ЛЕКЦИЯ 4. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ МОДУЛЕЙ

4.1. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами;

4.2. Производство земляных работ скреперами. Тяговые расчеты при работе скрепера;

4.3. Производство земляных работ бульдозерами;

4.4. Механизированная разработка грунтов с применением многоковшовых экскаваторов.

4.1. РАЗРАБОТКА ГРУНТА ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ

Место непосредственной работы экскаватора называется забоем. Объем грунта, разработанный с одной стоянки экскаватора между передвижками, называется элементом забоя.

Забой как рабочее место экскаватора образуют с учетом:

- формы и размеров сооружения, для которого необходима создаваемая экскаватором выработка;

- технологических характеристик экскаватора;

- технологических характеристик занятого с экскаватором транспорта;

- условий безопасного и эффективного выполнения работ, связанных с обеспечением устойчивости грунтовых массивов, достижением наивысших показателей производительности и т.д.

Проектирование забоев и технология их разработки состоят в определении наиболее выгодных размеров забоя, в первую очередь его ширины и глубины, назначения оптимальных положений в забое экскаватора и транспорта, последовательности разработки забоев выемок и перемещения путей экскаватора и средств транспорта. Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт впереди себя и выше уровня стоянки движением ковша снизу вверх, а затем, по мере разработки на величину принятого хода рукояти, передвигается вперед. Выемка разрабатывается последовательными проходками экскаватора до получения требуемого профиля.

Наибольшую высоту забоя при копании грунта экскаватором принимают равной наибольшей высоте копания и ограничивают, исходя из условия предотвращения нависания козырьков.

Продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход в одном направлении выемки или карьера, называется проходкой или заходкой. Основными видами проходок и забоев экскаватора с оборудованием прямая лопата являются:

а) боковые, когда грунт выгружается в средства транспорта, стоящие сбоку от экскаватора, или, реже, в отвал, располагаемый параллельно ходу экскаватора. Боковые проходки в зависимости от уровня расположения транспорта относительно уровня стоянки экскаватора бывают одноярусные, когда транспорт располагается на одной отметке с экскаватором, и двухъярусные – при расположении на разных уровнях;

б) лобовые, когда транспорт подается на дно траншеи, образованной экскаватором, и устанавливается позади него.

При боковом забое по сравнению с лобовым значительно меньше угол поворота, удобнее подача транспортных средств и погрузка в них грунта, возможно сквозное движение транспорта, в результате чего увеличивается производительность экскаватора, но уменьшается объем грунта, вынимаемый с одной стоянки, и, следовательно, возрастает число передвижек экскаватора.

Недостатком лобового забоя является необходимость подачи транспорта по дну проходки задним ходом и установки его позади экскаватора, что вызывает значительное увеличение угла поворота, а, следовательно, удлинение цикла и уменьшение производительности экскаватора. Однако с одной стоянки при этом разрабатывается больший объем грунта и число передвижек уменьшается.

Боковые проходки широко применяются при разработке выемок и карьеров с погрузкой грунта на транспортные средства.

- при коротких выемках на крутых склонах местности, препятствующих прокладке погрузочных дорог;

- при разработке выемок и карьеров в зимнее время.

Высоту проходок и расстояния между ними по высоте назначают, исходя из условий обеспечения возможности погрузки; они должны быть со стороны погрузки не больше высоты яруса h _я

h_тр– высота от уровня дороги до верха бортов транспортной единицы, м;

0,5 м – запас, учитывающий неровности пути и превышение погруженного грунта над бортами.

Глубина нижней проходки во избежание перебора дна выемки должна назначаться с недобором в 0,25 м, считая недобор 0,10+0,15 м (высота сливной призмы).

