Разработка карьера открытым способом экскаватором

Разработка выемок и грунтовых карьеров экскаваторами. Возведение насыпей.

При возведении земляного полотна автомобильных дорог применяют экскаваторы, которые различают по назначению, типу рабочего оборудования, объему ковшей, типу ходового устройства, степени ограничения поворотного движения рабочего оборудования.

Выбор типа экскаватора, его модели и вида рабочего оборудования производят исходя из грунтовых и гидрологических условий, объемов и сроков работ, условий транспортирования грунта и некоторых других факторов.

Наиболее производительные роторные экскаваторы применяют при больших сосредоточенных работах (объем на объекте более 20 тыс. м3) Одноковшовые экскаваторы применяют преимущественно для разра­ботки тяжелых грунтов — разрых­ленных скальных пород, неоднородных грунтов с включениями очень плотных глинистых грунтов при ус­ловиях, неблагоприятных для применения скреперов, бульдозеров или других землеройных машин.

Экскаваторы на гусеничном ходу применяют на сосредоточенных ра­ботах, когда нетребуются частые перебазировки, при слабых основаниях, приразработке скальных грун­тов, где пневматические шины быстро выходит изстроя. Экскаваторы на пневмоколесном ходу целесообразно применять при грунтах с достаточной несущей способностью на рассредоточенных работах.

Основные объемы работ выпол­няют экскаваторами с оборудованием прямая лопата; драглайн и об­ратная лопата используются мень­ше. Драглайн применяют при необ­ходимости разработки грунтов, рас­положенных ниже уровня стоянки экскаватора, когда работа с подошвы забоя затруднена из-за наличия грунтовых вод или по другим причинам, при возведении насыпей из боковых резервов и при разработке вые мок с отвалом грунта. Обратную лопату применяют главным образом при разработке траншей и котлова­нов под фундаменты.

По мощности (производительности) экскаваторы выбирают исходя из объемов работ на объекте. Экскаваторы работают, как правило, в комплекте с транспортными средствами — автомобилями-самосвалами или землевозами. Иногда грунт транспортируют лен­точными звеньевыми транспортерами длиной 200—300 м. Землевозы применяют преимущественно при небольших расстояниях транспортиро­вания (1-3 км). Выбор транспортных средств зависит от производительности (вместимости ковша экскаватора и расстояния транспортировання грунта.

Уплотнение грунтов производят укаткой, трамбованием и вибрирова­нием. Выбор способа уплотнения зависит от вида грунта, его состоя­ния и методов сооружения земляно­го полотна. Укаткой и трамбовани­ем уплотняют почти все грунты, а виброуплотнение эффективно толь­ко в несвязных или малосвязных грунтах. В последнее время полу­чают распространение способы уп­лотнения, основанные на одновре­менном воздействии укатки и вибри­рования, трамбования и вибриро­вания.

Для укатки применяют катки различных видов. Наиболее распро­страненными являются пневмоколесные катки, которыми уплотняют все виды грунтов.

Кулачковые катки применяют для уплотнения только связных грун­тов, а решетчатые — для уплотне­ния комковатых грунтов и содер­жащих включения мелких камней, гравия, мерзлых комьев. Вибрационные катки хорошо уплотняют не­связные и малосвязные грунты. Трамбование используют для уплот­нения большинства грунтов спе­циальными трамбующими машина­ми, трамбующими плитами и элект­ротрамбовками. Виброуплотнение производят виброкатками или вибро­плитами.

Отсыпку насыпей производят, как правило, слоями, толщина кото­рых зависит от применяемых средств для уплотнения грунтов, В целях уплотнения грунтов в краевых частях насыпи рекомендуют ширину отсып­ки принимать больше проектной на 0,3—0,5 м с каждой стороны. Этот лишний грунт при планировке отко­сов срезают и перемещают для ис­пользования при отсыпке других на­сыпей, обочин, съездов и т. д. Каж­дый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи.

