Рис. 75. Схемы разработки глубоких траншей роторными экскаваторами и бульдозерами: последовательная (а), параллельная (б), комбинированная (е)
1 — участок, разрабатываемый бульдозером; 2 — участок, разрабатываемый роторным экскаватором

Экскавагорами-каналокопателями (ЭТР-206 м), применяемыми с конвейерами, можно образовать отвалы с двух сторон канала. При выполнении отвала с одной стороны канала освобождается рабочее место для установки трубоукладчиков и других монтажных машин (рис. 74, г).

Для защиты вырытой траншеи от стока поверхностных вод отвалы грунта располагают с нагорной стороны траншеи. Если параметры рабочего органа экскаватора непрерывного действия не позволяют разработать траншею до проектной глубины, применяют комплексную работу экскаватора с бульдозером. Такая работа производится по одной из трех схем.

По первой схеме (рис. 75, а) вначале бульдозерами или скреперами отрывают выемку (корыто) шириной 3,5… 3,6 м, планируют дно этой выемки и затем углубляют до проектной отметки роторным экскаватором. Максимальная глубина траншеи, разработанной таким способом, составляет 4 м (2+2), причем около 70% грунта разрабатывается менее производительными машинами — бульдозерами или скреперами.

По второй схеме (рис. 75, б) пионерную выемку разрабатывают в два этапа: вначале роторным экскаватором отрывают траншею, а затем бульдозером уширяют выемку до необходимых размеров. Организация работ по этой схеме позволяет уменьшить объем грунта, разрабатываемого бульдозерами, до 50%.

По третьей схеме (рис. 75, о) выемку разрабатывают двумя проходами роторного экскаватора, которым выполняют две параллельно расположенные траншеи. Оставшийся целик грунта разрабатывают косопоперечными проходками бульдозера, при этом срезают и уполаживают откос выемки со стороны расположения отвала, куда бульдозер транспортирует грунт. При работе по этой схеме бульдозерами дорабатывается менее 50% общего объема грунта.

Роторные экскаваторы в ряде случаев работают в сцепе с механизмами, осуществляющими укладку подземных коммуникаций.

В зависимости от грунтовых условий и глубины траншеи разрабатывают с вертикальными стенками или откосами. Разработка траншей с вертикальными стенками роторными и цепными траншейными 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 необходимых расстояниях откосы или крепления.

Траншеи можно разрабатывать одновременно несколькими роторными или цепными экскаваторами. Каждому экскаватору .выделяется участок длиной 1…5 км в зависимости от условий строительства. Перемычки между этими участками разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.

Для разработки траншей без перемычек применяют несколько способов. Один из них заключается в том, что при работе не оставляют перемычек, а для выхода экскаватора из траншеи используют настил, уложенный поперек трат шеи. Экскаватор с поднятым в транспортное положение рабочим органом перемещается на бревенчатый настил, разворачивается и переходит на следующий участок.

Возможен другой способ разработки траншеи без образования перемычки, при котором экскаваторы работают нарами. Когда второй экскаватор доходит до траншеи, разработанной первым экскаватором, он полностью дорабатывает свой участок и соединяет его с первым, затем на транспортных скоростях догоняет первый экскаватор, который выходит из траншеи, уступая свое место второму экскаватору, а сам уезжает вперед и становится на новую захватку.

Применение одноковшовых экскаваторов допускается лишь в тех случаях, когда работа экскаваторов непрерывного действия невозможна (например, в прочных грунтах с каменистыми включениями, при работе из-под воды). При использовании большинства моделей экскаваторов непрерывного действия каналы имеют точные размеры и ни дно, ни откосы не требуют никакой доработки.

Переувлажненные площадки и грунты осушают двумя основными видами дренажа — открытым и закрытым.

Открытый дренаж, выполняемый в виде каналов различной глубины и ширины, по сравнению с закрытым имеет ряд преимуществ: меньшая стоимость, простота устройства, хороший отвод поверхностных вод, большая водопропускная способность. Осушительные каналы нарезают плужными каналокопателями и экскаваторами. Однако сокращение полезной сельскохозяйственной площади (до 10… 15%), необходимость строительства мостов и переездов, ухудшающих условия обработки полей, большие затраты на эксплуатацию и ремонт осушительных систем, а также ряд других недостатков привели к тому, что широкое распространение получает закрытый горизонтальный дренаж.

Закрытый горизонтальный дренаж является эффективным средством для отвода избыточной воды и улучшения структуры почв. Срок службы его значительно больше открытого, он надежнее и дешевле в эксплуатации, позволяет отводить воды в течение всего года, благодаря его применению посевные площади используются полностью. Закрытый горизонтальный дренаж по способу строительства и в зависимости от типа применяемых механизмов может быть траншейный, узкотраншейный и бестраншейный.

Траншейный способ строительства дренажа заключается в том, что экскаваторами отрывают траншею шириной более 0,45 м, на ее дно вручную или с помощью механизмов укладывают дренажные трубы и затем траншею засыпают. При этом способе приходится выполнять большой объем земляных работ, вследствие чего производительность не превышает 200 м/ч. Однако этим способом можно строить дренаж в различных грунтах с каменистыми включениями размером до 70% ширины траншеи. Кроме того, траншейный способ дает возможность визуально контролировать процесс укладки дренажных линий, разделять технологические операции во времени, вручную исправлять дефекты уклона дна траншеи, стыковки и изоляции дренажных труб фильтрующим материалом, удобно соединять дрены с коллектором и устраивать устья. Траншейный способ строительства закрытого горизонтального дренажа, широко распространенный во всех странах мира, в Советском Союзе является основным.

Узкотраншейный способ наиболее эффективен при строительстве дренажа из пластмассовых труб. Дренажные трубы укладывают в траншеях шириной 0,1…0,4 м, открываемых, как правило, цепными или роторными экскаваторами. Достоинства этого способа по сравнению с траншейным: меньший объем земляных работ, более высокая производительность (до 350—500 м/ч), резкое уменьшение потребного количества фильтрующего материала (например, песка, гравия или искусственного фильтра), сокращение числа обслуживающего персонала. Узкотраншейный способ применяют для грунтов с каменистыми включениями размером (в поперечнике) не более 50% ширины траншеи. Этот способ требует более высокой степени механизации процесса строительства и высокого качества укладки дренажных линий, так как при малой ширине траншеи затруднены производство ручных работ и исправление дефектов непосредственно в траншее.

Бестраншейный способ строительства дренажа осуществляется дреноукладчиками, прорезающими в грунте узкую щель, на дно которой или укладывают дренажные трубы, или засыпают гранулированный материал (например, гравий, искусственный фильтр). Строительство ведется без выемки грунта и обратной засыпки, что снижает стоимость производства работ.

На строительстве закрытого дренажа в зоне избыточного увлажнения применяют при траншейном способе дреноук-ладчики типа ЭТЦ-202. Строительство дренажа состоит из следующих технологических операций: планировки трассы, погрузки, доставки и разгрузки по створу трассы дренажных труб и фильтрующего материала, установки копирного каната, разработки траншеи с заданным уклоном дна с одновременной укладкой дренажных труб и защиты их от заиления фильтрующими материалами; контроля качества укладки и защиты труб, присыпки уложенных труб гумусированным грунтом; соединения дрены с коллектором, засыпки траншеи.

Дренажные трубы и фильтрующий материал развозит тракторист с рабочими из основной бригады. При перевозке трубы предохраняют от механических повреждений. Трубы укладывают вдоль трассы на расстояние 1,6… 1,8 м от оси траншеи. С обеих сторон линии забивают металлические концевые столбики и прикрепляют к ним концы каната. Выдвигают основные упоры на заданную высоту по рейке: рейку устанавливают на пикетный колышек, забитый до уровня земли, штангу выдвигают на проектную высоту и закрепляют зажимным винтом.

Траншею роют с заданным уклоном дна, одновременно укладывают дренажные трубы и защищают их стыки фильтрующим материалом. Уложенные дренажные трубы присыпают гумусированным грунтом вручную слоем не менее 20 см. Рабочий процесс начинается с установки экскавато-ра-дреноукладчика на оси трассы дрены у коллектора и заглубления рабочего органа до проектной глубины (до верха трубы коллектора).

Дрену с коллектором соединяют вручную, для этого, рабочий опускается в открытый приямок над коллектором пробивает молотком соединительное отверстие в трубе коллектора, соединяет трубы дренажа и коллектора, изолирует фильтрующим материалом весь узел соединения, после чего узел присыпают грунтом и утрамбовывают.

После прохода рабочего органа над коллектором включают систему автоматического выдерживания заданного уклона и по спускному устройству подают трубы на дно траншеи. Рабочий, сидящий в трубоукладчике, контролирует качество укладки дренажной линии, другой рабочий соединяет дренажную линию с коллектором.

При работе узкотраншейного дреноукладчика дренажные линии от заиления защищают одновременно с укладкой труб. Со специальных бобин разматываются нижняя и верхняя полосы стеклохолста или стеклоткани, которые закрывают трубы снизу и сверху. К узкотраншейным дреноукладчикам приложен специальный набор технологического инструмента, которым можно устранять дефекты по укладке труб и защите дренажной линии.

Рис. 76. Зависимость производительности роторных экскаваторов от высоты (а) и ширины (б) разработки
1 — ЭР-100; 2— ЭР-25

Выдерживание заданного уклона дренажной линии проверяют нивелировкой. Ось траншеи и уклон дна должны соответствовать проекту. Отклонения фактических отметок дна от проектных не должны превышать ±15 мм. Качество укладки труб и защиты стыков от заиления проверяют визуально.

Обратную засыпку траншеи выполняют бульдозером, начиная с верхней части дрены по направлению к устью. При засыпке траншеи не допускается сталкивать в нее вместе с грунтом камни, пни.

Успешное применение в строительстве получили полноповоротные роторные экскаваторы ЭР-25 и ЭР-100. Так, например, на строительстве оросительного канала глубиной до 30 м трапецеидальной формы с откосами не круче 1 : 2 роторным экскаватором ЭР-100 разрабатывали легкие суглинки. Глубина разработки достигала 6…7 м. Грунт перемещали в кавальер автомобилями-самосвалами МАЗ-503 грузоподъемностью 7 т. Производительность экскаватора превысила 350 м3/ч.

Роторные экскаваторы типа ЭР-25 в комплекте с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью 3,5…4,5 т успешно применяют в карьерах строительных материалов на разработке песка средней крупности и глины. При этом производительность составляет до 160 м3/ч. Машины в течение смены работают достаточно устойчиво. Коэффициент использования сменного времени составляет в среднем 0,85.