Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Технология производства земляных работ скреперами
Скрепер — это самоходная или прицепная землеройно-транспортная машина с рабочим органом в виде ковша на пневмоколесах, снабженного в нижней части ножом для срезания слоя грунта (рис.8.1.д). При наличии собственного привода скрепер называют самоходным. Прицепные скрепера буксируются гусеничными или колесными тракторами.
По способу загрузки различают скреперы с заполнением ковша за счет подпора грунта при резании и с заполнением ковша с помощью загрузочного устройства.
У скреперов первого типа срезание стружки грунта и заполнение ковша осуществляется за счет силы тяжести ведущих колес скрепера и гусениц тягача. Такие скреперы выпускаются как прицепные, так и самоходные
У скреперов второго типа заполнение ковша осуществляется элеватором, что обеспечивает загрузку ковша без толкача. Такие скреперы выпускаются в основном самоходными. Преимущество этих скреперов — заполнение ковша с «шапкой». Недостаток — трудность использования на влажных глинистых грунтах.
За рубежом имеются скреперы со шнековым элеватором, который обеспечивает более быстрое и полное заполнение ковша и повышает производительность.
По принципу управления рабочим органом различают скреперы с канатно-блочным и с гидравлическим управлением. У скреперов с гидравлическим управлением подъем/ опускание ковша и заглубление режущей кромки в грунт осуществляется принудительно с помощью гидроцилиндров. Это позволяет регулировать толщину срезаемой стружки, сокращать время набора грунта и разрабатывать более плотные грунты.
Наиболее современные скреперы — автоматизированные типа ДЗ-172,5, снабженные лазерным устройством, обеспечивающим стабильность заданных параметров стружки.
Наибольшее распространение в строительстве получили самоходные скреперы с гидравлическим управлением. Они более маневренны, более скоростные, имеют большую производительность в 1,5 — 2,0 раза по сравнению с прицепными скреперами той же вместимости.
Различают скреперы малой (до 3м3), средней (3-10м3) и большой (более 10м3) емкости.
Промышленностью серийно выпускаются прицепные скреперы с ковшами 3,0 — 15 м3, работающие с тягачами мощностью 75 — 330 л.с. и самоходные скреперы с ковшами 8 -25 м3.
В целом отечественная и зарубежная промышленность выпускает скреперы с большим диапазоном характеристик. Диапазон некоторых характеристик выпускаемых промышленностью скреперов дан в таблице 8.1.
Скрепер предназначен для послойной разработки грунтов, не содержащих каменистых включений крупностью более 350 мм. Набор грунта производится с помощью трактора- толкача класса 25-35 с соответствующим толкающим устройством. Управление рабочим органом — гидравлическое. Вместимость ковша 23 м3, грузоподъемность — 30 т.
Многие скреперы оборудованы системой «Копир-Стабилоплан-10л», которая обеспечивает автоматическое управление гидроцилиндрами подъема-опускания ковша для выдерживания заданного положения режущей кромки, подсыпки и выемки планируемой поверхности.
Выборочная номенклатура отечественных скреперов дана в таблице 8.2.
Скреперы предназначаются для послойного срезания, перемещения, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов. В гидротехническом строительстве они в основном применяются при строительстве каналов, разработке крупных котлованов, карьеров и отсыпке плотин.
Во время движения скрепера ковш опускается, врезается ножом в грунт и заполняется. После наполнения ковш приподнимается и транспортируется к месту выгрузки. Разгружается ковш опрокидыванием вперед или назад (свободная выгрузка), или посредством специальных приспособлений (принудительная выгрузка). Высыпающийся грунт разравнивается ножом.
Набор грунта скрепером можно вести только на прямом участке. Минимальная длина прямого участка (рис. 8.2).
Длина участка наполнения ковша определяется из условия полного наполнения ковша на прямолинейном участке:
Все эти показатели зависят от емкости ковша и типа грунта: hр.мах«0,15-0,35; 1н»15-20м. Длина участка выгрузки (разгрузки)
Резание грунта может производиться по нескольким схемам: с постоянной толщиной стружки; с переменной (клиновидной) толщиной; «гребенчатая», «клевками».
Предельные уклоны движения могут быть найдены исходя из равенства тягового сопротивления и силы тяги на крюке. Примерно они равны 0,12-0,15 — для подъема в груженом состоянии; 0,1-0,3 -при загрузке ковша.
Общая схема движения скрепера по циклу — разработка-выгрузка зависит от размеров выемки и насыпи и дальности транспортировки. В основном, применяется 2 схемы — продольная и поперечная. При этом могут быть следующие разновидности движения скреперов (рис.8.3): а) кольцевая; б) по восьмерке; в) по змейке; г) продольно-челночная; д) поперечно-челночная; е) спиральная.
Выбор типа и мощности скрепера зависит от объемов работ, габаритов выемки и условий работ (уклоны местности, возможность маневрирования) и дальности транспортирования. Целесообразная дальность транспортирования зависит от типа скрепера: 400-800 м — для прицепных скреперов, до 3000 м — для самоходных скреперов, больше 3000 м — быстроходные самоходные скрепера.
Производительность скрепера Воспользуемся общими формулами гл.5.
Влияние различных факторов на производительность скреперов дано на рис.8.4.
Пути повышения производительности: набор грунта с толкачом (увеличивается Кн.); набор грунта под уклон (уменьшается W); набор «уступами» (уменьшается 1н, а следовательно W).
Источник
Производство работ скреперами
| Вместимость ковша м ³ | Мощность, кВт | Толщина стружки, см | ||||
| Трактора-тягоча | Трактора-толкача | песка | супеси | суглинка | глины | |
| 3,2; 4,0 | 57 | 38 | 15/- | 12/- | 10/- | 7/- |
| 6,3; 8,0 | 76 | 57 | 20/30 | 15/- | 12/20 | 9/14 |
| 10 | 106 | 76 | 30/- | 20/- | 18/25 | 14/18 |
| 15- 18 | 182 | 106 | 35/- | 25/- | 21/30 | 16/22 |
Примечание. В числителе — максимальная толщина стружки без толкача, в знаменателе – с толкачом.
Зарезание грунта скрепером осуществляется следующими основными способами: с постоянной толщиной стружки (рис- 4.28, а); с переменной толщиной стружки (рис. 4.28, б); гребенчатое (рис. 4.28, в); «клевками» (рис. 4.28, г). Наиболее эффективен гребенчатый способ зарезания грунта.
Зарезание грунта гребенчатым способом выполняют волнообразно с попеременным заглублением и выглублением ковша. Каждый последующий гребень меньше предыдущего по длине примерно в 2 раза, а по высоте — в 1,5 раза. В начале загрузки ковша следует срезать грунт более толстой стружкой. Толщина срезаемой стружки за один набор ковша в зависимости от группы грунта меняется в 2,5 — 5,0 раза. Для получения более ровного забоя каждое последующее зарезание грунта следует производить на одной и той же полосе с перекрытием гребней, для чего каждый следующий набор грунта начинают, отступив на 2—3 м от начала предыдущего. При гребенчатом способе зарезания ковш загружается полнее, что позволяет рациональнее использовать мощность двигателя трактора-тягача.
Рис. 4.28. Способы зарезания грунта скреперами (стрелкой показано направление движения скрепера)
Для увеличения объёма заполнения ковша в песчаных грунтах применяют метод многократного резания грунта «клевками» (см. рис. 4.28, г), заключающийся в том, что в период загрузки ковш скрепера на ходу несколько раз (от 3 до 5) наклоняют, заглубляя его, и получаются как бы «клевки». При этом вследствие движения ковша вверх грунт несколько раз сдвигается к задней стенке, в результате чего заполнение ковша увеличивается на 10—15 %..
Для облегчения заполнения ковша скрепера в плотных неразрыхленных грунтах применяют ребристо-шахматную схему набора грунта. Ребристо-шахматный способ резания грунта — разработка грунта последовательными рядами проходов, одинаковыми по длине и расположению, но сдвинутыми один по отношению к другому в шахматном порядке. Между проходами первого ряда оставляют полосы нетронутого грунта шириной около половины ширины ножа L/2 скрепера. Разработку второго ряда начинают, отступая от начала первого ряда на половину длины зарезания L/2, при этом ось движения скрепера совпадает с осью оставленных полос грунта после прохода первого ряда (рис. 4.29, а). При резании грунта шахматным способом стружка имеет прямоугольное сечение постоянной толщины. Начиная со второго ряда, стружка на первой половине длины равна ширине ковша, а на второй половине — вдвое меньше (рис. 4.29, б). Такая форма стружки уменьшает сопротивление резанию в конце набора грунта в ковш, обеспечивая при этом хорошее его наполнение.
Для увеличения коэффициента наполнения ковша скрепера следует применять тракторы-толкачи, боковые щитки к ковшу, зубья-рыхлители и ножи, установленные в ступенчатом порядке, предварительное рыхление плотных грунтов на глубины от 10—15 до 20—30 см.
Рис. 4.29. Ребристо-шахматная схема зарезания грунта: 1—12 — проходы скрепера; I—III — ряды проходов скрепера
В качестве толкачей применяют гусеничные тракторы, оборудованные специальными устройствами, или бульдозеры на гусеничных тракторах. Предпочтение следует отдавать тракторам с толкающим оборудованием. При работе скреперов толкачи применяются в двух основных случаях: при заполнении ковша грунтом; при транспортировании грунта на труднопроходимых участках пути. Наиболее эффективно применение толкача при одновременной работе нескольких скреперов (не менее трех), когда один толкач, находящийся на месте разработки грунта, поочередно обслуживает скреперы.
Рыхлить грунт рекомендуется на толщину снимаемой стружки, при этом необходимо избегать его измельчения, особенно суглинистых грунтов, так как это ухудшает наполнение ковша. Недостаточно влажные грунты следует рыхлить в объёме, не допускающем их пересыхания.
Скорость транспортирования груженого скрепера зависит от расстояния, состояния путей и .мощности трактора-тягача. Состояние дороги должно допускать движение гусеничных тракторов со скоростью до 10 км/ч, пневмоколесных тягачей — до 20 км/ч. При этом необходимо учитывать допустимые подъёмы, уклоны и радиусы закруглений (табл. 4.4).
| Тип тягача | Уклоны дорог и направление движения скрепера, град | |
| Груженого грунтом | порожнего | |
| Гусеничный | 8/10 | 12/20 |
| Пневмоколёсный | 6/8 | 10/16 |
Примечание. В числителе даны уклоны при подъёме, в знаменателе при спуске.
Дороги для движения скреперов, как правило, следует устраивать по кольцевой схеме с односторонним движением, минимальным числом поворотов и подъёмом в грузовом направлении.
Для облегчения подъёма груженого скрепера на насыпь или спуска его к месту набора грунта необходимо устраивать въезды и съезды с уклонами: подъём до 20°, спуск до 25°.
Ширина проезжей части въездов и съездов при одностороннем движении скреперов должна быть не менее:
для скреперов с вместимостью ковша до 6 м³ — 4 м;
для скреперов с вместимостью ковша 6-10 м³ — 4,5 м;
для скреперов с вместимостью ковша более 10 м³ —5,5 м.
Разгрузка ковша скрепера допускается только на ходу при прямолинейном движении машины на I и II передачах трактора или тягача, что в среднем соответствует 3-4 км/ч. Разгрузку выполняют одновременно с послойной укладкой грунта в отсыпаемые места путем постепенного опрокидывания ковша скрепера. При разгрузке кромку ножа скрепера устанавливают на уровне, обеспечивающем требуемую толщину разгружаемого слоя. Сыпучие грунты необходимо выгружать слоем толщиной 10—15 см, так как это обеспечивает лучшее их уплотнение и облегчает проход скрепера по насыпанному грунту.
Наименьшая ширина площадки для разворота прицепных скреперов на обратный ход должна быть, не менее следующих значений: для скреперов с ковшом 2,5-4,0 м³ — 7,5 м; с ковшом 6,0-8,0 м³ — 12,5 м; с ковшом 10 м³ — 15м; с ковшом более 10 м³ — 20 м.
Отсыпка грунта в насыпь выполняется параллельными полосами при движении скрепера вдоль отсыпаемой насыпи, начиная от бровок к середине. Засыпку планируемой площадки грунтом следует выполнять также параллельными слоями, начиная с пониженных участков.
По окончании разгрузки ковш и заслонку скрепера переводят в транспортное положение, машина совершает холостой ход, направляясь в забой для очередного набора грунта. Порожний скрепер движется с более высокими скоростями — на III и IV передачах трактора или тягача, что в среднем соответствует 5-6 км/ч, реже на V передаче — около 8 км/ч при улучшенных дорогах. Во избежание опрокидывания не разрешается передвижение скрепера после опорожнения с высокоподнятым ковшом.
Возвращающиеся скреперы можно использовать для разравнивания и планировки землевозных путей. При этом некоторое снижение производительности скреперов вследствие затраты времени на планировочные работы вполне оправдывается.
Схемы движения скреперов при разработке грунтов. Грунты разрабатывают скреперами по поперечной или продольной схеме их движения. Схему движения выбирают исходя из следующих основных требований: забой должен иметь длину, достаточную для полного наполнения ковша скрепера, путь движения груженого скрепера должен быть кратчайшим без крутых поворотов. При выполнении земляных работ скреперами применяют следующие схемы движения: эллиптическую; в виде «восьмерки»; спиральную; зигзагообразную, продольно-челночную, поперечно-челночную.
Рис. 4.30. Эллиптическая или кольцевая схема движения скрепера:
а — с поперечной разработкой грунта; б — с продольной разработкой грунта; 1 — набор грунта; 2 — разгрузка грунта
Рис. 4.31. Схема движения скрепера «восьмеркой»:
1 — набор грунта; 2 — разгрузка грунта
Рис. 4.32. Схема движения скрепера зигзагами:
а — при расположении резерва с одной стороны насыпи; б — при расположении резервов по обе стороны насыпи; 1 — набор грунта; 2 — разгрузка грунта; 3— ось насыпи; 4— резерв
При сооружении земляного полотна наиболее широкое распространение получили три основные схемы: эллиптическая, или кольцевая, в виде «восьмерки» и зигзагообразная. При планировочных работах или при сооружений небольших выемок с транспортированием грунта на близкие расстояния целесообразно выбирать эллиптическую (кольцевую) схему движения (рис. 4.30). При возведении насыпей из боковых резервов и при разработке выемок с транспортированием грунта в отвалы (кавальеры), находящиеся в непосредственной близости от выемок, при разработке полувыемок-полунасыпей, а также при планировочных работах целесообразно применять схему движения скреперов «восьмеркой» (рис. 4.31). Преимущество схемы движения скрепера «восьмеркой» по сравнению со схемой движения по эллипсу (кольцу) в том, что на каждую загрузку ковша приходится только один поворот скрепера на 180°, а попеременные повороты трактора то в одну, то в другую сторону, хотя и равномерно, изнашивают ходовую часть машины.
4.33. Челночные схемы движения скрепера:
1 — набор грунта; 2 — разнрузка грунта
При транспортировании грунта на расстояние 200—400 м применяют схему движения скреперов в виде растянутой «восьмерки», так называемой «двусторонней петли». По этой схеме скреперы в забое и в насыпи делают замкнутые петли, соединенные между собой прямыми участками.
Если резервы расположены в одной или с обеих сторон дороги, скрепер может выполнять работу зигзагами (рис. 4.32). По этой схеме скреперы совершают движения по зигзагообразной насыпи, попеременно заходя в резерв для набора грунта и выезжая на возводимую насыпь для разгрузки, а в конце участка делают поворот на 180° и возвращаются в обратном направлении, повторяя цикл работ.
При продольно-челночной схеме движения скрепера (рис. 4.33, а) ось земляного сооружения является границей между двумя её частями и прилегающими резервами или отвалами. Применение продольных схем разработки грунтов находится в прямой зависимости от дальности транспортирования грунта скреперами. Эта схема движения позволяет сократить количество поворотов скрепера.
При поперечно-челночной схеме движения скрепера (рис. 4.33, б) набор грунта производится перпендикулярно оси земляного сооружения как в одну, так и в другую сторону. Эта схема позволяет сократить количество поворотов скрепера и применяется при двусторонних резервах и кавальерах; при этом ширина резерва или выемки должна быть не менее длины пути набора грунта.
Источник
