Технический термин применяют в строительной и горнодобывающей отрасли в том случае, когда речь идёт о работе тяжёлой техники на разработке карьеров, котлованов зданий, сооружений. Забой экскаватора представляет собой производственную площадку, в границах которой происходит перемещение грунта.
В зависимости от масштаба работ, технологической карты подбирают вид и мощность машины. Экономически целесообразно заказать аренду экскаватора (http://www.mtarenda.ru/arenda_ekskavatora) согласно техническим требованиям. Техника небольшой производительности стоит дешевле, но увеличит сроки работы на объекте. Кроме того, чрезмерные нагрузки выведут из строя узлы и агрегаты рабочего оборудования.
Виды экскаваторов
Ковш является основным органом экскаватора. Технику для разработки горной породы оснащают одним или несколькими ковшами. Одноковшовая машина перемещает землю при повороте осевой платформы. Существует следующие виды одноковшовых экскаваторов:
- драглайн;
- прямая;
- обратная лопата.
В зависимости от направления движения стрелы техника снабжена прямой или обратной лопатой. Ковш жёстко закреплён на рукоятке машины, выгрузка грунта происходит в отвал и автотранспорт. Модели оснащены механическим или гидравлическим приводом. Драглайн оборудован ковшом на гибкой подвеске из троса. Вылет стрелы самоходной машины достигает 120 метров, а ёмкость ковша до 4–120 м3. Драглайном перемещают рыхлый грунт с площадки, расположенной выше или ниже уровня стоянки.
В роторной и цепной многоковшовой машине рабочее оборудование движется по кругообразной траектории. Производительность шагающего роторного экскаватора 800–10000 м3/час. Различия в устройстве рабочего оборудования влияют на технологию разработки, площадь и форму котлована.
Виды забоев
Цепные многоковшовые экскаваторы производят выработку горной породы во фронтальном забое. Мощное оборудование, перемещаясь по площадке, режет ковшами плотные грунты с удалением в отвал. Используют технику в сооружении каналов, траншей, для вскрытия карьеров.
Торцовый забой выполняют роторные экскаваторы, драглайны, лопаты с механическим приводом. В результате деятельности горно-разрабатывающего оборудования получают характерную для открытой добычи угля форму карьера. Разработка проходит из плоскости, расположенной ниже горизонта экскаватора.
Сложный забой, с грунтами различной плотности, выполняют уступами. Технику для рыхления размещают в верхней части, а экскаваторы на нижних участках карьера. В проектировании ступенчатого забоя рассчитывают высоту уступа исходя из наполняемости ковша, производительности оборудования и создания безопасных условий работы.
В процессе разработки происходит нависание породы над нижними ярусами. Устойчивость козырька зависит от вида горной породы, её способности к осыпанию. Параметры забоя являются расчётными величинами, находятся в прямой взаимосвязи с техникой, свойствами грунта, способами разработки.
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.
10. Технология разработки грунтов экскаваторами с рабочим оборудованием «прямая лопата»
Экскаваторы с прямой лопатой, ведут разработку грунта выше уровня своей стоянки. Ковш при этом движется снизу вверх и от экскаватора. Прямой лопатой разрабатывают грунт чаще с погрузкой в транспортные средства.
Ковш прямой лопаты заполняется грунтом при движении вверх вдоль откоса забоя (рис.5.4). Радиус резания прямой лопаты - расстояние от зубьев ковша до оси поворота экскаватора - величина, переменная по высоте.
Наиболее характерные радиусы резания - наибольший и на уровне стояния. Каждый из них имеет два значения: минимальное R р min и R 0 min при втянутом положении рукояти до отказа назад и максимальное R р max и R omax при выдвижении рукоятки вперед напорным механизмом. Значение их зависит также от угла наклона стрелы. Наибольший радиус резания экскаватора измеряют на уровне расположения напорного вала.
Рис. 5.4. Рабочее оборудование для земляных работ и рабочие параметры прямых лопат.
Рис. 5.5. Схема забоя и основные рабочие параметры гидравлических экскаваторов
с рабочим оборудованием прямая лопата: максимально возможная высота копания; наибольший и наименьший радиусы копания (резания) на уровне стоянки экскаватора R р max и R р min ; радиус выгрузки R в; высота выгрузки H в.
Минимальный радиус резания на уровне стояния прямой лопаты определяется расстоянием от оси экскаватора до точки касания земли зубьями ковша, которая находится примерно на вертикали, проходящей через ось напорного вала.
Высота забоя прямой лопаты имеет три значения: минимальное, нормальное, максимальное.
Минимальная высота забоя соответствует глубине выемки, при которой достигается заполнение ковша за одно черпание. На легких грунтах с малым сопротивлением резанию толщина стружки может быть большая, что позволяет сократить длину набора. В тяжелых грунтах из-за малой толщины стружки минимальная высота забоя будет больше.
В среднем нормальная высота забоя прямой лопаты равна высоте напорного вала h нв над уровнем стояния экскаватора.
Максимальная высота забоя соответствует наибольшей возможной высоте подъема ковша над уровнем стояния экскаватора. При высоте забоя, превышающей наибольшую высоту резания грунта экскаватором, сверху образуется так называемый козырек, особенно в связных и влажных грунтах. При обрушении козырька могут быть нанесены повреждения механизмам и обслуживающему персоналу.
Наибольший радиус выгрузки R в max так же как и радиус резания, измеряют при положении зубьев ковша на уровне оси напорного вала (рис. 5.5). Этому же положению соответствует нормальная высота выгрузки Н в , измеряемая от уровня стояния экскаватора до нижней кромки открытого, свободно висящего днища ковша. При максимально поднятом вверх ковше будет наибольшая высота выгрузки R в max и соответствующий ей радиус выгрузки R в .
Разработку грунта ЭО прямая лопата производят лобовым и боковым забоем.
При лобовом забое экскаватор разрабатывает за один проход грунт впереди и сбоку от оси хода, которую совмещают с осью выемки. Разрабатываемый грунт грузят в транспортные средства, располагаемые на уровне подошвы забоя сзади экскаватора. При данном способе разработки угол поворота ЭО к транспортному средству достигает 140…180 0 , что значительно снижает производительность экскаватора. Поэтому лобовой забой принимают крайне редко, в основном при устройстве въездного пандуса в котлован или при разработке первой (пионерной) проходки.
При боковой разработке экскаватор черпает грунт преимущественно сбоку от оси по ходу экскаватора, который выгружают в транспортные средства, размещаемые либо на уровне стояния экскаватора, либо несколько выше на уступе, причем ось передвижения транспортных средств располагают параллельно оси хода экскаватора. Этот вид разработки возможен при широкой выемке, осуществляемой за два и более прохода.
Разработка боковым забоем предпочтительна, так как обеспечиваются лучшие условия для подъезда и погрузки транспортных средств, уменьшается угол поворота экскаватора, что способствует более производительной работе машин.
Ширина выемки поверху при лобовом забое может колебаться в значительных пределах
В л = (0,8…1,9) R р.
При ширине забоя поверху (0,8... 1,5) R р безрельсовые транспортные средства (самосвалы) подают с одной стороны сзади экскаватора, а при ширине поверху (1,5...1,9) R р - с обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц и уменьшает среднее значение угла поворота. В некоторых случаях для сокращения холостых проходов экскаватора и облегчения условий маневрирования автосамосвалов можно применить уширенный до 2,5 R р лобовой забой с перемещением экскаватора по зигзагу.
При ширине выемки, превышающей 2R р разработку грунта осуществляют при боковом забое прямых лопат, когда экскаватор черпает грунт преимущественно с одной стороны от оси перемещения и частично впереди себя.
С одной стоянки экскаватор может выбрать грунт впереди себя на длину не больше чем длина напорного хода рукояти - l н .
Шаг экскаватора
Ш = (0,75…0,08) l н.
Чтобы уменьшить недоборы по откосу уступа, не допускают работу экскаватора с предельными значениями радиусов резания. Тогда с учетом длины шага экскаватора расстояние от оси экскаватора до бровки откоса забоя не может быть больше:
Вести разработку грунта в сторону транспортных средств нецелесообразно с поворотом в плане на угол более 45°, так как при большем угле затрудняется набор грунта, который отодвигается в выработанное пространство, за пределы радиуса резания экскаватора.
Наибольшая ширина ленты при боковой разработке
В л = В 1 + В 2 – (R р – R 0 max).
При боковом забое транспортные средства могут размещаться не только на уровне стояния экскаватора, на уступе со стороны выработанного пространства, на поверхности земли (при небольшой глубине выемки).
Транспортные средства следует размещать на некотором расстоянии от подошвы откоса (0,5...1,0 м), а также вне зоны обрушения грунта, если они стоят на уступе выше экскаватора.
Среднее значение угла поворота в плане определяется между направлениями на центр тяжести разрабатываемой части грунта в центр тяжести места выгрузки.
Возможность опускания рукояти ниже уровня стояния экскаватора позволяет ему самостоятельно войти в забой без помощи других механизмов. Заглубление происходит с постепенным продвижением вперед при уклоне пути не более 1:8...1:10. Образовавшаяся траншея дает возможность пройти следующую ленту с большей глубиной, так как транспортные средства уже могут перемещаться по дну первой (пионерной) траншеи.
Если проектная глубина выемки значительно превышает максимальную глубину резания экскаватора, то разработку ведут в несколько ярусов, число которых определяется так:
n я = Н/Н р max ,
где Н - глубина выемки; Н р max - максимальная глубина резания принятым экскаватором; n я - число ярусов разработки с округлением до большего целого.
Вход экскаватора в каждый ярус осуществляется прокладкой пионерных траншей, глубина которых определяется условиями погрузки грунта.
В процессе разработки грунта прямой лопатой откосы выемки получают криволинейную форму, что обычно не соответствует заданной форме откоса. Это требует последующих доработок другими механизмами (драглайнами, бульдозерами, экскаваторами и др.).
Все земляные работы, выполняемые одноковшовыми экскаваторами, разделяются на две группы: бестранспортные и транспортные.Бестранспортными схемами называются такие схемы, при которых экскаватор разрабатывает грунт и укладывает его в отвал (насыпь), кавальер или в земляное сооружение. При простой бестранспортной схеме разработки грунт укладывается в отвал или кавальер без последующей его перевалки (переэкскавации), при сложной - во временный (первичный) отвал и подлежит частичной или полной переэкскавации.
Транспортными являются схемы, при которых грунт грузится экскаватором в автосамосвалы (рис.1) и отвозится в заданное место. При этом возможны различные схемы движения транспорта: тупиковые (автосамосвалы подъезжают к экскаватору и возвращаются по тому же пути) и сквозные (автосамосвалы подъезжают к экскаватору без маневрирования и после погрузки уезжают по дороге, являющейся продолжением въездного пути).
Рис.1. Транспортные схемы работы экскаватора, оборудованного прямой лопатой
а - лобовая широкая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт, перемещающийся по подошве забоя; б - боковая проходка с погрузкой грунта в автотранспорт
Схема производства работ зависит от особенностей строительства. Например, в водохозяйственном, нефтегазопроводном и транспортном строительстве преобладают бестранспортные схемы, а в промышленном и жилищном - транспортные.
Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами производят проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматривают в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) и с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.
Разработка грунта осуществляется лобовыми или боковыми проходками. При лобовой проходке экскаватор, ось хода которого совпадает с осью земляного сооружения или находится в площади ее сечения, разрабатывает три откоса выемки - два боковых и торцевой.
Боковые проходки бывают двух типов: закрытая (рис.2, а, б), когда ось хода экскаватора располагается сбоку сечения выемки (экскаватор разрабатывает, три откоса - два боковых и торцевой) и открытая (рис.2, в), когда экскаватор перемещается вдоль полосы и разрабатывает два откоса (боковой и торцевой).
Рис.2. Схема разработки выемок экскаватором, оборудованным обратной лопатой
а - боковой закрытой проходкой и одинаковой крутизной откосов; б - то же, с разной крутизной откосов; в - боковой открытой проходкой
Забоем называют рабочую зону экскаватора, включающую площадку, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, отрываемого с одной стоянки, и площадку для стоянки транспортных средств под погрузкой.
Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы ковшом с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации. Для этого принимают ширину проходок (забоев) с таким расчетом, чтобы экскаватор мог работать при средней величине углов поворота не более 70 ; глубину (высоту) забоев - не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша "с шапкой" за один прием черпания (копания); длину проходов - с учетом возможно меньшего количества переходов экскаватора в забое. Уклоны проходок предусматриваются такими, чтобы предотвратить приток и скопление в забоях грунтовых и поверхностных вод.
Допустимая крутизна временных откосов выемок
В грунтах естественной влажности при отсутствии грунтовых вод и расположенных поблизости подземных сооружений разработка выемок с вертикальными стенками без их крепления может осуществляться на глубину не более: 1 м - в песчаных насыпях и гравийных грунтах; 1,25 м - в супесях; 1,5 м - в суглинках и глинах; 2 м - в особо плотных нескальных грунтах.При разработке грунтов естественной влажности крутизна откосов выемок (1:m), разрабатываемых без крепления на глубину 2 - 5 м, принимается по данным табл.1.
При глубине выемки более 5 м крутизна откосов устанавливается по расчету. Крутизну откосов выемок в глинистых переувлажненных дождевыми, снеговыми (талыми) водами грунтах следует уменьшить до угла естественного откоса a 0 , который для песка составляет обычно 30 - 35 супеси 35...40, суглинка и глины 40. За состоянием откосов выемок необходимо вести систематическое наблюдение, осматривая грунт перед началом работ.
Таблица 1
Допустимая крутизна откосов котлованов и траншей
| Грунт | При глубине выемки, м | |||||
| до 1,5 | до 3 | до 5 | ||||
| Угол откоса выемки, град | Крутизна откоса | Угол откоса выемки, град | Крутизна откоса | Угол откоса выемки, град | Крутизна откоса | |
| Насыпной естественной влажности | 76 | 1:0,25 | 45 | 1:1 | 38 | 1:1,25 |
| Песчаный и гравийный (насыщенный) | 63 | 1:0,5 | 45 | 1:1 | 45 | 1:1 |
| Глинистый | ||||||
| супесь | 76 | 1:0,25 | 56 | 1:0,67 | 50 | 1:0,85 |
| суглинок | 90 | 1:0 | 63 | 1:0,5 | - | 1:0,75 |
| глина | 90 | 1:0 | 76 | - | - | 1:0,5 |
| Лессовидный сухой | 90 | 1:0 | 63 | 1:0,5 | 63 | 1:0,5 |
Минимальное расстояние от поворачивающихся частей платформы (задней части платформы ковша) до автосамосвалов, находящихся на рабочем месте экскаватора, строений и столбов должно быть не менее d = 1 м (рис.3, а). Минимальное расстояние до откосов определяется по прямой линии, перпендикулярной откосам.