В поперечном сечении поверх­ность каждого слоя планируют под односкатный или двухскатный про­филь с уклоном 20—40 %о. Уплотне­ние необходимо производить при оптимальной влажности грунта. При влажности меньшей, чем оптималь­ная, несвязные или слабосвяз­ные грунты следует увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением. Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, увлажняют на месте разработки (грунтовый карьер, выемка, резерв) после предваритель­ного рыхления. Увлажнение произ­водят поливомоечными машинами, разливая воду в несколько приемов, чередуя увлажнение с перемешива­нием посредством вспахивания или глубинного рыхления.

Каждый последующий проход ма­шин по одному следу делают после того, как вся ширина слоя на захват­ке (или ее рабочей части) будет перекрыта следами предыдущих про­ходов.

При интенсивных осадках уплот­нение приостанавливают до их прек­ращения и последующего просыхания грунта. Допускают удаление верхнего переувлажненного слоя в отвал с последующим использовани­ем в других местах.

Для определения толщины уп­лотняемых слоев и установления числа проходов (ударов) уплотняю­щих машин по одному следу произ­водят пробную укатку для всех марок машин и всех разновидностей грун­тов, из которых отсыпают земляное полотно.

Необходимая плотность грунта может быть достигнута при примене­нии машин, обеспечивающих макси­мальное допустимое по условиям прочности данного грунта контактное давление. Это давление на протяже­нии всего процесса уплотнения долж­но быть близким к пределу проч­ности грунта. При недостаточных контактных давлениях необходимая плотность не может быть достигнута, а при превышении давлений возни­кают явления местного разуплотне­ния (волнообразование перед колеса­ми катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании).

Уплотнение пневмоколесными катками.

При приложении нагрузки к поверхности грунта в нем возникают напряжения, следствием которых являются деформации и уплотнение грунта.

По мере роста нагрузки деформа­ции происходят во все большей зоне, но рост зоны прекращается, когда она достигает глубины, примерно равной диаметру площадки, через ко­торую передается нагрузка. Плот­ность грунта в этой зоне становится одинаковой, и образуется ядро из уплотненного грунта. При дальней­шем росте контактных давлений это ядро будет перемещаться, а вбли­зи него возникнут сдвиги, т. е. нач­нется разрушение грунта, что харак­теризует предел прочности грунта. В связи с этим массу катков рекомендуют принимать такой, чтобы контактные давления составляли 0,8—0,9 предела прочности грунта.

По мере роста плотности грунта, а следовательно, увеличения предела прочности контактные давления сле­дует также увеличивать, тогда мож­но получать более высокую плот­ность. •

При определенных малых кон­тактных давлениях нельзя достиг­нуть необходимой плотности. Поэто­му уплотнение рекомендуют произво­дить вначале более легкими, а потом тяжелыми катками. В соответствии с этим положением при уплотнении пневмоколесными катками рекомен­дуют на начальном этапе уплотнения давление в шинах устанавливать 0,2—0,3 МПа. На заключительном этапе давление должно быть 0,6— 0,8 МПа (кроме уплотнения песков), для этих грунтов давление на всех этапах должно быть 0,2—0,3 МПа. Толщину уплотняемых слоев грунта назначают с учетом закономернос­тей распределения напряжений. Пре­дельная глубина действия нагрузки практически находится в пределах (3-7-3,5) Д.

Напряжения у поверхности наи­большие, а с глубиной достаточно быстро уменьшаются. Очевидно, оп­тимальная толщина уплотняемых слоев грунта должна быть меньше предельной глубины, на которую еще распространяется действие нагрузки, так как в противном случае ввиду малых значений напряжений требу­емые плотности грунтов в нижней части уплотняемых слоев не могут быть достигнуты.

Уплотнение грунтов всегда произ­водят послойно. Поэтому в основании каждого уплотняемого слоя находит­ся ранее уплотненный грунт, т. е. достаточно жесткое основание. Если это основание расположено на мень­шей глубине, чем предельная глуби­на, на которую распространяется действие нагрузки, то оно сущест­венно влияет на распределение на­пряжений в грунте. Жесткое основа­ние вызывает выравнивание напря­жений по глубине. При близком рас­положении уплотненного основания напряжения настолько выравнива­ются, что у основания они практи­чески такие же, как у поверхности уплотняемого грунтового слоя.

