«Обратная лопата», используется при черпании на себя. Грунт разрабатывается ниже уровня стоянки. Данный способ применяется для отрывки траншей котлованов незначительной глубины.
Особенности:
1. – используется лобовой или боковой забой;
2. – поярусная разработка грунта не используется.
Особенности заключаются в виде грунта:
1. – в несвязных грунтах (песок, супесь) глубина забоя 1-1,7м;
2. – связные грунта (глина, суглинок) – от 1,5-2,5м.
Особенности разработки недобора грунта (недобор грунта от 5 до 30см):
данный недобор производится бульдозерами или экскаваторами, зачистными ковшами. Точность зачистки составляет ±2см.
1. – наполнять ковш максимально, при каждом черпании грунта;
2. меньше затрачивается время на вспомогательные операции (передвижка, очистка ковша).
Наибольшая высота резания;
Наибольший радиус резания на уровне стоянки;
Наибольший радиус резания.
Технические характеристики определяются на основании паспортных данных данного экскаватора.
Все земляные работы, выполняемые одноковшовыми экскаваторами, разделяются на две группы: бестранспортные и транспортные.
Бестранспортными схемами называются такие схемы, при которых экскаватор разрабатывает грунт и укладывает его в отвал (насыпь), кавальер или в земляное сооружение. При простой бестранспортной схеме разработки грунт укладывается в отвал или кавальер без последующей его перевалки (переэкскавации), при сложной - во временный (первичный) отвал и подлежит частичной или полной переэкскавации.
Транспортными являются схемы, при которых грунт грузится экскаватором в автосамосвалы (рис.1) и отвозится в заданное место. При этом возможны различные схемы движения транспорта: тупиковые (автосамосвалы подъезжают к экскаватору и возвращаются по тому же пути) и сквозные (автосамосвалы подъезжают к экскаватору без маневрирования и после погрузки уезжают по дороге, являющейся продолжением въездного пути).
Рис.1. Транспортные схемы работы экскаватора, оборудованного прямой лопатой
а - лобовая широкая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт, перемещающийся по подошве забоя; б - боковая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт
Схема производства работ зависит от особенностей строительства. Например, в водохозяйственном, нефтегазопроводном и транспортном строительстве преобладают бестранспортные схемы, а в промышленном и жилищном - транспортные.
Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами производят проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматривают в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) и с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.
Разработка грунта осуществляется лобовыми или боковыми проходками. При лобовой проходке экскаватор, ось хода которого совпадает с осью земляного сооружения или находится в площади ее сечения, разрабатывает три откоса выемки - два боковых и торцевой.
Боковые проходки бывают двух типов: закрытая (рис.2, а, б), когда ось хода экскаватора располагается сбоку сечения выемки (экскаватор разрабатывает, три откоса - два боковых и торцевой) и открытая (рис.2, в), когда экскаватор перемещается вдоль полосы и разрабатывает два откоса (боковой и торцевой).
Рис.2. Схема разработки выемок экскаватором, оборудованным обратной лопатой
а - боковой закрытой проходкой и одинаковой крутизной откосов; б - то же, с разной крутизной откосов; в - боковой открытой проходкой
Забоем называют рабочую зону экскаватора, включающую площадку, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, отрываемого с одной стоянки, и площадку для стоянки транспортных средств под погрузкой.
Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы ковшом с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации. Для этого принимают ширину проходок (забоев) с таким расчетом, чтобы экскаватор мог работать при средней величине углов поворота не более 70 ; глубину (высоту) забоев - не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша "с шапкой" за один прием черпания (копания); длину проходов - с учетом возможно меньшего количества переходов экскаватора в забое. Уклоны проходок предусматриваются такими, чтобы предотвратить приток и скопление в забоях грунтовых и поверхностных вод.
Машины имеют различное по виду и объему ковша рабочее оборудование, механический или гидравлический привод. На механических экскаваторах ковш жестко соединен с рукоятью и его движение осуществляется за счет напорного усилия рукоятью и за счет тягового усилия - канатами. У гидравлических экскаваторов движение ковша происходит за счет усилий штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти или ковша.
Рабочее место экскаватора - это зона его работы в пределах геометрических параметров рабочего оборудования, а также размеров площадки стоянки транспорта под погрузку грунта и укладки его в отвал при разработке навымет.
При возведении инженерных сооружений для широко используются одноковшовые экскаваторы с различным сменным оборудованием с ковшом вместимостью 0,25...3,2 м 3 . Выбор типа одноковшового экскаватора зависит от характера и условий выполняемых работ, размеров и вида земляного сооружения. Экскаватор, оборудованный прямой лопатой (рис. 4.5, а), предназначен для разработки грунтов I-VI групп и дробленых скальных пород выше уровня стоянки экскаватора. При наличии грунтовых вод уровень их следует понизить так, чтобы рабочее место экскаватора было сухим. Прямая лопата используется, как правило, для разработки котлованов, траншей, резервов с погрузкой грунта в транспорт и реже навымет.
Рис. 4.5.
Одноковшовые экскаваторы
:
а - экскаватор прямая лопата:
1 - ходовое устройство;
2 - поворотная платформа;
3 - рукоять;
4 - стрела;
5 - ковш;
6 - гидроцилиндры;
б - схема рабочего места экскаватора прямая лопата;
в - экскаватор обратная лопата (основные технологические параметры);
г - экскаватор драглайн:
1 - стрела;
2 - ковш;
3 - подъемный канат;
4 - тяговый канат;
д - технологические параметры рабочего места драглайна;
е - технологические параметры экскаватора, оборудованного грейфером
Основными технологическими параметрами рабочего места экскаватора являются параметры, обеспечивающие эффективную его работу (рис. 4.5, б).
Радиус габаритной зоны (R0) обеспечивает разработку переднего и боковых частей откоса разрабатываемого участка и равен радиусу габарита ходового устройства. Наименьший радиус копания на уровне стоянки (R1) определяет наименьший размер площадки для установки экскаватора:
R1 = Ro + Го, где Го зависит от габарита ковша, наклона стрелы у механических экскаваторов, положения ковша относительно рукоятки - у гидравлических (рис. 4.5, б).
Для предохранения от удара ковша о ходовую тележку вводится запас 10...15 см.
Наибольший радиус копания на уровне стоянки
R2 = R1 +а, где а - путь движения ковша по горизонтали.
Величина а для механических экскаваторов определяется возможной длиной пути движения ковша по горизонтали из положения б в положение в, когда нижняя часть передней стенки ковша ложится на грунт и при дальнейшем движении сминает его.
Для гидравлических экскаваторов а определяется на уровне стояния величиной возможного перемещения по горизонтальной плоскости передней стенки ковша. У гидравлических экскаваторов с поворотным ковшом горизонтальный путь ковша очень большой и для определения R2 принимается равным а/2. Практически для экскаваторов с вместимостью ковша 0,4...3,2 м 3 величина R2 = = 4...9 м.
Наибольший радиус копания R3 равен наибольшему расстоянию по горизонтали от оси платформы до режущей части ковша. Для механических экскаваторов R3 определяется рабочим положением ковша при полностью выдвинутой вперед рукояти и угле наклона стрелы 45°. У гидравлических экскаваторов R2 определяют на высоте пяты стрелы, когда ковш находится под оптимальным углом копания, рукоять предельно повернута вперед, а стрела устанавливается с углом наклона 20...25°.
После выработки грунта на рабочем месте производят передвижку экскаватора на расстояние а. Наибольшая длина передвижки равна а. Для механических экскаваторов она зависит в основном от угла наклона стрелы. Гидравлические экскаваторы с поворотным ковшом способны передвинуться на большее расстояние а, но это требует учитывать высоту разработки забоя, снижает производительность машины. Экспериментально установлено, что наибольшая производительность достигается при передвижке, равной 0,75 а.
Высота разработки (Н3) определяется параметрами экскаватора, способом его работы и физико-механическими свойствами грунта. Увеличение Н3 обеспечивает более высокие экономические показатели, однако реальная высота определяется в основном условием безопасной работы (без «козырька»). Для экскаваторов механического и гидравлического действия, разрабатывающих грунт путем снятия «стружки» вдоль откоса выемки, Н3= (0,6...0,65) Нн, где Hн - наибольшая (кинематическая) высота подъема ковша, или Н3= 1,2 Нн, где Нн -высота напорного вала (до уровня горизонтального положения рукоятки механического экскаватора).
Гидравлические экскаваторы, разрабатывающие грунт путем заглубления ковша в любом месте откоса движением стрелы и рукоятки с последующим поворотом его для набора грунта, тратят меньше времени и энергии на копание грунта и способны отрывать выемки глубиной (0,6...0,7) Н3. Разработку грунта начинают с верхней части откоса выемки.
Рабочее оборудование обратная лопата применяется на механических и гидравлических экскаваторах, предназначенных для разработки грунтов I-VI групп ниже уровня стояния экскаватора при рытье траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта в транспорт и работой навымет. Отрывка ведется независимо от уровня грунтовых вод. При потоке воды, препятствующем работе экскаватора или ухудшающем состояние грунта земляного сооружения, производят понижение УГВ. Рассмотрим основные технологические параметры экскаватора обратная лопата (рис. 4.5, в).