Число проходок должно быть минимальным, длина проходок полного профиля – максимальной, а неполного профиля – минимальной. Общее число проходок

Если глубина выемки не кратна высоте яруса, устраивается первая узкая проходка, называемая пионерной. Пионерная траншея может быть также необходима для срезки отдельных коротких горбов профиля или для углубления последующей за ней проходки и смягчения продольного профиля рабочих путей. Пионерная траншея назначается минимальной ширины по дну, достаточной для установки одного экскаватора, с погрузкой грунта, вынутого из траншеи, в отвал на борт выемки, на верх последующих проходок или на транспорт.

Глубина пионерной траншеи определяется по формуле

Наибольшие по высоте проходки должны располагаться посередине сечения выемки, а с меньшей высотой – у откосов, для сокращения недоборов до величины, принимаемой не более 8% общей площади выемки.

Расположение проходок в продольном направлении зависит от топографических условий, направления разработки и других факторов. При односторонней вывозке грунта проходки экскаватора располагаются по схемам, приведенным на рис. 4.1 а, б. Параллельные проходки дают забой одинаковой высоты, а пути транспорта – с одинаковым уклоном (рис.4.1, а). При лучеобразных проходках (рис.4.1, б) глубина забоев все время изменяется, а рабочие пути для транспорта приобретают все меньшие уклоны. Те же результаты получаются и при построении проходок для двусторонней вывозки грунта (рис. 4.1, в, г).

а) параллельных при односторонней вывозке; б) лучеобразных при односторонней вывозке; в) параллельных при двусторонней вывозке; г) лучеобразных при двусторонней вывозке

Для обеспечения отвода воды продольный уклон проходок должен быть не менее 0,003, с этой целью разработку выемок следует начинать с низового конца. При затруднениях с продольным отводом воды забою придается поперечный уклон 0,02…0,05 в соседнюю ранее разработанную проходку. Забой, как правило, должен находиться на самых высоких отметках проходки. Если этого не удается достичь и часть проходки, имеющая пониженные отметки, образует бессточный котлован, необходимо заранее позаботиться о водоотливе, иначе ненастная погода может вызвать длительный перерыв в работе. В дренирующих грунтах водоотвод в забое необязателен.

Рис. 4.2. Боковая проходка траншеи при различных уровнях стоянки экскаватора и проезда транспорта: I – VIII - последовательность проходки

На практике верхние проходки нередко проектируют с учетом конфигурации земной поверхности, и продольный уклон оказывается переменным. На части длины проходка может быть лучеобразной, на части – параллельной. Кроме того, необходимо принимать во внимание изменение ширины выемки, зависящее от ее глубины, в силу чего проходки могут быть криволинейны по всей длине или на ее части, а также иметь переменную ширину. Если, например, уже сделана пионерная траншея и экскаватор приступает к разработке первой основной проходки, дно которой должно располагаться ниже дна траншеи, то сначала он копает один из бортов, расширяя пионерную траншею, пока не будет образована выработка достаточной ширины. Лишь после этого возможно постепенное зарезание с выходом на расчетные отметки дна основной траншеи (см. рис. 4.2).

Выемки сравнительно небольшой глубины нередко проходят лобовым забоем насквозь с использованием полной высоты копания, а затем этим же или другим экскаватором дорабатывают грунт за бортами траншеи.

Порядок разработки карьеров зависит от характера залегания отрабатываемого массива. Если дно карьера расположено ниже земной поверхности, то обычно стремятся расширять разрезную траншею боковыми проходками на одном уступе (рис. 4.3, а), и лишь при ограниченной площади карьерного поля может возникнуть необходимость работать на втором, более глубоком уступе. Если карьер заложен на косогорном участке, то отрабатывают до максимально допустимой высоты верхний уступ, а затем, при необходимости, - нижний. При этом работу ведут в основном боковыми проходками (рис. 4.3, б).

Драглайнами удается вчерне разрабатывать однопутные выемки глубиной до 6…10 м, что практически исчерпывает все возможные варианты подобных работ в равнинной и холмистой местности. Более глубокие выемки встречаются здесь весьма редко, и лишь в горных условиях их удельный вес увеличивается примерно до 9% общего объема земляных работ. Однако самостоятельно отсыпать грунт непосредственно в кавальеры драглайн, идущий по оси выемки, не может, так как он практически полностью использует для копания наибольший вылет стрелы. Грунт отсыпают в промежуточный отвал и перемещают в кавальеры бульдозером.

