Бульдозерами, скреперами, грейдерами

К землеройно-транспортным машинам относят погрузчики, скреперы, бульдозеры, грейдеры, грейдер-элеваторы. Бульдозеры и скреперы за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком. Стоимость работ, выполняемых этими машинами, в 3…4 раза меньше стоимости работ, выполняемых одноковшовыми экскаваторами.

Скреперы – наиболее высокопроизводительные землеройно-транспортные машины. Эксплуатационные возможности позволяют использовать их при отрывании котлованов и планировке поверхностей. В настоящее время применяют прицепные (с объемом ковша 3; 7 и 8 м³), полуприцепные (с объемом ковша 4,5 м³) и самоходные (с объемом ковша 8; 15 и 25 м³) скреперы. Прицепные и полуприцепные скреперы наиболее эффективно применять при транспортировании грунта на расстояние до 1000 м, а самоходные — до 3000 м.

Рабочий орган скрепера – ковш с ножевым устройством, который осуществляет послойное резание грунта с одновременным набором его в ковш. Переход в транспортное состояние осуществляется подъемом ковша с одновременным его закрытием. Выгрузка производится в процессе движения скрепера послойно путем наклона ковша скрепера или перемещения задней стенки ковша – свободной или принудительной разгрузкой.

Скреперы подразделяют на прицепные, полуприцепные, самоходные Главный параметр – вместимость ковша, м. Основные технологические параметры: грузоподъемность, ширина и глубина резания, толщина отсыпаемого слоя. В настоящее время в строительстве применяют скреперы с вместимостью ковша 3...15 м³. В мировой практике производства земляных работ используют скреперы, имеющие вместимость ковша до 60 м.

Ширина резания скреперов с вместимостью ковша 4...25 м колеблется в пределах 2200…2800 мм. Максимальная глубина резания для этих машин составляет 250...400 мм. Для более точного выполнения процессов планировки грунта и разработки грунта в земляных сооружениях типа «планировочная площадь» может применяться система автоматического управления положением ковша скрепера в зависимости от рельефа местности.

При помощи скрепера могут быть механизированы следующие процессы производства земляных работ: разработка и укладка грунта в земляные сооружения различных типов; перемещение грунта на расстояние от 100 до 5000 м; снятие и перемещение растительного слоя; послойное разравнивание грунта.

Работа скрепера осуществляется по следующей схеме: набор грунта ковшом скрепера, перемещение нагруженного скрепера в насыпь, разгрузка ковша с разравниванием и частичным уплотнением, возвращение порожним ходом к выемке и повторение цикла.

В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и укладки грунта и от местных условий применяют следующие траектории движения скреперов: эллиптическую, спиральную, «восьмеркой», зигзагообразную, челночно-поперечную и челночно-продольную (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Схемы движения скреперов: а) эллипс; б) спираль; в) «восьмерка»; г) «зигзаг»; д) челночно-поперечная; е) челночно-продольная

Эллиптическая схема наиболее проста и применяется в большинстве случаев при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. Наибольший эффект имеет при возведении насыпей или разработке выемок на линейно-протяженном строительстве с высотой насыпи или глубиной выемок не более 2 м, когда не требуется устройства выездов или съездов.

Спиральная (кольцевая) схема является разновидностью эллиптической, она наиболее подходит при возведении широких насыпей высотой 2...2,5 м из двухсторонних резервов или при разработке широких выемок глубиной до 2,6 м. Схему часто применяют для устройства насыпей шириной, равной или большей длины пути разгрузки ковша. При этом не требуются съезды и выезды с площадки, основное движение скреперов перпендикулярно оси возводимого сооружения, уменьшается дальность транспортировки, повышается производительность.

Движение скрепера по «восьмерке» применяют при тех же условиях, что и эллиптическую схему. Отличием является то, что скрепер при своем движении по «восьмерке» чередует правые и левые повороты, что улучшает технико-эксплуатационные показатели и почти вдвое сокращает время на повороты, повышая тем самым на 3…5 % производительность скрепера.

Зигзаг используют при возведении протяженных насыпей (дорог, плотин) высотой до 6 м из рядом расположенных выемок при протяженности рабочих участков не менее 200 м. При этой схеме уменьшается число поворотов, сокращается продолжительность одного цикла, возрастает производительность по сравнению с эллиптической схемой на 15...20 %.

Челночно-поперечная схема применяется при возведении насыпей
из двухсторонних выемок, а также при разработке выемок на глубину до 1,5 м с перемещением грунта в двусторонние отвалы. Набор грунта осуществляется перпендикулярно оси выемки при движении скрепера как в одну, так и в другую сторону. Схема сокращает число поворотов скрепера, длину пути груженого и порожнего хода. По сравнению с эллиптической схемой производительность скрепера выше на 20…25 %.

Челночно-продольную схему движения скреперов применяют при возведении насыпей до 5…6 м, с заложением откосов не круче 1:2,
с транспортировкой грунта из двусторонних резервов. При этой схеме холостой пробег сокращается до минимума.

При вертикальной планировке площадей рекомендуются эллиптическая, спиральная и челночно-поперечная схемы движения скреперов.

Тяжелые грунты, а также грунты с примесями, разработка которых затруднена, предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Для этого применяют рыхлители, являющиеся навесным или прицепным оборудованием к гусеничному трактору. Рыхлитель оборудован пятью стойками-ножами, а при рыхлении особо плотных грунтов – тремя (2-ю и 4-ю снимают).

Скрепер срезает ковшом стружку грунта толщиной 0,12...0,35 м и шириной (для разных типов машин 1,65...2,75 м). Наибольшая толщина отсыпаемого слоя 0,35...0,5 м. Для равномерной толщины отсыпаемого слоя грунта разгрузку осуществляют только в процессе движения скрепера. Скреперы заполняют ковш на пути длиной 12...20 м, длина пути разгрузки меньше и находится в пределах 9..15 м. Для увеличения толщины стружки, сокращения времени и более полного наполнения ковша грунтом применяют тракторы-толкачи (один толкач на 2...6 скреперов).

Применяют следующие схемы резания грунта скрепером в зависимости от вида и сцепления грунта:

тонкой стружкой при постоянной глубине резания – при любых связных грунтах;

клиновидной стружкой (переменной ее толщиной) при заглублении ножа до максимальной глубины и последующем постоянном его подъеме – при разработке легких связных грунтов на горизонтальных участках местности;

гребенчатой стружкой (с попеременным заглублением и подъемом ковша) с постоянно затухающей амплитудой – при разработке сухих суглинистых и глинистых грунтов.

Скреперы – мощные и устойчивые машины. В груженом состоянии они могут преодолевать подъем до 18 % и в порожнем – до 40 %; скрепер может спускаться под уклон до 45 %, двигаться при поперечном уклоне до 30 %.

Бульдозер – это землеройно-транспортная машина, разрабатывающая и транспортирующая грунт при помощи отвала с ножом. Бульдозер применяется для планировочных работ, разработки котлованов, траншей и т.д. У некоторых бульдозеров отвал может поворачиваться под углом. Для уменьшения потерь грунта отвалы снабжаются открылками. К отвалу может крепиться и откосник для планировки откосов.

Процесс разработки грунта бульдозером состоит из трёх основных операций: набор, транспортирование и укладка грунта.

Применение бульдозеров для планировочных работ целесообразно при перемещении грунта на расстояние до 100 м. При большей дальности транспортирования бульдозеры становятся неэффективными, так как в процессе перемещения большая часть грунта теряется.

При дальности перемещения до 50 м бульдозеры разрабатывают и перемещают грунт без промежуточного вала. Из выемки в насыпь грунт перемещается за один приём. При необходимости перемещения грунта на расстояние более 50 м через каждые 20…25 м устраиваются промежуточные валы, что уменьшает потери грунта.

При планировке площадок могут быть использованы два основных способа работ – траншейный и послойный (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема резания и перемещения грунта бульдозером:
а) продольная при резании под уклон; б) то же, при горизонтальном участке;
в) то же, траншейным способом; г) то же, послойным способом; 1 – участок резания;
2 – то же, при перемещении; 3 – то же, разгрузки; 4 – насыпь; 5 – выемка

При траншейном способе выемку разбивают на ярусы высотой 0,4...0,5 м. Каждый участок на ширину отвала бульдозера разрабатывают за 2...3 проходки по нему. Между соседними участками оставляют полосу неразработанного грунта шириной до 0,6 м. Этот грунт служит стенками траншеи при их разработке, способствуя более полному заполнению отвала. Эти полосы разрабатывают в последнюю очередь перед окончательной планировкой площадки. Данный способ исключает значительные потери грунта при его перемещении и поэтому более производителен.

При послойном способе выемку разрабатывают слоями на толщину снимаемой стружки за один проход бульдозера последовательно по всей ширине выемки или отдельным его частям. Этот способ используют при сложном очертании площадок и при небольшой глубине срезки.

Отсыпка грунта в насыпь начинается с наиболее удаленных участков послойно с одновременным уплотнением или грудами без уплотнения. Возвращение в забой происходит обычно задним ходом без разворота с опущенным отвалом, что способствует разравниванию и промежуточному уплотнению грунта. Особо плотные грунты перед разработкой их бульдозерами следует рыхлить. При этом используют рыхлительное оборудование в виде одного, двух или трех зубьев-рыхлителей, которым оснащается бульдозер.

Автогрейдеры –универсальные высокопроизводительные машины, применяются для профилирования грунтовых дорог, планировки и отделки земляного полотна, устройства водоотводных канав, возведения невысоких насыпей из резервов, планировки территории с перемещением грунта до 25 м. Все операции, выполняемые автогрейдером, делятся на три вида: зарезание грунта ножом отвала; перемещение и отделка поверхности, включая планировку; разравнивание грунта и срез откосов.

Возведение невысоких дорожных насыпей из боковых резервов начинают с пробивки ножом автогрейдера первой борозды по линии контура подошвы насыпи, которая заранее обозначается колышками и вехами. После этого автогрейдер начинает срезать грунт в резерве от внутренней бровки и укладывать его насыпь.

Автогрейдер позволяет разрабатывать канавы глубиной до 1,1 м и шириной по дну 0,4…1 м.

Грейдер-элеваториспользуют для возведения насыпей не выше 1,1 м, для устройства канав не глубже 1 м, на планировке, иногда для погрузки грунта в транспортные средства. Грейдер-элеватор может работать на местности с поперечным уклоном не более 18° и преимущественно в связных грунтах естественной влажности; тяжёлые грунты необходимо рыхлить. Грунты, содержащие гальку, крупные корни, камни и валуны, разрабатывать грейдер-элеваторами нельзя. В зависимости от грунта режущий диск грейдер-элеватора устанавливают под соответствующими углами захвата и резания. При последовательных круговых движениях грейдер-элеватора грунт из выемки перемещается в насыпь транспортёром. Толщина слоя, снимаемого за один проход, зависит от группы грунта, диаметра диска и составляет 0,1…0,5 м. Транспортёр, расположенный наклонно к направлению движения, перемещает грунт по горизонтали до 9 м и не выше 3 м.

Широкие насыпи можно делать грейдер-элеваторами совместно с автогрейдерами. Отсыпку насыпи на высоту до 0,8 м производит грейдер-элеватор, а на большую высоту – автогрейдер, передвигающий вдоль насыпи валики грунта, отсыпаемые грейдер-элеватором, и профилирующий их на насыпи.

тема 4