Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами

Способи розробки ґрунту одноківшевими екскаваторами визначаються, в основному, видом застосовуваного на них змінного робочого обладнання. Вибір способу залежить від розмірів та обсягів земляних споруд, властивостей ґрунту, наявності ґрунтових вод, вічної мерзлоти і ін..

Рис. 3.1. Схеми вибоїв при роботі екскаваторів з різним робочим устаткуванням:

а ‒ пряма лопата; б ‒ зворотна лопата; в ‒ драглайн; г ‒ грейфер; R_K ‒ радіус копання або різання; R_B ‒ радіус вивантаження; +Н ‒ висота копання; -Н ‒ глибина копання; Нв ‒ висота вивантаження; Rп ‒ радіус платформи (бази) екскаватора; R_H ‒ радіус початку копання на рівні стоянки екскаватора

При розробці широких котлованів з вантаженням ґрунту в транспортні засоби (наприклад, при будівництві відстійників, фільтрів, резервуарів, аеротенків і т. п.) частіше застосовують екскаватори, обладнані прямою лопатою. Зворотну лопату використовують для розробки траншей, невеликих котлованів з вантаженням ґрунту в транспортні засоби або у відвал. Драглайн застосовують для розробки котлованів, траншей і каналів, влаштування насипів з ґрунту резерву, а грейфер-для розробки глибоких котлованів з вертикальними стінками або подачі ґрунту при засипці пазух.

Простір, у якому розміщується екскаватор і проводиться виїмка ґрунту, називають забоєм. Його форма і розміри залежать від робочих параметрів екскаватора і прийнятої схеми розробки ґрунту (рис. 3.1).

Виїмку, утворену одним ходом екскаватора, називають проходкою. За характером розробки ґрунту проходки можуть бути лобовими (торцевими) і бічними. При лобовій проходці екскаватор рухається по осі виїмки і розробляє ґрунт, як перед собою, так і по обидві сторони від осі, а при бічний – з одного боку по ходу руху. Характер проходки залежить від глибини і ширини котловану та умов його розробки. Лобовими проходками розробляють виїмки на крутих схилах або коли глибина виїмки не дозволяє завантажувати транспортні засоби, розташовані на бермі виїмки.

Неширокі котловани (шириною до 1, 5 R) розробляють лобовою проходкою з одностороннім завантаженням у транспортні засоби (рис. 3.2, а), при ширині котловану від 1, 5 до 1, 9 R розробку ведуть лобовою проходкою з двосторонньою подачею транспортних засобів (рис.2, б). Найбільша ширина лобової проходки поверху для екскаватора з зворотною (прямою) лопатою при русі його по прямій визначається за формулою:

, м, (3.1)

де ‒ оптимальний радіус копання екскаватора; ‒ довжина робочого пересування екскаватора.

Рис. 3.2. Розробка ґрунту одноківшовими екскаваторами при розробці котлованів:

а ‒ лобовою проходкою екскаватора, обладнаного прямою лопатою з одностороннім завантаженням у транспортну машину; б ‒ те ж, з двостороннім завантаженням; в ‒ ширшою лобовою проходкою з зигзагоподібним переміщенням екскаватора; е ‒ те ж, з переміщенням екскаватора поперек котловану; д ‒ боковою проходкою екскаватора, обладнаного прямою лопатою; в, ж, з ‒ торцевою проходкою вздовж котловану екскаватором, обладнаним зворотною лопатою; і, к ‒ те саме, при проходках поперек котловану; л ‒ боковою проходкою; м ‒ поперечно-човниковою проходкою екскаватором-драглайном

Котловани шириною від 1, 9 до 2, 5 R розробляються уширеною лобовою проходкою з перерозподілом екскаватора по «зигзагу» (рис. 3.2, в), а до 3 R-з пересуванням його поперек котловану (рис. 3.2, г), поперечно-торцевою проходкою. Широкі котловани (більше 3, 5 R) розробляють спочатку лобовою, потім боковими проходками. Найбільша ширина проходки при цьому дорівнює:

Для зигзагоподібної

, м. (3.2)

Для поперечно-торцевої

, м. (3.3)

Для бокової

, м, (3.4)

де ‒ радіус копання на рівні стоянки; ‒ кількість поперечних переміщень екскаватора; ‒ коефіцієнт укосу; ‒ висота забою.

При глибині виїмки (котловану), що перевищує оптимальну висоту вибою, ґрунт розробляють по ярусах (уступах) в послідовності, яка визначається профілем виїмки.

Розробка ґрунту екскаватором з прямою лопатою. Екскаватор переміщається по дну виїмки, копає «від себе» знизу вгору з навантаженням ґрунту на транспортні засоби. Найбільш часто застосовуються екскаватори з ковшами місткістю 0, 4... 2, 5 м³. Місткість ковша вибирають залежно від обсягів робіт, глибини котловану і характеристик ґрунту. Для найбільш повного заповнення ковша висота забою повинна бути не менше трикратної висоти ковша. Екскаватори з прямою лопатою найбільш ефективно працюють в сухих вибоях, а в мокрих (при високому рівні ґрунтових вод) треба застосовувати водовідведення або водопониження.

Розробка ґрунту екскаваторами з зворотною лопатою здійснюється лобовими або бічними проходками, з переміщенням екскаватора зверху забою «на себе», з копанням ґрунту нижче рівня його стоянки (див. рис. 3.1, б). Остання особливість важлива в тих випадках, коли ґрунти зволожені або мокрі. Можливо також вести розробку ґрунту з-під води. При цьому залежно від ширини котлованів розробку ґрунту здійснюють з прямолінійною, зигзагоподібною лобовою (рис. 3.2, ж, з, і), поперечно-торцевою (рис. 3.2, к) і бічною проходками (рис. 3.2, л).

Розроблений ґрунт, зазвичай, відсипають у відвал на брівку і, частково, (надлишки, непотрібні для зворотної засипки) на транспорт. Ширину проходки при навантаженні ґрунту в транспортні засоби приймають (1, 2... 1, 3) R, а при відсипці у відвал - (0, 7... 0, 8) R, оскільки обмежує місткість відвалу. При розробці траншей розробку ґрунту рекомендується починати з боку укосу до середини траншеї, що знижує опір ґрунту різанню. Траншеї з шириною по дну до 1 м розробляють за одну проходку (торцеву) з переміщенням екскаватора по осі траншеї.

Екскаваторами-драглайнами, що мають видовжену стрілу і ківш, вільно підвішений на тросах, розробляють ґрунт з відсипанням його у відвал або на транспортні засоби при влаштуванні глибоких котлованів, каналів і траншей. Розробка ґрунту проводиться нижче рівня стоянки екскаватора з роботою його «на себе»; ківш заповнюється в процесі протягування його по ґрунту (рис. 3.1, в). Широкі виїмки розробляють за кілька лобових проходок або застосовують такі технологічні прийоми, як переміщення по зигзагу або поперечно-торцеву проходку, а також човниковий спосіб роботи екскаватора. При влаштуванні широких котлованів, а також насипів з ґрунту резерву в ряді випадків застосовують бічну проходку (див. рис. 3.2, д), ширина якої становить близько (0, 7... 0, 8) R, а поворот стріли екскаватора для розвантаження -180°.

Екскаватори з грейферним ковшем (рис. 3.1, в) місткістю 0, 3... 4 м³, вільно підвішеним на тросі, можуть розробляти виїмки в радіусі 8...24 м на глибині 7...15 їм при підйомі грейфера на висоту 6... 14 м. Зазвичай вони можуть розробляти легкі ґрунти I і II груп, а більш важкі - при їх попередньому розпушенні. Такі екскаватори найчастіше застосовують для розробки глибоких виїмок із вертикальними стінками, наприклад при влаштуванні опускних колодязів водозаборів, заглиблених насосних станцій тощо.