Разработка грунта экскаваторами оборудованными обратной лопатой. Общие сведения

Разработка котлована экскаватором позволяет существенно сократить сроки строительства и повысить производительность труда.

Состав статьи:

◊ Разработка грунта экскаватором с обратной лопатой;

◊ Разработка грунта экскаватором -драглайн;

◊ Разработка грунтаа экскаватором-грейфер;

◊ Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия

Для разработки котлованов, траншей и других земляных сооружений используют экскаваторы с обратной лопатой, экскаваторы-драглайн, экскаваторы -грейферы, и экскаваторы непрерывного действия.

◊ Разработка грунта экскаватором -драглайн

Экскаватор -драглайн применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора (для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т.п), а также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов.Преимущество драглайна-большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м).

Рисунок-1.Экскаватор -драглайн

Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные. Разработку грунта драглайном осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору с обратной лопатой(смотри ниже). Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы.

Так как ковш драглайна гибко подвешен, эффективными являются челночные способы работы -поперечно-челночный и продольно-челночный (смотри рис-2). При поперечно-челночном способе автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попеременным черанием ковша по обе стороны от кузова.

Рисунок-2. Разработки забоев драглайном

а-бокового забоя поперечно-челночным способом; б-лобового забоя продольно-челночным способом;1-окончание набора и подъем ковша; 2-опускание ковша и набор грунта; 3-разгрузка ковша; 4-автосамосвал

При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосвалами и, подняв ковш, разгружают его над кузовом.Угол поворота экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной -к 15…20°. При этом продолжительность разгрузки уменьшается за счет того, что ковш опорожняется без прекращения поворотного движения экскаватора экскаватора в момент проноса ковша над кузовом машины. Благодаря этому общая продолжительность рабочего цикла экскаватора Тц снижается на 20…26%.

◊ Разработка грунта экскаватором с обратной лопатой

Экскаватор с обратной лопатой(рис-3) 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 боковыми забоями(рис-4), с погрузкой грунта в транспортные средства или укладкой в отвал.

Рисунок-3. Экскаватор с обратной лопатой

При наличии больших неровностей поверхность проходки (в пределах ширины передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдером. Наименьшую глубину забоя определяют из условия наполнения ковша с шапкой (для несвязных грунтов 1…1,7 м, а для связных -1,5…2,3 м). Ширина проходки В зависит от наибольшего радиуса В=1,2…1,5 R0 при погрузке в транспорт и B=0,5…0,8R0 при укладке в отвал.

Рисунок-4. Экскаваторные проходки с рабочим оборудованием «обратная лопата» и «драглайн»

а-лобовая; б-уширенная лобовая; в-поперечно-торцевая; г-боковая;d-две лобовые;I и II -последовательность проходок; 1-экскаватор; 2-автосамосвал.

Отрывку котлована шириной 12…14 м обычно осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большей ширине-поперечно-торцевой.

Разработка грунта экскаватором-грейфер

Экскаватор -грейфер применяют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и подобных сооружений, особенно в условиях разработки грунтов ниже уровня грунтовых вод.Этими машинами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, с оставлением так называемого «недобора».

Рисунок-5. Экскаватор-грейфер

Слой недобора (5…10 см) оставляют 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. Для разработки недобора грунта применяют также бульдозер.

Бульдозер перемещает грунт к нижней бровке котлована челночным способом при рабочем ходе в одном направлении и оставляет защитный слой толщиной 4…5 см, который зачищается в ручную перед устройством фундаментов.Толщина стружки грунта, срезаемого бульдозером за один проход, не превышает 5-6 см.

Число проходов бульдозера устанавливается по месту (смотри рисунок-6).Для планировки откосов используют экскаваторы, оборудованные ковшом вместимостью от 0,5 м³ и выше, и стрелой на которую можно навешивать специальный ковш -планировщик с плоским дном, упряжное устройство которого аналогично устройству ковша драглайна.

Рисунок-6. Разработка недобора грунта бульдозером

Экскаватор, устанавливаемый на бровке откоса и перемещающийся вдоль бровки, выполняет те же операции, что и драглайн. Срезаемый при этом грунт отбрасывают в кавальер или грузят в транспортные средства.

Производительность одноковшовых экскаваторов.

Эксплуатационную сменную производительность Па (м³/смен) экскаваторов (по объему грунта в плотном состоянии) определяют по формуле:
Пэ=60Тсм·q·nц·Кс·Кв,
где Тсм-продолжительность смены,ч;q- геометрический объем ковша; nц=60/Тц-число циклов в 1 мин; Тц-продолжительность цикла, мин;Кс=Кн/Кр-коэффициент использования объема (отношение объема грунта в ковше в пересчете на плотное состояние к геометрической вместимости ковша); Кн-коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом; Кв-коэффициент использования экскаватора по времени в смену.
Коэффициенты Кс и Кв зависят от вида рабочего оборудования, группы грунта, объема ковша и вида работ (ЕНиР, сб.2,1980 г., вып. 1).

◊ Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия

Из этих машин в строительстве наиболее распространены экскаваторы продольного копания, которые применяют для разработки траншей.рабочий орган этих экскаваторов -ковшевая цепь или ковшевой ротор.Экскаваторы с ковшевой цепью обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,5 м в основном с вертикальными стенками, а роторные -глубиной до 2,5 м, преимущественно с откосами (рис-7).

Рисунок-7. Работа многоковшовых экскаваторов

а-экскаватор с ковшовой цепью; б-роторный экскаватор; в, г, d-профили траншей, разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами; 1-базовая машина;2- система управления положения рабочего органа; 3-ковшовая цепь; 4-ковшовый ротор; 5-конвейер

В последнем случае на ковши ротора устанавливают откосники.Ковши наполняются 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. Разработку грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляют по следующей технологии:

До начала работы экскаватора поверхность земли по трассе траншеи планируют бульдозером.ширина спланированной полосы должна быть не менее ширины гусеничного хода экскаватора. После планировочных работ и разбивки оси траншеи рытье траншеи, как правило, начинают со стороны низких отметок продольного профиля и ведут навстречу уклону.

При этом отвалы грунта, вынутого из траншеи, следует размещать с одной стороны выемки(преимущественно с нагорной) для защиты вырытой траншеи от стока поверхностных вод и выполнения последующих монтажных работ. Заданный продольный уклон траншей и глубину разработки грунта регулируют подъемом или опусканием рабочего органа экскаватора. В зависимости от физических свойств грунта и глубины копания разработка осуществляется на разных скоростях движения.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Грунт может разрабатываться тремя основными способами: резанием -землеройными (одноковшовым экскаватором со сменным оборудованием «прямой» и «обратной» лопатами и многоковшовым роторным или цепным экскаватором) и землеройно-транспортными (скрепером, бульдозером, грейдером) машинами; гидромеханическим - с помощью гидромониторов и землесосных снарядов при наличии мощных источников водоснабжения, при этом размыв грунта и подача его к месту укладки происходят за счет кинетической энергии струи воды; взрывом с использованием различных взрывчатых веществ. Кроме вышеперечисленных существуют специальные способы разрушения грунта - ультразвуком, токами высокой частоты, термическими установками, комбинированными способами.

Разработка грунта резанием

Разработка грунта землеройными механизмами (одно- и многоковшовыми экскаваторами). Экскаваторы бывают одноковшовые циклического действия на пневмоколесном или гусеничном ходу и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы комплектуются различным сменным оборудованием (рис. 1.7).

Забоем называется рабочее место экскаватора, включая место его стояния и забора грунта. Проходка - это выемка, образованная одним ходом экскаватора. Проходки бывают: лобовыми (торцевыми), при которых разработка ведется на крутых склонах по оси выемки и впереди себя и по обе стороны от оси, и боковыми , при которых разработка грунта происходит с одной стороны по ходу движения. Выемки значительной глубины разрабатывают ярусами-уступами, устраиваемыми в разных уровнях. Транспортные средства располагаются на одном уровне с экскаватором или выше его уровня. Схемы лобовых проходок экскаватора с «прямой» и «обратной» лопатами приводятся на рис. 1.8: продольная симметричная, продольная с поперечным перемещением, по зигзагу.

Рис. 1.7. Типы строительных экскаваторов с различным сменным оборудованием: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - грейфер; г- драглайн; д- копер для забивки свай; е, и - кран для выполнения монтажных и погрузоразгрузочных работ; к - дизель-молот для рыхления мерзлого грунта; ж - приспособление для корчевания пней

Разработку плотных грунтов в плоскости забоя ведут в шахматном порядке, т.е. с отступом от предыдущей полосы резания на величину меньше ширины ковша. При повороте стрелы в обратном направлении снимают полосы несрезанного грунта, что обеспечивает быстрое заполнение ковша грунтом, так как боковое сопротивление резанию при этом уменьшается. Песчаные грунты разрабатывают последовательными полосами (стружками) с небольшим перекрытием предыдущих полос.

Многоковшовые экскаваторы разделяются по типу основного рабочего оборудования на цепные , применяемые при разработке мягких грунтов 1-3 категории на глубине менее 4 м, и роторные , используемые для грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых, на глубине менее 2,5 м. Разработку грунта роторными и цепными экскаваторами в связных грунтах (глинах, суглинках) производят на глубину до 3 м без дополнительного крепления.

Рис. 1.8. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами при отрывке котлованов: а - лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой, с односторонней погрузкой в транспортную машину; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - уширенной лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - то же с перемещением экскаватора поперек котлована; д - боковой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой; е, ж, з - торцевой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудованным обратной лопатой; и, к - то же, при проходках поперек котлована; л - боковой проходкой; м - поперечно-челночной проходкой

экскаватором-драглайном

!^ " IЧ " I Ч Ч N (111

^ У

иЕЕПЕШДЩц!

Разработка грунта землеройно-транспортными машинами. В зависимости от типа взаимосвязи рабочего оборудования с тягачом применяют прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы. Скреперы используют при планировке площади и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений (рис. 1.9).

Возможность и условия разработки грунта скрепером определяют консистенцией грунта (В): В= (IV- Н / р)/(IV, - Щ,), где IV- природная влажность грунта, %; Щ,- влажность грунта на границе раскатывания, %; IV, - влажность грунта на границе текучести, %. При твердой консистенции грунта (В 0) и полутвердой (В= 0-0,25) грунт следует предварительно рыхлить. При тугопластичной консистенции (В- 0,25-0,5) и мягкопластичной консистенции (5= 0,5-0,75) грунт можно разрабатывать без рыхления. При тягучепластичной (В- 0,75-1) и тягучей (?>1) консистенции скреперы применять нельзя.

Рис. 1.9. Последовательность технологических операций, выполняемых скрепером: а - загрузка ковша грунтом с толкачом;

б - выгрузка грунта из ковша

Полный рабочий цикл разработки грунта включает: резание и наполнение ковша, перемещение, выгрузку, укладку ровным слоем и уплотнение колесами скрепера. Заполнение ковша происходит в процессе движения скрепера с опущенным ножом. Резание может выполняться по следующим профилям: ровной стружкой (рис. 1.10, в) (применяется при планировочных работах); стружкой переменного сечения от 20 до 36 мм гребенчатым профилем (рис. 1.10, б); клиновым профилем (рис. 1.10, а).

Рис. 1.10. Профили резания грунта скрепером: а- клиновидная стружка; б - гребенчатая стружка; в - тонкая стружка постоянной величины

В зависимости от направления забора грунта по отношению к оси выработки может быть выбрана поперечная или продольная схема возки грунта. Поперечная схема возки принимается при близком взаимном расположении выемки и насыпи. При этой схеме следует устраивать въезды на насыпь и съезды с нее. При продольной схеме возки груженые скреперы движутся по отсыпаемой насыпи, имеющей два торцевых съезда. Основную часть рабочего цикла скрепера составляет его движение к месту разгрузки и обратно. Наиболее распространенными схемами движения скрепера являются: по эллипсу, применяемая при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченном числе захваток (рис. 1.11, а); по восьмерке - при фронте работ, позволяющем в течение цикла дважды делать забор грунта в резерве и его разгрузке в насыпь (рис. 1.11, б); по спирали - при низких насыпях, если не требуются большие объемы работ по устройству съездов (рис. 1.11, г); по зигзагу - при колонной разработке грунта в резервах большой протяженности (рис. 1.11, в) поперечно-челночная - при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении друг от друга (рис. 1.11,5); продольно-челночная (рис. 1.11, с); с одного конца насыпи и чередующихся насыпей (рис. 1.11, ж, з).

Технологические схемы разработки грунта бульдозером. Бульдозеры применяют для разработки неглубоких выемок до 2 м или насыпи высотой менее 1,5 м с перемещением грунта в отвал на расстояние до 200 м; для грубой планировки площадок; обратной засыпки траншей, пазух котлованов; окучивания грунта в зоне работы погрузчиков, а также как дополнительный тягач при разработке грунта скреперами. Наибольшая глубина резания составляет 20-60 см. Рабочим органом бульдозера является прямой навесной отвал, жестко закрепленный и поворачиваемый в вертикальной (90-54°) и горизонтальной плоскостях (3-8°).

Профили резания бульдозера аналогичны профилям резания скрепера. Наиболее рациональными являются клиновидная и гребенчатая схемы резания. При разработке грунта в широких выемках и на площадках могут быть использованы несколько технологических схем (рис. 1.12), обеспечивающих наибольшую производительность: поперечная с ярусно-траншейной разработкой; траншейная по челночной схеме (при разработке котлованов); сплошным слоем; ступенчато-ярусным; полосами; траншейно-полосная и др. При траншейном способе разработки грунта между параллельными проходками бульдозера оставляют нетронутые грунтовые валы, окаймляющие траншеи и препятствующие потерям грунта.

Валы срезают бульдозером в последнюю очередь. При перемещении на расстояние более 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом или спаренную работу бульдозеров, движущихся рядом с одинаковой скоростью на расстоянии 0,5 м один от другого. При челночной схеме (в мелких и широких выемках) в котловане срезают и перемещают грунт вдоль оси котлована, начиная с середины,

в оба конца. Вначале разрабатывают котлован на первой захватке на глубину до 1 м, а затем на второй на ту же глубину и т.д. Между смежными траншеями оставляют перемычки нетронутого грунта и валы шириной 0,5-1,2 м, которые срезают после разработки нескольких траншей. При устройстве линейных сооружений небольшой ширины грунт разрабатывают по схеме эллипс или восьмерка.

р езерВ ^

набор грунта разгрузка грунта

направление движения скрепера

Рис. 1.11. Схема разработки грунта скреперами: а - по эллипсу; б - по восьмерке; в - по зигзагу; г - по спирали; д - поперечно-челночная; е- продольно-челночная; ж - при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з - при разработке

выемок, чередующихся с насыпями

ют для устройства корыта земляного полотна; планировки грунта, отсыпаемого в насыпь высотой не более 1,2 м; срезки и планировки откосов выемок и насыпей; профилирования земляного корыта песчаного слоя; разравнивания щебеночного основания; перемешивания дорожно-строительных материалов с вяжущими; устройства отводных кюветов и нагорных канав глубиной до 0,7 м. Основной орган грейдера - отвал с ножом для резания и перемещения грунта и вспомогательный орган-кирковщик, используемый для удаления небольших пней, корней, рыхления грунтов и дорожных покрытий (рис. 1.13).

Проектная поверхность

////// У// /// /7/ 7/7

м. ..о, 6

Рис. 1.12. Способы и схемы разработки грунта бульдозерами: а - спаренная работа; б - челночная схема; в - послойная разработка;

г - послойная отсыпка; д, е - грудами без послойного уплотнения; ж - разработка грунта «с головы»; 1-7 - последовательность движения бульдозера; 8- грунт, перемещаемый одиночным бульдозером;

9- дополнительный объем грунта, перемещаемого двумя бульдозерами; I-VII - последовательность разработки грунта при планировке

Рис. 1.13. Положение отвала автогрейдера: а - транспортное; б - установка отвала под углом (3; в, г - то же под различными углами

к горизонтальной плоскости

Разработку грунта автогрейдером выполняют снятием прямоугольной и треугольной стружки, что зависит от принятой схемы работы в резерве. При возведении насыпи наиболее рациональной является послойная срезка грунта прямоугольной стружки, а при разработке грунта от внешней бровки резерва к внутренней резание выполняют снятием стружки треугольной формы. При работе автогрейдеров используют различные способы укладки грунта - вприжим, вполуп-рижим, вразбежку, слоем с заданным уклоном и т.д. (рис. 1.14). Укладку грунта вприжим производят валиками, прижатыми друг к другу без зазора (при насыпи высотой до 0,7 м).

При способе вполуприжим грунт отсыпают в валы с частичным прижатием к ранее уложенному, перекрывая его основание на "/ 4 ширины (при насыпи высотой до 0,5 м). При способе вразбежку грунт отсыпают валами, которые соприкасаются лишь основанием (при насыпи высотой до 0,25 м). При ведении профилировочных работ укладку грунта производят слоями толщиной 10-15 см, а отсыпку грунта ведут от бровки к оси дороги с заданным поперечным уклоном. Недобор грунта в 5-7 см до проектной отметки в котлованах и траншеях подчищают ручным способом. Иногда вместо ручных способов применяют уплотнение грунта механическим вибротрамбованием.

Засыпку пазух траншей грунтом производят бульдозерами по челночной или поперечно-челночной схеме, а также вручную. Засыпка пазух обязательно сопровождается уплотнением грунта, которое производят послойно. Толщина первого уплотнения слоя составляет 1 м, а последующих слоев - 0,4-0,6 м. При невозможности доступа рабочего в узкую пазуху (проложенный коллектор) грунт разравнивают микробульдозером, а затем малогабаритным бульдозером, уплотняют самопередвигающейся трамбовкой. Грунт в пазухах коллектора уплотняют параллельными проходами малогабаритной вибротрамбов-

кой. Обратную засыпку выполняют сразу после укладки труб во избежание обрушения стенок траншеи от осадков, пересушивания или увлажнения грунта в отвалах.

Рис. 1.14. Способы укладки грунта в тело насыпи грейдером (размеры в м): а - вприжим; б- вполуприжим; в - вразбежку; г- слоями; д - схема работы колонны автогрейдеров при послойном разравнивании грунта в насыпи; е- планировка откосов насыпи крутизной 1:3 автогрейдером; 1 - первый проход по зарезанию валика № 1; 2- проходы по перемещению валика № 1 к месту укладки; 3 - второй проход по зарезанию валика № 2; 4 - проходы по перемещению валика № 2 к месту укладки;

С - длина рабочей захватки; / 1 - ширина резерва; / 2 - ширина насыпи;

/ 3 - ширина земляного полотна

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 2, реже до 4 м. Они имеют комплект сменного оборудования, включающий прямую и обратную лопаты, драглайн и грейфер. Кроме того, стрела, входящая в комплект драглайна и грейфера, может быть оборудована грузовым крюком или клином-бабой.

Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем, жестко насаженный на рукоять, которая шарнирно соединена со стрелой машины и выдвигается вперед с помощью напорного механизма. Опорожняется ковш путем открывания его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность. Для рыхления грунта режущий край ковша снабжен зубьями. Это относится ко всем видам сменного оборудования, но выпускаются ковши и без зубьев - со сплошной (обычно полукруглой) режущей кромкой. При разработке грунтов I и II групп экскаватор может быть оборудован ковшом увеличенного объема. Разрабатывают грунт, когда экскаватор стоит на дне разрабатываемого забоя. На небольшую глубину он может отрывать грунт и ниже горизонта стояния, для чего устраивают пандус, позволяющий установить машину в забое выемки.

Обратная лопата - это открытый снизу ковш с режущим передним краем, жестко насаженный на рукоять, шарнирно соединенную (без напорного механизма) со стрелой. По мере протягивания назад ковш заполняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводят к месту выгрузки и разгружают путем подъема с одновременным опрокидыванием. Рабочая зона расположена ниже горизонта стояния машины. Современные модели экскаваторов с обратной лопатой имеют гидропривод, позволяющий ковшу поворачиваться относительно рукояти.

Ковш драглайна навешивают на канатах на удлиненную стрелу кранового типа. Ковш забрасывают в выемку на расстояние, несколько превышающее длину стрелы, его заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение к стреле и поворотом машины переводят на место разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении тягового каната. Драглайном можно разрабатывать грунт не только сильно насыщенный влагой, но и находящийся под слоем воды.

Грейфер представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным приводом, принудительно смыкающим эти лопасти. Грейфер навешивают на такую же стрелу, что и драглайн. С помощью грейфера можно разрабатывать выемки с вертикальными стенками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Грейфер погружается в грунт только за счет собственной массы ковша. Грейфер применяют обычно для разработки грунтов малой плотности (I и II группы) и находящихся под водой. Более плотные грунты предварительно необходимо рыхлить.

Производительность одноковшового экскаватора снижается по мере увеличения плотности грунта. Кроме того, она зависит от способа разработки грунта (при работе "на вымет" производительность повышается, при погрузке на транспортные средства - снижается), вместимости ковша и конструктивного решения кромки ковша. Экскаваторы с ковшами малой вместимости (до 0,5 м) обслуживает один машинист; их применяют только для разработки грунтов I...III групп. Более мощные экскаваторы обслуживают машинист и его помощник. Они могут разрабатывать (кроме грейфера) грунты всех шести групп (наиболее плотные - после предварительного рыхления).

Производительность экскаватора можно повысить, уменьшив угол поворота стрелы и увеличив вместимость ковша. Для этого необходимо максимально заполнять ковш грунтом (с "шапкой"), а также совмещать процессы резания грунта с поворотом стрелы и др.

Разработанный одноковшовыми экскаваторами грунт перевозят самосвалы, тракторы с прицепами, железнодорожные составы, гидравлический транспорт, реже - ленточные конвейеры.

При транспортировании грунта ленточными конвейерами загрузочное звено конвейера устанавливают параллельно оси проходки экскаватора, а погрузочный ковш-питатель перемещают вдоль загрузочного звена по мере продвижения экскаватора. При перемещении экскаватора на следующую заходку загрузочное звено отрихтовывают в новое положение. При погрузке в железнодорожные составы рельсовый путь следует укладывать параллельно оси проходки экскаватора. График движения землевозных составов должен быть сделан таким образом, чтобы перерывы между отправлением загруженного состава и подачей порожнего были минимальными, и состав передвигался по мере загрузки вагонов. Обычно в автосамосвал входит 3-6 ковшей грунта. Допустимый недогруз не должен превышать 10%, перегруз - 5%.

Массу грунта, погружаемого за один цикл работы экскаватора, определяют по формуле:

,

Геометрическая вместимость ковша, м;

Плотность грунта, т/м;

Коэффициент разрыхления;

Коэффициент использования вместимости ковша (отношение объема грунта в плотном состоянии, разрабатываемого за один цикл, к геометрической вместимости ковша).

Число автомобилей или автопоездов, необходимых для обеспечения бесперебойной работы экскаватора, рассчитывают по формуле:

где: - продолжительность, соответственно, установки машины под нагрузку, нагрузки машины экскаватором, пробега машины в оба конца при заданном расстоянии, мин; при L, км, и средней скорости движения, км/ч,

Продолжительности соответственно установки машины под разгрузку, разгрузки машины, технологических перерывов, возникающих во время рейса (маневры, пропуск встречного транспорта на разъезде, ожидание), мин.

Продолжительность нагрузки автосамосвала колеблется в широких пределах в зависимости от числа ковшей, погружаемых в кузов, рода грунта, среднего угла поворота машины при погрузке и типа экскаватора:

Число ковшей грунта, погружаемого в кузов;

Продолжительность одного цикла экскавации, мин.

Число циклов экскаватора в 1 мин при работе с погрузкой в транспортные средства.

Продолжительность остальных операций для автосамосвалов различной грузоподъемности определяют на основе статистической обработки данных по выборочным замерам времени на объекте.

Рабочее место экскаватора (т.е. место, где он разрабатывает грунт) называется забоем. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. Применение рациональных приемов работы в правильно выбранном забое обеспечивает максимальную эффективность применяемого оборудования и высокую производительность при минимальной себестоимости землеройных работ. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели их: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. Работа на максимальных для данной машины параметрах приводит к ее быстрому износу и, как следствие, к снижению ее производительности. Поэтому для производства земляных работ следует принимать оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных , а именно

Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2:

М - высота напорного вала над, уровнем стоянки м.

Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером. Последний разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора. Здесь бульдозер окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя, что позволяет эффективно использовать экскаватор.

Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены таким образом, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

Для прямой лопаты различают лобовой и боковой забои. В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. В этом случае автомобили подходят задним ходом попеременно то с одной, то с другой стороны забоя. Соответственно и грунт разрабатывается то с одной, то с другой стороны от оси проходки, при этом угол поворота достигает 140° и более, что снижает производительность экскаватора. Лобовой забой применяют в редких случаях (при разработке экскаватором пионерной траншеи, въездного пандуса и др.).

В боковом забое экскаватор разрабатывает грунт по одну сторону от оси движения и грузит его на транспортные средства, подаваемые по другую сторону от оси проходки. При этом обеспечиваются благоприятные условия для движения транспорта, а средний угол поворота составляет 70... 90°. Поэтому после пионерной проходки весь оставшийся в выемке грунт разрабатывают способом продольного бокового забоя (рис.4).

Рис 4. Схема определения проходки экскаватора

1, 2 - стоянки экскаватора.

Максимальная ширина разработки (по одну сторону от оси проходки) определяется катетом прямоугольного треугольника, гипотенузой которого является выбранный радиус резания, а вторым катетом - перемещение экскаватора между последующими стоянками. Эта величина равняется разности между максимальным и минимальным радиусами резания. Исходя из этого принимают:

Средний уголок поворота машины определяется между направлением стрелы при прохождении ее через центр тяжести объема грунта, разрабатываемого с одной стороны (точка 0), и положением стрелы в момент выгрузки ковша.

Для лобовой проходки целесообразно принимать ширину разработки 2, так как при этом средний угол поворота оказывается наименьшим.

Некоторые виды выемок (например, планировочные) можно разрабатывать боковым забоем с движением транспорта на одном уровне с экскаватором. Иногда для перехода к разработке с боковым забоем необходимо вначале отрывать так называемую пионерную траншею, которую экскаватор начинает разрабатывать, опустившись на дно забоя по пандусу (рис.5, а).

Рис.5. Схемы проходок одноковшового экскаватора с прямой лопатой и подачи транспорта:

а - при проходке пионерной траншеи и последующих боковых проходках:

О.Э.1, О.Э.2 - стоянки экскаватора; О.Т.1, О.Т.2 - стоянки транспорта;

1-3 - последовательность разработки грунта;

б - при поперечных проходках

Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта автосамосвала или другой транспортной единицы и при этом добавляется 0,5 м (на "шапку" над бортом), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки.

При этом ширина проходки будет равна (см. рис.5, а), где- ширина части проходки, обращенной в сторону подачи транспорта. При определенииследует исходить из минимально необходимой величины для обеспечения беспрепятственного разворота хвостовой части машины. Это требование является обязательным, так как радиус выгрузки, соответствующий принятой высоте выгрузки, должен быть больше или равенплюс заложение откоса (глубина проходки, умноженная на котангенс, где- угол наклона откоса), плюс 1 м (безопасный зазор от бровки до кузова) и плюс половина ширины транспортной единицы.

При значительных в плане размерах выемки целесообразно разрабатывать ее поперечными проходками вдоль меньшей стороны (рис.5, б). Такой способ разработки обеспечивает минимальную длину пионерной траншеи и позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта.

Выемки, глубина которых превосходит максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов (рис.6). При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш наводился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельной оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.

Рис.6. Схема разработки котлована большой глубины последовательными проходками (I-V) экскаватора с прямой лопатой:

1-5 - последовательность разработки грунта.

При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. При разработке грунта торцовым забоем экскаватором с обратной лопатой "на себя" экскаватор движется по оси отрываемой им траншеи или котлована и попеременно разрабатывает то одну, то другую его сторону в зависимости от того, с какой стороны подходит очередной автомобиль. В торцовом забое средний угол поворота машины 70...90°. Траншею можно расширять параллельными боковыми забоями (рис.7). Боковой забой образуется при разработке грунта по одну сторону от оси движения экскаватора. Если при разработке траншеи грунт складывают в отвал по одну сторону от траншеи, ось проходки смещается в сторону отвала, а ширина разработки уменьшается по сравнению с максимально возможной при торцовой проходке. При разработке в отвал и на транспорт автомобили подходят к экскаватору со стороны, противоположной отвалу, а ось проходки смещается относительно оси траншеи в ту сторону, в которую отгружается большая часть грунта. При боковом и торцовом забоях автосамосвалы подходят по трассе, параллельной оси движения экскаватора, но навстречу ему, а при торцовом забое их устанавливают под загрузку под углом 15,..25° к оси движения экскаватора.

Рис.7. Схемы проходок экскаватора с обратной лопатой или драглайна:

а - при торцовой проходке и последующих боковых проходках:

О.Э.1 - О.Э.З - стоянки экскаватора; О.Т.1 - О.Т.З - стоянки транспорта;

1-3 - последовательность проходок экскаватора;

б - при поперечных проходках

Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для отрывки траншей глубиной до 6 м и небольших котлованов глубиной до 4 м (например, под фундаменты отдельных колонн).

Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна и обратной лопаты аналогична. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы. Так как ковш драглайна гибко подвешен к стреле, для него весьма эффективной является челночная схема работы (рис.8). В этой схеме предусмотрено, что автосамосвал подходит к месту загрузки по дну забоя и загружается попеременными черпаниями ковша по обе стороны от кузова. Угол поворота экскаватора при погрузке по продольно-челночной схеме приближается к 0°, а при поперечно-челночной - к 15...20°, при этом продолжительность разгрузки уменьшается, так как ковш опорожняется без прекращения поворотного движения экскаватора в момент переноса ковша над кузовом машины. Благодаря этому общая продолжительность рабочего цикла экскаватора снижается на 20...26%.

При разработке грунтов I и II групп экскаватор, оборудованный грейферным ковшом, должен быть так расположен относительно траншеи, чтобы угол его поворота не превышал 70...90°. Грейфер на новую стоянку передвигается на 1/4 длины стрелы.

Рис.8. Схемы работы драглайна челночным способом.

а - при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя;

б - при погрузке грунта в транспорт, подаваемый на уровне стоянки экскаватора, и во временный отвал

Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор (5...10 см) оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допустить переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более 2см, что исключает необходимость ручных доработок.

Универсальные машины) выполняют подавляющее большинство планировочных, фундаментных, .

Применение экскватора для разработки и выемки грунта в частном строительстве

В загородном строительстве востребована , универсальными экскаваторами-погрузчиками. Разработка грунта обеспечивает большую часть планировочных работ на стройплощадках, в обширных загородных усадьбах.

Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом

Разработка грунта механизированным способом	Цена
Разбивка и планировка основания, м2
Механизированная разработка грунта экскаватором в отвал, м3
Срезка растительного слоя (толщиной до 250 мм) бульдозером, м3
Механизированная разработка грунта, м3
Вывоз разработанного грунта механизированными средствами с погрузкой на автотранспорт, м3
Вывоз разработанного грунта автотранспортом
Уплотнение грунта, м3
Механизированная разработка грунта экскаватором с погрузкой в самосвалы, м3	договорная
Обратная засыпка грунта механизированными средствами, м3
Обратная засыпка грунта в пазухи траншей и котлованы с тромбованием и поливкой водой, м3
Разработка грунта механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км.	от 110 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 1 км. и содержанием отвала	от 200 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом грунта до 20 км.	от 350 руб.
Разработка котлована механизированным способом на проектные отметки с погрузкой и вывозом с подтверждением ИНТУС (талоны) грунта до 20 км.	от 400 руб.
Выезд специалиста для составления сметы и консультации	Бесплатно
Разработка генплана проведения земляных работ	От 70000 руб.
Разработка Плана Производства (ППР) земляных работ	Договорная
Очистка территории, подготовка территории к строительству, м2	От 45000 руб.
Перемещение грунта вручную по территории с разравниванием и уплотнением, т	От 130 руб.
Обратная засыпка грунта с послойным трамбованием, м3	От 300 руб.
Песчаная подсыпка (подушка 100-150 мм) , м3	От 700 руб.
Перемещение грунта механизированным способом, м3	От 750 руб.
Зачистка дна и стенок траншей и котлованов вручную, м2	От 180 руб.
Погружение опор, труб, шпунта до 20 м, пог.м.	От 750 руб.
	От 270 руб.

Погрузка отличается максимальной скоростью, исключает промежуточные операции. В котлованных работах выемка грунта экскаватором до семи метров, что достаточно для строительства подземных гаражей, подвальных котельных.

При земляных планировочных работах технологии подразумевают как разработку грунта экскаватором в отвал, так и вывоз избыточных объемов земли самосвалами. При складировании грунта из котлована он используется для создания террас на сложных рельефах, формирования прибрежных откосов, засыпки коммуникационных траншей.

Преимущества аренды экскаватора для разработки грунта

Приобретать дорогостоящий экскаватор для эпизодических работ бессмысленно. Небольшие строительные фирмы, частные застройщики для земляных работ . Основными достоинствами компании «ПрогрессАвтоСтрой» признаны собственный парк спецтехники (позволяет выбрать оптимальные модели), пунктуальность , квалификация персонала, возможность комплексного заказа (с использованием бульдозеров, самосвалов).

При разработке грунта экскаватором цена аренды зависит , объема работ, мощности, типа экскаватора. Договор с большими объемами земельных работ автоматически включает оптовые скидки. При небольших объемах возможна почасовая аренда.

Дополнительными выгодами договоров аренды с компанией «ПрогрессАвтоСтрой» становятся:

• возможность рационального планирования;
• отсутствие эксплуатационных расходов;
• заказ дополнительных ;
• круглосуточный прием заявок;
• работа во всех московских округах;
• разрешения на .

Кроме отсутствия забот о ремонте, подготовке техники, пользуются накопительными скидками.

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 опре-деляют в основном видом применяемого на них сменного рабочего обору-дования. Выбор способа зависит от размеров и объемов земляных сооруже-ний, свойств грунта, наличия грунтовых вод, вечной мерзлоты и др.

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс-портные средства (например, при строительстве отстойников, фильтров, ре-зервуаров, аэротенков и т.п.) чаще применяют экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, не-больших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в от-вал. 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 па-зух.

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 перемеща-ется по дну выемки, копает «от себя» снизу вверх с погрузкой разрабатыва-емого грунта на транспортные средства. Наиболее часто применяют экска-ваторы с ковшами вместимостью 0,4 ... 2,5 м 3 . Вместимость ковша выбира-ют 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 наи-более эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров-не грунтовых вод) надо применять водоотвод или водопонижение.

Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцовыми) и боковы-ми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабаты-вает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной сто-роны 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 загру-жать 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 лобо-вой проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств (рис. 4.16, б). Наибольшая ширина лобовой проходки поверху для экскава-тора с прямой лопатой при движении его по прямой определяется по фор-муле

где R 0 - оптимальный радиус резания экскаватора, принимается равным от 0,8 до 0,9 максимального радиуса резания, м; l п - длина рабочей пере-движки 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 вна-чале лобовой, затем боковыми проходками. Наибольшая ширина проходки при этом равна:

для зигзагообразной

(4.35)

для поперечно-торцовой

(4.36)

для боковой

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 пере-движек экскаватора; m - коэффициент откоса; Н - высота забоя.

При глубине выемки, превышающей оптимальную вы-соту забоя, грунт разрабатывают по ярусам (уступам) в последовательнос-ти, определяемой профилем выемки.

Разработку грунта экскаваторами с обратной лопатой осуще-ствляют 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 ув-лажненные 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 частич-но (излишки, ненужные для обратной засыпки) на транспорт. Ширину про-ходки 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 от-вала. При отрывке траншей разработку грунта рекомендуется начинать со стороны откоса к середине траншеи, что снижает сопротивление грунта ре-занию. 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 экс-каватора с работой его «на себя»; ковш заполняют в процессе протаскива-ния его по грунту (рис. 4.16, м, л; рис 4.17). Широкие выемки разрабатывают за несколь-ко лобовых проходок или применяют такие технологические приемы, как перемещение по зигзагу или поперечно-торцовую проходку, а также челноч-ный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а так-же 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 пред-варительном разрыхлении. Такие экскаваторы применяют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, например при ус-тройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций, противофильтрационных завес и т.п.