Таким образом, кроме предельной зоны, на которую распространяется действие нагрузки, можно выделить еще такую зону, в которой напря­жения распределяются более или менее равномерно. Эту зону назы­вают активной, а ее глубину — глу­биной активной зоны.

Глубина активной зоны зависит главным образом от диаметра штам­па Д, т. е. поперечных размеров поверхности контакта рабочих орга­нов уплотняющих машин с грунтом. Кроме размеров штампа, на глуби­ну активной зоны влияют значение контактного давления и скорость из­менения напряженного состояния.

При благоприятных условиях, т. е. при контактных давлениях, близких к пределу прочности, и такой скорости нагружения, чтобы за время действия нагрузки волна напряже­ний не только успела достигнуть этой глубины, но и создать на ней высокий уровень напряженного сос­тояния в течение времени, достаточ­ного для развития процесса уплот­нения. При самых благоприятных условиях глубина активной зоны 38 близка к 2Д. На основании теорети­ческих исследований и практическо­го опыта установили, что толщину уплотняемого слоя следует прини­мать в 1,5—2 раза меньше глубины активной зоны.

Ориентировочно толщину уплот­няемых слоев для пневмоколесных катков принимают 0,20—0,25 м при применении легких катков (массой 15 т); 0,30—0,40 м при тяжелых катках (массой 25 т). Толщину слоев и количество проходов уточня­ют пробной укаткой. Для достиже­ния равномерности уплотнения грун­та давление во всех шинах колес катка должно быть одинаково. Наиболее равномерную плотность обеспечивают секционные катки, у которых пневматические колеса име­ют независимую подвеску. Уплотне­ние производят проходами в последо­вательности от края к середине. При уплотнении верхних слоев насыпей высотой более 1,5 м первый и второй проходы по одному следу выполняют вначале на расстоянии 2 м от бровки насыпи, а затем, смещая проходы на 1/3 ширины катка в сторону бровки, уплотняют края насыпи. Пос­ле этого продолжают уплотнение круговыми проходами от края к се­редине.

Уплотнение вибрационными катками.

Такое уплотнение применяют при крупнообломочных, песчаных и супесчаных грунтах. Вибромашины представлены катками прицепными или самоходными, для уплотнения грунтов в стесненных «условиях при­меняют виброплиты. Применяют раз­личные разновидности виброкатков: вибрационные с гладкими вальцами, вибрационные кулачковые, вибра­ционные решетчатые.

В последнее время виброуплотнение получает все большее распро­странение, увеличивается разнообра­зие машин, особенно перспективными считают самоходные вибрационные катки комбинированного действия.

Давление вибромашин принима­ют для переувлажненных песков — 30—40 МПа, песков оптимальной влажности—60—100 МПа, супе­сей — 150—200 МПа, тяжелых супесей — 250—300 МПа.

Виброкатками массой 4—5 т уплотняют грунт слоями 40—50 см, катками большей массы — слои тол­щиной 60—80 см. Достигнуто уплот­нение скальных грунтов на толщину слоя до 1,5 м. Количество про­ходов по одному следу при оптималь­ной влажности грунта составляет четыре-пять.

Виброкатки работают челночным способом или с разворотом на со­седней захватке.

Планировка поверхности земляного полотна и откосов.

После окончания основных работ по возведению насыпи или выемки производят планировку, а затем укрепление поверхности земляного полотна. Планировка необходима для того, чтобы выровнять верхнюю часть земляного полотна и откосы в
соответствии с проектными отметками, обеспечить требуемую ровность и создать необходимые условия для стока воды.

Планировку откосов насыпей про­изводят после планировки поверхно­сти земляного полотна, а в выемках, наоборот, вначале планируют отко­сы, а потом дно выемки.

После планировки целесообразно сразу укрепить откосы для защиты их от размыва водой или воздействия других факторов.

Планировку поверхности насыпи и дна выемки выполняют автогрейдерами. Эту работу рационально вы­полнять машинами, оборудованны­ми, системой автоматического управ­ления отвалом. Работа этих систем основана на функционировании автоматической системы от датчиков, перемещаю­щихся по специально установленной копирной струне, спланированной поверхности земляного полотна или работающей по лазерным направля­ющим (рис. 6.5).