Рис.3. Определение минимально допустимого расстояния
а - между экскаватором и строениями; б - между экскаватором и отвалом
Минимальное расстояние D от оси хода экскаватора до подошвы откоса выемки или отвала (рис.3, б) зависит от радиуса вращения задней части платформы r, допустимого угла откоса отвала И, высоты части платформы h 3
Так, например, при крутизне откоса отвала от 1: 0,5 до 1: 1,2 величина D изменяется для экскаваторов:
Э-1252Б - 4,1...3,6 м; ЭО-4321А, ЭО-4123А-3,5...2,8 м; ЭО-4121А, ЭО-4121Б - 4…3 м; ЭО-5122А, ЭО-5123 - 4,1...3,1 м.
При разработке котлованов и выемок экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном, необходимо правильно установить машину относительно верхней бровки откоса.
Минимальное расстояние от опор экскаватора до верхней бровки откоса выемки при условии соблюдения допустимого угла откоса o и глубине выемки до 5 м должно быть не менее d = 1 м. Если гусеницы установлены вдоль откоса (для боковой бровки откоса рабочего места), расстояние между бровкой откоса и гусеницей определяется согласно рис.4, а.
Рис.4. Определение минимально допустимого расстояния от верхней бровки откоса до опор экскаватора
а - гусеница экскаватора расположена параллельно откосу; б - то же, перпендикулярно откосу; в - отсчет расстояния от башмака
выносной опоры до бровки; г - схема отсчета для гусеничного экскаватора; д - то же, для пневматического экскаватора
Если же гусеницы установлены перпендикулярно откосу (для лобовой бровки откоса рабочего места), то отсчет не обходимого расстояния от опоры экскаватора до бровки откоса следует производить от точки F (рис.. 4, б) и оно составит d + 0,4t 0 = 110...115 см (t 0 - длина гусеничного звена). На экскаваторах, имеющих выносные опоры, расстояние от опоры до бровки откоса определяют согласно рис.4, в. При определении размеров боковых проходок наименьшее расстояние от опор экскаватора до верхней бровки откоса устанавливают согласно рис.4, г, д.
Бермы безопасности
При установке экскаватор близко к бровке откоса возникает опасность обрушения откоса, сползания или опрокидывания экскаватора. В связи с этим вдоль верхней бровки откоса оставляется предохранительная полоса, называемая бермой безопасности. Ширина бермы безопасности определяет минимальное расстояние для прохождения транспортных средств, землеройных и других машин от бровки откоса. Ее размер зависит в основном от высоты откоса и свойств грунтов (табл.2).Таблица 2
Величина берм безопасности, м
Доработка оснований выемок
В связи со сложной конфигурацией рабочего контура ковша (наличие зубьев, криволинейная форма) и кинематикой движения ковша в грунте невозможно точно выполнить заданные отметки дна или откоса выемки. Степень точности работы зависит от возможности изменения угла передней стенки ковша относительно поверхности грунта. При этом у гидравлических экскаваторов точность работы больше, чем у механических. В ряде случаев основания земляных сооружений (котлованы и траншеи под фундаменты, а также каналы, подлежащие облицовке) необходимо устранить без нарушения естественной структуры грунта.Доработку оснований и откосов выемок осуществляют специальными ковшами с козырьками, телескопическим оборудованием, оборудованием с автоматическим устройством контроля движения кромки ковша по заданной траектории. Для этих работ используют также бульдозеры и автогрейдеры.
Наибольшая производительность экскаватора достигается при соблюдении следующих условий: исправность экскаватора; своевременный технический уход за машиной; максимальное наполнение ковша; своевременная очистка ковша от налипающего и намерзающего грунта; рациональное использование времени на полезную работу ковша; сведение к минимуму затрат времени на выполнение вспомогательных операций (передвижку экскаватора, очистку ковша и т. п.).
Для наполнения ковша с наименьшими затратами времени режущие и рыхлящие органы его (зубья стандартных ковшей, сплошные режущие кромки ковшей полукруглой формы) затачивают; первоначальные размеры их восстанавливают своевременно по мере износа во время профилактического осмотра.
Регулировку подвески ковша экскаватора к канатам (драглайны) и крепление его к рукояти (прямая лопата) осуществляют в соответствии с видом грунта, с очертаниями забоя, обеспечивая оптимальный угол врезания котла в грунт. Для разработки легких грунтов (I и II групп) угол между осью рукояти и задней стенкой ковша должен быть 125, а плотных грунтов - 105°.
При работе экскаватора не следует допускать недогрузку или перегрузку транспортных средств, а так же неравномерную загрузку площади кузова. При наличии в забое негабаритных кусков свыше l (крупных валунов, разрыхленных кусков скальных и мерзлых грунтов и т.п.) их обычно отодвигают ковшом в сторону. Погрузка отдельных крупных кусков в порядке исключения может производиться при соблюдении специальных требований.
Экскаваторы с прямой лопатой
Применяют для разработки грунта, расположенного выше уровня стоянки экскаватора. Их используют в основном при разработке котлованов, разрезных и пионерных траншей (первых проходок), выемок при дорожном и гидротехническом строительстве, магистральных каналов, траншей для коллекторов и фундаментов зданий.При работе экскаватора с прямой лопатой применяют только транспортные схемы, поскольку малые линейные размеры экскаватора не могут обеспечить достаточного объема отвала для нормальной работы.
Грунт разрабатывают лобовыми и боковыми проходками (рис.5, а, б).
Рис.5. Разработка котлованов одноковшовыми экскаваторами
а - лобовая проходка прямой лопаты с односторонней погрузкой грунта в самосвалы; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - то же с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - поперечно-торцевая проходка; д - боковая проходка; е - торцевая проходка обратной лопаты или драглайна при перемещении по прямой; ж - то же, с двумя проходами экскаватора; з - то же, при зигзагообразном перемещении экскаватора; и - поперечно-торцевая проходка; к - продольно-торцевая проходка
При выборе схемы разработки забоя гидравлическим экскаватором, оборудованным прямой лопатой, необходимо учитывать возможность копания двумя способами: интенсивным горизонтальным внедрением зубьев ковша в нижнюю, среднюю и даже в верхнюю часть забоя с последующим поворотом относительно рукояти (раздельное копание) или ступенчатым внедрением ковша в забой с небольшим поворотом его относительно рукояти (совмещенное копание).
Гидравлические экскаваторы, оборудованные пря мой лопатой, имеют следующие преимущества: увеличение мобильности и маневренности; увеличение усилий на зубья ковша; сокращение продолжительности рабочих циклов за счет уменьшения массы машины и интенсификации процесса копания; увеличение наполнения ковша, особенно в низких забоях; увеличение ряда рабочих параметров (радиуса копания на горизонте установки, глубины копания ниже уровня стоянки); облегчение извлечения из забоя и погрузки негабаритных кусков грунта; повышение эффективности раздельной выемки различных грунтов из забоя.
Наименьшая высота забоя, обеспечивающая наполнение ковша механического экскаватора грунтом "с шапкой", при разработке прямой лопатой зависит от вида (прочности) грунта и вместимости ковша экскаватора (табл.3).
Таблица 3
Наименьшая высота забоя, обеспечивающая наполнения ковша "с шапкой", м
| Группа грунта | Вместимость ковша, м | |||||
| 0,25 | 0,4 … 0,5 | 0,65 … 0,8 | 1 … 1,25 | 1,6 … 2,5 | ||
| I, II | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3 | 3 | |
| III | 2,5 | 2,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | |
| IV | 3 | 3,5 | 5,5 | 6 | 6 | |
При работе гидравлических экскаваторов наименьшая высота забоев (из условия наполнения ковша) должна составлять 2 - 3 высоты ковша экскаватора.
При разработке грунта прямой лопатой без применения взрывных работ наибольшую высоту забоев принимают равной максимальной высоте копания экскаватора.
Наибольшая высота забоя у экскаваторов, оборудованных прямой лопатой с механическим приводом при угле наклона стрелы к горизонту 45...60° при вместимости ковша 0,25 ... 2,5 м 3 составит 4,8 ... 10,8 м.
При разработке связных грунтов универсальными гидравлическими экскаваторами, оборудованных прямой лопатой, максимальная высота забоев должна приниматься примерно на 30 % меньше наибольшей кинематической высоты копания Н к указанной в технической характеристике:
Н max Это обстоятельство объясняется тем, что фактическая высота копания (в контакте с забоем) на 25...35 % меньше Н к
При разработке взорванных полускальных и скальных грунтов и пород экскаваторами типа "прямая лопата" высота забоя зависит от свойств грунтов и размеров экскаваторов. Минимальная высота забоя определяется из условия наполнения ковша за один цикл, но не должна быть менее двойной-тройной высоты ковша. Наибольшая высота определяется физико-механическими свойствами взорванной массы (сыпучая, связносыпучая и связная) и условиями безопасности работ.
Проведенными исследованиями процесса копания и оборудования взорванных пород карьерными и строительными экскаваторами типа прямая лопата" установлено, что максимальная высота забоя определяется: свойствами взорванной массы (коэффициентом разрыхления К p средним размером куска d ср и наличием глинистых включений); характером и параметрами процесса обрушения взорванных грунтов при подработке забоя (объемом, частотой и длительностью обрушения, глубиной развала пород по подошве забоя и т.д.); типом и рабочими параметрами экскаватора.
В связных взорванных грунтах (коэффициент раз рыхления К p = 1,1 . . . 1,2), для которых характерны обрушения "одной волной", высота забоя может лишь незначительно превышать максимальную высоту копания механического экскаватора - до 10...15 %, а при наличии негабаритных кусков не должна превышать ее. При хорошем качестве дробления породы (К p = 1,3 . . . 1,5; d ср У гидравлических экскаваторов, оборудованных прямой лопатой, максимальная высота забоя для сыпучих и связносыпучих взорванных грунтов может превышать максимальную кинематическую высоту копания экскаватора не более 10 %. Это обстоятельство связано с меньшим значением фактической высоты копания (в контакте с забоем) по сравнению с величиной Н k .
При разработке грунта прямой лопатой с предварительным рыхлением взрывным или механическим способом (мерзлых грунтов, конгломератов и т. п.) ширина зоны рыхления во избежание нависания козырь ков над забоем должна быть шире проходок не менее чем на 1 м.
Вдоль бровок откосов забоев, разрабатываемых прямой лопатой, удаляют все крупные камни, пни и другие предметы во избежание падения их в забой.
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 которой должна соответствовать технологическим нормам. Верхняя часть выемки может разрабатываться затем скреперами, а оставшаяся часть выемки разбивается на ярусы и разрабатывается прямыми лопатами. Оставшаяся часть грунта и откосов может дорабатываться драглайном.
Для экскаваторов, оборудованных прямой и обратной лопатой, параметры выгрузки ковша определяются высотой выгрузки и ее радиусом, указываемых в характеристиках экскаваторов.
Высота выгрузки ковша в самосвалы определяется расстоянием от уровня стоянки экскаватора (самосвала) до нижней части ковша (при открытом днище). Ковш экскаватора над кузовом самосвала должен располагаться так, чтобы весь грунт свободно высыпался из него, равномерно в кузов самосвала, полностью используя полезный объем кузова. При повороте ковша он не должен задевать кузов и находящийся в нем грунт. Размеры кузова самосвала обеспечивают возможность перевозки грунтов различной плотности. При перевозке легких грунтов объем кузова используется полностью, а при перевозке скальных - частично (рис.6). Высшая точка насыпи грунта в кузове не должна превышать его борт более чем 0,3 м.
Рис.6. Определение погрузочной высоты экскаватора
а - ковш с откидывающимся днищем; б - поворачивающийся ковш
Необходимое превышение нижней точки ковша при его выгрузке над кузовом самосвала при достаточно высокой квалификации машиниста должно быть 0,1 м. Наименьшая высота выгрузки в транспорт определяется выражением
H p = H k + (дельта)H = H k + 0,1
H k - высота борта самосвала от уровня стоянки; (дельта)H - превышение ковша экскаватора в момент разгрузки над бортом самосвала.
Для равномерного распределения грунта в кузове самосвала ковш экскаватора с открывающимся днищем должен располагаться по центру кузова, а расстояние поворачивающегося ковша от борта кузова составлять 0,3 В a , где В a - ширина кузова. Для удобства выгрузки и уменьшения просыпания широкий ковш (погрузчика) следует подавать на разгрузку с боковой стороны кузова.
Экскаваторы с обратной лопатой применяют для разработки грунта по транспортным и бестранспортным схемам, при расположении экскаватора на верху разрабатываемой площадки. Работа ведется лобовыми и боковыми проходками, смещая ось рабочего хода экскаватора в сторону подхода транспортных средств.
При работе закрытой и открытой боковой проходкой параметры разрабатываемого сооружения будут различными. Так, при выполнении закрытой боковой проходки крутизна обоих откосов выемки может быть одинаковой или разной. Во втором случае глубина разработки может быть увеличена в 1,6 раза. При разработке выемки открытой боковой проходкой глубина может быть увеличена еще на 20 %, но при этом возможный объем отвала и расстояние между отвалом и выемкой уменьшаются почти в 10 раз, что вызывает необходимость грузить грунт в транспорт.
При наличии больших неровно поверхность проходки при разработке грунта обратной лопатой (в пределах ширины пути передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдером. Наименьшую глубину забоя определяют и условия наполнения ковша "с шапкой", а наибольшие размеры проходок - по параметрам обратных лопат, указанным в паспорте.
Драглайны
Драглайны применяются для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора лобовыми (рис.7, а) или боковыми (рис.7, б) проходками в отвал или транспортные средства. Преимуществом драглайна по сравнению с обратной лопатой являются большие радиус действия и глубина копания. Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты I-III групп, в том числе обводненные и со слабой несущей способностью.
Рис.7. Схемы работы драглайна
а - лобовая проходка; б - боковая проходка
Автотранспорт в зависимости от условий работы может располагаться по верху разработки (см.рис.7, а) или по подошве забоя (см.рис.7, б).
В последней схеме обеспечивается меньший угол поворота экскаватора при выгрузке, но при большой водонасыщенности грунтов могут быть созданы недостаточно благоприятные условия для передвижения автотранспорта по подошве котлована.
При работе в отвал (навымет) угол поворота стрелы принимают: при сооружении выемок дорог - 90 ... 120°; при возведении насыпных сооружений - не свыше 90°.
При погрузке грунта в транспортные средства, находящиеся на уровне стоянки экскаватора, угол поворота экскаватора принимают 70 ... 180°; максимальную глубину разработки - в пределах указанных в табл.4.
Таблица 4
Максимальная глубина разработки грунтов при различных параметрах драглайнов
| Вместимость ковша, м 3 | Длина стрелы, м | Глубина разработки, м, при проходке | |
| боковой | лобовой | ||
| 0,4 … 0,5 | 10 | 4,4 … 3,8 | 7,3 … 5 |
| - | 13 | 6,6 … 5,9 | 10 … 7,8 |
| 0,65 … 0,8 | 11 | 3,5 … 2,5 | 7,5 … 6,5 |
| 6 … 4,5 | 10 … 9,5 | ||
| 1 … 1,25 | 13 | 5,8 … 4,9 | 9,5 … 7,4 |
| - | 16 | 8 … 7,1 | 12,2 … 9,6 |
| 1,6 … 2,5 | 15 | 7,4 … 6,5 | 12 … 9,6 |
| 20 | 10,7 … 9,4 | 16,3 … 13,1 | |
| 25 | 14 … 12,5 | 20,6 … 16,6 | |
Примечание. Углы наклона стрелы к горизонту 30 … 45°.
Во всех случаях, когда состояние грунта и размеры подошвы проходки драглайна позволяют подавать автосамосвалы по дну проходки, применяют поперечно-челночный или продольно-челночный способ погрузки (рис.8). При поперечно-челночном способе углы поворота экскаватора не превышают 15°, сокращается время на разгрузку ковша и на реверсирование поворотного движения после его разгрузки.
Рис.8. Схема разработки забоя драглайном
а - поперечно-челночная; б, в - продольно-челночная; 1 - самосвал; 2 - опускание ковша и набор грунта; 3 - окончание набора и подъем ковша; 4 - разгрузка ковша
При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова самосвала и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. В этом случае поворотные движения экскаватора практически отсутствуют.
При челночных способах погрузки грунта ширина проходки и глубина забоя не влияют на производительность экскаватора, а высота подъёма ковша определяется не высотой забоя, а высотой погрузки самосвала.
Ковш экскаватора выводят из забоя немедленно после его заполнения. При этом во избежание высыпания грунта из ковша во время поворота экскаватора к месту выгрузки передняя (режущая) часть ковша должна быть несколько выше задней. Поворот экскаватора совмещают с подъемом ковша на высоту разгрузки, поворот от места разгрузки к забою - с опусканием ковша до уровня врезания его в грунт.
В связи с тем, что по конструктивным условиям ковш драглайна имеет ограниченные возможности врезания в грунт, следует обращать особое внимание на качество подготовки забоя взрывным и механическим способом.
Наибольшая и рекомендуемая ширина лобовой проходки при работе драглайна зависит от длины и угла наклона стрелы, величины передвижки и угла поворота. Наибольшая производительность драглайна достигается при средних углах поворота в забое 70 90°. Поэтому рекомендуемая ширина проходки обычно составляет 70...80 % максимальной.
Техника безопасности
При работе на экскаваторах следует руководствоваться СНиП "Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования", а также правилами, изложенными в инструкции по эксплуатации экскаватора: В забое экскаватор необходимо устанавливать на ровной спланированной площадке. Работа на уклонах не разрешается.При работе прямой лопатой в высоком забое необходимо удалять находящиёся сверху козырьки и крупные камни, поскольку при осыпании грунта они могут повредить экскаватор и стать причиной несчастного случая.
Запрещается нахождение людей и производство каких-либо других работ в зоне действия экскаватора; путь передвижения экскаватора в предёлах строительной площадки должен быть заранее спланирован, а на слабых грунтах усилен инвентарными щитами.
Производство земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций (газопроводов, электрокабелей и др.) допускается только с письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций. К разрешению должен быть приложен план (схема) с указанием расположения и глубины заложения коммуникаций. До начала работ необходимо установить знаки, указывающие место рас положения подземных коммуникаций.
При приближении к подземным коммуникациям земляные работы должны производиться под наблюдением прораба или мастера, а в непосредственной близости от газопровода и кабелей, находящихся под напряжением, кроме того, под наблюдением работников газового хозяйства и электрохозяйства.
Разработка грунта в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций допускается только вручную лопатами; использовать ломы, кирки и пневмомашины запрещается.
Погрузка грунта в самосвалы экскаватором должна производиться со стороны заднего или бокового бока самосвала. Нахождение людей во время погрузки между экскаватором и транспортным средством запрещается.
Во время перерывов в работе ковш экскаватора должен быть опущен на землю. После окончания работы машинист экскаватора обязан не только прочно установить ковш, но и затормозить экскаватор.
В пределах призмы обрушения запрещаются складирование материалов, движение и установка строительных машин и транспорта, а также установка столбов линий связи.
Производство работ в траншеях и котлованах, подвергающихся увлажнению после их полного или частичного отрытия, допускается в том случае, если будут приняты меры предосторожности против обрушения грунта. Для этого прорабу или мастеру необходимо тщательно осмотреть состояние откосов перед началом работы каждой смены; необходимо обрушить грунт в местах обнаружения нависей и трещин у бровок и на откосах; временно прекратить работы до высыхания грунта; уменьшить крутизну откосов на участке, где производство работ является неотложным.
Выбор транспортных средств
Выбор транспортных средств производится с учетом следующих требований:технологические параметры самосвала (высота борта кузова и его размеры) должны соответствовать параметрам экскаватора;
вместимость кузова самосвала должна обеспечивать погрузку не менее трех ковшей грунта (обычно 3-6 ковшей).
В зависимости от плотности в кузове самосвала помещается различный объем грунта, в свою очередь объем грунта в ковше экскаватора также зависит от плотности грунта и наполнения ковша (табл.5).
Таблица 5
Коэффициент наполнения ковша К н
Экскаваторы-планировщики
Экскаваторы-планировщики имеют телескопическое оборудование, которое применяется на универсальных экскаваторах как сменное оборудование (например, экскаватор ЭО-3322), а на некоторых специальных экскаваторах оно является единственным видом оборудования.Телескопическое оборудование выпускается на экскаваторах 3-й размерной группы и имёет нормальные и удлиненные стрелы. Оно предназначено в основном для производства зачистных работ на откосах насыпей и выемок. Его основные параметры выбирают из условия возможности движения ковша без одновременного поворота стрелы, чем достигается большая точность и простота работы.
Общая глубина (высота) планируемой поверхности зависит от крутизны откоса. Если длина откоса больше рабочих параметров экскаватора, откос делят на зоны, длина которых равна величине хода выдвижной части стрелы (рис.9, а). Планировку откосов можно производить снизу-вверх или сверху-вниз. Экскаваторы с телескопической стрелой применяют также при планировке площадей (рис.9, б), при работе в стесненных условиях, например в местах пересечения траншей с уложенными ранее коммуникациями (рис.9, в), в этом случае телескопическим оборудованием производится разработка грунта выше и ниже трубопровода. Это же оборудование применяют при разработке грунта в непосредственной близости от строений (рис.9, г), при погрузке грунта в самосвалы или отвал. Размеры стесненных мест составляют по высоте 4,5...5 м, по ширине 8.. м. Глубина разработки 2,5…3 м.
Рис.9. Возможные схемы работы экскаватора с телескопическим оборудованием
а - планировка откосов; б - планировка основания; в - расчистка пространства около трубопровода; г - разработка приямка у стен закрытого помещения; д - разработка траншей с вертикальными стенками и щитами; е - разработка траншеи с откосами
Телескопическое оборудование применяют также при разработке узких траншей с вертикальными стенками с креплением щитами и распорками. Для работы телескопического оборудования требуется места в 3... 4 раза меньше, чем для обратной лопаты. Этим обеспечивается более быстрая установка щитов и уменьшается опасность обрушения незащищенных откосов (рис.9, д). Телескопическим оборудованием можно также разрабатывать котлованы и траншеи лобовыми (рис.9, е) и боковыми проходками.
Экскаваторы непрерывного действия
Роторные (ЭТР) и цепные (ЭТЦ) траншейные экскаваторы обеспечивают разработку траншей и каналов глубиной 2...3 м, шириной понизу 2...3 м с крутизной откосов 1:1 и 1:1,5.В зависимости от грунтовых условий и глубины траншеи разрабатывают с вертикальными стенками или откосами. Разработка траншей с вертикальными стенками роторными и цепными экскаваторами в связных грунтах (суглинках, глинах) для укладки трубопроводов плетями на глубину не более 3 м допускается без креплений. В местах, где спускают рабочих в траншею для выполнения работ, устраивают на нее обходимых расстояниях откосы и крепления.
До начала работы экскаватора поверхность земли по трассе траншеи обычно планируют бульдозером. Рытье траншеи, как правило, начинают со стороны низких отметок продольного профиля и ведут навстречу уклону для стока поверхностных и грунтовых вод.
Длинные траншеи можно разрабатывать одновременно несколькими роторными и цепными экскаваторами. Каждому экскаватору выделяется участок длиной 1...5 км в зависимости от условий строительства.
Если параметры рабочего органа ЭТР или ЭТЦ не позволяют разработать траншею до проектной глубины, то применяют совместную работу экскаватора с бульдозером.
По первой схеме (рис.10, а) вначале бульдозерами или скреперами отрывают выемку шириной 3,5...3,6 м, планируют дно этой выемки и затем углубляют до проектной отметки роторным экскаватором. Максимальная глубина траншеи в этом случае составит 4 м (2+2), причем около 70 % грунта разрабатывается менее производительными машинами (бульдозерами или скреперами).
Рис.10. Схемы разработки глубоких траншей роторными экскаваторами и бульдозерами
а - последовательная; б - параллельная; в - комбинированная; 1 - разработка бульдозером; 2 - разработка роторным экскаватором
По второй схеме (рис.10, б) пионерную выемку разрабатывают в два этапа: вначале отрывают траншею роторным экскаватором, а затем выемку уширяют до необходимых размеров. При этой схеме объем грунта, разрабатываемый бульдозерами, составляет до 50%.
По третьей схеме (рис.10, в) выемку разрабатывают двумя проходами экскаватора, которым выполняются две параллельно расположенные траншеи. Оставшийся целик грунта разрабатывают косопоперечными проходками бульдозера, при этом срезают и выполаживают откос выемки со стороны отвала, куда бульдозер транспортирует грунт. При этой схеме бульдозером дорабатывается менее 50 % общего объема грунта.
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
