—

Экскаваторы непрерывного действия могут классифицироваться по типу рабочего оборудования, по направлению движения рабочего органа и емкости ковшей. По типу рабочего оборудования эти экскаваторы разделяются на роторные и цепные и машины с рабочим органом специального типа (например фрезерные).

По характеру движения рабочего органа экскаваторы разделяются на машины поперечного копания и продольного копания. Движение машин поперечного копания производится в направлении, перпендикулярном направлению движения ковшей. У экскаваторов продольного копания направление движения рабочего органа (ротора или цепи) совпадает с направлением перемещения самого экскаватора.

Многоковшовые экскаваторы некоторых типов устраиваются поворотными. У них рабочий орган (ротор или цепь) может поворачиваться относительно базы машины.

быть с верхним и нижним копанием, т. е. разрабатывать грунты ниже и выше своей стоянки. Нижняя ветвь цепи (рабочая) движется по жестким направляющим или свободно провисает. Экскаваторы, у которых рабочая ветвь цепи движется по жестким направляющим, позволяет получать при разработке грунта точно спланированные откосы. Поэтому эти экскаваторы могут применяться для работы в однородных грунтах и при планировке откосов. Экскаваторы со свободно провисающей цепью могут применяться для разработки неоднородных грунтов, имеющих твердые включения. В этом случае свободно провисающаяцепь позволяет ковшам обходить препятствия и тем самым предохраняет от разрушения ковши и цепь.

Рабочее оборудование экскаваторов поперечного копания в горизонтальной плоскости может быть поворотным и неповоротным. Поворотные экскаваторы являются более универсальными (они могут разрабатывать породу в углах забоя), но они более сложны по конструкции и значительно тяжелее по весу.

Цепные экскаваторы продольного копания (траншейные экскаваторы) обычно изготовляются на гусеничном или пневмоколесном ходу. Они предназначаются для рытья траншей и каналов шириной 0,15—2 м и глубиной 1,2—8 м. Мощность двигателя находится в пределах 16—300 л. с.

Рабочее оборудование цепных экскаваторов выполняется или в виде закрепленных на цепи ковшей (многоковшовые), или в виде закрепленных ножей и скребков (скребковое оборудование). Более распространенным является многоковшовое рабочее оборудование, но в ряде случаев, например при работе в липких грунтах и узких траншеях, ковши разгружаются плохо, в этом случае предпочтительнее применять скребковое рабочее оборудование. Скребковые рабочие органы находят применение также при разработке мерзлого грунта.

Рабочий орган экскаватора располагается либо по центральной оси, либо сбоку машины. У некоторых машин он может перемещаться поперек траншеи. Рабочее оборудование может быть выполнено в виде навесного или полуприцепного. В первом случае оно жестко связано с базовой машиной, а во втором — верхний конец соединяется с базовой машиной шарнир но, а нижний свободно опирается на дно траншеи. В последнем случае дно траншеи получается более ровным, так как поверхностные неровности, по которым движется машина, не оказывают на ровность существенного влияния. Когда необходимо отрыть траншею с ровным дном и с точно заданным уклоном, применяют специальные автоматизирующие устройства.

Роторные траншейные экскаваторы. При прокладке магистральных трубопроводов и кабелей широкое распространение получили роторные траншейные экскаваторы. Рабочим органом является ротор, к наружным граням которого жестко прикреплены ковши с зубьями. По сравнению с цепными траншейными экскаваторами они имеют более высокий к. п. д. и большую производительность. По мере увеличения глубины траншеи сильно возрастают габариты ротора, поэтому эти экскаваторы предназначены для рытья сравнительно неглубоких траншей. Отрываемые траншеи могут быть прямоугольного и трапециевидного профиля с минимальной шириной траншеи 0,2 м. Ходовая часть может быть пневмоколесной или гусеничной. Рабочее оборудование устраивается навесным или полуприцепным. Отечественные роторные экскаваторы выполняются с полуприцепным рабочим органом.

Роторные карьерные (роторные поворотные) экскаваторы. За последние годы как за рубежом, так и в СССР эти экскаваторы получают все большее распространение. Особенно это относится к поворотным Роторным экскаваторам как к наиболее производительным машинам. Роторные экскаваторы при равной производительности имеют значительно меньший собственный вес по сравнению со всеми другими типами экскаваторов. Удельный расход энергии составляет приблизительно 60% от энергии, расходуемой многоковшовыми цепными экскаваторами. Особенно эффективно их применение при разработке грунтов II и III категорий. Суточная производительность в этих условиях достигает 80—100 тыс. м3.