При продольном перемещении драглайна по оси выемки образуется лобовая проходка трапецеидального сечения с откосами крутизной около 45°.

При двустороннем расположении кавальеров экскаватор сначала разрабатывает одну половину забоя, отваливая грунт с этой же стороны, затем – другую, а на отвале попеременно то справа, то слева работает бульдозер, формирующий кавальер. Объем грунта в односторонних отвалах определяют, ориентируясь на удобство работы бульдозера.

Наряду с рассмотренной лобовой проходкой выемки драглайном на полную глубину возможна и асимметричная лобовая проходка. В этом случае экскаватор смещают в сторону одного из откосов выемки, где он может нормально отрабатывать под углом около 45° лишь один, ближний к нему борт. Противоположный борт приобретает довольно большую крутизну, общий путь копания снижается, и глубина его оказывается меньшей, чем при лобовой проходке. Однако она ограничивает и глубину разрабатываемой траншеи, которая существенно уменьшается. Вместе с тем при асимметричной лобовой проходке удается разместить за бортом траншеи отвал значительного объема, грунт из которого может быть уложен в кавальер позднее, независимо от разработки траншеи.

Применимость асимметричной лобовой проходки целесообразна при небольшой глубине выемок. Для обычных драглайнов с ковшами вместимостью 0,8…1,5 м³ глубина выемок должна составлять примерно 2,5…3,5 м. Такая глубина обусловлена возможностью размещения отвалов на борту траншеи. Вместе с тем драглайн при подобной глубине за счет большой ширины траншеи способен разработать основную часть сечения выемки. Оставшийся неразработанным массив за крутым бортом он может выбрать при работе с противоположной стороны боковой проходкой.

При установке автосамосвалов на верхней отметке забоя сбоку или позади экскаватора средний угол поворота составляет от 90° и выше; ковш, опущенный в забой, приходится поднимать на большую высоту, что значительно увеличивает время цикла.

Челночный способ предусматривает установку автомашин под нагрузку на дне забоя с набором грунта ковшом экскаватора первоначально с обеих сторон автосамосвала. Грунт набирается сначала с одной стороны автосамосвала (1-е и 2-е положение ковша), затем загруженный ковш подается на разгрузку (3-е положение ковша), которая осуществляется на ходу или с непродолжительной остановкой ковша над кузовом автосамосвала; после разгрузки движение продолжается в том же направлении, и ковш снова опускается для набора, но уже с другой стороны автосамосвала (4-е и 5-е положение ковша), а потом загруженный ковш снова подается на разгрузку (6-е положение ковша) с последующей подачей его с другой стороны автосамосвала.

Такая схема работы, называемая поперечно-челночной (рис. 4.4), позволяет сократить величину подъема загруженного ковша на глубину забоя при загрузке автосамосвала, производить разгрузку ковша на ходу, вести работу с углами поворота стрелы не более 15°, разрабатывать забой максимальной ширины, чем сокращается число передвижек экскаватора.

При достижении между задним (торцовым) бортом кузова и торцовой стенкой проходки расстояния, позволяющего набирать грунт, копание производится перед задним бортом автомашины, а подъем ковша осуществляется почти без поворотного движения экскаватора. Такая схема работы называется продольно-челночной (рис. 4.5); вследствие совмещения поворотного движения в пределах 0…5° с подъемом и опусканием ковша достигается дальнейшее повышение производительности.

Технологические схемы сооружения железнодорожного земляного полотна с применением экскаваторов приведены на рис. 4.6 и 4.7.

Рис. 4.4. Поперечно-челночный способ Рис. 4.5. Продольно-челночный разработки выемок способ разработки выемок

Рис. 4.6. Технологическая схема сооружения железнодорожного земляного полотна с использованием экскаватора прямая лопата

Рис. 4.7. Технологическая схема сооружения земляного полотна с использованием экскаватора-драглайна

Расчет производительности экскаватора. Часовая производительность экскаватора определяется по формуле

К_в – коэффициент использования экскаватора по времени;

К_е – коэффициент использования емкости ковша;

Значения параметров а, в и коэффициентов К_В, К_е

Время цикла обратных лопат с канатным приводом больше, чем у аналогичных прямых лопат, в 1,3 – 1,35 раза, лопат с гидравлическим приводом – в 1,1…1,3 раза. Расчетные значения эксплуатационной производительности справедливы при среднем угле поворота на разгрузку порядка 90°. При повороте на 110° время цикла принимают с коэффициентом 1,1, на 135° - с коэффициентом 1,2, на 150° - с коэффициентом 1,3.

Хотя рабочий цикл у обратной лопаты в целом несколько больше, чем у прямых лопат, но вследствие уменьшения затрат времени на повороты она может быть вполне эффективна, несмотря на частые передвижки по фронту копания. Большие удобства появляются и для работы транспорта: автомобили-самосвалы подъезжают к экскаватору не по разрыхленному дну забоя, а по достаточно плотной естественной земной поверхности.

Выбор марок автосамосвалов и определение их потребного количества при экскаваторной разработке. Оптимальная грузоподъемность самосвала для транспортирования грунта при экскаваторной разработке определяется по формуле

где t_пр - время маневров самосвала, в среднем равно 2 минутам;

g_гр – объемный вес насыпного грунта, т/м³, принимаемый согласно таблице 7.8.

К_G – коэффициент использования грузоподъемности (К_G = 0,8¸0,9);

L_ср – расстояние транспортирования (в один конец), км.

По опт. G_а подбирается самосвал, грузоподъемность которого G_а максимально приближена к оптимальной грузоподъемности. При известном значении G_а определяется потребное количество самосвалов и число погружаемых в самосвал ковшей грунта:

Рассчитанное по формуле количество автосамосвалов п_а предназначено для обслуживания одного экскаватора. Если по расчету на участке задействовано два экскаватора, то число п_а удваивается, если три – увеличивается в три раза и т.д.

4.2. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ СКРЕПЕРАМИ. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИ РАБОТЕ СКРЕПЕРА

При производстве земляных работ скреперами на эффективность их использования особенно влияет правильный выбор схем движения и рациональных способов наполнения ковша скрепера при его работе в забое. В зависимости от взаимного расположения выемок и кавальеров, выемок и насыпей, насыпей и резервов разработку грунта скреперами выполняют по схемам движения: эллиптической, восьмерке, зигзагообразной и т.д. При выборе схемы движения необходимо предусмотреть наикратчайший путь при перемещении грунта. Длина забоя должна обеспечивать полную загрузку ковша.

Разработка выемок с перемещением грунта в насыпь (продольная возка) производится скреперами при любой глубине выемки и высоте насыпи.

Рис. 4.8. Технологическая схема сооружения железнодорожного земляного полотна с использованием прицепных скреперов, работающих с толкачом

Разгрузка грунта в насыпь осуществляется равномерно по ее ширине продольными полосами, начиная от бровок, по направлению к оси насыпи, что обеспечивает тщательное уплотнение грунта по ширине насыпи и необходимую безопасность движения скреперов по краю насыпи (рис. 4.8). Грунт, перемещаемый из выемки в насыпь, во избежание пересыхания или переувлажнения нужно разравнивать и уплотнять до окончания каждой смены. Послойное разравнивание грунта производится бульдозерами или автогрейдерами. Разработку выемок скреперами следует начинать от бровок выемки к середине продольными слоями. Образующиеся в поперечном сечении выемки уступы срезаются грейдерами, автогрейдерами или бульдозерами по мере разработки выемок через каждые 2 м по глубине (рис. 4.8).

Для лучшего заполнения ковша применяют рациональные схемы и способы загрузки скрепера, учитывающие влияние геометрических параметров ковша, свойств и состояния грунтов, формы ножей скрепера и глубины резания. Степень лучшего наполнения ковша характеризуется коэффициентом наполнения К_н. Обычно коэффициент наполнения К_н находится в пределах от 0,8 до 1,1. Рыхление грунтов III и IV категорий способствует увеличению наполнения ковша на 4…8%. Однако в разрыхленных грунтах уменьшается сила сцепления ходовой части трактора (тягача) с грунтом, что ограничивает силу тяги тягача или трактора.

Глубина резания и форма срезаемой стружки грунта зависят от характеристики грунтов и определяются тяговыми расчетами. Чтобы исключить перегрузку двигателя в процессе набора грунта, можно уменьшить толщину срезаемой стружки путем выглубления ковша.

В рыхлых грунтах целесообразно применять гребенчатую схему набора грунта, в более плотных – шахматно-ребристую (рис. 4.9).

При использовании гребенчатой схемы ковш заглубляется в несколько приемов. В начале набора грунта устанавливается максимально возможная глубина резания, допускаемая мощностью двигателя тягача. По мере нарастания нагрузки на двигатель и числа оборотов вала глубина уменьшается. При восстановлении нормального количества оборотов нож ковша вновь углубляется. Эта операция повторяется несколько раз. Профиль вырезанной полосы принимает гребенчатый вид. Этот способ сокращает путь набора и уменьшает время цикла скрепера. Призма волочения, образующаяся перед ковшом, подхватывается ножами при каждом их углублении, улучшая заполнение ковша и уменьшая потери грунта.

При ребристо – шахматной схеме срезка грунта по ширине забоя производится последовательными и параллельными проходками, одинаковыми по длине и расстоянию, но сдвинутыми по отношению к соседнему ряду в шахматном порядке так, чтобы полоса невыбранного грунта между проходками первого ряда (1…4) равнялась примерно половине ширины

захвата ковша скрепера. Последующие ряды второй и третьей проходок должны располагаться в шахматном порядке; первую половину пути наполнения ковша производят на целине, на второй половине пути срезаются оставшиеся после разработки первого ряда проходок ребра грунта. Такой способ повышает коэффициент наполнения ковша, позволяя в конце набора, когда требуется максимальное усилие тяги, срезать более узкую и более толстую стружку грунта. Возможно использование комбинированной схемы набора грунта, которая сочетает в себе две выше приведенные схемы.

Рис. 4.9. Схемы набора грунта скреперами: а) гребенчатая; б) ребристо-шахматная

При использовании скреперов для регулирования средней дальности перемещения грунта устраивают съезды – въезды. При рабочих отметках до двух метров они устраиваются прямыми, при больших отметках – «косыми». Возможно устройство прислоненных въездов.

Уклоны выездов и спусков должны находиться в определенных пределах.

Работа скрепера с тягачом или в прицепе с трактором возможна при соблюдении условия, выражаемого уравнением движения

W – общее сопротивление грунта при работе скрепера, н.

Рис. 4.10. Схема сил сопротивления при наборе грунта скреперами

где W_т – сопротивление перемещению груженого скрепера, Н;

W_н – сопротивление наполнению при подъеме и перемещении грунта внутри ковша, Н;

W_п – сопротивление перемещению призмы волочения, Н.

r - плотность грунта в естественном залегании, кг/м³;

К_н – коэффициент наполнения грунтом ковша скрепера;

К_р – коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера;

f – коэффициент сопротивления качению, равный при работе в уплотненных грунтах 0,1, а в рыхлых – 0,2;

i – уклон поверхности пути (знак «+» соответствует движению на подъем, знак «-» - под уклон).

где k – удельное сопротивление грунта резанию, Н/м²;

где

- сопротивление от веса столба грунта, поднимающегося в ковше, Н.

где j₂ – угол внутреннего трения грунта, град.

где Y = 0,5…0,7 – коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и ножами ковша (наибольшее значение относится к сыпучим грунтам);

m₂ = 0,3…0,5 – коэффициент трения грунта по грунту (для суглинков и песков).

Значение касательной силы тяги, приложенной на ободе ведущих колес или гусеницах тягача в кН, определяется по формуле

V₁ – скорость скрепера на первой передаче, км/ч;

h - коэффициент полезного действия, принимаемый 0,85…0,95.

Если тяговых усилий скрепера недостаточно, то кроме разрыхления грунта используют также работу скрепера совместно с толкачом (рис. 4.8).

Мощность толкача обычно превышает мощность скрепера в 1,5…2 раза и как минимум может равняться мощности скрепера. Скорость при этом возрастает в 1,5¸2 раза.

Один толкач обслуживает обычно 2…3 скрепера, а при большой дальности транспортирования их число может быть увеличено до 5 – 6.

Часовая производительность скрепера рассчитывается по формуле

где L_с – расстояние транспортирования грунта, м;

4.3. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ БУЛЬДОЗЕРАМИ

Разработка выемки бульдозером с продольным перемещением грунта в насыпь осуществляется слоями 30…40 см, начиная от откосов выемки по всей длине забоя и ширине выемки. Для облегчения режима резания грунта и улучшения его транспортирования набор и перемещение грунта производятся под уклон. Наиболее производительна работа бульдозеров при уклоне 10…15°. Рациональная дальность перемещения грунта принимается в пределах до 100 м.

Для образования откоса выемки разработку каждого нижеследующего слоя начинают, отступив от края не менее 1,5 h, где h – глубина срезаемой стружки грунта. Для уменьшения потерь грунта при его перемещении из выемки в насыпь применяется траншейный способ разработки выемки (рис. 34), повышающий производительность бульдозера в 1,5…2 раза. При этом способе бульдозер перемещается по траншее, образуемой в выемке предыдущими проходами. Глубина траншеи принимается равной 1,5…2 м.

При увеличении глубины траншеи примерно до высоты отвала бульдозера объем перемещаемого грунта увеличивается в 2 раза. При траншейной разработке выемки или резерва срезку грунта первой траншеи начинают от бровки на расстоянии 1,5 м (при откосе выемки 1:1,5) с тем, чтобы при заглублении траншеи на 1 м выдержать уклон откоса.

Последующие траншеи в каждом слое разрабатывают на расстоянии 0,5…1 м от первой в зависимости от ширины выемки и свойств грунта, оставляя между траншеями гребни шириной 0,5-1 м. После разработки последней траншеи первого слоя приступают к зачистке гребней, а затем к разработке второго слоя и т.д. В лёгких грунтах применяется ленточная схема резания грунта, более плотных – клиновая и гребенчатая (рис.4.11).

На горизонтальных участках наилучшим способом срезки грунта является гребенчатый. При этом способе в начале набора грунта нож отвала бульдозера заглубляется на максимально возможную по условиям работы глубину, а затем в процессе работы нож отвала 2…3 раза выглубляется и снова заглубляется на половину первоначальной глубины.

Рис. 4.12. Технологическая схема сооружения железнодорожного земляного полотна с использованием бульдозера (траншейный способ разработки выемки с перемещением грунта в насыпь)

Отсыпка насыпи бульдозерами производится горизонтальными слоями по всей ширине. Толщина слоя назначается в зависимости от принятого способа уплотнения грунта. Отсыпку насыпей бульдозерами с перемещением грунта из резервов производят попеременно на двух смежных захватках, на одной из них производят отсыпку слоя, разравнивание и предварительное уплотнение грунта в насыпи бульдозером, а на другой – дополнительное уплотнение грунто-уплотняющими машинами.

При перемещении бульдозерами грунта из выемки в насыпь отсыпка насыпи также осуществляется захватками длиной 30…35 м. Укладка первого слоя грунта начинается с дальней от выемки захватки.

Производительность бульдозера. Эксплуатационная производительность бульдозера в м³/ч определяется по формуле

где q_б - геометрический объем грунта в призме, перемещаемой отвалом, м³; примерное значение этого объема можно считать равным q_б = (0,7¸0,8) b₀h₀ (b₀– ширина отвала бульдозера, h₀ – высота отвала в метрах). Значение 0,7 соответствует сыпучим грунтам, 0,8 – связным;

к_в – коэффициент использования бульдозера по времени, принимаемый 0,75…0,80;

к_р – коэффициент разрыхления грунта в призме, равный 1,1…1,3;

t₂ – время подъема отвала в транспортное положение (10 сек);

t₃ – время на переключение передач и повороты в конце рабочего хода (20 сек);

t₅ – время на переключение передач и повороты в конце обратного хода (20 сек);

t₆ – время на опускание отвала в рабочее положение (10 сек);

S_cp – средняя дальность перемещения грунта в метрах.

V₁ в расчётах можно принять от 0,67 до 0,81 м/с, V₄– 0,89-2,1 м/с (при движении задним ходом), 1,25-2,5 м/с (при движении передним ходом).

4.4. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ РАЗРАБОТКА ГРУНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МНОГОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Многоковшовые экскаваторы применяют в железнодорожном строительстве с целью нарезки траншей для различных линейных подземных коммуникации и инженерных сетей станционных поселков и площадок, а также водоотводных и дренажных систем в выемках и на других объектах земляного полотна, устройства канав, кюветов (при дополнительном оборудовании экскаватора), котлованов, например для опор контактной сети, и выполнения земляных работ весьма большого объема на сосредоточенных объектах.

На работах большого объема, например при разработке траншеи для различных линейных устройств, имеющих протяженность перегонов, линии водоснабжения, канализации, газификации, теплоснабжения, применяют роторные траншейные экскаваторы, отличающиеся большей надежностью. На менее крупных работах, а также в пределах населенных пунктов при прокладке тех же коммуникаций рациональнее использовать более легкие и транспортабельные цепные многоковшовые экскаваторы. Траншеи малого сечения, например, для кабелей связи, нарезают легкими многоковшовыми рабочими органами, монтируемыми на дрезинах.

Глубина траншеи определяется проектом в зависимости от характера укладываемых в нее элементов, ширина зависит от размеров ковшей. Легкими экскаваторами нарезают траншеи шириной от 0,25 до 0,4 м; обычная ширина траншей порядка 0,7…1 м. Тяжелые траншейные экскаваторы разрабатывают траншеи шириной до 1,8…2 м, предназначаемые для укладки трубопроводов. При необходимости к рабочему оборудованию добавляют уширители, позволяющие увеличить размер траншеи, или откосники, придающие траншее трапецеидальную форму канавы или кювета. Трапецеидальный поперечник траншеи разрабатывают также цепными откосообразователями, которые монтируют на экскаваторе. Канавокопатели на базе цепного многоковшового экскаватора ЭТУ-354 применяют для нарезки различных канав и кюветов в выемках. В условиях перегона траншеи обычно отрывают на время монтажа того или иного подземного устройства, а затем их засыпают. Такие случаи часто встречаются и при прокладке инженерных сетей в поселках и на территориях станции. При этом вынутый грунт остается на обрезе борта и экскаватор работает навымет с наивысшей производительностью (рис. 4.13, а).

Рис. 4.13. Схемы разработки траншей экскаваторами:

а – многоковшовым цепным экскаватором с отвалом грунта на берму; б – траншеи для подкюветного дренажа в выемке

