Технология производства работ землеройно-транспортными машинами

Скреперы применяются при планировке, площадок и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений, главным образом выемок и насыпей дорог, каналов, дамб и т. п.

Скреперами разрабатывается грунт I и II категорий без предварительного его разрыхления. Полный рабочий цикл включает: наполнение ковша, перемещение грунта к месту разгрузки и укладки ровным слоем заданной толщины. Наполнение ковша осуществляется тяговым усилием тягача за счет опускания и внедрения в грунт на определенную глубину режущей кромки ковша. Резание грунта выполняется так же, как и при бульдозерной разработке, по одному из трех профилей: ровной стружкой, гребенчатым или клиновым профилем. В зависимости от направления забора грунта по отношению к оси выработки применяется поперечная или продольная схема возки. Поперечная схема возки принимается при близком взаимном расположении выемки и насыпи (отсыпаемой, как правило, из резервов, карьеров и кавальеров). При такой схеме необходимо устраивать выезды на отсыпаемую насыпь и съезды с нее. Частота расположения съездов влияет на себестоимость земляных работ, поэтому их предельное количество устанавливается технико-экономическим расчетом.

Продольная схема возки заключается в том, что груженые скреперы движутся по отсыпаемой насыпи, имеющей два торцовых съезда. Основную часть продолжительности рабочего цикла скрепера составляет его движение к месту разгрузки и обратно.

Поэтому при проектировании разработки грунта этим механизмом особое внимание уделяется выбору наиболее рациональной схемы его движения, при которой достигаются наименьшие значения средней длины возки и количества поворотов.

Наиболее распространены следующие схемы движения: по эллипсу — применяется, как правило, при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченной длине захваток; по восьмерке — рациональны, если фронт работ позволяет в течение цикла осуществлять дважды забор грунта в резерве и его разгрузки в насыпи; по спирали — целесообразна при возведении низких насыпей, когда не требуются большие объемы работ по устройству съездов; по зигзагу — предпочтительна при колонной разработке грунта в резервах большой протяженности; челночная — возможна при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении их друг от друга. Могут применяться и другие схемы движения, представляющие собой комбинацию рассмотренных выше. В целях сокращения длины забора грунта и повышения полезной мощности силовой установки тягача при больших объемах скреперных работ используют специальные толкачи, располагаемые в зоне разработки грунта и обслуживающие соответствующее количество скреперов. Это, как правило, гусеничные тягачи (тракторы) или бульдозеры. Толкание производится через специальную заднюю раму скреперов.

Одноковшовые экскаваторы, как известно, классифицируются по ряду признаков, важнейшим из которых является тип рабочего органа (прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер). Так, экскаватор, оборудованный прямой лопатой, применяется для разработки грунта выше уровня своего стояния, а экскаватор с обратной лопатой и драглайном — наоборот, ниже уровня своего стояния. Экскаватор, оснащенный грейфером, может использоваться в обоих случаях, но при разработке сыпучих и рыхлых грунтов. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами независимо от типа рабочего органа может осуществляться по одной из двух технологических схем: в отвал (на вымет) или с погрузкой в транспортные средства.

Сущность первой схемы состоит в том, что разрабатываемый грунт укладывается в отвал или в специальные земляные сооружения (насыпи, кавальеры, дамбы, перемычки и т. д.) в пределах радиуса досягаемости рабочего органа экскаватора. Выбор типа одноковшового экскаватора при данной схеме разработки грунта определяется не только гидрогеологическими условиями, но и объемом работ, удалением отсыпаемого сооружения от выемки, ее геометрическими размерами, вместимостью ковша и другими рабочими характеристиками.

Вторая схема разработки грунта предусматривает его погрузку в транспортные средства. В зависимости от целей и условий транспортировки / в качестве средств используются автосамосвалы грузоподъемностью 3,5 — 50 т, железнодорожные поезда и суда. В промышленном и гражданском строительстве наиболее распространена автомобильная возка грунта от места его разработки (выемки, карьера) к месту укладки (насыпь, отвалы, кавальеры и т. п.). Рабочее место экскаватора включая место его стояния и забора грунта, называется забоем. Выемка, образующаяся в результате разработки грунта экскаватором, носит название проходки. Если среднее направление разработки грунта параллельно оси проходки (т. е. совпадает с направлением движения экскаватора), то такая проходка называется лобовой (торцевой), в противном случае — боковой. Если проектная ширина котлована (выработки) больше предельной (максимальной) ширины проходки экскаватора, то разработка грунта производится, как правило, одной уширенной лобовой проходкой или сочетанием одной лобовой с одной или несколькими боковыми проходками. В последнем случае лобовая проходка используется в качестве пионерной выработки (траншеи). В тех случаях, когда проектная глубина котлована (выемки) больше максимальной высоты копания грунта экскаватором, производится членение поперечного сечения выемки на захватки разработка грунта ведется по ярусам.

Для въезда экскаватора в котлован отрывают специальные съезды с продольным уклоном 10 — 15°. Причем отрывка производится самим экскаватором, так как он может разрабатывать грунт ниже уровня стояния на 1,4 — 4 м. При проектировании проходок экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном, в качестве расчетных параметров используются те же, что и при применении экскаватора с прямой лопатой. Различие заключается лишь в том, что радиус резания на уровне стоянки и подошвы забоя имеет максимальное и минимальное значения соответственно в начале и конце копания. При данных рабочих органах (обратная лопата, драглайн и др.) несколько изменяются пределы применения лобовых и боковых проходок.

Бульдозеры успешно применяются для: разработки неглубоких выемок (до 2 м) с перемещением грунта в отвал или непосредственно в насыпи высотой до 1,5 м; грубой планировки площадок, откосов выемок и насыпей; обратной засыпки траншей и пазух котлованов; окучивания разработанного грунта в зоне работы погрузчиков; в качестве дополнительного тягача или толкача при копании грунта скреперами. При разработке неглубоких выемок копание грунта осуществляют послойно (до 30 см) для того, чтобы уменьшить потери грунта в процессе его перемещения.

При разработке грунта в широких выемках и на площадках применяется несколько технологических схем, обеспечивающих наибольшую производительность бульдозеров. Так, при отсыпке разрабатываемого послойно грунта с перемещением его из котлована или резерва в прилежащий отвал, кавальер или непосредственно в насыпь наиболее рациональной является поперечная схема с ярусно-траншейной разработкой. Суть этой технологии заключается в том, что каждый последующий проход бульдозера в пределах одного яруса выполняется со смещением вдоль выработки на расстояние, превышающее ширину отвала на 0,4 — 0,6 м. В результате между смежными проходками остаются вертикальные стенки, препятствующие высыпанию грунта за пределы призмы волочения. Во вторую очередь выполняется срезка вертикальных стенок. В случае устройства узких выемок и траншей наиболее рациональна продольная схема разработки грунта на всю глубину. По данной схеме копание грунта осуществляется захватками длиной не более 50 м. Если расстояние перемещения грунта превышает 50 м, то независимо от направления хода бульдозера относительно оси выработки применяется схема с устройством промежуточных валов. В целях снижения непроизводительных потерь грунта на пути его перемещения в насыпь или отвал применяется бригадная (звеньевая) форма организации работы нескольких бульдозеров, размещаемых вдоль выработки уступом. При этом величина бокового смещения каждого последующего бульдозера относительно предшествующего принимается равной 0,7 — 0,8 ширины отвала. При организации разработки грунта бульдозерами учитывается то обстоятельство, что грунт лучше перемещать по естественной поверхности, а не по нарушенной, так как в первом случае снижаются затраты энергии и потери.

Резание грунта отвалом бульдозера может производиться по одной из трех схем: стружкой постоянной толщины, гребенчатым профилем, клинообразным профилем. Первая схема применима при разработке слабых грунтов (I и II категорий), вторая — в более плотных грунтах, поскольку при гребенчатом профиле обеспечивается более полное загружение машины и устойчивая работа двигателя. Третья схема наиболее выгодна при наличии уклона местности в направлении резания грунта. В большинстве случаев для бульдозеров наиболее предпочтительно возвратно-поступательное движение его с боковым перемещением на очередную захватку при движении задним ходом.