Возведение земляного полотна из привозного грунта

На ценных земляных угодьях, в населенных пунктах, на участках, где грунты из боковых резервов не пригодны для отсыпки насыпи и др., земляное полотно возводят из привозного грунта.

Для погрузки грунта в транспортные средства используют:

- одноковшовые экскаваторы (прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер);

- роторные экскаваторы;

- одноковшовые фронтальные погрузчики;

- грейдер-элеваторы.

Одноковшовые экскаваторы на гусеничном ходу применяют на сосредоточенных работах, когда не требуются частые перебазировки, при слабых основаниях, а также разработке скальных грунтов, где пневматические шины быстро выходят из стоя. Экскаваторы на пневмоколесном ходу целесообразно применять при наличии грунтов с достаточной несущей способностью. Чтобы меньше было холостых передвижений, экскаваторы на гусеничном ходу используют при значительном объеме сосредоточенных работ. Емкость ковша экскаватора выбирают исходя из объемов работ на объекте

Техническая характеристика экскаваторов, наиболее часто используемых на дорожных работах, приведена в табл. 3.10.1.

Таблица 3.10.1

Экскаваторы, применяемые на дорожных работах

Роторные экскаваторы все операции рабочего процесса выполняют одновременно, т.е. вместе с копанием грунта происходит выгрузка ковшей и транспортирование грунта из забоя в транспортные средства. Принцип непрерывности рабочих процессов дает повышенную производительность. Вместе с тем эти экскаваторы менее универсальны, чем одноковшовые, и, кроме того, их применение ограничивают каменистые включения в грунте. Максимальные значения включений не должны превышать 1/3 ширины ковша. Разработку грунта роторными экскаваторами производят лобовым забоем.

Одноковшовые фронтальные погрузчики производительны, мобильны и универсальны. Погрузчики выпускают на пневматическом и гусеничном ходу грузоподъемностью до 5...10 т. Время рабочего цикла одноковшовых погрузчиков приблизительно равно времени цикла одноковшовых экскаваторов. Фронтальные погрузчики, оснащенные землеройными ковшами, могут непосредственно разрабатывать грунты I...III групп с погрузкой в транспортные средства. Погрузчик вначале черпает грунт, затем отъезжает от забоя, подъезжает к транспортному средству и разгружает ковш. После разгрузки ковша цикл повторяется (табл. 3.10.2).

Таблица 3.10.2

Техническая характеристика фронтальных погрузчиков

Пневмоколесные погрузчики обладают преимуществами по сравнению с гусеничными погрузчиками в случае необходимости частого перебазирования с одного объекта на другой, в стесненных условиях, требующих повышенной маневренности погрузчика и др.

Применение гусеничных погрузчиков предпочтительно при разработке и погрузке плотных грунтов III группы и больших объемах работ на объекте.

Производительность погрузчика в транспортные средства

(3.10.1)

где Т - продолжительность смены, ч;

К_в - коэффициент использования рабочего времени (0, 8...0, 9);

q - объем ковша погрузчика, м³

К_н - коэффициент наполнения ковша (0, 9...1, 2);

d - плотность грунта, т/м³;

К_р - коэффициент разрыхления грунта (1, 1...1, 3);

t_ц - продолжительность рабочего цикла, с;

t_ц = t ₁ + t ₂ + t ₃ + t ₄ + t ₅ + t ₆ + t ₇ + t ₈, (3.10.2)

где t ₁, t ₈ - соответственно продолжительность наполнения ковша, подъема ковша в транспортное положение, движение погрузчика к месту разгрузки, подъема ковша до разгрузочного положения, разгрузки, опускание ковша до транспортного положения, обратного движения погрузчика к месту загрузки, переключения рычагов управления.

Продолжительность рабочего цикла одноковшовых фронтальных погрузчиков может быть определена по формулам:

для погрузчиков на пневмоколесном ходу

t_ц = 34, 4 + 0, 56 q_n, (3.10.3)

для погрузчиков на гусеничном ходу

t_ц = 40 + q_n, (3.10.4)

где q_n - грузоподъемность погрузчика, т.

Грейдер-элеватор - землеройно-транспортная машина непрерывного действия, послойно вырезающая и транспортирующая грунт в насыпь либо в транспортные средства. При использовании грейдер-элеватора в качестве погрузчика грунта в транспортные средства погрузку осуществляют при параллельном движении грейдер-элеватора и транспортных средств по прямой. Работу начинают с устройства забоя по оси разрабатываемого карьера. Ширина разрабатываемого карьера должна быть не менее 15 м, а длина пути прохода грейдер-элеватора - не менее 200...250 м.

Число автомобилей-самосвалов, обслуживаемых одним грейдер-элеватором

(3.10.5)

где П_г-э - производительность грейдер-элеватора, м³/смену;

t_ца - продолжительность цикла автомобиля-самосвала, ч;

d - плотность грунта, т/м³;

Т - продолжительность смены, ч;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

q - грузоподъемность автомобиля-самосвала, т.

Расчеты показывают, что один грейдер-элеватор может обслуживать до 10....12 автомобилей-самосвалов при дальности возки грунта до 1 км.

При выборе погрузчика, работающего в комплексе с транспортными средствами, увязывают грузоподъемность транспортного средства с грузоподъемностью погрузчика, либо вместимость кузова транспортного средства с объемом ковша погрузчика. Рациональным соотношением между объемом ковша погрузчика V_n и объемом кузова V_т транспортного средства принято считать V_т / V_n = 2...5.

Число ковшей, необходимых для загрузки кузова транспортного средства, определяют по формуле

(3.10.6)

где q_m - грузоподъемность транспортного средства, т;

К_р - коэффициент разрыхления грунта;

V_n - объем погрузчика, м³;

К_н - коэффициент наполнения ковша погрузочного средства;

d - плотность грунта, т/м³.

При выборе транспортных средств учитывают объем грунта, подлежащего перевозке, рельеф местности и возможность устройства землевозных путей, дальность транспортирования грунта, производительность погрузочных средств и др. Для перевозки грунта могут быть использованы различные виды транспорта: автомобильный, тракторный, рельсовый и др.

Учитывая высокую маневренность (минимальный радиус разворота 10...20 м, продольный уклон до 12‰), а также возможность увязки перевозки грунта с другими грузами, автомобильный транспорт при возведении земляного полотна нашел самое широкое применение (табл. 3.10.3).

Таблица 3.10.3

Техническая характеристика автомобилей-самосвалов

Производительность автомобилей-самосвалов в м³ рассчитывают по формуле

(3.10.7)

где Т - продолжительность рабочей смены, ч;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

q_m - грузоподъемность автомобиля-самосвала;

К_г - коэффициент использования грузоподъемности;

d - плотность грунта, т/м³;

t_ц - время цикла автомобиля, ч;

t_ц = (2 l / v + t), (3.10.8)

где l - расстояние транспортирования, км;

v - средняя скорость движения автомобиля, км/ч;

t - время, затрачиваемое на погрузку и разгрузку (0, 1...0, 2 ч).

Число автомобилей-самосвалов п, работающих в комплекте с экскаватором, определяют по формуле

(3.10.9)

где m - число ковшей грунта, погружаемых в кузов транспортного средства;

t_э - продолжительность одного цикла экскаватора, ч.

К недостаткам автомобильного транспорта следует отнести большую зависимость от состояния проезжей части дороги и потребность в дорогостоящем жидком топливе.

В последние годы все большее применение для перевозки грунта находит тракторный транспорт. Землевозы (думпкары) успешно конкурируют с автомобилями-самосвалами при перевозке грунта до 3 км. Думпкары выгодней автомобилей-самосвалов вследствие небольшой мощности двигателя на единицу грузоподъемности, широкой колеи и большого дорожного просвета. Думпкар разгружает грунт в 2...3 раза быстрее, чем автомобиль-самосвал, благодаря самоопрокидывающемуся кузову.

При дальности возки до 1 км и скорости движения думпкара с грунтом 12...18 км/ч, его производительность достигает 100 м³ в смену и превышает производительность автомобиля-самосвала грузоподъемностью 8...10 т на 15 %.

Рельсовый транспорт находит применение при дальности возки грунта более 10 км и сосредоточенном объеме земляных работ более 100 тыс. м³, например, при строительстве земляного полотна через болото.

Отсыпку насыпи из привезенного грунта ведут послойно по способу «с головы» в зависимости от условий производства работ. При послойной отсыпке работы ведут на двух захватках - на одной из них производят разгрузку транспортных средств и разравнивание грунта, на другой - уплотнение. Укладку и разравнивание грунта производят от краев к середине.

При достаточной ширине земляного полотна транспортные средства разворачиваются на насыпи и подходят под разгрузку задним ходом. Если ширина насыпи меньше 11 м, то устраивают специальные въезды и съезды шириной 4, 5...5 м. Предельный уклон въездов должен быть не более 100‰.