Радиус габаритной установки R0 - определяется так же, как и для прямой лопаты.
Наименьший радиус копания на уровне стоянки (R1) измеряется расстоянием от оси экскаватора до места выхода зубьев на поверхность из грунта при полностью повернутой к стреле рукояти. Величина R1 принимается из условий безопасной работы экскаватора и должна быть не меньше R0 + 1 м.
Наибольший радиус копания на уровне стоянки (R2) равен расстоянию от оси экскаватора до зубьев ковша при наибольшем угле поворота рукояти относительно стрелы.
Наибольший радиус копания на заданной глубине (R3) зависит от значения R2 и глубины копания.
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
РАЗРАБОТКА ТРАНШЕЙ ЭКСКАВАТОРОМ Э0-3322Б, ОБОРУДОВАННЫМ ОБРАТНОЙ ЛОПАТОЙ И ПРОФИЛЬНЫМ КОВШОМ, С ВЫГРУЗКОЙ ГРУНТА В ОТВАЛ
1. Область применения
Типовая технологическая карта разработана на разработку траншей экскаватором Э0-3322Б, оборудованным обратной лопатой и профильным ковшом, с выгрузкой грунта в отвал
Разработка грунтов землеройными машинами
Технологический процесс устройства выемки включает разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку выемки, транспортировку грунта, планировку дна и откосов.
Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации зависит от объемов и сроков выполнения работ, вида грунта, геометрических параметров земляного сооружения и условий производства работ.
При комплексно-механизированной разработке грунта кроме ведущей землеройной машины в комплект вкл ючаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, планировки и т.д.
В качестве ведущей машины при разработке постоянных выемок значительной глубины, котлованов и траншей больших размеров принимают одноковшовый экскаватор. Для транспортировки грунта используют чаще всего автосамосвалы, а также железнодорожный транспорт, конвейерный и гидравлический. Количество транспортных средств и схема их подачи к экскаватору назначаются из условия обеспечения бесперебойной работы экскаватора.
Для зачистки дна выемки, разравнивания грунта и обратной засыпки пазух используются, как правило, бульдозеры.
Технологические возможности экскаватора зависят от вида рабочего оборудования, системы его привода и главного параметра-емкости ковша. Рекомендации по выбору емкости ковша и других параметров экскаватора в зависимости от объема выемки приводятся в нормативной и справочной литературе по земляным работам.
Для выемок значительных объемов принимают экскаваторы с большой емкостью ковша. При разработке обводненных грунтов предпочтительнее применять экскаваторы с рабочим оборудованием "обратная лопата", "драглайн". Разработку грунта в глубоких траншеях с креплением вертикальных стенок, а также в опускных колодцах целесообразно производить грейферным ковшом.
Экскаваторы с гидравлической системой привода рабочего оборудования позволяют обеспечить высокую точность геометрических параметров выемки и большие возможности автоматизации процесса работы машины.
Пространство, в котором размещается экскаватор и происходит разработка грунта, называют экскаваторным забоем. Профиль экскаваторных забоев и их геометрические параметры для основных видов рабочего оборудования экскаватора представлены на рис.1.
Рис.1. Профили забоя экскаваторов с различным рабочим оборудованием:
а - прямая лопата с канатным управлением рабочим оборудованием; б- обратная лопата; в- драглайн; г - грейфер;
д - профиль забоя прямой лопаты с гидравлической системой управления; е- то же, обратная лопата; ж- грейфер;
Радиус копания; - радиус выгрузки; + - высота копания; - - глубина копания; - высота выгрузки
При проектировании производства работ размеры забоя назначают из условий обеспечения максимальной производительности экскаватора за счет сокращения времени рабочего цикла. Для этого высота (глубина) забоя должна обеспечивать заполнение ковша с "шапкой" за одну операцию резания грунта, угол поворота для разгрузки ковша должен быть минимальным и т.д.
Выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое, называется экскаваторной проходкой.
В зависимости от расположения экскаватора относительно забоя и его перемещения в процессе разработки грунта проходка может быть лобовой (торцовой) или боковой.
Траншеи разрабатываются, как правило, за одну лобовую проходку. Разработка котлованов выполняется одной или несколькими параллельными проходками. При значительной глубине выемки она разрабатывается ярусами, постепенно углубляясь до образования проектного контура котлована (рис.2).
Рис.2. Схемы экскаваторных проходок с рабочим оборудованием "прямая лопата":
а - лобовая (торцовая) проходка; б - то же, с двусторонним расположением транспорта; в - уширенная лобовая проходка с движением экскаватора "зигзаг"; г - поперечно-торцовая проходка;д - боковая проходка; е - разработка котлована по ярусам:
I, II, III, IV - яруса разработки; 1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - направление движения транспорта
В зависимости от геометрических параметров выемки и характеристики рабочего оборудования экскаватора назначают вид, размеры и количество проходок.
Одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием "прямая лопата" целесообразно применять для разработки выемок значительных размеров при отсутствии грунтовых вод или незначительном их притоке.
При разработке грунта с погрузкой в транспорт "прямая лопата" - наиболее производительный вид рабочего оборудования. Экскаватор с таким оборудованием размещается на подошве забоя и разрабатывает грунт выше уровня стоянки. Разработка грунта, как правило, осуществляется с погрузкой в транспортные средства, которые могут располагаться на одном уровне с экскаватором или выше подошвы забоя.
В зависимости от ширины котлована лобовая проходка экскаватора может быть прямолинейной, зигзагообразной и поперечно-торцовой. Боковая проходка применяется при разработке широких котлованов. Очертания выемки при различных проходках представлены на рис.2. Ширина лобовых проходок определяется по формулам:
для лобовой прямолинейной
;
для зигзагообразной
;
для поперечно-торцовой
;
для боковой
где:
Оптимальный радиус резания экскаватора;
Длина рабочей передвижки экскаватора;
Радиус резания на уровне стоянки;
Количество поперечных передвижек экскаватора;
- коэффициент откоса;
- высота забоя.
Для въезда в котлован устраивают траншею с уклоном 10-15° и шириной до 3,5м при одностороннем движении и до 8мпри двустороннем.
Экскаваторы с рабочим оборудованием "обратная лопата" и драглайн разрабатывают выемки (котлованы, траншеи и др.) любой ширины и глубиной, не превышающей максимальной глубины резания.Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило, не практикуется. Экскаватор размещается выше забоя, что облегчает разработку мокрых и обводненных грунтов.
Экскавация грунта может осуществляться в направлении, совпадающем с перемещением экскаватора, - торцовой проходкой и перпендикулярно направлению перемещения - боковой. В последнем случае глубина разработки меньше, чемпри торцовой. Схемы проходок и их размеры представлены на рис.3.
Рис.3. Схемы проходок экскаватора с рабочим оборудованием "драглайн" и "обратная лопата":
а - лобовая проходка; б - уширенная лобовая; в - поперечно-торцовая; г - боковая проходка;д - разработка котлована двумя лобовыми проходками; I и II - последовательность проходок; 1 - экскаватор; 2 - автосамосвал
Грунт разрабатывают с погрузкой в транспорт или в отвал. Драглайн более производительно работает с перемещением грунта в отвал или насыпь.
Экскаватор-драглайн предназначен для разработки мягких, а с предварительным рыхлением и скальных грунтов ниже уровня стоянки и из-под воды с выгрузкой их в отвал, а иногда с погрузкой на транспорт. Разработку ведут или боковым забоем, когда экскаватор перемещается по бровке выемки параллельно ее оси, или лобовым забоем, когда экскаватор перемещается по оси выемки и разрабатывает грунт на «себя» .
Боковым забоем разрабатывают широкие выемки. Грунт укладывают в отвал либо при среднем угле поворота на выгрузку 130...140°, соответствующем наибольшему объему отвала, либо при угле р = 170°, соответствующем максимальному использованию рабочих параметров драглайна. Иногда грунт погружают на транспорт.
Лобовым забоем разрабатывают узкие выемки с укладкой грунта в отвал по одну или обе стороны либо с погрузкой его на транспорт. Средний угол поворота при этом получается равным 45-48°, и рабочие параметры используются меньше, чем при поперечной разработке.
Принимая заложение откоса и обозначая глубину выемки, максимальную ширину забоя по дну можно определить подбором. При работе на транспорт землевозы могут перемещаться на уровне стоянки экскаватора, по подошве забоя или по спланированной между этими уровнями территории. Погрузку на транспорт на уровне стоянки экскаватора производят при угле поворота стрелы 70 - 180°. Погрузку на уровне подошвы забоя производят по поперечно- или продольно-челночной схеме. В первом случае грунт набирают поочередно с каждой стороны землевоза и ковш разгружают в момент нахождения его над кузовом машины без остановки поворота стрелы. Во втором случае грунт набирают перед задней стенкой землевоза и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. При этой схеме почти отсутствуют поворотные движения экскаватора, а при поперечно-челночной они не превышают 15°. Все это, а также малый подъем ковша на погрузку существенно сокращают рабочий цикл экскаватора.
Экскаватор-драглайн широко применяют при разработке выемок с перемещением грунта без применения транспорта. Работу выполняют по следующим схемам: одной проходкой с односторонним размещением отвала; двумя проходками с двусторонним размещением отвала; двумя проходками с односторонним размещением отвала; тремя проходками с односторонним размещением отвала; четырьмя проходками с двусторонним размещением отвала.
Первую и вторую схемы применяют при разработке узких выемок шириной не более радиуса копания. Третью схему применяют при разработке выемок шириной (1,7-1,8), четвертую - в стесненных условиях, а пятую - при ширине выемки до (3,5-4,0).
Работа экскаваторов-драглайнов без применения транспорта с двумя-тремя перекидками грунта или с переработкой отвала скреперами и бульдозерами, как правило, эффективнее работы экскаватора с прямой лопатой на транспорт. Отпадает необходимость в устройстве дорог и обслуживании транспорта.
К основным рабочим параметрам экскаватора-драглайна относятся: нормальный радиус копания, радиус копания с забросом ковша, радиус выгрузки; максимальная глубина выемки без заброса ковша и с забросом ковша, наибольшая высота выгрузки Уменьшение угла наклона стрелы от 45 до 20° увеличивает радиус копания в 1,3 раза. С учетом заброса радиус копания на уровне стоянки определяется. Радиус выгрузки в общем случае равен нормальному радиусу копания R. Его можно увеличить путем заброса ковша при работе в отвал.
Статья раскрывает основные вопросы эксплуатации одноковшовой техники: особенности работы, обустройство рабочей зоны, выбор модели, соответствующей разрабатываемому участку. Рассмотрены разновидности одноковшовых экскаваторов, применяемых для грунтов от I до IV категории.
Принципы и основные аспекты осуществления работ при разрабатывании грунта одноковшовыми экскаваторами.
Экскаваторы являются преобладающей техников в проведении гидромелиоративных и общестроительных манипуляций. занимает 45% общей массы грунтово-экскаваторных работ. Данный тип машин применяется при проведении большинства видов деятельности: отделки бортов, выравнивании дна выработок, уплотнении земляного слоя, удалении рыхлых и смерзшихся слоев. Правильно подобрать тип эксплуатируемой техники поможет знание основополагающих моментов процесса разработки и учет типа разрабатываемой поверхности.
Устройство, техническое оборудование и процесс работы.
Одноковшовый экскаватор – разновидность техники, рассчитанной на выполнение разнообразных земляных и общестроительных манипуляций. Производственный цикл состоит из шести стадий:
- Резка грунтового слоя и наполнение ковшовой части.
- Подъем заполненного ковша для беспрепятственного подведения к месту высыпки.
- Подъем стрелы к площадке выгрузки. Иногда вращение стрелы сочетается с подъемом ковша.
- Высыпка срезанной породы в самосвалы или отвалы.
- Обратный разворот к месту резки.
- Подача ковшовой части для срезки материала.
Передвижение одноковшовой техники осуществляется за счет использования нескольких типов ходового оборудования:
- Гусеничное. Данный тип обеспечивает повышенную проходимость, применяется для проведения работ в сложных условиях рельефа.
- Пневмоколесное.
- Шагающее. За счет небольшой массы снижает давление, оказываемое на поверхность, повышает устойчивость.
- Рельсово-шагающее. Повышает маневренность, снижает давление на опорную поверхность.
Срезка и забор породы занимает 15-30% рабочего времени от всего производственного цикла, поэтому разработка грунта многоковшовыми экскаваторами по производительности будет существенно выше. Это происходит за счет непрерывности забора грунтов несколькими ковшами. Однако, многоковшовые модели имеют ограничения по габаритом поднимаемой породы – размер поднимаемых включений не должен превышать 0,2 от общей ширины ковша. В одноковшовой технике такие ограничения отсутствуют.
Дополнительное оборудование
База одноковшовой машины обеспечивает использование четырех основных типов оборудования.
Помимо возможности применения драглайна, грейфера, прямой и обратной лопат, данное строительное оборудование может укомплектовываться следующими комплектующими:
- Ротатор ковша. Механизм, позволяющий быстро осуществлять переход от работы прямой лопаты к режиму обратной лопаты. Наиболее часто встречается на европейских моделях: например, на чехословацких моделях UDS-114.
- Планировщик откосов. Отдельная разновидность ковша типа «обратная лопата», применяемая для устройства откосов. Он обеспечивает движение ковшовой режущей кромки под определенным углом. Для использования планировщика необходима установка автоматизированного управления.
- Рыхлитель. Используется для уничтожения конструкций, разбивки асфальтового либо бетонного покрытия, выполнения действий с грунтами от III группы экскаватором-драглайном.
- Струг. Стрела, по которой «бегает» тележка с ковшом. Используется в осуществлении планировочных работ.
Типы одноковшовых экскаваторов
По назначению одноковшовые модели разделяются на три больших категории:
- Строительные. Универсальная техника с полным поворотом и емкостью ковшовой части 0,15-2 м3. Универсальность обеспечивается возможностью установки сменных комплектующих для разнообразных манипуляций. Разработка грунта начиная от III категории зачастую производится экскаватором с применением сменных комплектующих.
- Карьерные. Полууниверсальные машины или специальные лопаты с укороченной стрелой. Емкость ковша полууниверсальных моделей составляет от 2 до 8 м3. Применяются для проведения манипуляций на сложном рельефе, зачастую применяется при добыче полезных ископаемых.
- Вскрышные. Машины с ковшом, емкость которого превышает 6 м3. Эксплуатируются на «вскрыше» – срезании верхних слоев породы. Как правило, укомплектованы удлиненным оборудованием, увеличивающим радиус рабочего действия. Вскрышные машины не имеют возможности устанавливать сменное оборудование. К вскрышной строительной технике относятся шагающие драглайны, имеющие ковши емкостью от 4 до 80 м3, применяемые для рытья траншей, насыпки дамб, устройства котлованов.
По возможности эксплуатации с различными видами дополнительных устройств одноковшовые машины делятся на три вида :
- Универсальные. Имеют не менее 4 разновидностей сменного оборудования.
- Полууниверсальные. Машины с емкостью ковшовой части не более 4 – 6 м3. На полууниверсальные модели возможно установка двух-трех видов дополнительных модификаций.
- Специализированные. Емкость ковша более 4 м3. Выпускаются с одной модификацией оборудования, без возможности смены.
Общие схемы проведения работ
По виду организации путей вывоза отработанного материала все грунтово-экскаваторные работы подразделяются на две большие группы:
- Бестранспортные. При проведении данной схемы осуществляется срезка грунтового слоя с укладкой его в земляное сооружение, автотранспорт при этом не задействуется. Существует два вида такого типа работ. При простой схеме без участия дополнительного транспорта срезанные слои кладутся в отвалы без последующего вывоза. При сложной – для укладки используется временный отвал с последующей переэкскавацией (перемещением) поднятой породы.
- Транспортные. После подъема грунта производится его погрузка в автотранспорт с перемещением в заданное место. При транспортной схеме возможны два пути движения автомобильного транспорта: тупиковые либо сквозные.
Выбор схемы выполнения экскавации осуществляется с учетом особенностей строительного участка.
Например, в прокладке нефтяных и газопроводных сооружений преимущество имеют бестранспортные схемы, а в возведении промышленных и жилых комплексов с возможностью обустройства нормальных разгрузочных путей – транспортные.
Разработка осуществляется путем создания специальных траншей – проходок. Выборка производится с устройством лобовых или боковых траншей-проходок. При проведении лобовой проходки выборка производится на трех частях действующего участка – двух боковинах и торцевом откосе.
Существует два вида боковых проходок:
- Закрытая. Здесь экскаваторная ось располагается справа или слева от сечения выемки. В этом случае осуществляется разработка трех откосов – боковых участков и торцевого откоса.
- Открытая. В ней происходит постепенное смещение по направлению полосы с выборкой породы с боков и торцевого откоса.
Рабочая зона и ее обустройство
Под забоем подразумевается рабочая территория одноковшовой техники, куда включается центральная площадка с размещением экскаватора и сопутствующего автотранспорта.
Забой оборудуется с учетом основных параметров:
- Размеров возводимого сооружения и формы необходимого котлована.
- Технических показателей используемого экскаватора. Например, при применении машин на гусеничном ходу, допустима разработка грунта в сложных участках местности, где требуется повышенная проходимость.
- Технических характеристик используемого автомобильного транспорта. Например, если работа ведется на заболоченной местности, забой стоит оборудовать максимально близко к твердому покрытию для повышения проходимости автотранспорта.
Проектирование забоев с последующей выборкой материала заключается в правильном определении ширины и глубины забоя, подбора оптимальных установочных положений машин, находящихся на площадке, последовательной выборки слоев и оборудовании путей перемещения техники и сопутствующего транспорта.
При небольшой высоте забоя стоит использовать одноковшовую модель, дополняя бульдозером, сгребающим грунтовый материал. Бульдозер смещает его к «экскаваторной рабочей зоне», где производится окучивание, создающее достаточную высоту бортов рабочего участка.
Вся используемые машины устанавливаются таким способом, чтобы снизить поворотный угол стрелы до минимума – на разворот экскаваторной стрелы уходит 70% объема времени от общего производственного цикла.
Повышение показателей эффективности при проведении экскавации
Для увеличения производительности при проведении экскаваторных работ требуется руководствоваться определенными положениями:
- Рассчитывать радиус копания, принимая в расчет максимальные значения эксплуатируемой техники. Он не должен быть выше 0,7-0,9 от наибольшего радиуса используемой модели.
- Совмещать операции для сокращения временных затрат производственного цикла. Например, объединить поворот платформы с подъемом ковшовой части, перемещаемой к месту для разгрузки.
- Уменьшать поворотный угол платформы с помощью приближения места установки транспорта к траншейной оси. Это поможет уменьшить потери рабочего времени, тратящегося на повороты платформы.
- Оборудовать разгрузочные пути, обеспечив быстрое перемещение для вывоза поднимаемого материала.
- Сократить время, затрачиваемое на передвижение экскаватора, спланировав и оборудовав пути движения.
- По возможности избегать перемещения машин собственным ходом, предотвращая преждевременный износ ходового механизма.
- Подбирать ковш с учетом срезаемой породы. Например, использовать для взрыхленных скальных пластов специальные ковши или ковшовыми емкостями не менее 1 м3, а для мелкодробленых скальных материалов пользоваться емкостями от 0,5 до 0,8 м3.
- Следить за соотношением грузоподъемности, расстоянием для вывозки и объема ковшовой емкости.
Разрабатывание грунтов моделей с прямой лопатой
Прямая лопата – разновидность ковшовой емкости с полностью открытой верхней частью. Жестко прикрепляется к рукояти, которая соединяется со стрелой при помощи шарнирного крепления. Выдвижение лопаты вперед происходит за счет действия напорного механизма, а опорожнение – путем полного открывания днища.
Модель с прямой лопатой осуществляет срезку и подъем по направлению собственного хода впереди ковшовой части, а затем плавно перемещается вперед на величину заданного хода рукояти. Разрабатывание участка ведется до образования необходимого профиля путем создания последовательных траншей.
Разработка грунта экскаватором прямая лопата производится путем проведения траншей-проходок двух категорий:
- Боковых ответвлений с высыпкой срезанной и поднятой породы в транспорт или отвал, находящийся по ходу движения техники. Высота расположения машин в рабочей зоне определяет тип боковой проходки: одноярусные с расположением автомобилей на одном уровне с экскаватором, и двухъярусные – с размещением машин на разных высотах.
- Лобовых проходок, при создании которых транспорт для выгрузки устанавливается сзади работающей техники.
Боковой забой выгоден снижением поворотного угла, удобной подачей автотранспорта для ссыпки выбранного материала, что увеличивает производительность. Но, при эксплуатации бокового забоя снижается объем породы, поднимаемый с одного участка, ведя к увеличению числа перемещений машины.
При лобовом типе забоя возникает потребность подъезда самосвалов задним ходом и установки автотранспорта позади работающей техники, что приводит к увеличению поворотного угла. Это становится причиной удлинения производственного цикла, увеличению временных затрат и снижению эффективности. При этом, устройство лобового забоя увеличивает объем поднимаемого материала, уменьшая количество передвижек.
Устройство боковых проходок производится при проведении разработок в карьерах и формировании выемок с последующей погрузкой отработанного материала на автотранспорт.
Сфера устройства лобовых забоев несколько шире:
- Первые проходки при разрабатывании выемок и карьерных участков.
- Работа в ограниченных пространствах, препятствующих обустройству погрузочных путей.
- Поднятие породы из скальных выемок.
- Проведение манипуляций в осенне-зимние периоды на мерзлых почвах.
Осуществление всех работ ведется только с применением транспортной схемы. Это обусловлено тем, что малые линейные размеры моделей с ковшовой частью «прямая лопата» не позволяют использовать бестранспортную ссыпку породы.
Осуществление земляных работ моделей с обратной лопатой
Обратная лопата – ковшовая емкость с «донной» открытой частью, обладающая режущей передней кромочной частью. К стреле крепится шарнирным соединением, напорный механизм отсутствует. Заполнение породой происходит по мере «оттягивания» емкости назад. Разгрузка осуществляется в момент подъема с одновременным переворачиванием.
Данная разновидность используется в разрабатывании участка, располагающегося ниже уровня базовой площадки. В траншеях экскаватором обратная лопата целесообразно применение забоев торцевого или бокового типа, позволяющих откапывать ложе для оборудования подземных коммуникаций, рыть небольшие котлованы. Жесткое закрепление ковшовой части позволяет отрывать траншеи с вертикальными стенками, снижая риск осыпания боковых частей. Затраты времени на рабочий процесс у таких моделей на 10-15% выше, чем у экскаваторов с прямой лопатой.
