Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

Общие положения. Примерно 97 % всех работ при устройстве земляных сооружений комплексно механизированы, т. е. при вы­полнении процесса полностью исключается ручной труд. На рис. 5.11 приведены схемы комплексной механизации работ при отсыпке тела земляной плотины. Грунт разрабатывается в карь­ере экскаватором с погрузкой в автосамосвалы (рис. 5.11, а), транспортируется на расстояние L, разгружается после подъе­ма кузова, разравнивается бульдозерами и уплотняется катка­ми (рис. 5.11, б, в).

В промышленном и гражданском строительстве наиболее рас­пространены следующие машины для земляных работ: землерой­ные (экскаваторы); землеройно-транспортные (бульдозеры, скре­перы, грейдеры); рыхлительные (бульдозеры-рыхлители, дизель молоты); транспортирующие (автосамосвалы); грунтоуплотняющие (катки, вибрационные трамбующие плиты и пр.); специальные машины (буровые установки, копры и т.д.).

Наибольший объем земляных работ в строительстве (45%) выполняется одноковшовыми экскаваторами: на пневмоколесном ходу (вместимость стандартного ковша 0,15…0,65 м³), на гусе­ничном ходу (вместимость стандартного ковша 0,25 … 2,5, реже до 4 м³). Кроме стандартных ковшей при разработке легких грунтов могут устанавливаться ковши повышенной вместимости.

Рис. 5.11. Схемы комплексной механизации земляных работ: о— разработка и транспортирование; б— разгрузка и разравнивание; в— уплотнение

Индекс (марка) отечественного экскаватора, выпущенного до 1968 г., означает вместимость стандартного ковша, например, Э-652А — экскаватор с ковшом вместимостью 0,65 м³, модель 2, первая модернизация. В индексе современного экскаватора содер­жатся сведения о его основных характеристиках (рис. 5.12). Напри­мер, ЭО-3322АТ — экскаватор одноковшовый, универсальный, третьей размерной группы, на пневмоколесном ходу, с жесткой подвеской оборудования, модель 2, прошедшая первую модернизацию в тропическом исполнении.

Экскаваторы устаревших моделей типа Э, как правило, выпус­кались с гибкой подвеской и канатным управлением. Современ­ные экскаваторы типа ЭО выпускаются с жесткой подвеской и гидравлическим управлением.

Основным экскаваторным оборудованием является ковш об­ратной лопаты. К другим видам сменного оборудования относятся прямая лопата, грейфер, драглайн, планировочный и погрузочный ковши.

Рабочую зону экскаватора, включая место стоянки транспорт­ных средств, называют забоем, перемещение экскаватора при раз­работке грунта — проходкой. Значение перемещения экскаватора при смене смежного места стоянки называется длиной передвижки. Забои бывают лобовыми (при применении обратной лопаты — торцевыми) и боковыми, проходки — продольными и поперечными. В зависимости от количества проходок по высоте выемки различают одно-, двух- и трехъярусную разработку грунта.

Рабочий цикл экскаватора имеет пять основных операций: набор грунта, перемещение ковша, разгрузка ковша в отвал или транспортное средство, обратный поворот для набора грунта, опускание ковша для последующего набора грунта. Для уменьше­ния времени цикла экскаваторщики при погрузке грунта в транс­портное средство обычно совмещают четвертую и пятую опера­ции, при отсыпке грунта в отвал — вторую и третью.

Рис. 5.12. Схема маркировки одноковшовых универсальных экскаваторов: ЭО — экскаватор одноковшовый универсальный; С — северное исполнение; Т — тропическое исполнение; ТВ — тропическое влажное исполнение; Г — гусеничное ходовое устройство с минимально допускаемой поверхностью гусениц; ГУ — гусе­ничное ходовое устройство с увеличенной поверхностью гусениц; П — пневмоколесное ходовое устройство; СШ — специальное шасси автомобильного типа; Л шасси грузового автомобиля; Тр — трактор; Пр — прицепное ходовое устройство; Пл — плавучее ходовое устройство

Производительность экскаватора и других землеройных и землеройно-транспортных машин:

где Т, Т_ц — соответственно время работы машины, время никла экскавации; q — геометрическая вместимость ковша (земляной призмы), К_н, К_р, К_в — соответственно коэффициенты наполнения ковши, разрыхления грунта, использования времени в течение смены.

Производительность можно повысить в результате следующих мероприятий:

· сокращения цикла экскавации (_Тц), совмещая рабочие опера­ции, уменьшая угол поворота стрелы при разгрузке, разрыхляя грунт и период перерывов в подаче транспорта и т.д.;

· увеличения объема грунта, разрабатываемого за один цикл (q, К_н) в случае применения ковшей повышенной вместимости, бо­лее полного их заполнения («с шапкой») и т.д.;

· увеличения коэффициента К_в в процессе сокращения про­стоев (своевременное проведение профилактических работ, представление фронта работ, подвозка горюче-смазочных ма­териалов и пр.).

Подбор экскаватора и транспортных средств. Экскаватор можно подобрать по объему работ, заданным срокам выполнения работ и требуемым характеристикам машин. При учете объема работ можно руководствоваться данными, приведенными ниже.

При заданном сроке выполнения работ подбирают машину, способную выполнить работу в срок, по производительности:

Q – объем работ, T – заданный срок.

При подборе экскаватора по требуемым техническим характеристикам учитывают основные параметры машины (рис. 5.13) и условия работы.

Работа при максимальных вылетах стрелы (R_max) приводит к быстрому износу машины, поэтому принимаются оптимальные ра­бочие параметры (R₀), составляющие 90% показанных па рис. 5.13 максимальных значении:

При работе экскаватора с погрузкой грунта в транспортные средства число требующихся самосвалов:

где Т_п, Т_р, Т_м — продолжительность соответственно погрузки, разгрузки, маневров самосвала;. L — расстояние перевозки; V_ср — средняя скорость движения автомашины (в городе V= 25 км/ч).

Рис. 5.13. Диаграмма основных технических параметров одноковшового

экскаватора: А — максимальный радиус резания; В — максимальный радиус копания; С — наибольшая глубина копания; D — максимальная высота копания; Е — наиболь­шая высота разгрузки; F — наибольшая глубина резания; С — минимальный радиус разгрузки; К — радиус разгрузки при высоте Е

Продолжительность погрузки:

где Н_вр — норма времени на разработку грунта с погрузкой его в транспортные средства (ЕНиР Е2-1); п — количество ковшей погруженных в самосвал; v_факт — объем грунта в ковше.

Q_с, Q_факт — соответственно грузоподъемность самосвала и масса

грунта в ковше экскаватора.

Параметр:

где y — плотность грунта; q— геометрический объем ковша; К_н — коэффициент наполнения ковша разрыхленным грунтом, прини­мается равным от 1 до 1,2; К_р — коэффициент разрыхления грун­та (см. табл. 5.3).

Экскаватор с прямой лопатой (рис. 5.14, а) в основ­ном используется при разработке выемок в сухих и маловлажных грунтах, что связано с необходимостью съезда на дно выемки. Применяют продольные лобовые (рис. 5.14, б—г) или боковую (рис. 5.14, д) проходки с погрузкой грунта в транспортное сред­ство, которое обычно размещают непосредственно в забое. Для выезда и въезда транспорта устраивают наклонные пандусы с уклоном 10… 15°.

Рис. 5.14. Схемы разработки выемок экскаватором «прямая лопата»:

а — общий вид; в, в, г- лобовые проходки: соответственно узкая, нормальной ширины, уширенная; д — боковая проходка

Нормальная ширина лобовой проходки (см. рис. 5.14, в):

где R₀ — оптимальный радиус резания; L_п — длина передвижки, т. е. расстояние, на которое передвигается экскаватор после разра­ботки грунта с предыдущей стоянки.

Наряду с проходками нормальной ширины [(1,5… 1,9) R₀] из-за условий работы могут применяться узкие проходки (до 1,5 R₀) и уширенные проходки [(2… 2,5) R₀]. В зависимости от ширины про­ходки лобовые забои подразделяются на узкие, нормальные и уши­ренные. Из-за большого угла поворота стрелы производительность экскаватора, работающего в узком забое, бывает ниже, чем при работе в нормальных и уширенных забоях.

При боковой проходке (см. рис. 5.14, д) транспорт подается под погрузку сбоку выработки, что уменьшает угол поворота стрелы экскаватора и способствует повышению его производительности.

Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, разрабатывают выемки торцевыми (лобовыми) и боковыми про­ходками (рис. 5.15), располагаясь выше дна забоя, что позволяет использовать их при разработке увлажненных и мокрых грунтов, с погрузкой в транспортное средство или в отвал.

Рис. 5.15. Варианты проходки экскаватора с рабочим оборудованием «обратная лопата»:

а — торцевал (лобовая); б — уширенная лобовая; в — поперечно-торцевая; г —

боковая; д — торцовая с разгрузкой грунта в транспорт и в отвал; 1 — автосамосвал; 2 — экскаватор

Транспорт может подаваться по дну выемки или поверху с одной или двух сторон. Глубина забоя определяется длиной ру­кояти экскаватора. Ширина торцевой проходки при двухсторон­ней погрузке самосвалов (1,6… 1,7) R₀, при односторонней — (1,2… 1,5) R₀. При работе в отвал ширина проходки бывает мень­ше — (0,5… 0,8) R₀. При боковой проходке автотранспорт под по­грузку может подаваться по верху или по дну котлована, с правой или левой стороны (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Схемы разработки фунта экскаватором, оборудованным ковшом «обратная лопата»

А,б – с жесткой и гибкой подвеской; в – разработка грунта в материковом залегании с установкой транспорта выше и ниже стоянки экскаватора; г – разработка предварительно разрыхленного грунта, д,е – варианты подъезда автомашин

Соколов Г.К.

“Технология и организация строительства”