земляные работы
Насыпи. Поверхности под насыпями, возводимыми из глинистых грунтов на косогорах крутизной 1:10 – 1:5, разрыхляют. Если крутизна косогоров составляет 1:5 – 1:3, в основаниях насыпей нарезают уступы с шириной полок 1 – 4 м и высотой до 2 м. на косогорах, которые сложены из крупнообломочных и песчаных грунтов, непокрытых растительностью, уступы не устраивают. На косогорах из скальных пород основания под насыпи готовят в соответствии с указаниями проекта. На равнинных участках и в пределах косогоров крутизной до 1:10 срезают дерн. На сырых основаниях при возведении насыпей необходимо осушить основания и обеспечить отвод поверхностных вод. До начала работ для уточнения толщины уплотняемого слоя, определения числа проходов машины по одному следу и оптимальной влажности грунта проводят опытное уплотнение грунта с применением выбранных машин. Опытное уплотнение следует проводить для каждого вида грунта, используемого в сооружении насыпи, и для каждого вида применяемых уплотняющих средств
Во всех случаях насыпи возводят из однородных грунтов. Виды грунтов для отсыпки насыпей указываются в проекте. При сооружении насыпи грунт укладывают и разравнивают слоями, толщина которых зависит от используемых уплотняющих средств и заданной плотности. Если насыпь возводится из неоднородных грунтов, поверхность слоев из менее дренирующих грунтов, располагаемых под слоями из более дренирующих, должна иметь уклон от оси насыпи к краям; поверхность из более дренирующих грунтов, располагаемых под слоями из менее дренирующих, должна быть горизонтальной.
- Отсыпку слоя ведут в направлении от краев насыпи к середине. На переувлажненных и слабых основаниях отсыпку слоев грунта ведут от середины к краям до достижения высоты 3 м, далее отсыпку грунта ведут к середине.
- Каждый последующий слой грунта отсыпают после уплотнения нижележащего слоя до плотности, заданной проектом.
Для контроля степени уплотнения грунта отбор проб производят так, чтобы проверить степень плотности во всех частях сооружения. Если проект не оговаривает иные условия, общее число контрольных проб для определения плотности и влажности грунта, укладываемого в сооружение, устанавливают из расчета одной пробы на 500 м3 грунта. На участках, не требующих уплотнения, отсыпку грунта производят с запасом на осадку. Отклонения осей, поперечных размеров насыпей и вертикальных отметок от проектных не должны превышать +/- 0,05 м; отклонения уклонов спланированных поверхностей - +/- 0,001 м.
Разработка грунта землеройными машинами
В строительстве применяются экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15 – 2 м3, реже до 4 м3. экскаваторы имеют комплект сменного оборудования, включающий прямую и обратную лопаты, драглайн и грейфер. Стрела, входящая в комплект драглайна и грейфера, может быть оборудована грузовым крюком или клином-бабой. Рабочие параметры одноковшовых экскаваторов при разработке выемок, котлованов и траншей: максимально возможная глубина копания, высота копания, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стенки экскаватора, радиус выгрузки и высота выгрузки. Рабочий цикл состоит из копания (заполнения ковша), перемещения к месту выгрузки, выгрузки в отвал или транспортные средства и обратного хода в забой. Забоем называется рабочая зона экскаватора. В нее входят площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал. Размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора, его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели этих машин: радиусы резания, высота выгрузки, выгрузки и др. Однако работа на максимальных параметрах приводит к быстрому износу экскаватора и, как следствие, к снижению производительности. Поэтому для производства земляных работ выбирают оптимальные рабочие параметры, составляющие 90% паспортных данных.
Высота и глубина забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора на одно черпание. Если высота забоя мала (при разработки планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор в паре с бульдозером, который разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора. Здесь бульдозер окучивает грунт, обеспечивая достаточную высоту забоя, что дает возможность эффективно использовать экскаватор. Важно расположение экскаватора и транспортных средств. Они должны располагаться так, чтобы средняя величина угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места выгрузки была минимальной, поскольку поворот стелы может расходовать до 70% рабочего времени экскаватора в течение цикла. Выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое, называется экскаваторной проходкой.
Экскаватор с прямой лопатой используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Грунт разрабатывают лобовым и боковым забоями. В лобовом забое экскаватор разрабатывает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. Лобовые забои в зависимости от ширины проходки подразделяются на узкие (ширина проходки менее 1,5 размера наибольшего оптимального радиуса резания), нормальные (1,5 – 1,9), уширенные (2 – 2,5) и поперечно-торцевые (до 3,5). Разработка выемок способом лобового забоя затрудняет работу транспорта. Кроме того, средний угол поворота платформы экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достигать 180 градусов, что увеличивает время рабочего цикла экскаватора и снижает производительность. Более эффективна разработка грунта способом бокового забоя. При этом транспорт подается под погрузку сбоку выработки, благодаря чему значительно уменьшается угол поворота стелы экскаватора при погрузки грунта в транспортные средства.
Как правило, в боковых забоях транспортные пути проходят параллельно оси перемещения экскаватора и на уровне его стоянки. Забои с расположением транспортных средств выше уровня стоянки экскаватора принимают лишь заглублении прямой лопаты на более низкий рабочий горизонт (при устройстве глубоких выемок). Выемки, глубина которых превосходит максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают ярусами. Нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а транспорт подают к экскаватору так, чтобы ковш наводился на кузов сзади. В этом случае трасса движения автомобиля должна быть параллельной оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону. Для въезда в котлован устраивают траншею с уклоном 10 – 15 градусов и шириной до 3,5 м при одностороннем движении, при двустороннем движении шириной до 8 м. Разработанный грунт можно перевозить самосвалами, тракторами с прицепами, железнодорожными платформами, гидравлическим транспортом, ленточными конвейерами. В промышленном и гражданском строительстве грунт перевозят преимущественно автосамосвалами. В автосамосвал входит 3 – 6 ковшей грунта. допустимый недогруз – 10%, допустимый перегруз – 5%.
Экскаватор с обратной лопатой используют обычно при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора, и при рытье небольших котлованов и траншей. Поярусная разработка при этом виде оборудования не практикуется. Разработку грунта ведут ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковыми забоями с погрузкой грунта в транспортные средства или укладкой в отвал. Целесообразно при наличии больших неровностей поверхность проходки предварительно разровнять бульдозером или автогрейдером. Обычно отрывку котлована шириной 12 – 14 м осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большой ширине – поперечно-торцевой проходкой. Экскаватор-драглайн применяют для разработки грунтов ниже уровня стоянки экскаватора. Его используют для рытья глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т.п., а также для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов. Преимущество драглайна – довольно большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м). особенно эффективно разрабатывать этой машиной мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные. Драглайном разрабатывают грунт лобовым и боковыми проходками (как и экскаватором с обратной лопатой). Драглайн передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы.
Так как ковш драглайна подвешен гибко, эффективными являются челночные способы работы – поперечно-челночный и продольно-челночный. При поперечно-челночном автосамосвал по дну выемки подходит к месту загрузки и загружается попеременным черпанием ковша по обе стороны от кузова. При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосвала и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. При этом угол поворота экскаватора приближается к 0 градусов, а при поперечно-челночном способе – к 15-20 градусам. Продолжительность разгрузки уменьшается за счет того, что ковш опорожняется без прекращения поворотного движения экскаватора в момент проноса ковша над кузовом машины. Благодаря этому общая продолжительность рабочего цикла экскаватора снижается почти на четверть. Экскаватор – грейфер применяется для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей и подобных выемок, особенно в условиях разработки грунтов ниже уровня грунтовых вод. Грейферами отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Слой недобора (до 10 см) оставляют для того, чтобы не допустить переборов грунта и избежать повреждения основания. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш экскаватора. Приспособление позволяет механизировать операцию по зачистки дна котлованов и траншей и вести их с точностью до +/- 2 см.
Для разработки недобора грунта применяют бульдозер, который перемещает грунт к нижней бровке котлована челночным способом при рабочем ходе в одном направлении и оставляет защитный слой толщиной 4-5 см. Этот защищается вручную перед устройством фундаментов. Толщина стружки грунта, срезаемого бульдозером за один проход, не превышает 5-6 см, а число проходов бульдозера устанавливается по месту.
Планировку откосов производят экскаваторами, оборудованными ковшом вместимостью от 0,5 м3 и больше, и стрелой, на которую можно навешивать специальный ковш планировщик с плоским дном, упряжное устройство которого, аналогично устройству ковша драглайна.
Экскаватор, устанавливаемый на бровке откоса и перемещающийся вдоль бровки, выполняет те же операции, что и драглайн. Срезаемый груз отбрасывают в кавальер или грузят в автотранспорт.
Экскаваторы непрерывного действия
Наиболее распространены экскаваторы продольного копания, которые применяют для разработки траншей. Рабочий орган этого экскаватора – ковшовая цепь. Экскаваторы с ковшовой цепью обеспечивают разработку траншей глубиной до 3,5 м в основном с вертикальными стенками, а роторные - глубиной до 2,5 м, преимущественно с откосами. В последнем случае на ковши ротора устанавливают откосники. Схема работы этих экскаваторов следующая. Ковши наполняются грунтом при движении их вверх по наклонной или криволинейной поверхности разрабатываемой выемки. Опорожняются ковши в момент достижения наивысшей точки их траектории, где они опрокидываются. Высыпающийся из них грунт попадает на ленточный конвейер, доставляющий его на погрузку в транспортные средства или в отвал.
Работу экскаватора непрерывного действия организовывают по следующей технологии. До начала работы экскаватора поверхность земли по трассе траншеи планируют бульдозером. Ширина спланированной полосы должна быть не менее ширины гусеничного хода экскаватора. После планировочных работ и разбивки оси траншеи рытьё траншеи начинают, как правило, со стороны низких отметок продольного профиля и ведут навстречу уклону. При этом отвалы грунта, вынутого из траншеи, надо размещать с одной стороны выемки (с нагорной) для защиты вырытой траншеи от стока поверхностных вод. Заданный продольный уклон траншей и глубину разработки грунта регулируют подъемом или опусканием рабочего органа экскаватора. В зависимости от физических свойств грунта и глубины копания разработка осуществляется на разных скоростях движения.