Фундамент на буронабивных сваях, выполненный по описанной технологии (ТИСЭ), можно после небольших доработок использовать как сейсмоизолирующую систему для индивидуального строительства в соответствующих регионах с повышенной сейсмикой.
При эксплуатации торцевого забоя машина с обратной лопатой продвигается по оси траншеи, попеременно снимая грунт с обеих боковых сторон. Для увеличения производительности проходку можно расширить боковыми забоями, образуемыми при движении в сторону от основной траншеи. Ограничение ширины забоя осуществляется только исходя из эксплуатационных требований используемой строительной техники и нормами безопасности при экскавации данного вида породы.
Осуществление работ экскаватором-драглайном или грейфером
Ковшовая емкость драглайна закрепляется на удлиненной стреле. Заполнение породой происходит в момент подтягивания ковшовой части обратно к стреле. После заполнения, емкость окончательно поднимается и переводится на место выгрузки. Опорожнение производится за счет ослабления тягловых канатов.
Разработка грунта драглайном производится при устройстве больших котлованов либо выемок с глубиной до 16-20м., возведении насыпного вала и аналогичных работах. Преимуществами машин-драглайнов являются внушительная глубина опускания стрелы, рабочий радиус до 10 м. и возможность эксплуатации в пространствах с постоянным притоком грунтовых вод с эффективной разработкой обводненных участков.
Работы драглайном ведутся при помощи торцевых или боковых траншей. Организация работ и обустройство проходок аналогично экскавационным манипуляциям техники с обратной лопатой. Наиболее часто выгрузка срезанных слоев осуществляется в организованный отвал, иногда – в самосвалы с последующей вывозкой. На определенных участках доступно устройство лобовых или боковых проходок.
Грейфер – специализированный тип ковшовой емкости с двумя широкими лопастями и стоечной (либо канатной) системой привода, отвечающей за принудительное смыкание лопастей. Эксплуатируется для выкапывания узких и глубоких участков, залегающих ниже уровня грунтовых вод. Грейфер привешивается на экскаваторную стрелу для разрабатывания пространств с вертикальными бортами. За опорожнение ковша отвечает система принудительного размыкания лопастей, удерживающих поднятое содержимое.
Принудительное опускание стойки и погружение ковшовой части в породу за счет высокой собственной массы позволяет разрабатывать грейферным ковшом слои практически любой плотности, в том числе – участки, полностью скрытые под водой. Емкость ковшовой части грейфера составляет 0, 35-2,5 м3.
Выбор техники с учетом основных особенностей разработки и типов пород
Одноковшовая техника может использоваться во всех видах породы, в том числе – в скальных грунтах и участках с высоким обводнением и постоянным поступлением грунтовых вод.
Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами может осуществляться в грунтах от I до IV категории включительно. Фактически безопасная эксплуатация может осуществляться только на участках I-III категорий, не имеющих крупных фракций, превышающих 0,2 от ширины ковшовой части. Манипуляции на участках IV категории возможны только в однородных слоях.
Первоначально разновидность машины подбирают после изучения всех параметров: характеристики выемки, категории срезаемого материала, наличия или возможного поступления грунтовых вод и необходимости применения сменных устройств. В случае, если для выполнения манипуляций одного типа подходят несколько моделей, предпочтительнее производить разработку грунта в траншеях и иных пространствах экскаватором с прямой лопатой, драглайном и моделями с ковшовой частью вида «обратная лопата ».
Определение необходимого объема ковшовой емкости производится по принципу максимальной наполняемости с минимальными временными затратами. Максимальная загрузка напрямую зависит от типа обрабатываемого материала, сложности срезки и глубины проведения работ. Наибольшая вместимость рассчитывается из учета глубины выемки, разновидности техники и группы пород.
- Не допускать установки машины в рабочей зоне с ярко выраженным уклоном. Для установки следует выбирать только ровные участки – это предотвратит риск переворота.
- При производстве работ ковшовой части с прямой лопатой в забое с высокими стенками необходимо своевременно удалять образующиеся козырьки.
- На слабых и подвижных грунтовых участках путь перемещения техники усиливается щитами, укладываемыми на землю.
- Разработка участков IV группы экскаватором производится с использованием дополнительного оборудования – установка специализированных устройств предотвратит преждевременный износ механизмов.
- При сильном увлажнении рабочего участка производство следует остановить до подсыхания поверхности.
Перед началом производственного процесса необходимо тщательно обследовать участки на предмет появления карнизов и нависаний.