Машины для подготовительных работ

Машины для подготовительных работ

Характерным примером подготовительных работ являются работы по подготовке к возведению насыпи земляного полотна дороги, когда по оси трассы необходимо произвести снятие растительного слоя, расчистить полосы от кустарника и деревьев с последующей корчевкой пней, удалить пни и валуны за пределы полосы и, в случае необходимости, предварительно разрыхлить тяжелые глины, суглинки и каменистые грунты, разработка которых землеройными машинами неэффективна. Для этого применяют специальные машины: кусторезы, корчеватели (собиратели и рыхлители).

Кусторезы. Предназначены для срезания кустарника и мелколесья на уровне земли либо срезания слоя грунта при расчистке земельных участков большой площади или протяженности. Максимальный диаметр срезаемых деревьев 20 — 40 см.

По типу рабочего органа, различают кусторезы ножевые и фрезерные. Наиболее широко применяются двухотвальные ножевые кусторезы с прямыми и пилообразными ножами с гидравлическим управлением.

Кусторез (рис.1) состоит из базовой машины 1, рабочего органа 6, универсальной толкающей рамы 4, ограждения 2 из металлических прутьев, предохраняющего машину и машиниста во время работы от падающих деревьев.

Рис. 1. Конструктивная схема кустореза: 1 — базовая машина; 2 — ограждение трактора; 3 — гидроцилиндр подъема рабочего органа; 4 — универсальная толкающая рама; 5 — шаровой шарнир; 6 — рабочий орган

В качестве базовой машины применяют гусеничные тракторы тягового класса 100 — 200 кН. На шаровых опорах гусеничных тележек трактора закреплена универсальная толкающая рама коробчатого сечения в виде арки. Своей передней частью при помощи шарового шарнира 5 и двух пружинных амортизаторов рама соединена с отвалом. С помощью пружинных амортизаторов отвал изменяет положение относительно толкающей рамы, приспосабливаясь к рельефу поверхности.

Рабочим органом кустореза является клинообразный отвал, состоящий из треугольной рамы с каркасом, закрытым с боков двумя вертикальным листами, а сверху и снизу — двумя наклонными. Передняя часть отвала заканчивается клыком, предназначенным для растаскивания пней и разрезания стволов деревьев, лежащих поперек пути. Поднимается и опускается отвал при помощи гидроцилиндров 3.

При работе куста реза опущенный до уровня поверхности отвал скользит по ней, срезая деревья и кустарник на полосе, равной ширине захвата.

Техническую производительность кустореза определяют по формуле П_т = 3600L*Bn — b (n — 1) / t_E м²/ч Где L — длина планируемого участка, м;

В — ширина захвата, м.;

n — число полос планировки;

b — ширина перекрытия полосы планировки, м;

t_E — суммарная продолжительность планировки участка при сплошной расчистке, с.

Корчеватели. Предназначены для корчевки и уборки пней диаметром до 50 .см, расчистки участков от камней, корней, удаления сваленных деревьев и срезанного кустарника. Они могут использоваться также для рыхления грунта.

Корчеватель (рис. 2) представляет собой навесное рабочее оборудование на гусеничном тракторе 1, выполненное в виде решетчатого отвала 4 с зубьями 3. Отвал устанавливают на универсальной толкающей раме 5, закрепленной на шаровых опорах гусеничных тележек трактора. Привод рабочего оборудования гидравлический с помощью гидроцилиндров 2.

Рис. 2. Конструктивная схема корчевателя: 1 — базовая машина; 2 — гидроцилиндр подъема рабочего органа; 3 — зубья; 4 — отвал; 5 — универсальная толкающая рама

Корчеватель может работать при условии, что тяга по сцеплению превышает суммарные сопротивления, включая сопротивление перемещению самой машины, сопротивление рыхлению грунта и сопротивление перемещению кустарника, пней и камней.

При корчевании пней, корней и крупных камней под них заглубляются зубья корчевателя, отвал опускается одновременно с поступательным движением машины вперед. Когда отвал поднимается, корни, камни и пни извлекаются из земли.

Часовая производительность при корчевании пней составляет 40 — 50 шт., при уборке камней — 15−20 м², при удалении выкорчеванных пней, срезанных деревьев и кустарников — до 4000 м².

Для удаления выкорчеванного кустарника, пней и камней применяют корчеватели-собиратели, имеющие отвалы с мелкими зубьями.

Рыхлители. Применяют для предварительного разрушения плотных и прочных грунтов при производстве земляных работ. По способу воздействия на грунт рыхлители могут быть разделены на машины для послойного рыхления, машины для нарезания щелей, машины и оборудование для объемного разрушения мерзлых грунтов (рыхление крупным сколом).

Для послойного разрушения, мерзлого грунта применяют навесные рыхлители статического и динамического действия и землеройно-фрезерные машины. У навесных рыхлителей достаточно высокая производительность, маневренность, небольшая металлоемкость. Они хорошо зарекомендовали себя при рыхлении грунтов с глубиной промерзания до 1 м и температуре до -15 °С. Конструктивно рыхлители выпускают с трехи четырехзвенной навеской с жестким или шарнирным закреплением зубьев.

У трехзвенного рыхлительного оборудования (рис. 3) конструкция более простая, но с изменением глубины рыхления у него меняется угол резания, что не обеспечивает оптимального выбора режима рыхления по глубине.

Рис. 3. Рыхлитель с трехзвенный подвеской рабочего оборудования: 1 — бульдозерное оборудование; 2 — базовый трактор; 3 — стойка; 4 — гидроцилиндр; 5 — флюгер; 6 — зуб; 7 — наконечник

Рыхлитель состоит из опорной рамы, закрепленной на привалочной плоскости заднего моста базового трактора 2, и стоек 3 коробчатого сечения с присоединенными к ним гидроцилиндрами 4 управления рамой трехзвенного рыхлительного оборудования. Рыхлительное оборудование состоит из рабочей балки, шарнирно укрепленных на ней флюгеров 5 и зубьев 6 со сменными наконечниками 7. Оборудование позволяет одновременно крепить три зуба. Имеется также бульдозерное оборудование 1.

Рыхлитель с четырехзвенной (параллелограммной) навеской (рис.4) обеспечивает постоянство угла резания при изменении глубины рыхления. Кроме того, при заглублении зубьев 5 рыхлителя с четырехзвенной подвеской увеличивается расстояние между стойкой зубьев и привалочной плитой базовой машины 2, что предотвращает расклинивание кусков разрыхленного грунта в подрамном пространстве. Зубья оснащены сменными наконечниками 6.

Рис. 4. Рыхлитель с четырехзвенной (параллелограммной) подвеской рабочего оборудования: 1 — бульдозерное оборудование; 2 — базовый трактор; 3 — стойка рыхлителя; 4 — гидроцилиндр; 5 — зуб; 6 — наконечник

Разновидностью параллелограммной навески является рыхлительное оборудование с изменяемым углом рыхления, что достигается изменением длины тяг или перестановкой их в специальные отверстия. Однако наиболее прогрессивный способ изменения угла рыхления — установка дополнительного гидроцилиндра 4 вместо тяг, что позволяет машинисту подбирать оптимальный угол резания непосредственно при выполнении рабочего процесса. Совместно с бульдозерным оборудованием рыхлитель образует так называемый бульдозер-рыхлитель.

Основные параметры рыхлителей статического действия: наибольшее тяговое усилие базового трактора по сцеплению Р_сц; наибольшая глубина рыхления Н_рыхл; число зубьев z рыхлителя и шаг t их установки; ширина захвата рыхлителя В_рыхл и угол рыхления.

Производительность рыхлителей статического действия составляет 100−150 м³/ч при круглогодичной эксплуатации.

Перспективным направлением в конструкции рыхлителей является переход к статико-динамическому воздействию на грунт за счет установки интенсификаторов вибрационного или ударно-вибрационного типа на основе механических, электромеханических, гидравлических и магнитострикционных систем, что позволяет существенно снизить энергоемкость процесса рыхления. Однако при этом необходимо обеспечивать защиту машины и обслуживающего персонала от вредного воздействия вибрации.

Землеройно-фрезерные машины послойно фрезеруют мерзлые грунты с прочностью до 250 ударов ударника ДорНИИ и каменистыми включениями до 100 мм при устройстве котлованов, траншей и других объектов. Глубина фрезерования достигает 0,2 — 0,35 м при ширине захвата до 3,4 м.

Землеройно-фрезерная машина (рис. 5) — это гусеничный трактор 2 с навесным рабочим оборудованием, состоящим из рамы 9, фрезерного рабочего органа 7, гидроцилиндров 4 перевода рабочего органа в рабочее и транспортное положение.

Рис. 5. Землеройно-фрезерная машина: 1 — противовес; 2 — базовый трактор; 3 — редуктор отбора мощности; 4 — гидроцилиндры подъема и опускания; 5 — тяги; 6 — цепная передача; 7 — рабочий орган; 8 — бортовые редукторы; 9 — рама

Фрезерный рабочий орган 7 выполнен в виде ротора, из горизонтально расположенного вала и равномерно укрепленных на нем мощных кронштейнов, в пазах которых установлены ножи с наплавкой и из прочного материала для повышения износостойкости зубьев. Ножи располагаются по винтовым линиям и образуют внешнюю режущую поверхность фрезы. Ротор в опорах рамы крепится при помощи опорных цапф.

Фреза приводится от вала отбора мощности через редуктор 3, две цепные передачи 6, ведомые звездочки которых передают вращающий момент на два бортовых редуктора 8. Ведомые звездочки цепных передач установлены на срезные штифты для предохранения трансмиссии на случай обрыва цепи. В трансмиссии привода на входном валу редуктора отбора мощности установлена масляная фрикционная муфта предельного момента с металлокерамическими дисками, предохраняющая трансмиссию от перегрузок.

Рама, 9, бортовые редукторы 8 и тяги 5 образуют параллелограммную подвеску, управляемую гидроцилиндрами 4, которые обеспечивают принудительное заглубление фрезы и перевод ее в транспортное положение. В передней части машины смонтирован дополнительный рабочий орган — бульдозерный отвал и противовес 1.

Основной рабочий режим — фрезерование. Оно производится при поступательном движении трактора с вращением ротора в направлении снизу вверх (встречное фрезерование). Окружная скорость (скорость резания) фрезы 0,8 м/с, рабочая скорость бесступенчато изменяется от 0 до 200 м/с дросселем, включенным параллельно гидромотору ходоуменьшителя. Производительность землеройно-фрезерных машин достигает 150 м³/с.

Машины для нарезания щелей. Непосредственно разрабатывают мерзлый грунт цепными или роторными рабочими органами Они могут работать по законченному технологическому циклу (устройство траншей и нарезание щелей) или использоваться для нарушения монолитности мерзлого грунта.

Для разрушения мерзлого грунта по законченному технологическому циклу используют цепные и роторные экскаваторы с модернизированными рабочими органами, режущими стружку толщиной более 1 см, баровые и дискофрезерные машины (толщина стружки менее 1 см).

При больших объемах земляных работ щелерезные машины целесообразно применять в комплекте с одноковшовыми экскаваторами. В этом случае щелерезные машины нарезают с определенным шагом систему продольных и поперечных щелей, нарушая монолитность мерзлого грунта. Отдельные блоки, образованные при такой схеме работы, скалывают, извлекают на поверхность и транспортируют ковшом экскаватора. Размер блоков должен согласовываться с вместимостью ковша экскаватора. Наибольшее распространение для выполнения таких задач получили баровые и дискофрезерные машины.

Учитывая то, что степень абразивности мерзлых грунтов в 70 — 200 раз превышает абразивность талых, режущие органы машин изготавливают из материалов повышенной износостойкости, а резцы по передней поверхности армируют на всю ширину режущей кромки клиновидными твердосплавными пластинами, повышающими срок их эксплуатации.

Цепной траншейный экскаватор (рис. 6) разработай на базе гусеничного трактора 2. Он предназначен для разработки прямоугольных траншей в однородных мерзлых грунтах и особо прочных талых грунтах при производстве общестроительных работ. Рабочее оборудование экскаватора включает раму 5 с механизмом натяжения рабочей цепи, рабочий орган 6, скребковый элеватор 3 и редуктор 7 привода рабочей цепи. Для принудительного заглубления рабочего органа в грунт и перевода его в транспортное положение имеется гидроцилиндр 4, а для устойчивости трактора во время работы в передней его части размещен противовес 1.

Рис. 6. Цепной траншейный экскаватор: а — общий вид; 1 — противовес; 2 — базовая машина; 3 — скребковый элеватор; 4 — гидроцилиндр подъема и заглубления рабочего органа; 5 — рама рабочего органа; 6 — рабочий орган; 7 — ходоуменьшитель с редуктором привода; б — рабочий орган

Опорные и поддерживающие ролики, установленные на раме, повышают работоспособность и улучшают условия эксплуатации на грунтах сезонного промерзания. Цепь рабочего органа выполнена из звеньев гусеничной цепи трактора Т-130.1.Г-1, имеет высокие показатели по износостойкости и увеличенную производительность по выносной способности за счет установки на отдельных звеньях цепи скребков. Мерзлый грунт разрабатывается комбинированным способом, сочетающим непрерывное прорезание по ширине забоя параллельных канавок с периодическим сколом целиков грунта специальными клиньями.

Зубья оснащены пластинками из твердосплавного материала и закрепляются в резцедержателях при помощи винтов.

Привод у рабочего оборудования механический от вала отбора мощности трактора через редуктор с дисковой фрикционной предохранительной муфтой. Рабочая скорость цепи достигает 1,7 м/с. Привод рабочего хода гидромеханический с бесступенчатым регулированием скорости в диапазоне 5−250 м/с. Регулирование скорости передвижения дроссельное.

Скребковый элеватор обеспечивает отвал поднятого на поверхность грунта в сторону. Привод элеватора осуществляется от гидромотора через планетарный редуктор.

Глубина отрываемой траншеи достигает двух метров. Техническая производительность экскаватора в однородных мерзлых грунтах составляет 50−60 м³/ч, а в талых грунтах I — III категорий — 80−120 м³/ч.

Конструкция рабочего органа машины позволяет оперативно изменять ширину отрываемых траншей от 0,6 до 0,35 м. Баровые машины не имеют принципиальных конструктивных отличий от цепных траншейных экскаваторов. Особенностью их является использование в качестве рабочего органа баровой режущей цепи угольных комбайнов с шириной щели до 0,2 м.

Траншейный роторный экскаватор (рис. 7) разрабатывает траншеи в мерзлых грунтах под различные коммуникации. Он смонтирован на базе трелевочного трактора 1, который оборудован объемным гидроприводом для бесступенчатого регулированиями рабочей скорости передвижения машины.

Рис. 7. Экскаватор траншейный роторный: 1 — трактор; 2 — механизм подъема рабочего оборудования; 3 — основная рама; 4 — штанга; 5 — гидромотор привода ротора; 6 — редуктор привода ротора; 7 — рама рабочего оборудования; 8 — зачистное устройство; 9 — ротор; 10 — зуб; 11 — опора ротора

Основным рабочим органом является ротор 9, установленный в опорных цапфах 11 рамы 7. По периметру ротора равномерно размещены режущие зубья 10 с твердосплавными пластинами. Рама ротора 7 штангами 4 соединена с основной рамой 3. Ротор переводится в рабочее и транспортное положение при помощи гидроцилиндров 2. Привод ротора внецентренный, что дает возможность на 15−30% увеличить глубину отрываемых траншей без увеличения диаметра. Вращает ротор высокомоментный гидромотор 5 через редуктор 6. Дно траншеи зачищается специальным зачистным устройством 8, жестко связанным с рамой 7 ротора. Техническая производительность экскаватора на грунтах с прочностью до 200 ударов ударника ДорНИИ составляет 300 — 350 м/ч при глубине траншеи 1,3 и ширине 0,28 м. Наиболее эффективно и производительно объемное разрушение мерзлых грунтов. Для этой цели используют свободно падающие клин-молоты и шар-молоты (рис. 8, а), падающие по направляющим клиновые рабочие органы (рис. 8, б), забиваемые (рис. 8, в), вибрационные (рис. 8, г), виброударные (рис. 8, д) и частоударные (рис. 8, е) рабочие органы.

Рис. 8. Конструктивные схемы рабочих органов для объемного разрушения мерзлого грунта и рыхления крупным сколом: а — шар-клин-молот; б — падающий по направляющим; в — забиваемый; г — вибрационный; д — виброударный; е — частоударный

Свободно падающие клин-молоты и шар-молоты широко применялись в недалеком прошлом в качестве дополнительного рабочего оборудования экскаваторов с механическим (канатным) приводом. Это было обусловлено простотой конструкции и тем, что их можно было изготовить в строительных организациях.

В качестве недостатков, сдерживающих их распространение, следует отметить высокие динамические нагрузки на базовые машины, сильные сейсмические колебания грунта вокруг забоя, невысокую эффективность удара. При довольно высокой энергии удара, (150 — 300 кДж) производительность машин со свободно падающими рабочими органами очень низкая из-за больших затрат на ненаправленные удары и значительного рассеивания энергии.

Направленное падение рабочих органов позволяет сконцентрировать энергию удара на ограниченной площади, что обеспечивает интенсивное трещинообразование и скол грунта. Энергоемкость разрушения мерзлого грунта при этом существенно уменьшается, однако при определенных обстоятельствах (повышенная вязкость и др.) может произойти защемление рабочего органа и грунте.

Конструктивно машины с направленно падающими рабочими органами представляют собой навесное оборудование на базе гусеничного трактора с задним расположением и бульдозерным отвалом или противовесом, смонтированным в передней части Падающий рабочий орган выполнен в виде массивного клинового рыхлителя с числом зубьев от одного до трех.

Общим недостатком машин с падающим рабочим органом является то, что перед нанесением следующего удара его необходимо извлекать (усилие защемления в 1,5 — 12 раза превышает силу тяжести рабочего органа), а это приводит k снятию напряженного состояния в массиве и потере части энергии на преодоление упругих сил и сопротивление перемещению в направляющих.

Наиболее широкое распространение в настоящее время получили и машины с забиваемым рабочим органом. Они выполняются в| виде навесного рабочего оборудования к тракторам и одноковшовым гидравлическим экскаваторам. В качестве источников ударных импульсов применяют механические, пневматические, гидравлические, вибрационные и другие молоты.

Рабочие органы таких машин от удара к удару остаются заглубленными вплоть до скола грунта, поддерживая в массиве напряженное состояние. Благодаря этому для разрушения массива грунта им требуется гораздо меньшее число ударов при одинаковой энергии одного удара, чем машинам со свободным падением рабочего органа.

Общим недостатком машин с забиваемым рабочим органом является низкий КПД удара, так как до 50% энергии единичного удара теряется при соударении падающего ударника с клином. Кроме того, скорость удара в этих машинах ограничена контактной прочностью материала соударяющихся тел и не превышает для сталей 8 м/ч.

Рис. 9. Клиновой рыхлитель с забиваемым рабочим органом: 1 — базовый трактор; 2 — рама; 3 — двухбарабанная лебедка; 4 — блок; 5 — кронштейн; 6 — блок; 7 — седловой подшипник; 8 — направляющая штанга; 9 — поворотная стоянка; 10 — ударный груз; 11 — асимметричный клин

Направляющие штанги 8 установлены в седловых подшипниках 7, образующих траверсу, которая шарнирно соединена с кронштейном 5, опирающимся на поворотную стойку 9.

В передней части трактора 1 на специальной раме 2 смонтирована двухбарабанная лебедка 3 управления клиньями и грузами. Наличие на клиньях и траверсе конечных электрических выключателей обеспечивает автоматическую работу оборудования. В трансмиссии базового трактора дополнительно предусмотрен ходоуменьшитель для получения необходимого набора рабочих скоростей машины. От перегрузок трансмиссия защищена фрикционной муфтой предельного момента.

Мерзлый грунт рыхлят при непрерывном движении трактора на одной из рабочих скоростей. Клинья 11 забивают при этом на требуемую глубину. Для извлечения клиньев из грунта их соединяют с грузами 10 специальными захватами, которые шарнирно закреплены на клиньях и управляются из кабины с помощью двух барабанов. Подъем осуществляется посредством каната, наматываемого на барабаны и проходящего через блоки 4 и 6.

При высоте падения грузов 1,5 — 2,5 м, частоте ударов 0,2 с^-1 и глубине рыхления до 1,1 м производительность машины достигает 45 м³/ч. Энергия единичного удара составляет 22,5 — 40 кДж.

Аналогичное по принципу действия рыхлительное оборудование может выполняться как сменное рабочее оборудование к экскаваторам с механическим приводом. В этом случае для подъема груза используется лебедка базовой машины.

С внедрением гидравлических экскаваторов широкое распространение для разработки мерзлых грунтов получило сменное навесное рабочее оборудование к ним в виде гидропневматических и пневматических молотов и виброударных блоков.

Гидроили пневмомолоток 3 (рис. 10) крепится к рукояти 2 экскаватора 1 2-й — 4-й размерной группы вместо ковша обратной лопаты.

Рис. 10. Одноковшовый экскаватор с гидропневмомолотом: 1 — базовый экскаватор; 2 — рукоять; 3 — молот гидропневматический

В качестве рабочего инструмента используют клин или пику. Оборудование позволяет послойно рыхлить мерзлые грунты на глубину до 0,8 м за один проход, производительность при этом достигает 30 м³/ч.

Серийно выпускают гидромолоты с энергией удара от 1,2 до 6 кДж и частотой ударов 4 — 6 с^-1. В качестве энергоносителя при работе гидромолотов используется рабочая жидкость гидросистемы экскаватора. Их конструкция достаточно проста и надежна, так как они не требуют пневмоаккумулятора. По сравнению с гидропневматическими молотами они имеют больший КПД и у них ниже уровень шума. В качестве недостатка следует отметить высокие динамические нагрузки в гидролинии привода рабочего оборудования, возникающие при переключении золотника управления потоком рабочей жидкости.

Отличительной особенностью гидропневмомолотов является наличие пневмоаккумулятора, служащего для накопления энергии и сглаживания пиковых значений давления рабочей жидкости. Гидропневмомолоты сложнее по устройству и требуют точных регулировок.

Энергия удара серийно выпускаемых молотов для экскаваторов 2-й — 4-й размерных групп составляет 1 — 6 кДж.

Пневмомолоты применяют в качестве навесного рабочего оборудования на экскаваторы 2-й — 4-й размерных групп для разрушения мерзлых и прочных грунтов, старых покрытий из асфальта и бетона и других видов работ.

Основной недостаток, снижающий маневренность и мобильность комплекса, — необходимость применения компрессорных станций со сравнительно высокой подачей (10 — 14 м³/мин). При некачественной влагоочистке сжатого воздуха, кроме того, могут возникать перебои в работе из-за смерзания конденсата в пневмосистеме.

Энергия удара молота должна быть достаточной для внедрения клина и последующего образования лидирующих трещин. Рекомендуется удельную энергию (отношение энергии удара к максимальной площади поперечного сечения клина, внедряемого в грунт) принимать 8 — 12 Дж/см² для забиваемых и 30 — 40 Дж/см² для падающих рабочих органов.

Рассмотренные типы пневмомолотов распространены в рыхлителях статико-динамического действия, активных ковшах экскаваторов и рыхлителях крупным сколом.

Частоту колебаний рабочего инструмента (пики) можно существенно повысить, установив на рабочий орган рыхлительных машин виброударные блоки, характеризующиеся наличием вибровозбудителя. Наиболее часто для этих целей служат дебалансные вибровозбудители с направленными колебаниями. Реже применяют электромагнитные вибровозбудители, принцип действия которых основан на перемещении сердечника в магнитном поле. В последнее время используются магнитострикционные вибровозбудители, основанные на способности некоторых материалов (чистый никель) изменять линейные размеры при наложении на них переменного магнитного поля.

Высокую эффективность при разрушении мерзлых и прочных грунтов показали винтоклиновые рабочие органы, работающие по замкнутому силовому потоку. Их особенностью является наличие приводимого от гидромотора через редуктор лопастного винта и двух клиньев. Принцип работы заключается в том, что в массив мерзлого грунта завинчивается лопастной винт, и внедряются два клина. В системе винт-грунт-клин создается напряженное состояние, в результате которого происходит скалывание грунта в забое, а при его отсутствии — отрыв грунта от массива.

Винтоклиновым рабочим органом могут комплектоваться ручные электрические машины, одноковшовые гидравлические экскаваторы 2-й размерной группы и гусеничные тракторы производительностью соответственно 0,8, 15 и 40 м³/ч. Мощность привода лопастного винта находится в пределах от 3,3 до 30 кВт.

На рис. 11 представлена машина с винтоклиновым рабочим органом на базе гусеничного трактора с бульдозерным оборудованием.

Рис. 11. Машина с винтоклиновым рабочим органом на базе трактора: 1 — трактор; 2 — гидроцилиндр подъема и опускания стрелы; 3 — гидроцилиндр подъема и опускания рукояти; 4 — стрела; 5, 6, 7 — тяги параллелограммной навески; 8 — рукоять; 9 — редуктор; 10 — рама крепления рабочего органа к трактору

Рама 10 рабочего органа закреплена на задней привалочной плоскости базового трактора 1. Привод винтоклинового рабочего органа осуществляется от гидромотора через редуктор 9, шарнирно соединенный с рукоятью 8 и совместно с тягой 7 образующий параллелограммный механизм, управляемый гидроцилиндром 3.

Рукоять 8 в свою очередь шарнирно соединена со стрелой 4 и совместно с тягами 5 и 6 образует параллелограммную навеску, управляемую гидроцилиндром 2.

Данная установка работает циклически. При диаметре лопасти d₃ = 0,25 м, частоте вращения w = 0,42 с и ширине клиньев b = 0,125 м обеспечивается глубина разрушения до 1,2 м. Объем грунта, разрабатываемого за цикл, составляет от 17 до 20 d₃ при послойном рыхлении и от 30 до 90 d₃ при сколе в забое, где d₃ — диаметр винтовой лопасти, м.

Техническая производительность машин, разрабатывающих мерзлые грунты крупным сколом, П_Т, м³/ч, определяется по формуле:

П_Т = 3600V / Т_ц

Где V — объем глыб, отделяемых одновременно от массива грунта;

Т_ц — продолжительность одного цикла, с.

Продолжительность цикла Т_ц, с, составляет Т_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄

Где t₁ — продолжительность заглубления клина до образования лидирующей трещины, с;

t₂ — время, затрачиваемое на отделение глыбы и выглубление рабочего органа, с, t₂ = 5 — 10;

t₃ — время, затрачиваемое на перемещение рабочего оборудования на новую позицию, с;

t₄ — время установки рабочего оборудования на грунт, с, t₄ от 2 до 5.

До начала производства работ по устройству земляных сооружений производят подготовительные работы, которые разделяются на внешнеплощадочные и внутриплощадочные.

В состав внешнеплощадочных работ подготовительного периода входят работы, связанные с прокладкой магистральных линий. К ним относятся внешние автомобильные дороги, линии связи и электропередачи с трансформаторными подстанциями, водопровод с заборным сооружением, канализационные коллекторы с очистными сооружениями, газопроводные сети с распределительными пунктами.

Восстав внутри площадочных работ подготовительного периода включаются следующие работы: расчистка территории строительной площадки, снос не используемых в процессе строительства временных сооружений и зданий; создание геодезической разбивочной основы для строительства и геодезические разбивочные работы для прокладки инженерных сетей, дорог и возведения зданий и сооружений; планировка территории, искусственное понижение (в необходимых случаях) уровня грунтовых вод, переукладка существующих и прокладка новых инженерных сетей, устройство постоянных и временных дорог, инвентарных временных ограждений строительной площадки с организацией в необходимых случаях контрольно-пропускного режима; размещение мобильных (инвентарных) зданий и сооружений производственного, складского, вспомогательного, бытового и общественного назначения, устройство складских площадей и помещений для материалов, конструкций и оборудования, организация связи для оперативно-диспетчерского управления производством работ, обеспечение строительной площадки противопожарным водоснабжением, освещением и средствами сигнализации (СНиП 3.01.01−85 «Организация строительного производства»).

Расчистка территории. Расчистку площадки от кустарника и мелколесья осуществляют бульдозерами кусторезами, которые срезают не только кусты, но и деревья толщиной у комля до 20 см за один проход и толщиной до 40 см за два-три прохода в зависимости от породы срезаемых деревьев и грунтовых условий.

Рабочим органом кустореза является отвал с ножами, укрепленный к рамам гусеничных тележек трактора. Кусторез имеет ограждение, предохраняющее водителя и трактор от падающих деревьев.

Если на участке одновременно работают два кустореза, для них выделяют отдельные полосы или отводят обособленные участки.

Для корчевки пней диаметром до 30 см применяют тракторы, бульдозеры, корчеватели-собиратели, у которых отвал представляет собой решетчатый щит с изогнутыми зубьями, расположенными в нижней части. Зубья корчевателя-собирателя опускаются ниже уровня земли на 15…20 см и при движении поддевают корневища, выдергивая их, и удаляют за пределы площадки волоком.

Для корчевки пней диаметром 30 — 40 см применяют бульдозеры и корчеватели-собиратели со специальным оборудованием, а 40 — 50 см — корчевательные лебедки и корчеватели (ДП-8А, ДП-2, ДП-3, ДП-25, Д-695А). Для корчевки пней диаметром более 50 см с сильно развитой корневой системой или пней диаметром более 30 см, находящихся в мерзлых грунтах, следует применять взрывной способ.

Если валуны на поверхности земли являются негабаритными, более допустимых для применяемых землеройных и землеройно-транспортных машин, их убирают до начала земляных работ бульдозерами, а пределы зоны работ или дробят на месте взрывным способом — наружными или шпуровыми зарядами.

До начала земляных работ на площадке необходимо снять плодородный растительный слой в размерах, указанных в техническом проекте, и уложить в отвалы для дальнейшего использования его при рекультивации (восстановлении) нарушенных сельскохозяйственных земель, а также при благоустройстве площадки. Снятие плодородного слоя производят в немерзлом состоянии бульдозерами и скреперами.

Водоотвод и водопонижение. До начала производства земляных работ должна быть подготовлена площадка для стока поверхностных вод. Для этого выполняют постоянные и временные водоотводные устройства — оградительные обвалования и канавы. Поперечные сечения и уклоны всех временных водоотводных устройств рассчитываются на пропуск ливневого расхода воды от таяния снега. Бровка временных водоотводных канав должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 0,1 — 0,2 м. Продольный уклон временных водоотводных устройств должен быть не менее 0,003°.

При разработке грунтов, в особенности обводненных, ниже горизонта грунтовых вод применяют способы открытого водоотлива и искусственного водопонижения (иглофильтровой, вакуумный, электроосмос, водопонизительные скважины).

Землевозные дороги. Для транспортировки грунта следует максимально использовать существующую дорожную сеть, а при необходимости предусматривать устройство временных землевозных дорог. Их следует устраивать, как правило, для двустороннего движения. Однопутные дороги допускаются при кольцевом движении. Ширина проезжей части дороги при движении по ней автосамосвалов грузоподъемностью до 12 т при двустороннем движении составляет 7 м, а при одностороннем — 3,5 м. Ширина одной обочины должна быть не менее 1 м, в стесненных условиях и в местах въездов и съездов ширина обочины может быть уменьшена до 0,5 м.

Землевозные дороги для скреперов следует устраивать с наименьшим числом поворотов в грузовом направлении. Ширина проезжей части въездов и съездов при одностороннем движении должна быть для скреперов с вместимостью ковша до 6; 8…10 и более 10 соответственно равна 4; 4,5 и 5,5 м.

Минимальный радиус горизонтальной кривой в естественных условиях для двухосных автомобилей грузоподъемностью до 30 т принимают 15 м, более 30 т и трехосных автомобилей — 20 м. В забоях и на отвалах радиусы горизонтальных кривых могут быть равны конструктивным радиусам поворота автомобиля применяемой модели.

Руководящий уклон автомобильных земляных дорог следует принимать равным 0,05 (5%) и не более 0,08 (8%). В местах выездов из котлованов и грунтовых карьеров, въездов на насыпи и т. п. величина уклона может быть увеличена до 0,1°, а при специальном обосновании — до 0,15°.

Покрытия для временных автомобильных дорог из сухих песчаных грунтов устраивают подсыпкой из суглинка слоем 0,3 — 0,5 м, из глинистых грунтов — из шлака или мелочи горной породы толщиной 0,4 м. На влажных песчаных грунтах покрытие землевозных дорог не устраивают, а производят профилирование и укатку земляного полотна. Землевозные дороги в летнее время необходимо периодически поливать водой, очищать от грязи и пыли, в зимнее время очищать от снега и льда, а при гололеде — посыпать песком, шлаком и др.

Сплошное или колейное покрытие из сборных железобетонных плит при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается при устройстве выездов из котлованов и въездов на насыпи. При глинистых грунтах сборные железобетонные плиты должны укладываться на основание из дренирующих материалов. Временные землевозные дороги с усовершенствованным покрытием устраивают только.

Разбивка земляных сооружений. Производство земляных работ на строительной площадке разрешается только после выполнения геодезических работ по разбивке земляных сооружений и установки соответствующих разбивочных знаков. Разбивку земляных сооружений производят при помощи геодезических инструментов (нивелира, теодолита). К разбивке земляных сооружений приступают после расчистки полосы от деревьев, пней, кустарников и удаления растительного слоя, при большом объеме перевозимого грунта и длительном сроке эксплуатации дорог.

До начала земляных работ по геодезическому плану определяют положение сооружений на местности. Этот план обычно составляют в единой системе координат в горизонтальном и высотном отношении. Опорные пункты и нивелирные сети привязываются к пунктам государственной триангуляционной сети. Для того чтобы перенести в натуру размеры элементов земляных сооружений, территорию строительной площадки делят на квадраты со стороной 100…200 м, закрепляя реперами вершины квадратов.

Для планировки площадки на местности обозначают вершины квадратов, характерные промежуточные точки и проектные отметки планируемой площадки в вершинах квадратов и промежуточных точках. В вершинах квадратов устанавливают колышки по нивелиру, а в промежуточных точках — по визиркам. Высота колышков должна соответствовать проектным отметкам. Обозначают также оси, ширину и глубину водоотводных канав. Для вынесения в натуру заданного уклона водоотводных канав в начальной и конечной точке колья устанавливают по нивелиру, а промежуточные определяют визиркой.

Разбивку траншей и котлованов для фундаментов зданий и сооружений производят по рабочим разбивочным чертежам, где все размеры даны от начала координат, за которое можно принять точку пересечения крайних взаимно перпендикулярных осей здания (рис. 12).

Рис. 12. Разбивочный чертеж

На разбивочный чертеж наносят отметки дна траншеи (котлована). Все данные разбивочного чертежа переносят на обноску, состоящую из прочно закопанных в землю столбов и прибитых к ним (с внешней стороны) досок на ребро.

Столбы обноски устанавливают по теодолиту параллельно осям будущего здания или сооружения по всему периметру. При больших размерах здания дополнительно делают внутренние обноски через 40 — 60 м. Обноски могут быть инвентарные (из труб или профильного металла). Для прохода и проездов в обноске делают разрывы шириной 3…4 м. Оси траншей и котлованов, а также их бровки определяют натягиванием проволоки. Отметки дна траншей и котлованов обозначают на обноске, столбах-реперах или вертикально поставленных досках. Небольшую глубину выемки контролируют нивелиром, большую — двумя нивелирами и рулеткой с грузом, которую прикрепляют к колу, поставленному над выемкой.

Рис. 13. Схемы разбивки траншей, котлованов и насыпей: а — котлована; б — траншеи; в — насыпи на местности без поперечного уклона; г — то же на косогоре; д — определение отметки дна глубокого котлована

При разбивке котлована для массивных фундаментов под технологическое оборудование определяют их контур на местности и на углах устанавливают обноску. Натянутые проволоки между противоположными обносками обозначают положение бровок котлована. На обносках указывают глубину котлована.

При разбивке трасс подземных коммуникаций устанавливают временные реперы и обозначают на местности ось трассы вешками, которые устанавливают через каждые 10 м на прямых участках и через 5 м — на кривых, а также в характерных точках — углах поворота трассы и местах расположения колодцев. Все точки закрепляют, забивая колышки на некотором расстоянии от оси трассы по одной ее стороне. На колышки наносят порядковый номер точки, расстояние до оси трассы, номер колодца, величину угла поворота, начало и конец кривой.

Перед началом рытья траншеи с откосами вешки устанавливают от оси и вдоль бровок, а после работы экскаваторов в местах расположения колодцев и на углах поворота трассы устанавливают обноски.

Разбивка выемок и насыпей большой протяженности (рис. 14) состоит в обозначении на местности вехами и кольями оси сооружения, ширины выемки поверху и насыпи понизу, высоты насыпи, глубины выемки и крутизны откосов. Все разбивочные знаки (створные вехи, сторожки) закрепляют кольями, которые забивают с одной стороны сооружения на определенном расстоянии от основания разбивочных знаков. Откосы выемок и насыпей обозначают шаблонами, которые должны быть хорошо видны машинисту экскаватора. Откосные шаблоны выемок можно устанавливать на некоторой высоте параллельно проектной линии откоса.

строительный разбивочный экскаватор кусторез.

Рис. 14. Схемы разбивки выемок и насыпей большой протяженности: а — разбивки выемок; б — закрепление на местности разбивки насыпи; в — то же выемки; г — разбивка насыпи с учетом ее осадки

Высоту насыпи (с учетом запаса на ее осадку) обозначают вехами высотой H и дельта H, которые устанавливают на некотором расстоянии от одной из сторон насыпи.

Строительная организация, выполняющая работы, должна обеспечить сохранность всех разбивочных знаков (реперов, колышков) в течение всего времени производства работ, а также всех геодезических знаков, закрепляющих пункты геодезической разбивочной основы.

При большом объеме работ по разбивке земляных сооружений и сжатых сроках строительства в последние годы используют вместо геодезических инструментов лазерные установки, световой луч которых позволяет оперативно и качественно производить разбивочные работы, в том числе и в условиях плохой видимости.