інтенсивно втркачає вологість. На насипах, де неможливий розворот котка та влаштування з’їздів (в’їздів) використовують човникову схему Г.8. При використанні причіпних котків ущільнення виконують за круговою схемою Г.10. При насипах висотою більше 1,5 м для попередження зсуву ґрунту з укісної частини насипу та сповзання котка під укіс перші два проходи виконують на відстані 2 м від брівки укосу, далі зміщуючи кожний наступний прохід в сторону брівки укосу приблизно на 1/3 ширини вальця котка і укочують краї насипу не доходячи до брівки ведучим вальцем котка ближче, ніж на 0,5 м. Після ущільнення укісної частини насипу укочування виконують круговими проходами від краю до середини насипу. Середню змінну захватку для роботи котка визначають за залежністю:

(2.68)

де – змінний об’єм роботи котка; – середня ширина насипу в поперечному профілі.

Планувальні роботи проводять після закінчення основних робіт на ділянці.

Планувальні роботи на укосах ведуть автогрейдером з укісником (рис.Г.12б), якщо крутизна укосів до 1:1,5, а довжина до 3,5 м. Автогрейдер рухається спочатку по верху, а потім по підошві насипу. У тих випадках, коли через значну крутість укосів (насипи (виїмки) мають висоту (глибину) понад 2,0 м), неможливо використовувати автогрейдери, укоси планують екскаватором-драглайном, або екскаватором-планувальником (рис.Г.12в). Ширина ділянки, яка може бути спланована з однієї стоянки, дорівнює 2,0-2,5 м (враховуючи перекриття сліду 0,3-0,5 м). Укоси довжиною більше 6,0 м необхідно планувати тим же обладнанням послідовно з верхньої стоянки, а потім з нижньої.

Планування верху земляного полотна проводять автогрейдером за три цикли (рис.Г.12а). У першому циклі грубо планують поверхню земляного полотна (проходи 1-10): зрізають опуклості та вирівнюють западини, залишки ґрунту переміщують до осі земляного полотна, при цьому заднє колесо автогрейдера на початку роботи повинно проходити на відстані 50 см від брівки земляного полотна (відвал розміщують на такій же відстані). Далі автогрейдер встановлюють в робоче положення з кутом захвату 45°-50° та кутом нахилу до 3°. Кут різання за час всієї роботи автогрейдера повинен дорівнювати 41°. Перший прохід виконують вздовж брівки земляного полотна, орієнтуючись за віхами та розбивочними кілками, наступні проходи виконують з перекриттям сліду попереднього проходу на 0,8 м. Другий цикл (проходи 11-18) відповідає ретельному вирівнюванню земляного полотна згідно з проектним поперечним профілем (автогрейдер рухається за кільцевою схемою). Кут захвату підвищують до 50°. Товщина зрізаного шару не перевищує 7 см. Після цього відновлюється вісь та габарити земляного полотна. Третій цикл (проходи 19-25) – кінцеве планування верху земляного полотна (кут захвату 90°, кут нахилу 0°). Рух також за кільцевої схемою від осі до брівок земляного полотна. Залишок ґрунту переміщують до укосів насипу.

Кількість проходів автогрейдера відповідно за три цикли для доріг І категорії – 17, 16, 16; ІІ категорії – 9, 8, 8; ІІІ категорії – 8, 7, 7; ІV категорії – 6, 5, 5.

Для досягнення високої продуктивності автогрейдера при розробці і плануванні ґрунту кут встановлення його ножа слід приймати за таблицею 2.14.

Таблиця 2.14 – Визначення кута встановлення ножа автогрейдера

Автогрейдером також нарізають водовідвідні канави, кювети з укосами не більше 1:3 та глибиною до 0,5 м. Дно резерву планують автогрейдером за човниковою схемою за два проходи по одному сліду.

На основі технологічних карт та скомплектованих ланок машин розробляють технологічну схему виконання робіт. Схему рекомендується оформлювати у вигляді таблиці, назви граф якої в рядках та висота відповідних рядків наведені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.15 – Оформлення таблиці для побудови технологічної схеми

Графи 1, 2 і 3 слід заповнити, користуючись даним таблиці Д.2,, графу 4 – за рекомендаціями таблиці Д.3, графу 5 – за рекомендаціями даного роздылу та додатку Г. Довжину захватки визначають у відповідності з розрахунком (графа 2), або виходячи з можливої продуктивності провідної машини у машинно-дорожній ланці. Зміна довжини захватки призводить до зміни змінного об’єму робіт.

На схемі будівництва у графі 5 перед першою захваткою слід показати характерну конструкцію земляного полотна на ділянці і вказати необхідні його геометричні розміри. На кожній захватці необхідно розставити машини, які задіяні у будівельному процесі, у порядку технологічної послідовності робіт; напрям руху потоку; показати робочі проходи, які повинні бути пронумеровані, у тому числі робочий і зворотний хід, повороти і т. ін. Проекції машин у плані показувати не обов’язково, оскільки вони перешкоджають чіткості зображення технологічних процесів.