1. Разработка грунта землеройными машинами

Название	1. Разработка грунта землеройными машинами
страница	1/3
Дата публикации	13.07.2013
Размер	333.06 Kb.
Тип	Документы

zadocs.ru > Спорт > Документы

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 м 3 , реже до 4 м 3 .

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.

^ Разработка грунта землеройно-транспортными машинами.

Ос­новными видами землеройно-транспортных машин являются скре­перы и бульдозеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.

Скреперы — наиболее высокопроизводительные землеройно-транспортные машины. Эксплуатационные возможности позволя­ют использовать их при отрывке котлованов и планировке поверхностей. В настоящее время применяют прицепные (с объе­мом ковша 3; 7 и 8м 3 ), полуприцепные (с объемом ковша 4,5 м 3 ) и самоходные (с объемом ковша 8; 15 и 25 м 3 ) скреперы. Прицепные и полуприцепные скреперы наиболее эффективно применять при транспортировании грунта на расстояние до 1000 м, а самоходные —до 3000 м.

Скреперами ведут разработку, транспортирование и укладку грунтов I и II групп по трудности разработки (песчаные, супесчаные, лёссовые, суглинистые, глинистые и др., не имеющие валунов, с примесью гальки и щебня в объеме не более 10%). Более плотные грунты необходимо предварительно рыхлить (см. ниже).

Полный цикл работы скрепера состоит из набора грунта, дви­жения нагруженного скрепера, разгрузки ковша и движения порож­него скрепера. Скрепер снимает ковшом стружку грунта толщиной 0,12. 0,35 и шириной 1,65. 2,75 м (для скреперов с объемом ковша 3. 8 м 3 ). Наибольшая толщина отсыпаемого слоя 0,35. 0,5 м. Для обеспечения равномерной толщины отсыпаемого грунта ковш раз­гружают только при движении скрепера.

Набор грунта производят при прямолинейном движении скре­пера. Для увеличения толщины стружки, сокращения времени и пути наполнения ковша применяют тракторы-толкачи, количество которых зависит от типа скреперов, вместимости ковша и дальности транспортирования (один толкач на 2. 6 скреперов).

Бульдозерами разрабатывают грунт в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при использовании более мощных тракторов можно перемещать грунты и на большие расстояния). Бульдозеры приме­няют также для окучивания грунтов, обратной засыпки траншей и пазух котлованов, зачистки дна котлованов после экскаваторных работ, для разравнивания и планировки грунта. Разработку выемок бульдозером ведут ярусами, соответствующими толщине стружки, снимаемой за одну проходку. Разработку ведут от начала выемки к середине, при этом должна быть обеспечена эффек­тивная работа бульдозера под уклон.

В цикл работы бульдозера входят следующие операции: резание и набор грунта путем снятия стружки под уклон; перемещение грунта с надвижкой его отвалом бульдозера; разгрузка грунта и возвратный холостой ход.

Для уменьшения потерь отвалы бульдозера оборудуются по бокам открылками ящичного типа.

^ 3. Укладка и уплотнение грунта. Укладку и уплотнение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух фундаментов.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта кат­ками статического действия. Это обусловлено простотой и надежностью оборудования, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью.

На уплотняемость грунта влияют многие факторы: механиче­ский состав, связность, начальная плотность и его влажность; толщина уплотняемых слоев; способы уплотнения, параметры при­меняемых машин, число проходов механизмов по одному месту.

Необходимую плотность фунта нельзя получить однократным приложением уплотняющей нагрузки. Обычно необходимое число проходов катков по одному месту составляет 6. 8.

Процессу уплотнения грунта в планировочной насыпи предше­ствует его разравнивание, которое осуществляют бульдозерами и реже грейдерами. Разравнивание производится горизонтальными слоями при продольном ходе бульдозера. Толщина слоев 0,2. 0,4 м в рыхлом состоянии. Последовательность и число проходов бульдо­зера устанавливают в зависимости от ширины насыпи. Раз­равнивание производят от краев насыпи к ее середине с перекрытием предыдущего прохода на 0,3 м.

Для уплотнения грунта в насыпях чаще всего используют при­цепные катки на пневмоходу. Уплотнение грунта ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насы­пи, причем каждая проходка должна .перекрывать предыдущую на 0,2. 0,3 м. Закончив укатку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке (рис. 5.20).

^ 4. Вытрамбовываыне грунта. В последние годы в практику стро­ительства входит новый метод устройства выемок под фундаменты — вытрамбовывание грунта.

Вытрамбовывание осуществляют посредством приложения на грунт ударной нагрузки путем сбрасывания с высоты 3. 8 м тяжелой трамбовки в одно и то же ме­сто до образования котлована необходимой глубины. В ре­зультате вытрамбовывания под котлованом и вокруг него образуется уплотненная зона, в пределах которой ликвиди­руются просадочные свойства грунта, повышаются его плот­ность и прочностные характе­ристики, вследствие чего становится возможной пере­дача на уплотненный грунт значительных вертикальных и горизонтальных нагрузок от фундаментов. Для повышения несущей способности грунта в дно полученной выемки мо­жет втрамбовываться отдель­ными порциями жесткий грунтовой материал (щебень, песчано-гравийная смесь, крупный песок и др.).

В плане трамбовки могут иметь форму квадрата, прямо­ угольника, шестиугольника или круга шириной понизу 0,4. 1,4 м, а поверху 0,7. 2,0 м. Высота трамбовки составляет 1. 3,5 м с конусностью боковых стенок от 1:20 до 1:5. Масса трамбовки находится в пределах 2. 10 т.

Для вытрамбовывания используют краны-экскаваторы, авто­краны, тракторы с навесным оборудованием. При определенных условиях метод вытрамбовывания по срав­нению с традиционными позволяет в 3. 5 раз сократить объем работ, снизить затраты в 1,5. 3 раза и трудоемкость в 1,8. 2,5 раза. Применение этого метода наиболее эффективно в просадочных грунтах. В последние годы область применения метода расширяется на глинистые и песчаные грунты, в том числе водонасыщенные.

^ Переработка грунта гидромеханическим методом

Гидромеханический метод основан на использовании воды для переработки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с ми­нимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включает разра­ботку грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортирование и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

Разработку грунта в забое осуществляют двумя способами: раз­мывом струей воды (мониторный способ) и размывом засасыванием (рефулерный способ). Первый способ применяют при разработке грунта в надводных, а второй — в подводных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидромониторным способом. Вода подступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным напором (60. 80 м), создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10. 35 м/с. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В зависимости от рода грунта и высоты забоя расход воды на 1 м 3 разрабатываемого грунта состав­ляет 3. 15 м 3 .

В подводных забоях грунт разрабатывают землесосным спосо­бом. При этом грунт всасывается землесосным снарядом и перека­чивается к месту укладки в виде пульпы.

Грунт со дна водоема всасывается при помощи всасывающей трубы землесоса, подвешенной к специальной стреле, соединенной с мачтой и установленной на барже. Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания час­тиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Возводимую насыпь разбивают в плане на карты-захватки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером возводят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в. пределах карты водосбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой.

^ Разработка грунта бурением

В строительстве бурение используют при исследовании свойств и качества грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, устрой­стве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т. п.

Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин.

^ Шпуры —это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5м. Скважины — выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм.

По характеру образования буровых выработок различают буре­ние сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.

Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выра­боток и вспомогательных операций. Грунт в забое разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комби­нированным воздействием (например, истиранием и ударом).

Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами: гидравличе­ским, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемой в вы­работку под давлением, и сухим , когда измельченный грунт удаляют сжатым возду­хом или шнеком.