Они имеют еще и то преимущество, что позволяют в случае необходимости производить выборочную выемку пород и полезных ископаемых.

Рабочим органом является ротор, устанавливаемый на стреле. В современных экскаваторах роторы имеют диаметры 1,6—16 м. По окружности ротора, на определенном расстоянии друг от друга укрепляются ковши. Роторы могут быть ячейковыми, когда к ковшам примыкают специальные разгрузочные поверхности (ячейки), по которым грунт перемещается вниз к приемной части ленточного транспортера. В последние годы стали применять так называемые безъячейковые роторы, в которых отсутствуют примыкающие к ковшам камеры, в результате чего угол сектора разгрузки ковшей значительно увеличивается. Это позволило увеличить скорости вращения роторного колеса, а следовательно, и производительность экскаватора. Кроме того, увеличение угла разгрузки улучшило работу экскаваторов в условиях вязких грунтов.

Современные роторные экскаваторы, как правило, изготовляются с не-выдвигающейся стрелой, при этом упрощается и примерно на 20% облегчается конструкция машины.

Поворотные роторные экскаваторы разрабатывают грунт как выше, так и ниже уровня стоянки машины. Высота верхнего копания современных роторных экскаваторов достигает 50 м и более, а наибольшая глубина нижнего копания составляет 0,4—0,5 от высоты верхнего копания. По существу глубина нижнего копания определяется возможностью ленточного транспортера подавать породу вверх под большим углом его наклона. Современные ленточные транспортеры специальной конструкции позволяют поднимать породу под углом наклона к горизонту до 40°.

—

Экскаваторы непрерывного действия выполняют отрывку и выгрузку разработанного грунта в отвал или транспортные средства. Особенно эффективно применять экскаваторы непрерывного действия при прокладке инженерных коммуникаций и в мелиоративном строительстве при линейном характере земляных сооружений.

Комплексная механизация земляных работ осуществляется при совместной работе экскаваторов непрерывного действия со скреперами, бульдозерами, грейдерами, землеройно-транспортными и грунтоуплотнительными машинами.

Подготовительные работы.

До разработки грунта на трассе траншеи или канала выполняют следующие операции:
— переносят проект в натуру;
— отводят полосы отчуждения земель под траншею, места складывания материалов, подъезды;
— расчищают трассу от кустарника, камней, пней:
— снимают растительный слой грунта и планируют трассу (в сельской местности) или вскрывают дорожные покрытия (в городских условиях);
— проводят строительные разбивочные работы.

В необходимых случаях отводят поверхностные воды и понижают уровень грунтовых вод.

Грунт по трассе траншеи или канала разрабатывают, как правило, непосредственно по окончании подготовительных работ в темпе, обеспечивающем бесперебойную укладку коммуникаций.

Отрывка траншей. Работы по отрывке траншей не должны опережать работы по укладке коммуникаций, за исключением случаев, когда траншеи под укладку коммуникаций в зимнее время отрывают заранее (осенью в немерзлом грунте).

На участках, где предполагается рытье траншеи зимой, рекомендуется предохранять грунт ст промерзания.

В зависимости от глубины и грунтовых условий разрабатывают траншеи с вертикальными стенками или откосами. Крутизна откоса характеризуется углом между направлением откоса и горизонталью или коэффициентом заложения откоса. На практике крутизну откоса часто характеризуют отношением высоты откоса к его заложению. Это отношение условно называется «заложением откоса». Таким образом, если говорят, что «заложение откоса» 1 : 2, это значит, что проекция линии откоса на горизонтальную плоскость в два раза больше высоты откоса.

Роторными и цепными траншейными экскаваторами в связных грунтах (суглинках, глинах) допускается разрабатывать траншеи для укладки трубопроводов плетями на глубину до 3 м с вертикальными стенками без креплений.

В местах спуска рабочих в траншею для выполнения работ следует устраивать на необходимом расстоянии откосы или крепления.

Ширину траншей с вертикальными стенками для укладки трубопроводов назначают в соответствии с требованиями СНиП III—8—76.

Ширина траншей под специальные трубопроводы (например, магистральные теплотрассы), а также траншей, прокладываемых в особых условиях (в мокрых грунтах, обрушающихся), указывается в проекте.

Наименьшая ширина траншей по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа землеройной машины с добавлением в песчаных и супесчаных грунтах 0,15 м, а в глинистых и суглинистых грунтах — 0,1 м.

При необходимости работы людей в траншее (например, при укладке трубопроводов из асбестоцементных труб) траншеи отрывают с откосами или устраивают крепления стенок, причем наименьшая ширина между основаниями откосов либо между щитовыми креплениями должна составлять не менее 0,7 м.

Разработка грунта в траншеях при пересечении ими всех видов подземных коммуникаций допускается лишь при наличии письменного разрешения организаций, эксплуатирующих эти коммуникации, или соответствующих управлений или отделов Исполнительного Комитета Советов народных депутатов и в присутствии ответственных представителей строительных организаций и организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации.

Организации, эксплуатирующие подземные коммуникации, обязаны до начала производства работ обозначить на местности хорошо заметными знаками оси и границы этих коммуникаций.

Для точного определения расположения подземных коммуникаций используются трассоискатели, например типа ВТР.

В местах пересечения траншеи с действующими коммуникациями разработка грунта механизированным способом разрешается по СНиП III—8—76 на расстоянии не менее 2 м от боковой стенки и не менее 1 м над верхом трубы или кабеля. Грунт, оставшийся после механизированной разработки, должен дорабатываться вручную без применения ударных инструментов и с принятием всех мер, исключающих возможность повреждения этих коммуникаций.

В случае обнаружения действующих подземных коммуникаций и других сооружений, не обозначенных в имеющейся проектной документации, земляные работы должны быть приостановлены, а на место работы вызваны представители организаций, эксплуатирующие эти сооружения. Обнаруженные коммуникации или сооружения должны быть ограждены и приняты меры по предохранению их от повреждения.

Для разработки траншей в устойчивых грунтах применяют цепные и роторные траншейные экскаваторы, отрывающие траншеи с вертикальными и малонаклонными стенками, а в неустойчивых грунтах — двухроторные и шнекороторные экскаваторы, отрывающие траншеи с откосами.

Траншеи глубиной, не превышающей технических возможностей машин, прокладывают в такой последовательности: разбивка трассы; очистка от леса и корчевание пней; планировка трассы; разработка проектного сечения траншеи.

В зависимости от параметров выемки и типов применяемых машин глубокие траншеи можно разрабатывать по различным технологическим схемам, однако при любой схеме необходимо максимально использовать экскаваторы непрерывного действия, которые имеют высокую производительность, отрызают траншею полного профиля, не требующую проведения зачистки дна, обеспечивают низкую трудоемкость и стоимость работ.

В качестве примера рассмотрим комплексную работу роторных траншейных экскаваторов ЭР-7АМ с бульдозерами, которая может быть выполнена по трем технологическим схемам.

По первой схеме вначале бульдозерами или скреперами отрывают выемку (корыто) глубиной до 2 м и 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 м), причем около 70% грунта разрабатывается менее производительными машинами — бульдозерами или скреперами.

По второй схеме 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%.

При третьей схеме пионерную выемку разрабатывают двумя роторными экскаваторами, которые отрывают две параллельно расположенные траншеи. Оставшийся целик грунта разрабатывают косопоперечными проходами бульдозера, при этом срезают и уполаживают откос выемки со стороны отвала, куда бульдозер транспортирует грунт. При работе по этой схеме бульдозерами разрабатывают менее 50% от общего объема грунта, причем разработанный грунт равномерно располагают вдоль траншеи, что создает благоприятные условия для производства работ по обратной засыпке.

Обратную засыпку траншеи производят после монтажа и испытания коммуникации (водопровода, газопровода, кабеля), а в некоторых случаях непосредственно после укладки коммуникаций. Засыпка траншей в обычных условиях осуществляется бульдозерами с использованием грунта отвала (бруствера).

В некоторых случаях роторные экскаваторы работают в сцепе с механизмами, осуществляющими укладку инженерных коммуникаций. Так, кабели связи прокладывают комплектом машин, состоящим из роторного траншейного экскаватора и кабелеукладочной тележки на пневмоколесном ходу, передвигающейся на прицепе к экскаватору.

При разработке траншей большой протяженности одновременно применяют несколько роторных или цепных экскаваторов. Каждому экскаватору непрерывного действия выделяют захватку длиной 1—5 км в зависимости от условий строительства. Перемычки между захватками разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.

Строительство каналов. Для строительства каналов применяют плужно-ротор-ные, двухроторные и шнекороторные экскаваторы-каналокопатели.

Экскаваторы МК-17, КФН-1200А (КФН-1200) и ЭТР-172 используют для строительства осушительных каналов глубиной до 1,7 м в торфяных и торфо-мине-ральных грунтах, а экскаваторы ЭТР-201А (ЭТР-201Б), ЭТР-206 и ЭТР-301 — для строительства оросительных каналов глубиной до 3 м.

Каналы глубиной более 1,7 м в зонах осушения и глубиной более 3 м в зонах орошения отрывают комплектами машин, состоящими из одноковшовых экскаваторов, скреперов, бульдозеров, планировщиков дна и откосов каналов.

Строительство канала в выемке, когда глубина канала не превышает технических возможностей машины, предусматривает выполнение следующих основных операций:
— разбивку трассы;
— срезку растительного слоя грунта;
— разравнивание трассы бульдозером при наличин на машине автоматических устройств для выдерживания заданного уклона дна канала или, если такое устройство отсутствует, планировку трассы автогрейдером под нивелир с уклоном, равным проектному уклону дна канала;
— установку машины и разработку проектного сечения канала;
— формирование отвалов грунта в проектные кавальеры или их разравнивание бульдозерами;
— доработку одноковшовыми экскаваторами до проектного сечения участков заглубления и выглубления рабочих органов экскаваторов непрерывного действия.

При использовании каналокопателей КФН-1200А и ЭТР-172 разравнивания отвалов не требуется, так как эти машины разбрасывают грунт тонким слоем на расстояние до 10 м по обе стороны канала.

Следует отметить, что экскаваторы непрерывного действия отрывают каналы точных размеров, причем ни дно, ни откосы не требуют никакой доработки (например, планировки откосов, зачистки дна).

При разработке каналов в выемке, в тех случаях, когда глубина канала превышает технические возможности машины, предварительно скреперами или бульдозерами разрабатывают выемку («корыто»), обеспечивающую дальнейшую нормальную работу экскаваторов непрерывного действия. Строительство каналов в полувыемке-полунасыпи предусматривается с отсыпкой «подушки» необходимых размеров.

Рассмотрим технологическую схему производства работ по нарезке сечения канала в полувыемке-полунасыпи с применением высокопроизводительных землеройных машин непрерывного действия.

Выполнение работ по расчистке трассы, разравниванию насыпей и кавальеров предусматривается мощными бульдозерами на пневмоколесном или гусеничном ходу. Отсыпка насыпи из резервов производится грейдер-элеваторами, работой по уплотнению дамбы заняты катки. Нарезают сечение канала двухроторным или шнекороторным экскаватором, отрывающим за один проход канал полного профиля.

Число машин различных типов, входящих в комплект, определяется их производительностью и объемом работ, подлежащих выполнению каждой группой машин. Например, при постройке канала и насыпи увеличение высоты (и соответственно объема) насыпи влечет за собой увеличение числа бульдозеров, грейдер-элеваторов и грунтоуплотнительных машин, которые приходятся на одну машину, нарезающую сечение канала.

Если ложе канала подлежит облицовке, комплект дополняют специальными облицовочными машинами: виброформами, бетоноукладчиками и др.

—

Экскаваторами непрерывного действия называют землеройные машины с активными рабочими органами, которые копают грунт и перемещают его одновременно и непрерывно. Непрерывность рабочего процесса и использование всего рабочего времени на экскавацию грунта обеспечивают более высокую производительность экскаваторов непрерывного действия по сравнению с одноковшовыми экскаваторами цикличного действия, у которых на экскавацию грунта затрачивается не более 1/3 рабочего времени, остальные же 2/3 его расходуются на перемещение рабочего оборудования и грунта.

Вместе с тем экскаваторы непрерывного действия менее универсальны, чем одноковшовые цикличного действия, и их можно применять на работах строго определенного характера как по форме выемки, так и по грунтовым условиям.

Наиболее широко применяют в строительстве многоковшовые экскаваторы линейного действия для получения протяженных выемок прямоугольного и трапецеидального сечений. Эти экскаваторы используют на прокладке нефте- и газопроводов, водопроводных, канализационных и коммуникационных линий, при сооружении каналов и водоводов в мелиоративном строительстве.

При разработке карьеров строительных материалов (глины, гравия, песка) также применяют экскаваторы непрерывного действия. Преимуществом их на работах этого вида наряду с высокой производительностью является измельчение добываемого сырья (особенно глины) до однородной массы, необходимой для последующих операций ее обработки. Применение экскаваторов непрерывного действия ограничивает наличие в грунте крупных каменистых включений. Линейные размеры включений, как правило, не должны превышать 1/3 ширины ковша.