Засыпают траншеи бульдозерами, реже обратными лопатами и другими экскаваторами. Однако нередко многоковшовые экскаваторы работают с погрузкой грунта в транспортные средства. При этом производительность тоже может быть достаточно высокой, но только при четкой работе транспорта. Если в работе транспорта допускаются перебои, простои экскаватора уменьшают влияние основного преимущества многоковшовых машин – возможный высокий удельный вес времени, затрачиваемого на копание. Он может достигать 90…93% всего рабочего времени. У одноковшовых экскаваторов этот показатель составляет всего 25…35%. Дренажи требуют обычно довольно глубоких траншей, так как водопроводящую систему располагают ниже глубины промерзания, чтобы ее работа не зависела от сезонных колебаний температуры на поверхности. Экскаватор, роющий траншею, должен при этом работать навымет, так как после укладки труб, фильтрующего материала, водонепроницаемого экрана и других частей дренажной системы траншею засыпают обратно с тщательным уплотнением. Следовательно, дренажные траншеи в выемках, если они предусмотрены проектом, требуется нарезать до окончательной разработки поперечника по проектному профилю, т. е. до планировки откосов основной площадки и нарезки кюветов. Это к тому же создает лучшие условия для размещения экскаватора, которому может мешать откос выемки (рис. 4.13, б). Смещение машины в сторону откоса может быть достигнуто увеличением толщины слоя недобора по дну выемки.

В настоящее время механизированы не только земляные работы, но и весьма трудоемкая укладка частей дренажного водовода. Для этой цели промышленность выпускает экскаваторы-дреноукладчики (ЭТУ-163, ЭТУ-202). В них цепной многоковшовый рабочий орган дополнен плужным трубоукладчиком, под защитой распорных стенок которого укладывают керамические или пластмассовые трубы. Предусмотрена также возможность настилки фильтрующего материала на дно траншеи (под трубы) и поверх труб. Экскаватор-дреноукладчик может строго выдержать определенный уклон дна траншеи, для чего предварительно натягивают точно копирующую уклон направляющую проволоку – копирную струну. Ширина траншеи, разрабатываемой экскаватором ЭТУ-163 - 0,25 м, экскаватором ЭТУ-202 - 0,5 м. Кюветы в выемках в отличие от дренажных траншей нарезают после того, как спланированы с требуемой точностью откосы и основная площадка. В противном случае, кюветы при последующих земляных работах могут быть засорены и потребуется их прочистка, которую во избежание порчи нарезанных кюветов обычно приходится выполнять вручную.

Рис. 4.14. Разработка кювета выемки кюветокопателем

Экскаватор с откосообразователями пропускают в непосредственной близости от откоса, кювет разрабатывают за один проход экскаватора (рис. 4.14). Грунт при этом должен быть вывезен из выемки, поэтому кюветокопатель ведет разгрузку в автомобили-самосвалы и прекращает работу, когда транспорт отсутствует.

Для устройства котлованов под опоры контактной сети и их фундаменты применяют специальные многоковшовые экскаваторы, у которых копающий орган – цепной бар – перемещается по направляющим вертикально и при этом делает выработку в грунте земляного полотна нужной глубины и сравнительно малого сечения.

Котлованокопатели выпускают на рельсовом ходу. В них стрела многоковшового копающего органа смонтирована на дрезине (рис. 4.15, а), а также на безрельсовом ходу (обычно на тракторе, рис. 4.15, б). Тракторный котлованокопатель работает «с поля», не занимая действующего пути, в чем и состоит его основное преимущество. Но для обеспечения безопасности движения и в этом случае следует помнить о возможном влиянии производства работ на условия пропуска поездов.

а – многоковшовым котлованокопателем (с пути); б – машиной МКТС на тракторном ходу (с поля); 1 – насыпь; 2 – верхнее строение пути; 3 – дрезина; 4 – поворотная форма или платформа с выдвижной стрелой; 5 – кабина управления; 6 – направляющая рама; 7 – многоковшовый бар; 8 – падающая стойка; 9 – тяга; 10 – стрела; 11 – линия габарита приближения строений

Особое внимание обращают на состояние земляного полотна, в котором после устройства котлованов могут развиваться нежелательные деформационные процессы. Появление деформаций требует принятия немедленных мер по обеспечению устойчивости земляного полотна и безопасности движения поездов.

Для производства большого объема земляных работ на сосредоточен

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: