Способы разработки грунта одноковшовым экскаваторам

Способы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами

Грунт разрабатывают тремя способами :

При механическом способе разработки грунта применяются землеройные машины (экскаваторы циклического и непрерывного действия, одноковшовые и многоковшовые)

Одноковшовые экскаваторы имеют сменное оборудование:

Одноковшовые экскаваторы производится проходками расположенными в один или несколько ярусов, количество и параметры проходов зависят от размеров выемок и характеристика экскаватора и определяется в технологических картах .

Проходка –продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход.

Забой –это рабочая зона экскаватора ограниченная радиусом его действия в которую входит площадка на которой находится экскаватора часть проходки разработанная с одной стороны и площадка для размещения транспортных средств и отвала грунта.

Экскаваторы разрабатывают грунт находясь в забое двумя способами:

1-лабовая проходка-это когда автосамосвалы подаются к экскаватору по двум траншеям задним ходом, каждый ярус выемки разрабатывается сразу на всю ширину без сквозного проезда транспорта.

Лобовая проходка бывает трех видов:

а) прямолинейная лобовая проходка

R₀ -оптимальный радиус резания экскаватором

L_n -длинна рабочей перед экскаватором

в) зигзагообразная лобовая проходка

R_c—радиус резания экскаватора на месте стоянки.

г) поперечно- торцевая лобовая проходка

В=2 R_о 2 -L_n 2 +2_nR_c [м]

n- количество поперечных передвижек экскаватора

2. Боковаяпроходка–это когда автосамосвалы устанавливают под погрузку сбоку и имеет сквозной проезд с открытой стороны транспортного пути проходки параллельно оси перемещений экскаватора

Параметры прохода должны выбирать с таким расчетом чтобы на выполненную операцию рабочего цикла экскаватора затраченного минимального время.

При загрузке машин назначается целое число полностью загруженных ковшей экскаватора . При разработке грунта в отвал следует применять бульдозеры для перемещения выгруженного грунта.

Рабочий цикл экскаватора:

1- наполнение ковша грунтом

2- поворот к месту выгрузки

3- разгрузка ковша

4- поворот к забою

Одноковшовые экскаваторы заканчивают разработку котлованов и траншей за 20-30см до их проектной отметки. Оставшийся слой грунта называется недобором грунта и его дорабатывают бульдозерами или вручную.

Недоборы грунта разрешены от 10-20см. Слой недобора оставляют для того, чтобы избежать повреждения основания и не допускать перебора грунта. Для разработки недобора грунта применяют бульдозеры.

При выполнении работ бульдозер оставляет защитный слой до 5см, который зачищается вручную перед устройством фундаментов. Объемы недобора грунта можно определить:

Vр = А_низ х h_н [М 3 ]

h_н = 10-30 см

А_низ – площадь дна выемки

При больших объемах разрабатываемого грунта недобор может определяться в процентном соотношении: 7% от всего объема разрабатываемого грунта, из них 75% на разработку бульдозером и 25% на ручную.

Экскаватор с прямой лопатой -используется для разработки грунтов, которые находятся выше уровня его стоянки. При этом характеризуются высотой и горизонтальными размерами.

Наибольшую высоту забоев принимают равной максимальной высоты резания экскаватора, которая обеспечивает наполнение ковша.

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 ведет ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем с погрузкой грунта в траншейные средства или укладкой в отвал. При наличии больших неровностей поверхность проходки(в пределах ширины передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдерами.

Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнение ковша с «шапкой» (для несвязных грунтов 1…..1,7м, а для связных-1,5…..2,3м). Ширина проходки зависит от наибольшего радиуса В=1,2….1,5R0. При погрузке в транспорт В=0,8R0 при укладке в отвал. Отрывку котлована шириной 12…14м.обычно осуществляют любой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большой ширине –поперечно-торцевой.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием

Большинство одноковшовых строительных экскаваторов — это универсальные машины, которые могут быть оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. В зависимости от вида привода рабочего органа экскаваторы различают на канатные и гидравлические. В настоящее время наиболее часто используют гидравлические экскаваторы.

Использование сменного рабочего оборудования дает возможность механизировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов земляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стесненных условиях, при устройстве обратных засыпок; рыхление мерзлого и трудноразрабатываемого грунта.

Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоколесном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудования являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер.

Способы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами опре­деляют в основном видом применяемого на них сменного рабочего обору­дования. Выбор способа зависит от размеров и объемов земляных сооруже­ний, свойств грунта, наличия грунтовых вод, вечной мерзлоты и др.

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс­портные средства (например, при строительстве отстойников, фильтров, ре­зервуаров, аэротенков и т.п.) чаще применяют экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, не­больших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в от­вал. Драглайн применяют для разработки котлованов, траншей и каналов, устройства насыпей из грунта резерва, а грейфер — для разработки глубоких котлованов с вертикальными стенками или подачи грунта при засыпке па­зух.

Пространство, в котором размещается экскаватор и производится выемка грунта, называют забоем. Его форма и размеры зависят от рабочих параметров экскаватора и принятой схемы разработки грунта (рис. 4.16).

Экскаватор с прямой лопатой перемеща­ется по дну выемки, копает «от себя» снизу вверх с погрузкой разрабатыва­емого грунта на транспортные средства. Наиболее часто применяют экска­ваторы с ковшами вместимостью 0,4 . 2,5 м 3 . Вместимость ковша выбира­ют в зависимости от объемов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не меньше трехкратной высоты ковша. Экскаваторы с прямой лопатой наи­более эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров­не грунтовых вод) надо применять водоотвод или водопонижение.

Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцовыми) и боковы­ми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабаты­вает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной сто­роны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и условий его разработки. Лобовыми проходками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загру­жать транспортные средства, расположенные на берме выемки.

Неширокие котлованы (шириной до 1,5R) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства (рис. 4.16, а), при ширине котлована от 1,5R до 1,9R разработку ведут лобо­вой проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств (рис. 4.16, б). Наибольшая ширина лобовой проходки поверху для экскава­тора с прямой лопатой при движении его по прямой определяется по фор­муле

(4.34)

где R₀ — оптимальный радиус резания экскаватора, принимается равным от 0,8 до 0,9 максимального радиуса резания, м; l_п — длина рабочей пере­движки экскаватора, принимается 0,75 длины рукояти экскаватора, м.

Котлованы шириной от 1,9R до 2,5R разрабатывают уширенной лобовой проходкой с передвижкой экскаватора по зигзагу (рис.4.16, в), а до 3R — с передвижкой его поперек котлована (рис. 4.16, г), т.е. поперечно-торцовой проходкой. Широкие котлованы (более 3,5R) разрабатывают вна­чале лобовой, затем боковыми проходками. Наибольшая ширина проходки при этом равна:

для зигзагообразной

(4.35)

для поперечно-торцовой

(4.36)

для боковой

(4.37)

Рис. 4.16 – Схемы проходок одноковшового экскаватора

а — д – с прямой лопатой, е — м – с обратной лопатой, л – при траншеи, м – работа экскаватора-драглайн

где R_c — радиус резания на уровне стоянки; n -количество поперечных пере­движек экскаватора; m — коэффициент откоса; Н — высота забоя.

При глубине выемки, превышающей оптимальную вы­соту забоя, грунт разрабатывают по ярусам (уступам) в последовательнос­ти, определяемой профилем выемки.

Разработку грунта экскаваторами с обратной лопатой осуще­ствляют торцовыми или боковыми проходами с перемещением экскаватора по верху забоя «на себя» с копанием грунта ниже уровня его стоянки (см. рис.4.16, е — к). Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты ув­лажненные или мокрые. Возможно также вести разработку грунта из под воды. При этом в зависимости от ширины котлованов разработку грунта осуществляют с прямолинейной, зигзагообразной лобовой, поперечно-торцевой и боковой проходкой.

Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:

(4.38)

где R_max — наибольший радиус резания, м;

l_n — длина рабочей передвижки экскаватора, м; для экскаватора-драглайна принимается равным 1/5 вылета стрелы;

R_Т — наибольший радиус выгрузки грунта в транспорт;

b_k — ширина транспортных средств или отвала грунта.

При двухсторонней выгрузке грунта, м:

(4.39)

Ширина проходки понизу, м:

(4.40)

где m — коэффициент откоса;

Н — высота забоя, м.

Ширина лобовой уширенной зигзагообразной проходки, при 1,7R≤ В ≤3R определяется по формуле:

(4.41)

Ширина лобовой уширенной поперечной проходки, при 3R≤ В ≤3,5R определяется по формуле:

(4.42)

При В ≥ 3.5 — после первой лобовой проходки продолжают дальше разрабатывать одной или несколькими боковыми проходками. Ширина каждой боковой проходки равна, м:

(4.43)

где R_n—радиус резания по дну котлована.

Разработанный грунт обычно отсыпают в отвал на бровку и частич­но (излишки, ненужные для обратной засыпки) на транспорт. Ширину про­ходки при погрузке грунта в транспортные средства принимают (1,2 . 1,3)R, а при отсыпке в отвал — (0,7 . 0,8) R, так как ограничивает вместимость от­вала. При отрывке траншей разработку грунта рекомендуется начинать со стороны откоса к середине траншеи, что снижает сопротивление грунта ре­занию. Траншеи с шириной по дну до 1 м разрабатывают за одну проходку (торцовую) с перемещением экскаватора по оси траншеи.

Экскаваторами-драглайнами, имеющими удлиненную стрелу и ковш, свободно подвешенный на тросе, разрабатывают грунт с отсыпкой его в отвал или на транспортные средства при устройстве глубоких котлованов, каналов, траншей. Разработку грунта производят ниже уровня стоянки экс­каватора с работой его «на себя»; ковш заполняют в процессе протаскива­ния его по грунту (рис. 4.16, м, л; рис 4.17). Широкие выемки разрабатывают за несколь­ко лобовых проходок или применяют такие технологические приемы, как перемещение по зигзагу или поперечно-торцовую проходку, а также челноч­ный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а так­же насыпей из грунта резерва в ряде случаев применяют боковую проходку, ширина которой составляет около (0,7 . 0,8)R, а поворот стрелы экскаватора для разгрузки — 180°.

Рис. 4.17 – Схемы работы экскаватора с «обратной лопатой»

а — лобовая проходка экскаватора при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя, б — то же, подаваемый на уровне стоянки экскаватора и во временный отвал, в — боковой проходкой; 1 — экскаватор, 2 — автосамосвал, 3 — направление движения транспорта, 4 — отвал

Экскаватором с грейферным ковшом вместимостью 0,3 . 4 м 3 , свободно подвешенным на тросе, разрабатывают выемки в радиусе 8 . 24 м на глубине 7 . 15 м при подъеме грейфера на высоту 6 . 14 м. Обычно разрабатываются легкие грунты I и II групп, а более тяжелые — при их пред­варительном разрыхлении. Такие экскаваторы применяют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, например при ус­тройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций, противофильтрационных завес и т.п.

Источник