Общие сведения

РАЗРАБОТКА ГРУНТА ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКЕ ПЛОЩАДОК

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1 Общие сведения

2 Планировка площадок бульдозерами

3 Планировка площадок скреперами

4 Планировка площадок экскаваторами

Рекомендуемая литература:

1. Технология строительного производства. Учебник для ВУЗов. Под. общ. ред. С.С.Атаева. Изд. 2-е, доп.,М.:Стройиздат,1977-380с.

2. Технология строительного производства./ Под. ред. Литвинова О. О.-М.: Высшая школа,1978

Общие сведения

Площадкам, отведенным под строительство зданий и сооружений или для благоустройства территорий, придают рельеф и отметки, заданные проектом вертикальной планировки. Вертикальную планировку начинают с подготовительных работ: сноса строений, очистки территории от пней, валунов и т. п. К основным работам относят разработку грунта на участках выемки, транспортирование и укладку его с уплотнением в насыпи, окончательную планировку площадки и откосов. Одновременно выполняют вспомогательные работы, оборудуют забой, передвигают на новые позиции осветительные вышки и т. д.

Способы выполнения ведущих процессов выемки и транспортирования грунта зависят от объема и сроков выполнения работ, характеристики грунтов, рельефа местности, рабочих отметок площадки, местных климатических условий.

При планировке площадок грунт разрабатывают бульдозерами, скреперами, одноковшовыми экскаваторами и средствами гидромеханизации.

Планировка площадок бульдозерами

Бульдозеры применяют для разработки грунта и перемещения его на расстояние до 70м, а в отдельных случаях до 100 м. По трудности разработки бульдозерами грунты делят на три группы: I — грунт растительного слоя и суглинки всех видов; II—песчаные грунты, тяжелые суглинки и мягкие глины; III —тяжелые глины и сыпучие (дюнные) пески.

Тяжелые грунты предварительно разрыхляют прицепными или навесными тракторными рыхлителями, а также откидными зубьями, установленными на отвале бульдозера. При разра­ботке сыпучих грунтов на торцах отвала бульдозера рекомендуется устанавливать открылки (уширители).

Цикл работы бульдозера состоит из резания и перемещения грунта, разгрузки и холостого хода.

Резать и перемещать грунт целесообразно под уклон до 10-15° стружкой прямоугольного сечения возможно большей толщины, что увеличивает объём транспортируемого грунта перед отвалом и скорость движения бульдозера. На горизонтальных участках резание производят клиновидной стружкой, а при разработке плотных грунтов — гребенчатым профилем (рис.1,а). В последнем случае машинист бульдозера сначала заглубляет нож на максимально возможную глубину, затем (вследствие перегрузки двигателя трактора) частично его приподнимает и снова заглубляет, повторяя этот прием до полного накопления грунта впереди отвала. Автоматические приборы для управления бульдозерами («Автоплан») обеспечивают оптимальный режим резания грунта, что повышает производительность бульдозера и облегчает труд машиниста.

Схемы разработки грунта. С целью уменьшения потерь грунта в пути его срезают послойно каждый раз по одному и тому же следу, разрабатывая траншею глубиной до 1,5м (рис.7.1,б). Затем гребни между траншеями срезают и тем же способом углубляют выемку.

Применяют также спаренную (рис.1,в) или групповую работу бульдозеров, двигающихся рядом с одинаковой скоростью на расстоянии до 0,5 м один от другого.

а- схемы резания грунта; б- траншейный способ разработки грунта; в- групповая работа бульдозеров; 1-резание тонкой стружкой одинаковой толщины; 2-резание клиновидным профилем; 3-то же, гребенчатым профилем; 4-грунт, перемещаемый одиночным бульдозером; 5-дополнительный объём грунта, перемещаемого двумя бульдозерами, двигающимися рядом; I-VII-последовательность разработки.

Рисунок 1 - Схемы работы бульдозера при планировке площадки

При дальности перемещения до 50м грунт целесообразно разрабатывать по челночной (маятниковой) схеме: отсыпав грунт, бульдозер возвращается задним ходом. Это позволяет экономить время, обычно расходуемое на повороты, и уменьшает износ ходовой части трактора. На большие расстояния перемещать грунт по этой схеме нерационально из-за увеличения потерь времени на холостой ход вследствие малой задней скорости трактора. В таких случаях лучше разрабатывать грунт по эллиптической схеме или с промежуточным складированием в валки через каждые 20— 25 м.

Сменную эксплуатационную производительность бульдозера определяют по формуле:

(1)

где с — продолжительность смены, ч;

V - объем грунта в плотном теле, перемещаемого отвалом, м³:

(2)

Здесь а - длина отвала, м; Н - высота отвала, м; - угол естественного откоса грунта, град; К_р- 1 коэффициент разрыхления грунта; К_с - коэффициент сохранения грунта во время его транспортирования, принимаемый следующим образом:

К_с=1-0,0051 (3)

Здесь 1-расстояние перемещения грунта, м; К_укл — коэффициент влияния уклона на участке; К_в -коэффициент использования машины по времени, учитывающий потери времени на ее обслуживание и уход за ней, на перемещение с одного участка на другой и т. п..; t_ц — длительность цикла, сек, вычисляемая так:

t_ц=t_р+t_п-t_об+t_пов, сек (4)

Здесь t_р, t_п, t_об, t_пов — продолжительность резания, перемещения, обратного хода и поворота, сек.

Разравнивание, или окончательную планировку грунта, уложенного бульдозером, осуществляют приподнятым отвалом при движении вперед либо опущенным отвалом (его пятой и тыльной стороной) при движении назад.

Планировка площадок скреперами

Скреперами выполняют комплекс земляных работ: разрабатывают грунт с одновременным наполнением ковша, транспортируют его к месту укладки, разгружают слоем заданной толщины с частичным уплотнением. По сравнению с другими землеройно-транспортными машинами скреперы обладают рядом преимуществ: конструкция их проще, они, более удобны в эксплуата­ции, легки в управление, надежнее в работе. Самоходные скреперы, кроме того, имеют высокую скорость передвижения и мобильность.

Прицепные тракторные скреперы с ковшом емкостью до 5м³ применяют при транспортировании грунта на расстояние до 300 м; с ковшом 6—10 м³— до 750 м и с ковшом 15 м³ - до 1000 м. Самоходные скреперы целесообразно использовать при перемещении грунта на 0,5 - 5 км.

По трудности разработки скреперами грунты разделяют на две группы: I — растительный слой и легкие суглинки всех видов, II —глины, тяжелые суглинки и песчаные грунты.

Разрабатывать скреперами мокрые глинистые к сухие песчаные грунты не рекомендуется: на таких грунтах значительно снижается производительность машин. Тяжелые грунты предварительно разрыхляют.

Резать грунт скреперами можно тонкой стружкой, а также клиновидным или гребенчатым профилем. Резание тонкой стружкой удлиняет путь набора грунта и снижает производительность скрепера.

Резание клиновидным профилем при максимальном заглублении ножа (до 30см) сокращает путь резания и является наиболее производительным, но осуществить подобный режим работы скрепера довольно трудно. Поэтому чаще всего грунт режут гребенчатым профилем.

а - схемы разработки грунта; б - схема загрузки скреперов с помощью толкача (ТТ - трактор-толкач, Т - трактор, С - скрепер); в - схема перемещения скреперов по эллипсу на участке с чередующимися насыпями и выемками; г - то же, при планировке площадки; 1 - разработка по схеме полоса рядом с полосой; 2 - то же, через полосу; 3 - то же, ребристо-шахматными проходками; 4 - форма стружки; 5-набор грунта; 6 - разгрузка.

Рисунок 2 - Планировка площадок скреперами

Для этого машинист скрепера, ориентируясь на обороты двигателя, маневрирует ковшом в зависимости от хода его наполнения, а именно: когда ковш еще пустой и, следовательно, трактор не тратит дополнительного усилия на перемещение грунта, ковш врезается в грунт на максимально возможную глубину, но как только двигатель начинает сбавлять число оборотов, машинист выглубляет ковш примерно на 70%. После восстановления нормальной работы двигателя ковш снова врезается в грунт. Так в процессе резания несколько раз изменяется толщина стружки, которая в профиле получает гребенчатую форму.

Автоматические приборы типа "Стабилоплан", устанавливаемые на скреперах, позволяют полнее использовать мощность двигателя при резании грунта и облегчить труд машиниста.

Применяют такие схемы последовательности разработки грунта: полоса рядом с полосой, через полосу, ребристо-шахматным порядком (рис. 2,а), а также с загрузкой по цепочке (рис.2,б).

Разработка грунта по схеме полоса рядом с полосой скреперами с обычными прямоугольными ножами не эффективна из-за потерь грунта в виде боковых валиков. Разработка проходками через полосу и по ребристо-шахматной схеме уменьшает рассыпание грунта при резании и улучшает условия наполнения ковша. При ребристо-шахматной разработке стружка со второго ряда заходов в конце наполнения ковша уменьшается по ширине, что снижает сопротивление резанию и наполнению ковша, способствует энергичному поступлению грунта в ковш и егонаполнению с «шапкой».

а - схема резания грунта; б - схема загрузки скреперного поезда без толкача; в - схема загрузки скрепера трактором-толкачём; I-Х - последовательность разработки; 1 - резание по схеме полоса рядом с полосой; 2 - то же, через полосу; 3 - загрузка переднего скрепера - задний действует как толкач; 4 - загрузка заднего скрепера - передний выполняет роль тягача; 5 - путь возврата толкача в исходную позицию; 6 - участки пути скрепера и толкача перед началом загрузки.

Рисунок 3 - Планировка площадок самоходными скреперами

Резание грунта самоходными скреперами производят по схемам полоса рядом с полосой и через полосу (рис.3,а). Ступенчатая форма ножа позволяет вырезать стружку с утолщенной средней частью, образующей небольшую траншею, которая не дает грунту рассыпаться по сторонам.

Разработка с загрузкой по цепочке (см. рис.3,б) эффективна при наборе грунта большегрузными приданными (тракторными) и самоходными скреперами с помощью трактора-толкача. При этом сокращается холостой ход толкача и ускоряется переход его от одного скрепера к другому.

Самоходные скреперы, в том числе и скреперы с мотор-колесами, набирают грунт только с помощью трактора-толкача. Пневмоколесный трактор-толкач (рис.3,в) с буфером-амортизатором может начинать процесс толкания с ходу при скорости 10—12 км/ч.

В скреперных поездах из двух-трех скреперов (рис.3,б) лучше, чем в одиночных скреперах, используется сцепной вес ввиду большего числа ведущих колес, и благодаря этому они могут разрабатывать грунт без помощи толкача.

Значительное влияние на режим резания оказывает наклон рельефа к горизонту. По этому признаку разработку можно вести под уклон, горизонтальными слоями и на подъем.

Наибольшая производительность скреперов достигается при их движении под уклон 3—7° и срезании грунта толстой стружкой одинаковой толщины. Это обеспечивает максимальное наполнение ковша и сокращает длину пути и время набора в 1,3—1,6 раза по сравнению с разработкой горизонтальными слоями. Увлажненные связные и песчаные грунты можно разрабатывать на подъем. При этом исключается образование призмы волочения и растекание грунта по сторонам.

При планировке площадок движение скреперов организуют в основном по эллиптической схеме (рис.3,в, г).

Грунт в насыпь разгружают горизонтальными или слабонаклонными продольными полосами (слоями толщиной 100—350 мм) в зависимости от свойств грунта и средств его уплотнения. В частности, песчаные грунты для лучшего их уплотнения отсыпают тонкими слоями. Сменную эксплуатационную производительность скрепера определяют по формуле:

, м³/смену (5)

Здесь с - продолжительность смены, ч; q - ёмкость ковша, м³; K₁ - коэффициент наполнения ковша плотным грунтом, вычисляемый так:

K₁=K_н/K_р, (6)

где К_н - коэффициент наполнения ковша рыхлым грунтом; К_р - коэффициент разрыхления грунта; К_h - коэффициент влияния глубины выемки или высоты насыпи на производительность самоходного скрепера; К_в - коэффициент использования скрепера по времени; t_ц - длительность цикла при разработке первых горизонтов или отсыпке первых слоев, сек:

t_ц= t_з+ t_г+ t_р+ t_n+ t_пов (7)

Здесь t₃, t_г, t_p, t_n, t_пов — продолжительность загрузки ковша, движения груженого скрепера, разгрузки скрепера, движения порожнего скрепера и время на повороты, сек.

Схемы движения скреперов в забое приведена на рисунке 4.

а – по эллипсу; б – по восьмерке; в – по зигзагу; г – по спирали; д – поперечно-челночное; е - продольно-челночное; ж – при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з – при разработке выемок, чередующихся с насыпями; 1 – набор грунта; 2 – разгрузка грунта; 3 - направление движения скрепера; А – участок укладки грунта из резерва 1; Б – то же из резерва 2

Рисунок 4 – Схемы движения скрепера в забое

Планировка площадок экскаваторами

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, в комплекте с транспортными средствами применяют при планировке площадок, когда рельеф местности позволяет вести разработку забоями достаточной высоты и грунт надо перевозить на значительное расстояние.

Забоем называют рабочую зону, включающую площадку, на которой находится экскаватор, часть разрабатываемого массива, где ведется выемка грунта, и площадку для транспортных средств.

Экскаватор с ковшом требуемой емкости выбирают в зависимости от объемов работ, характеристики грунта и рабочих отметок забоя. Последние должны быть такими, чтобы за одно черпание обеспечить полное заполнение ковша. Наиболее эффективно экскаватор работает, если высота забоя не более чем на 20% превышает вертикальное расстояние от уровня его стоянки до напорного вала.

По трудности разработки одноковшовыми экскаваторами грунты разделяют на шесть групп: I — грунт растительного слоя, лесс и песок всех видов; II —суглинок с примесью гравия и мягкой глины; III—тяжелая ломовая глина; IV — твердая глина; V — предварительно разрыхленные мерзлые грунты; VI —то же, скальные грунты.

На планировочных работах чаще всего используют экскаватор с ковшом емкостью 0,5 - 1м³. Для разработки легких и средних грунтов более эффективны сменные ковши несколько большей емкости со сплошной режущей кромкой.

Планировать площадки экскаватором с прямой лопатой рекомендуется боковыми проходками с подачей транспорта на уровне подошвы забоя параллельно оси перемещения экскаватора (рис.5). При этом наименьшая длительность цикла достигается при угле поворота экскаватора 70—90°.

а - разрез и план выемки; б - план забоя

Рисунок 5 - Схема разработки грунта экскаватором боковыми проходками;

Грунт от экскаватора чаще всего перевозят автосамосвалами (ввиду хорошей их маневренности), реже транспортируют тракторными прицепами, ленточными конвейерами, железнодорожными составами и гидравлическим способом.

Для эффективного использования экскаватора и транспортных средств целесообразно принимать емкость транспортной единицы равной 4—10 объемам ковша экскаватора.

Дата добавления: 2015-07-10