Планировку верха земляного по­лотна на прямолинейных участках с продольными уклонами до 30 %о и на участках с горизонтальными кривыми производят по лазерному копиру, а на участках с вертикаль­ными кривыми— по жесткому ко­пиру.

Лазерная система основана на создании опорной оптической плоскости, которую получают при враще­нии лазерного луча.

Частота вращения луча вобрана исходя из скорости перемещения строительных машин и составляет 70—100 об/мин.

Режущая кромка отвала автогрейдера движется строго парал­лельно лазерной плоскости. С одного поста лазерного излучателя можно управлять одновременно несколь­кими машинами. Дальность дейст­вия излучателя до 500 м.

При планировке с применением жесткого копира копирную проволо­ку (копирный тросик) устанавли­вают у бровки насыпи. Крепят ее на металлических стойках, устанав­ливаемых через 10—20 м друг от друга. Возвышение копирной прово­локи над проектной линией около 0,55 м. Натяжение ее производят специальной лебедкой и контроли­руют динамометром. Опорные стой­ки и копирную проволоку устанав­ливают по нивелиру.

При планировке по копирной про­волоке следят за щупом, который должен все время ее касаться. По­следующие операции (проходы) вы­полняют без копирной проволоки, так как копиром служит спланиро­ванная поверхность, образовавшая­ся после первого прохода.

В этом случае вместо щупа устанавливают копирное колесо.

При планировке автогрейдером, не имеющим системы автоматичес­кого управления отвалом, предвари­тельная подготовка состоит в раз­метке работ путем установки специ­альных разбивочных вышек или кольев (рис. 6.6). На вышках име­ются высотные метки, по которым водитель судит о необходимости за­глубления или поднятия отвала.

Перед началом планировки авто­грейдером производят грубую пла­нировку короткими проходами — срезают грунт в отдельных местах, наиболее отличающихся по своим отметкам от проектных. После этого производят общую планировку сквозными проходками автогрейде­ра по всей длине захватки. Работу рекомендуют выполнять на первой скорости, срезая грунт отвалом, установленным в плане под углом 45—70° к оси насыпи.

Планировку откосов насыпей и выемок выполняют различными ма­шинами: бульдозерами и автогрей­дерами с откосниками, экскаваторами-планировщиками (гидравли­ческие одноковшовые экскаваторы с телескопической стрелой), экскава­торами-драглайнами с обычным ков­шом или специальным двухотвальным планировщиком.

Пологие откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автогрейдером при непосредственном движении по ним (рис. 6.7).

Пологие откосы с заложением 1:2 и более можно планировать бульдозером при движении непосредст­венно по откосу перпендикулярно оси дороги сверху вниз. Крутые откосы с заложением менее 1:3 пла­нируют автогрейдером или бульдо­зером, оборудованным; удлинителем ножа с выносом его в сторону (рис.6.8)

Откосы высоких насыпей; и глу­боких выемок планируют с помощью экскаваторов. При насыпях до 5—7 м целесообразно применять экскаватор-тор-планировщик с телескопичес­кой стрелой (рис. 6.9), при большей высоте насыпей (до 14 м) — экска­ватор с двухотвальным планиров­щиком (рис. 6.10) или драглайн с обычным ковшом. Планировку экскаваторами-планировщиками про­изводят с верхней и нижней стоянок. Экскаватора, планировку экскаватором-драглайном — только с верх­ней стоянки.

При более глубоких, выемках как более высоких насыпях планировку откосов производят по ярусам; разделяемым полками шириной не менее 5м, по которым; и перемещаются экскаваторы.

При планировке откосов осу­ществляют контроль за ровностью поверхности и соблюдением необходимого уклона откоса. Для этого применяют переносные откосные ле­кала различных конструкций (рис. 6.11).

Составление технологического плана потока по возведению земляного полотна.

План потока составляют в соответствии с принятой в технологической карте по строительству земляного полотна последовательностью производства работ и распределением различных технологических операций по сменным захваткам.

Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 1228 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник