Разработка грунта: основные способы

Разработка грунта может осуществляться следующими методами:

• Механизированный метод, при котором грунт послойно нарезают рабочим органом какой-нибудь землеройной машины;
• Гидромеханический, когда грунт разрабатывают с помощью воды, превращая его в пульпу. Допустимо использование гидромонитора или земснаряда;
• Взрывной способ. Грунт разрабатывают с помощью взрывчатых веществ. Чаще всего применяется в ходе разрыхления мерзлого и скального грунта;

• Бурение – разработка с помощью специализированных машин ударно-вращательного, либо же просто вращательного действия;
• Комбинированный метод. Представляет собой комбинацию из перечисленных выше подходов. Чаще всего комбинируют механический и взрывной.

Механизированный способ

Именно этот метод принято считать основным. С его помощью разрабатывают более 80-ти процентов всех грунтов. Здесь применяются землеройно-транспортные и землеройные машины. Одноковшовый экскаватор – это землеройная машина циклического действия, производящая разработку грунта с его дальнейшей погрузкой в транспортное средство. Роторные и цепные экскаваторы представляют собой землеройные машины непрерывного действия. Их применяют для разработки грунтов линейной выемки существенной протяженности (канав, траншей). Цепной экскаватор может вырыть траншею до 3,5 метров глубиной, а роторный – до 1,5 метров. Бульдозеры, прицепные, самоходные скреперы и автогрейдеры могут перемещать груз на определенное расстояние после разработки.

Основные процессы при механическом варианте:

• Резание грунтов;
• Транспортировка грунтов;
• Укладка и последующее разравнивание;
• Уплотнение грунтов.

Вариант скреперами

Скрепер представляет собой высокопроизводительную машину циклического действия, которая предназначена для разработки, транспортирования и укладки грунта в отвалы с частичным его уплотнением.

• Рабочий орган скрепера – ковш, оснащенный ножевым устройством, осуществляющий при движении послойное резание грунта, одновременно набирая его. В транспортное положение скрепер переходит путем закрытия ковша. Разгрузка происходит послойно в результате движения, то есть, при наклоне ковша, либо же передвижения его задней стенки;

• Встречаются самоходные, полуприцепные и прицепные скреперы. Согласно способу управлению они бывают канатно-блочные и гидравлические, а по методу разгрузки ковша – с полупринудительной, принудительной и свободной перемычкой, дамбой, плотиной. С их помощью грунт разрабатывается в карьерах и огромных выемках наподобие кавальеров и каналов. Скрепер предназначается для послойной разработки трех первых групп грунтов. Мерзлая почва сначала должна быть разрыхлена;

• В производстве применяются скреперы разнообразных моделей с ковшами от 1.5-ых до 25-ти метров кубических. Состоянием на сегодняшний день уже выпущены пробные варианты скреперов, обладающих ковшами до 80-ти кубических метров, а также скреперные поезда.

Есть 2 метода

• Ковш экскаватора или скрепера наполняется на первой передаче во время прямолинейного движения машины под уклон. Время забора грунта и длина пути во время движения под уклон существенно сокращается сравнительно с горизонтальным движением. В свою очередь коэффициент загрузки ковша значительно увеличивается. Время наполнения напрямую зависит от метода резания, а также последовательности разработки. Иногда резание почвы осуществляется тонкой стружкой приблизительно одинаковой толщины, стружкой переменных гребенчатых профилей, либо же клиновидной стружкой. Наиболее простой из способов – первый. В ходе его реализации не потребуется делать никаких промежуточных заглублений, а почва срезается тонкими стружками равномерной толщины по всему пути набора грунта;

• Метод нарезки грунта клиновидной стружкой является наиболее производительным. Он позволяет существенно сокращать дистанцию и время набора. В самом начале, как правило, грунт совершенно беспрепятственно заходит в пустой ковш, а потому срезать его можно толстой стружкой. По истечению времени становится необходимым несколько углублять ножевое устройство, ведь вес машины увеличивается, а вместе с ним увеличивается и сопротивление. Срезка гребенчато-профильной стружкой осуществляется в результате многократного заглубления ножа при его перемещении. Такой метод может позволить использовать мощность машины более рационально, обеспечивая полную загрузку.

Порядок работ

Последовательность проходок экскаваторов или скреперов бывает весьма разнообразной. Чаще всего на практике используется разработка в выемках последовательными проходами, шахматными проходами, либо же проходами через полосу, которые способствуют гораздо лучшему наполнению ковша.

Согласно шахматной схеме первоначально разрабатывают первый ряд прохождений определенной длиной. Начиная со второго ряда прохождений, срезается стружка, сечение поперечного профиля которой уменьшается в процессе. Таким образом, при начальном периоде резки срезают стружку наибольшей ширины прямоугольной формы, затем площадь сечения уменьшают вдвое, т.к. ширина резания меняется. На протяжении всего прохождения лучше использовать тяговые усилия машины. Транспортировка грунтов должна осуществляться с максимальной скоростью, зависящей только лишь от состояния пролегающих путей, конструкции тягача и его мощности. Временная землевозная дорога должна иметь минимальное количество подъемов и поворотов.

Разгрузочные работы производятся во время движения на прямом участке пути. При послойных укладках разгрузка проводится на минимальной скорости, а при опрокидывании ковша – на скорости транспортировки. Продолжительность холостого и груженого ходов машин должна составлять не мене 70-ти процентов от среднего времени цикла даже в том случае, когда грунт перемещается на небольшое расстояние. Поэтому добиваться экономии времени особенно важно. При выборе схемы движения следует сокращать количество разворотов, уменьшать углы подъема при движении в загруженном состоянии, увеличивать скорость движения. При идеальном стечении обстоятельство фронт разгрузки и длина забоя должны позволять обеспечить полную загрузку ковша. Место разработки и укладки грунта следует выбирать так, чтобы путь загруженной машины был наиболее кратким, не имел особо крутых поворотов.

Схема движения по эллипсу и восьмерке

При осуществлении земляных работ с помощью скреперов применяется поперечная и продольная возка. Принято различать такие схемы движения: поперечно-челночная модель, спиралью, зигзагом, восьмеркой, по эллипсу. Схема движения по эллипсу подразумевает под собой работу по одному набору грунта, одной разгрузке и двум поворотам на 180 градусов по крутым подъемам в одну сторону. Подобные движения повторяются циклично. К тому же, места выгрузки и набора грунта несколько смещаются с каждым последующим циклом. Для того чтобы избежать одностороннего износа ходовой части агрегата машины, необходимо время от времени изменять направление движения.

Движение восьмеркой отлично от предыдущего тем, что каждый цикл предусматривает по две разгрузки и по два набора, один поворот на 180 градусов в не нагруженном состоянии. Ведь в нагруженном состоянии машина поднимается на 45 градусов и осуществляет подъем по смягченному уклону. В каждом из циклов чередуются правые и левые повороты, что позволяет избежать одновременного износа ходовой части машины. Каждая из двух указанных схем движения применяется во время возведения насыпей, при разработке всяческих выемок с отсыпанием грунта в карьер или насыпь, планировке различных площадок. Схему движения по эллипсу следует использовать при возведении насыпи высотой до полутора метров из бокового резерва при незначительном фронте работ. Схемой движения по восьмерке пользуются при устройстве глубоких выемок и высоких насыпей, когда в дальнейшем предусматриваются специализированные выезды и въезды.

Разработка грунта по поперечно-челночной и спиральной схемам

Во время возведения насыпей из двусторонних резервов, либо же укладки грунта в кавальер, ширина насыпей, как правило, превышает или равна продолжительности разгрузки машины. В таком случае применяется спиральная схема. Ее использование весьма эффективно, когда речь идет о несущественной разнице в отметках резерва и насыпи, а также при ширине резерва, которая недостаточна для полноценного наполнения ковша. В том же случае, когда ширина резерва также превышает длину пути забора грунта, используется поперечно-челночная схема движения. Она предусматривает разработку грунта в перпендикулярном направлении относительно земляных сооружений. Благодаря этому можно сокращать число поворотов, а также длину пройденного пути в порожнем и груженом состоянии. Такой вариант используют при надобности неглубоких разработок грунта с его дальнейшим перемещением в двусторонний отвал.

Схема движения машины должна выбираться с учетом характера земляных сооружений, взаимного расположения мест выгрузки и загрузки грунта, а также прочих местных условий. Как и в любом деле, здесь нужно постоянно стремиться усовершенствовать процесс производства работы. Сегодня применяются и другие, менее популярные схемы движения. Для того чтобы использовать объем ковша на тяжелом грунте в полной мере, иногда прибегают к помощи толкача, совместно с тягачом создающего необходимые усилия. В роли толкачей, как правило, используются бульдозеры на гусеничной основе, либо же специализированные транспортные средства, оборудованные толкающими приспособлениями. Для продуктивной работы скорости движения толкача и тягача должны быть одинаковыми. Временная загрузка толкачей должна составлять не менее 70-80-ти процентов. Количество тягачей, обслуживающих толкачом, должно быть зависимо от расстояния перевозки грунта.

Решение в зимних условиях

Ни для кого уже не секрет, что в наше время строительство давно уже не останавливается зимой. Поэтому и около пятой части всех земляных работ выполняется именно в зимнее время. А ведь зимой прочность мерзлого грунта значительно повышается, а потому в несколько раз возрастает и трудоемкость их разработки.

Грунты, промерзшие на глубину до: 0.1-ой метра кубического - разрабатываются бульдозерами и скреперами; 0,15-ти – экскаватором-драглайном; 0,25-ых – экскаватором с прямой лопатой и ковшом необходимой вместительности. Во всех прочих случаях грунты перед разработкой должны предварительно подготавливаться следующими способами: рыхление, оттаивание, предохранение от промерзания. К примеру, предохранение от промерзания состоит в первоначальном обрабатывании, либо же утеплении грунтов теплоизоляционными материалами еще до замерзания. Ради этого грунты вспахивают или разрыхляют после отведения поверхностных вод, закрывают местным теплоизоляционным материалом (опилки, хвоя, листва), организовывают снегозадержание.