Разработка котлована экскаватором технологические схемы. Основные сведения об экскаваторных забоях и разработке грунтов. Приемы работы драглайном

3.1. Определение вида проходок (лобовая: по прямой, по зигзагу, уширенная; боковая).

Разработка грунта экскаватором прямая лопата производится боковым и лобовым (тупиковым)

забоем. При боковом забое транспортные средства располагаются на уровне подошвы забоя или выше его и имеют сквозной проезд, расположенный параллельно пути перемещения экскаватора только на уровне подошвы забоя сзади или сбоку от экскаватора; схема транспортных путей при этом - тупиковая.

Разработка выемок способом лобового забоя создаёт тяжёлые условия для работы транспорта. Много времени затрачивается на развороты автомашин и подачу их под погрузку задним ходом. Средний угол поворота платформы экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достигать 180°, что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность экскаватора. Поэтому ширину лобового забоя целесообразно увеличить до размеров, в 2,5 – 3,5 раза превышающих наибольший радиус резания грунта экскаватором, и разработку вести путём перемещения экскаватора по зигзагу или поперёк котлована (рис.21).

Уширенный лобовой забой улучшает условия подачи транспорта и

позволяет работать с углом поворота экскаватора в пределах 90 – 110° вместо 180°, что в итоге повышает производительность экскаватора и работающих с ним в комплекте автомобилей-самосвалов.

Уширенный лобовой забой следует применять только в тех случаях, когда по местным условиям нельзя применять боковой забой либо

при устройстве съезда в котлован и отрывке пионерной траншеи. Уширенным лобовым забоем рекомендуется пользоваться также в тех случаях, когда параметры экскаватора позволяют за одну проходку отрыть котлован, в котором можно производить разворот автосамосвалов и уменьшить углы поворота экскаватора на выгрузку.

При производстве работ боковым забоем транспортные пути расположены параллельно оси перемещения экскаватора, что позволяет подавать транспортные средства под погрузку без разворотов и значительно уменьшить угол поворота стрелы экскаватора при погрузке. А это в свою очередь увеличивает производительность экскаватора и работающих с ним транспортных средств.

В широких выемках (котлованах), разрабатываемых несколькими

проходками, лобовым уширенным забоем выполняется лишь пионерная

траншея, а вся дальнейшая разработка грунта в выемке, как правило, производится способом бокового забоя.

Рис. 21. Разработка грунта экскаватором прямая лопата:

а) лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в автосамосвалы;

б) лобовая проходка с двусторонней погрузкой грунта в автосамосвалы;

в) лобовая проходка с перемещением экскаватора по зигзагу;

г) уширенная проходка с перемещением экскаватора поперёк котлована .

а) при B£1,5R – лобовая проходка с односторонней погрузкой грунта в транспорт, рис. 21а.

б) при 1,5R£B£1,8R – с двухсторонней подачей транспортных средств, рис. 21 б.

Наибольшая ширина лобовой проходки составит

B£2 , (46)

где R оп. – оптимальный радиус резания, принимаемый равным от

0,8 до 0,9 наибольшего радиуса резания;

l n – длина рабочей передвижки экскаватора, принимается

равной 0,75 длин рукояти экскаватора или 2м.

в) при 2R£B£2,5R – уширенная лобовая с перемещением экскаватора по зигзагу, рис. 21 в.

Ширина зигзагообразной лобовой проходки по верху составляет

B з = 2 , (47)

г) при 2,5R£B£3,5R – поперечно-лобовая проходка с двухсторонней погрузкой в транспорт, рис. 21 г.

Ширина поперечно-лобовой проходки

д) при B³3,5R – после первой лобовой проходки продолжается разработка одной или несколькими боковыми проходками.

Ширина каждой боковой проходки равна, рис.22

В б =В 1 +0,7R ст, (49)

Рис. 22. Разработка котлована боковой проходкой экскаватором прямая лопата

Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, используются для разработки грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и применяются при разработке траншей и небольших неглубоких котлованов (например, под отдельно стоящие фундаменты). Разработка грунта осуществляется лобовыми и боковыми проходками. При этом лобовые проходки применяются в основном при разработке траншей, а боковые – при разработке широких котлованов. Разработку грунта можно осуществлять как в отвал, так и с погрузкой в транспортные средства. В последнем случае экскаваторы с обратной лопатой имеют преимущество по сравнению с экскаваторами с прямой лопатой, т.к. не требуется спуск автомашин в котлованы. Кроме того, экскаваторы с обратной лопатой имеют возможность отрывать траншеи с вертикальными стенками (в соответствующих грунтах). Экскаваторы с обратной лопатой при разработке грунта могут передвигаться вдоль и поперёк котлована, а также зигзагом, рис.23

Рис. 23. Разработка котлована экскаватором обратная лопата:

а) лобовая проходка по прямой; б) лобовая проходка по зигзагу;

в) лобовая уширенная проходка.

а) B£1,6-1,7R – лобовая проходка по прямой

Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:

B=b 1 +b 2 = , (50)

где R max – наибольший радиус резания, м;

l п – длина рабочей передвижки экскаватора, 2м;

R т – наибольший радиус выгрузки грунта в транспорт;

b k – ширина транспортных средств или отвала грунта.

При двухсторонней выгрузке грунта, м,

B=2b 1 =2(R ст - -1) , (51)

Ширина проходки понизу, м,

В 1 =В - 2mH , (52)

где m – коэффициент откоса;

H – высота забоя, м.

б) 1,7R£В£3R – лобовая уширенная по зигзагу

в) 3R£B£3,5R –лобовая уширенная поперечная проходка.

Ширина лобовой уширенной поперечной проходки определяется по формуле

г) B³3,5 – после первой лобовой проходки продолжают дальше разрабатывать одной или несколькими боковыми проходками.

Ширина каждой боковой проходки равна,м,

где R n – радиус резания по дну котлована.

Драглайн.

Выемки разрабатываются экскаватором-драглайном за несколько боковых или за одну лобовую проходку. Размеры забоя для драглайна определяются так же, как и при разработке грунта экскаватором с обратной лопатой.

Дополнительно применяют поперечно челночный и продольно челночный способ (с подачей транспорта по подошве забоя).

При работе экскаватора, оборудованного драглайном, грунт разрабатывается ниже уровня стоянки и грузится в автосамосвалы, устанавливаемые на уровне стоянки экскаватора или в забое (при работе челночным методом). Перед началом работы участки пути, по которым передвигается драглайн, выравниваются бульдозером или автогрейдером. Площадки на местах стоянок экскаватора после перемещения должны иметь горизонтальную поверхность.

В зависимости от ширины котлована и рабочих параметров экскаватора первая проходка выполняется лобовым забоем с перемещением экскаватора по оси отрываемой траншеи или уширенным лобовым забоем с перемещением экскаватора по зигзагообразной линии. Эти схемы применяются главным образом в тех случаях, когда такой проходкой можно отрыть котлован на полную ширину. В остальных случаях первая проходка осуществляется узким лобовым забоем с установкой экскаватора на оси, совмещенной с нижней бровкой котлована.

После отрывки пионерной траншеи, выполненной за первую проходку экскаватора, разработка грунта в котловане ведётся последовательно боковыми продольными забоями с погрузкой грунта в автосамосвалы, устанавливаемые на уровне стоянки экскаватора или в котловане (рис., м).

Расстояние перемещения экскаватора между стоянками принимается равным 1/5 длины стрелы.

При погрузке грунта на транспортные средства, подаваемые к экскаватору на одном с ним уровне, средний угол поворота экскаватора должен быть равен 70°. При разработке грунта навымет ширина проходок должна быть такой, чтобы величина угла поворота при работе не превышала 90°.

Широкие выемки разрабатывают за несколько лобовых проходок или применяют такие технологические приемы, как перемещение по зигзагу или поперечно-торцовую проходку, а также челночный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а также насыпей из грунта резерва в ряде случаев применяют боковую проходку,

ширина которой составляет около (0,7 – 0,8)R, а поворот стрелы экскаватора для разгрузки – 180°.

Преимуществом боковых забоев является возможность перемещения грунта на значительно большие расстояния, чем при работе в лобовых забоях. Однако ширина боковых забоев меньше лобовых, а глубина не превышает 2/3 полной глубины резания.

При разработке грунта в отвал на расстояние, превышающее радиус разгрузки ковша, следует применять бульдозеры для перемещения грунта от места выгрузки из ковша до места укладки в сооружение или отвалы.

Для разработки широких котлованов, когда состояние грунта и размеры проходки драглайна позволяют подавать автомобили-самосвалы по дну проходки, рекомендуется применение челночных способов погрузки грунта. При этих способах автосамосвалы подаются в забой по дну выемки или котлована.

При поперечно-челночной схеме набор грунта производится поочерёдно с каждой стороны автосамосвала. При этом ковш разгружается без остановки поворота стрелы (без реверсирования) в момент нахождения его над кузовом самосвала.

Поперечно-челночная схема обеспечивает уменьшение угла поворота стрелы экскаватора-драглайна до 10 – 15°.

При продольно-челночной схеме грунт набирают перед торцовой

(задней) стенкой кузова самосвала и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. При работе по этой схеме поворотные движения экскаватора фактически отсутствуют.

В результате применения челночных способов погрузки грунта

уменьшаются высота подъёма ковша и угол поворота стрелы, что значительно сокращает рабочий цикл экскаватора и повышает его производительность.

Пример:

Требуется определить тип экскаватора для разработки котлована, выбрать типы проходок, рассчитать размеры проходок и их количество, которое необходимо для того, чтобы разработать котлован при следующих данных: V котл = 4500 м 3 , размеры котлована поверху 40×60 м, H котл = 1,85 м, m отк = 0,5.

Так как V котл = 4500 м 3 для разработки котлована принимаем одно-

ковшовый экскаватор, оборудованный обратной лопатой с ёмкостью ковша 0,5 м 3 марки ЭО 5015А (табл. П.3). Согласно ЕНиР § Е 2-1-9 табл. 1 (см. также соответствующие таблицы приложения) экскаватор ЭО 5015А имеет следующие технические характеристики:

- ёмкость ковша – 0,5 м 3 ;

Наибольшая глубина копания – 4,5 м;

Наибольший радиус копания – 7,3 м;

Наибольшая высота выгрузки – 3,9 м.

Ширина котлована В = 40м ³3,5R = 3,5 7,3 = 25,6.

Следовательно, разработка котлована будет вестись боковыми проходками.

Первая проходка – лобовая. Определим её ширину по формуле, подставив следующие значения R ст =7,3 м, L n = 2 м, R вт = 6,0 м, b к = 2,64 м – для МАЗ-503 (табл. П.7)

В 1 = = 10,7 м,

Определим ширину боковых проходок по формуле

В n = R вт - mH - – 1+ ,

где R н = R ст - mH – наибольший радиус резания на уровне подошвы

R н =7,3-0,5 1,85=6,38 м,

В н = 6 – 0,5 - – 1+ = 8,8 м.

Определим количество проходок, за которое можно разработать котлован:

40 – 10,7 = 29,3 м

29,3: 8,8 = 3,3 (принимаем 4 проходки).

Котлован разработают за 5 проходок:

I – лобовая, шириной 10,7 м;

II, III, IV – боковые полные, шириной 8,8 м;

V – боковая неполная, шириной 29,3 – (8,8x3) = 2,9 м.

Схема разработки котлована представлена на рис. 6.8.

Рис.6.8. Схема разработки котлована

Земляные работы, выполняемые одноковшовыми экскаваторами, делят на две основные группы: бестранспор­тные и транспортные. Бестранспортны­ми называют работы, в которых экска­ватор, разрабатывая грунт, укладыва­ет его р отвал, кавальер или в земляное сооружение. Бестранспортные работы могут быть простыми и сложными. При простой бестранспортной разработке грунт укладывают в кавальер или на­сыпь без последующей его перевалки (переэкскавации). При сложной бес­транспортной разработке грунт укла­дывают экскаватором во временный (первичный) отвал, а затем произво­дят частичную или полную переэкска­вацию.

Транспортными называют работы, в которых грунт грузят экскаватором и самосвалы и отвозят в заданное место. При этом возможны различные схемы движения груптовозного транспорта; например, при работе прямой лопа­той-тупиковые и сквозные (тупико­вые - при которых самосвалы подхо­дят к экскаватору и возвращаются по тому же пути; сквозные - при кото­рых автомобили подъезжают к экскава­тору без маневрирования и уезжают после погрузки грунта но дороге, явля­ющейся продолжением въездного пу­ти).

Выбор системы производства работ зависит от особенностей строительст­ва. Так, в водохозяйственном, нефте-газоводном и транспортном строитель­стве преобладают бестранспортные

работы, а в промышленном и жилищ­ном строительстве - транспортные.

Разработку грунта осуществляют лобовыми или боковыми проходками. Боковой проходкой называют такую, при которой ось движения экскаватора совпадает с осью земляного сооруже­ния или находится в площади ее сече­ния.

Боковые проходки бывают двух ти­пов: закрытая, в которой ось движения экскаватора располагается сбоку сече­ния выемки (перемещаясь, экскаватор разрабатывает три откоса выемки -два боковых и торцевой); открытая, в которой экскаватор, перемещаясь вдоль разрабатываемой полосы, раз­рабатывает боковой и торцевой откосы.

Производство работ прямой лопа­той. При использовании прямой лопа­ты применяют только транспортные схе­мы, так как вследствие малых линей­ных размеров рабочего оборудования экскаватор не может обеспечить дос­таточного объема отвала для норма­льной работы. Прямую лопату приме­няют при устройстве разрезных и пио­нерных траншей на карьерах, больших котлованов и выемок в дорожном и ги­дротехническом строительстве.

Грунт разрабатывают выше уровня стоянки экскаватора лобовыми (рис. 2,1, а - а) или боковой (рис, 2.1, г] проходками. При малой ширине лобо вой проходки экскаватор перемещают по центру проходки, при большой -зигзагообразно.

При разработке грунта с погрузкой в транспортные средства рекомендует­ся принимать следующие размеры про­ходок в зависимости от вместимости ковша:

0.2 0.4. ..0.5 0.65.. .0,8 1...1.25 1,6...2,5

1,9 2,8 3 3,6 4.5

2.1. Разработка забоя экскаватором, оборудованным прямой лопатой

ы - лобовая проходка с погрузкой грунта на обе стороны забоя; б - то же, с двусторонней лог |1>м-кой грунта в автотранспорт, перемещающийся по верху забоя; «--широкая лобовая проходка с погрузкой грунта и автотранспорт, переметающийся по полотне забоя; г - боковая проходка с

нагрузкой грунта и автотранспорт

2.3. Разработка выемок обратной лопатой а - боковой закрытой проходкой с одинаковой крутизной откосов; б -- то же, с разной крутиз­ной откосов; в - боковой открытой проходкой

Мягкие грунты разрабатываются так, чтобы каждое последующее копание перекрывало предыдущее; твердые грунты - в шахматном порядке; глу­бокие выемки - уступами, при этом сначала разрабатывают пионерную траншею лобовым или расширенным забоем, а затем - боковыми забоями. Подошва каждого уступа должна иметь уклон в сторону разработки для отвода ливневых вод.

При сооружении глубоких выемок в гидротехническом и дорожном строи­тельстве проектная глубина выемок может значительно превышать техно­логические возможности экскаватора. В этом случае глубокие выемки разби­вают на уступы и ярусы, высота кото­рых должна соответствовать парамет-

рам экскаватора (рис. 2.2). Верхнюю часть выемки разрабатывают бульдо­зерами, затем часть выемки - скрепе­рами. Оставшуюся часть выемки раз­бивают на ярусы и разрабатывают эк­скаваторами, оборудованными прямой лопатой. В завершение работ остатки грунта и откосы дорабатывают драг­лайнами.

Производство работ обратной ло­патой. При работе обратной лопатой применяют транспортные и бестранс­портные схемы разработки с использо­ванием боковых (рис. 2.3) и лобовых (рис. 2.4) проходок, в которых ось рабочего хоаа экскаватора смещают в сторону подхода транспортных средств. Боковая проходка при работе обратной лопатой может быть откры­той и закрытой.

2.4. Разработка забоя экскаватором, оборудованным обратной лопатой, лобовой проходкой а - с погрузкой грунта в автотранспорт; 6 - в отвал

При открытой проходке одна из сторон рабочего места остается сво­бодной от грунта. При закрытой и от­крытой боковых проходках параметры разрабатываемого сооружения будут различными. Так, при закрытой про­ходке крутизна обоих откосов выемки может быть задана одинаковой, но мо­жет быть и разной.

При этом во втором случае возмож­ная глубина разработки может быть увеличена в 1,6 раза. При разработке выемки открытой проходкой глубина разработки может быть увеличена еще на 20%. Однако при такой схеме воз­можный объем отвала и расстояние

между отвалом и выемкой уменьшают­ся примерно в 10 раз. Это предопреде­ляет необходимость при боковой от­крытой проходке использовать погруз­ку грунта в транспорт.

При разработке широких котлова­нов грунт разрабатывают лобовыми проходками, при этом экскаватор пе­ремещается зигзагообразно или пара­ллельно. Размеры проходок зависят от параметров обратной лопаты. При по­грузке грунта в транспорт ширина про­ходки 1,2...1,3, а при отсыпке в от­вал - 0,5...0,8 наибольшего радиуса копания, причем ось рабочего переме­щения экскаватора смещают в сторону

2,5. Разработка забои экскаватором, оборудованным драглайном

а -лобовой; б - боковой проходками с погрузкой грунта в автотранспорт

подхода транспортных средств.

Экскаватор и транспортные сред­ства во время разгрузк. ковша устана­вливают так, чтобы угнл между осью экскаватора и продольной осью транс­портного средства был не более 40°, а угол поворота экскаватора - не бо­лее 70°.

Производство работ драглайном. Грунт разрабатывают ниже уровня стоянки экскаватора с применением лобовых и боковых проходок (рис. 2.5) в отвал или в автотранспорт. Угол на­клона стрелы к горизонту 30...40°. Глу­бина разработки зависит от вместимо­сти ковша и длины стрелы (табл. 2.6). При разгрузке грунта в отвал угол по­ворота 90...120°, при погрузке втранс-

2.6. Глубина разработки грунта драглайном зависимости от вместимости ковша и длин: стрелы, м

Вместимость ковша, м3	Длина стрелы, и	Проходка
		боковая		лобовая
0,4	10,5	5,3 .	3,8	7.8.	.6,1
0,75		9,4..	7.4	10.	.9.2
0.8		4,4..	3.8	7.3.	.5.6
0.8		6,6..	5,9	10.	.7,8
1,0	12,5	5,5,.	4,4	7,8,	.5.7
1,5		6.5..	5,1	9,5.	.7,5
1,5		14...	12,5	20,5.	. 16,6

порт, находящийся на одном уровне экскаватором - 180°. В зависимости от условий работы транспорт переме-

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

Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это универсальные машины, которые бывают оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. Учитывая зависимость отвида привода рабочего органа экскаваторы различают на канатные и гидравлические. Сегодня наиболее часто используют гидравлические экскаваторы.

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

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

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

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

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

Экскаватор с прямой лопатой перемеща­ется по дну выемки, копает ʼʼот себяʼʼ снизу вверх с погрузкой разрабатыва­емого грунта на транспортные средства. Наиболее часто применяют экска­ваторы с ковшами вместимостью 0,4 ... 2,5 м 3 . Вместимость ковша выбира­ют исходя из объёмов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Стоит сказать, что для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не меньше трехкратной высоты ковша. Экскаваторы с прямой лопатой наи­более эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров­не грунтовых вод) нужно применять водоотвод или водопонижение. Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки бывают лобовыми (торцовыми) и боковы­ми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабаты­вает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной сто­роны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и условий его разработки. Лобовыми проходками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загру­жать транспортные средства, расположенные на берме выемки.

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

где R 0 - оптимальный радиус резания экскаватора, принимается равным от 0,8 до 0,9 максимального радиуса резания, м; l п - длина рабочей пере­движки экскаватора, принимается 0,75 длины рукояти экскаватора, м.

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

для зигзагообразной

для поперечно-торцовой

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 пере­движек экскаватора; m - коэффициент откоса; Н - высота забоя.

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

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

Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:

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:

Ширина проходки понизу, м:

где m - коэффициент откоса;

Н - высота забоя, м.

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

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

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

где R n -радиус резания по дну котлована.

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

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

Рис. 4.17 – Схемы работы экскаватора с ʼʼобратной лопатойʼʼ

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 тросœе, разрабатывают выемки в радиусе 8 ... 24 м на глубинœе 7 ... 15 м при подъеме грейфера на высоту 6 ... 14 м. Обычно разрабатываются легкие грунты I и II групп, а более тяжелые - при их пред­варительном разрыхлении. Такие экскаваторы применяют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, к примеру при ус­тройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций, противофильтрационных завес и т.п.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием" 2017, 2018.

Технология и организация производства работ экскаватором

Технологическая схема производства земляных работ одноковшовыми экскаваторами складывается из четырех основных рабочих процессов: разработка и выемка грунта; перемещение его к месту укладки; укладка грунта в насыпь или отвал; отделка земляного сооружения, т.е. доведение выемки и насыпи до проектного профиля. При организации работ и рабочих мест, производстве работ руководствуются требованиями СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования» и СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство». Машинисту экскаватора перед началом работ выдают технологическую карту и наряд на выполнение работ.

Разработка и выемка грунта. Одноковшовыми экскаваторами грунт в забое разрабатывают несколькими проходками. Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы экскаватора с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации (копание, поворот платформы с груженым ковшом, разгрузка ковша, поворот платформы в забой и опускание ковша в положение резания).

Продолжительность цикла экскавации - один из основных факторов, влияющих на производительность экскаватора. При этом особое значение
имеют операции поворота платформы, занимающие до 60 % продолжительности цикла. Для сокращения времени на выполнение рабочего цикла экскавации:

Ширина проходок должна обеспечивать работу экскаватора при среднем значении углов поворота в пределах 70°;

Глубина (высота) забоев должна быть не менее длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша;

Длина проходок должна обеспечивать наименьшее число вводов экскаватора в забой и выводов из забоя;

Радиус копания должен быть в пределах 0,7 - 0,9 наибольшего радиуса копания для данного типа экскаватора;

Копание грунта производят при полной мощности двигателя; по возможности максимально совмещают рабочие операции; при разработке грунтов I - III категорий применяют ковши увеличенной вместимости.

При использовании прямой лопаты грунт разрабатывают выше уровня стоянки экскаватора лобовой или боковой проходкой (рис. 7.2). При лобовой проходке малой ширины экскаватор перемещается по центру, а при большой - зигзагообразно. Мягкие грунты разрабатывают так, чтобы каждое последующее копание перекрывало предыдущее; твердые грунты - в шахматном порядке; глубокие выемки - уступами, при этом сначала разрабатывают пионерную траншею лобовым или расширенным забоем, а затем - боковыми забоями. Подошва каждого уступа должна иметь уклон в сторону разработки для отвода ливневых вод. Прямой лопатой с поворотным ковшом ковш заполняют движением, близким к прямолинейному, с последующим поворотом его «на себя». Разработку забоя или погрузку сыпучих материалов осуществляют с верхней части забоя. Поворотом рукояти и ковша или только поворотом ковша наполняют его, поворачивают «на себя», поднимают стрелу, выводят ковш из забоя, поворачивают платформу на выгрузку и разгружают ковш.

При использовании обратной лопаты грунт разрабатывают в основном ниже уровня стоянки экскаватора лобовой проходной (рис. 7.3), а при очистке каналов, зачистке откосов котлованов - боковой. При разработке широких котлованов грунт разрабатывают лобовой проходкой, при этом экскаватор перемещают зигзагообразно или параллельно. Размеры проходок зависят от параметров обратной лопаты. Наполняют ковш поворотом ковша «к себе» или поворотом рукояти «к себе» с последующим поворотом ковша. Толщину резания грунта регулируют подъемом или опусканием стрелы. Заполненный ковш поднимают из забоя, поднимая стрелу и поворачивая рукоять «от себя». После вывода ковша из забоя поворачивают платформу в сторону разгрузки. Разгружают ковш поворотом его «от себя». При погрузке грунта в транспортные средства ширина проходки составляет 1,2 -

1,3 наибольшего радиуса копания, при отсыпке в отвал 0,5 - 0,8 этого же радиуса, причем ось рабочего перемещения экскаватора смещают в сторону подхода транспортных средств. Экскаватор и транспортные средства во

время разгрузки ковша устанавливают так, чтобы угол между осью экскаватора и осью транспортного средства был не более 40°, а угол поворота экскаватора для большей производительности - не более 70°.

Для вывоза грунта из забоя применяют самосвалы.

Основные сведения об экскаваторных забоях и разработке грунтов

Под забоем экскаватора понимают место его работы, то есть рабочую зону. Сюда включена площадка, на которой стоит экскаватор, часть поверхности, с которой вынимают грунт, а также площадка для установки транспортных средств, подаваемых под погрузку. Когда разработку ведут в отвал, к забою относят также площадку для размещения выгружаемого из ковша грунта. Забой перемещается по мере разработки грунта экскаватором.

Размеры и формы забоя зависят от габарита экскаватора, от типа рабочего оборудования, его размеров и вида транспортных средств. Если земляные работы ведут для постройки земляного сооружения (котлована, траншеи и т. п.), то размеры забоя зависят также и от масштаба земляного сооружения. В меньшей степени размеры забоя зависят от размеров выемки при карьерных работах, когда экскаваторную разработку ведут с целью добычи материала для возведения земляных сооружений или получения сырья для приготовления строительных материалов.

Габаритные размеры экскаваторов характеризуют основные линейные размеры гусеничного хода и поворотной платформы с кузовом. На рис. 281 показаны основные габаритные размеры, необходимые для определения размеров рабочего места экскаватора.

Так, например, радиус вращения хвостовой части кузова Н необходимо знать для правильной расстановки транспортных средств или правильной установки экскаватора у откоса, так как по правилам техники безопасности при любом повороте платформы расстояние между задней частью кузова и откосом или транспортным средством должно быть не меньше 1 м.

Рис. 281. Габаритные размеры экскаваторов:
А - наибольшая длина, Б - наибольшая ширина, В - наибольшая высота, Г - ширина кузова, Д - высота по крыше, Е - высота оси пяты стрелы от уровня стоянки, Ж - расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения, 3 - ширина гусеничной ленты, И - ширина гусеничного хода. К - длина гусеницы, Л - просвет под противовесной плитой, М - просвет под картером ходового механизма, Н - радиус вращения хвостовой части кузова

При всех экскаваторных работах забой проектируют и организуют так, чтобы лучше использовать оборудование, добиваться высокой производительности труда и снижения стоимости работ. Большую помощь здесь оказывают технологические карты на установку экскаватора в забое, в которых регламентированы размеры забоя, расстановка транспортных средств, величина передвижек и т. п.

Забои экскаватора с прямой лопатой

Жесткое крепление ковша прямой лопаты позволяет работать как в отвал, так и с погрузкой в транспортные средства. Однако ввиду сравнительно небольших рабочих размеров прямой лопаты целесообразно использовать ее в первую очередь для погрузки грунта в транспортные средства.

Основные размеры экскаваторов, оборудованных прямой лопатой, определяются емкостью ковша, длиной стрелы и рукояти, а также углом наклона стрелы.

Рис. 282. Рабочие размеры экскаватора с прямой лопатой

К рабочим размерам экскаватора с прямой лопатой относятся следующие (рис. 282).

1. Радиус копания Р - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до зубьев ковша при копании; различают радиус копания на уровне стоянки или радиус планировочной площадки и наибольший радиус копания Рп. макс при максимально выдвинутой рукояти.

2. Высота копания Як - вертикальное расстояние от уровня стоянки экскаватора до зубьев ковша при копании (наибольшая высота копания Як. макс соответствует максимально поднятой рукояти) .

3. Радиус выгрузки Рр - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до середины ковша при разгрузке; различают радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки и наибольший радиус выгрузки Pp. макс-

4.Высота выгрузки Яр- вертикальное расстояние от уровня стоянки экскаватора до нижней кромки открытого днища ковша в процессе выгрузки (наибольшая высота выгрузки Яр. макс соответствует максимально поднятому ковшу).

5. Глубина копания - расстояние от уровня стоянки экскаватора до зубьев ковша при копании ниже уровня стоянки.

С точки зрения сокращения передвижек выгодно увеличивать высоту забоя. Однако это увеличение ограничивается соображениями безопасного ведения работ. Рациональная высота забоя определяется также длиной пути, необходимого для того, чтобы при разработке грунта нормальной стружкой к концу набора полностью наполнить ковш.

Ширина забоя, как правило, определяется размерами рабочего оборудования; расстояние между экскаватором и транспортными средствами выбирается таким, чтобы работать с наименьшими углами поворота.

Рис. 283. Схемы экскаваторного забоя при работе прямой лопатой:
а - тупиковой, лобовой, б - боковой

Рытье различных выемок, котлованов, каналов, траншей прямой лопатой и работу в карьерах с погрузкой в транспортные средства производят двумя основными способами:
а) лобовыми забоями, при которых транспортные средства подают сзади экскаватора по дну образуемой выемки (рис. 283, а);
б) боковыми забоями - продольными проходами с продольным расположением транспортных средств параллельно движению экскаватора (рис. 283, б).

В лобовых забоях приходится работать с большим, чем в боковом забое, углом поворота, что удлиняет цикл. Здесь менее удобно применять рельсовый транспорт и ограничено число транспортных единиц, которые могут одновременно подходить к забою. Этот способ разработки применяют весьма редко (при проходе начальных траншей и в других исключительных случаях).

Больше всего распространены боковые забои, в которых грунт погружают в транспортные средства, устанавливаемые на уровне движения экскаватора. Для выгрузки грунта экскаватор необходимо поворачивать на относительно небольшой угол, а ковш поднимать на небольшую высоту.

Забои экскаватора с драглайном

Большие, чем у прямой лопаты, размеры драглайна определяют его преимущества при работе с выгрузкой грунта в отвал или при укладке грунта непосредственно в возводимое сооружение. Гибкое крепление ковша делает менее удобной погрузку грунта в транспортирующие машины (по сравнению с прямой лопатой). Однако на практике погрузку драглайном в транспорт применяют многие машинисты.

Рис. 284. Рабочие размеры экскаватора с драглайном

В настоящее время для погрузки грунта в автотранспорт применяют ковши драглайна емкостью до 1,6 м3.

На рис. 284 показаны основные рабочие размеры экскаватора, оборудованного драглайном. Эти размеры определяются емкостью ковша, длиной стрелы, углом наклона стрелы и величиной заброса ковша за пределы горизонтальной проекции стрелы.

При концевом проходе экскаватор движется вдоль оси разрабатываемого забоя в пределах полосы, на которой вынимается грунт (рис. 285). Грунт можно укладывать в двухсторонние или односторонние отвалы или грузить в транспортные средства.

При последующей разработке экскаватор разрабатывает лишь один откос. Грунт можно укладывать в односторонний отвал или грузить в автомашины. Угол поворота при концевом проходе составляет в среднем 70-80°.

Для поперечной разработки забоя экскаватор устанавливают сбоку забоя и копают в направлении, поперечном оси движения. При погрузке в автотранспорт средний угол поворота составляет 80-90°, а при работе в отвал - 160-170°. Такая схема работы целесообразна при необходимости увеличения ширины выемки и дальности переноса грунта.

Забои экскаватора с обратной лопатой

Экскаваторы с обратной лопатой ведут работы в забоях, аналогичных забоям экскаваторов с драглайном.

Обычно ось рабочего перемещения экскаватора для уменьшения угла поворота смещается в сторону транспортного пути. Автомашины устанавливают таким образом, чтобы во время загрузки угол между стрелой экскаватора и продольной осью автомобиля был около 40°.

К атегория: - Эксплуатация экскаваторов