Рабочее место экскаватора — это площадка, на которой он стоит, часть поверхности земли, с которой вынимают грунт, площадка, на которой стоят подаваемые под погрузку автомобили-самосвалы, а также при разработке грунта в отвал — место отсыпки грунта. По мере разработки грунта рабочее место перемещается.

Размеры и форма рабочего места зависят от габаритов экскаватора, вида рабочего оборудования и размеров земляного сооружения. Проектируют его и организуют с учетом требований техники безопасности.

Методы определения технологических параметров рабочего места экскаваторов с различными видами сменного рабочего оборудования подробно изложены в учебном пособии А. К. Рейша «Основы техно-

Высота разработки Нз определяется точкой, лежащей на пересечении линии наибольшего радиуса копания R3 и линии траектории 4—3.

Наибольший радиус копания R3 равен наибольшему горизонтальному расстоянию на высоте пяты стрелы, когда ковш повернут до образования оптимального угла копания, а рукоять повернута от стрелы с полным использованием хода штока гидроцилиндра.

Средний угол поворота на выгрузку и определяют следующим образом. Контур разрабатываемого экскаватором грунта с одной стоянки 1—2-3-^4—5—6 через равные расстояния по высоте разбивают плоскостями и на каждом сечении определяют центр тяжести (Ц.Т.) площади сечения. Все центры тяжести от Ц.Т.В до Ц.Т.Н соединяют линией, которая представляет собой прямую.

Рис. 2. Параметры рабочего места экскаватора, оборудованного обратной лопатой при боковой открытой проходке

При применении на гидравлических экскаваторах грейфера без удлинителя выемка получается сравнительно широкой, но неглубокой, с удлинителем — узкой, но глубокой.

Грунт экскаваторы разрабатывают проходками.

Схемы производства работ, в которых экскаватор, разрабатывая грунт, укладывает его в отвал, кавальер или в земляное сооружение, называют бестранспортными.

Бестранспортная схема, при которой грунт укладывают в отвал или насыпь без последующей его перевалки (переэкскавации), называется простой, а с последующей частичной или полной переэкскавацией — сложной.

Схема, при которой грунт грузят экскаватором в самосвалы и отвозят в заданное место, называется транспортной. При этом схемы движения грунтовозного транспорта могут быть различными.

Например, при работе прямой лопатой применяют две схемы: тупиковые — самосвалы подходят к экскаватору и возвращаются по тому же пути;

сквозные — автомобили подъезжают к экскаватору без маневрирования и уезжают после погрузки по дороге, являющейся продолжением въездного пути.

Выбор схемы производства работ зависит от особенностей строительства. Так, в водохозяйственном, нефтегазопровод-ном и транспортном строительстве преобладают бестранспортные схемы работ, а в промышленном и жилищном строительстве — транспортные.

Грунт разрабатывают лобовыми или боковыми, закрытыми и открытыми проходками.

Рис. 3. Параметры рабочего места экскаватора, оборудованного драглайном при боковой открытой проходке

Рис. 4. Параметры рабочего места экскаватора, оборудованного грейфером:
а — при механическом приводе, 6 — при гидравлическом приводе, в — то же, с удлинителем

По боковой закрытой проходке ось движения экскаватора располагается сбоку от выемки и экскаватор разрабатывает три откоса выемки — два боковых и торцовый; при открытой проходке экскаватор перемещается вдоль разрабатываемой полосы, где также разрабатывает боковые и торцовый откосы.

Производство работ прямой лопатой.

При работе прямой лопатой применяют только транспортные схемы, так как вследствие малых линейных размеров рабочего оборудования экскаватор не может уложить в отвал весь выработанный грунт. Прямую лопату применяют при устройстве разрезных и пионерных траншей на карьерах, больших котлованов и выемок при дорожном и гидротехническом строительстве.

В зависимости от условий работы экскаваторы прямой лопатой разрабатывают грунт лобовыми и боковыми проходками. В лобовых проходках узких для сокращения времени маневрирования транспорта устраивают промежуточные въезды, в широких — экскаватор в процессе работы перемещается на небольшие расстояния в правую и левую части забоя. Автомобили самосвалы подходят поочередно вдоль обоих откосов выемки.

При работе боковой проходкой экскаватор устанавливают так, чтобы он разрабатывал грунт перед собой и с одной из боковых сторон. С другой боковой стороны устраивают землевозные пути. Как правило, транспортные пути и экскаватор располагают на одном уровне.

При сооружении глубоких выемок в гидротехническом и дорожном строительстве проектная глубина выемок может значительно превышать технологические возможности экскаватора. В этом случае глубокие выемки разбивают на уступы и ярусы, высота которых должна соответствовать возможностям экскаватора.

Верхнюю часть выемки разрабатывают бульдозерами, затем часть выемки — скреперами, оставшуюся часть разбивают на ярусы и разрабатывают экскаваторами, оборудованными прямой лопатой. Остающаяся часть грунта и откосы дорабатываются драглайнами.

Производство работ обратной лопатой. При работе обратной лопатой применяют транспортные и бестранспортные схемы разработки и лобовые и боковые проходки, при которых ось рабочего хода экскаватора смещена в сторону подхода транспортных средств. Боковая проходка при работе обратной лопатой может быть закрытой и открытой.

При закрытой боковой проходке грунт разрабатывается по’ схеме, показанной на рис. 6, а и б. При открытой боковой проходке одна из сторон рабочего места остается свободной от грунта. Параметры разрабатываемого сооружения зависят от вида боковой проходки. Так, при закрытой боковой проходке крутизна обоих откосов выемки может быть задана одинаковой или разной, при этом во втором случае глубина разработки увеличивается в 1,6 раза. При открытой боковой проходке глубина разработки может быть увеличена еще на 20%. Однако при такой схеме возможный объем отвала (площадь его сечения S) и расстояние между отвалом и выемкой К уменьшаются по сравнению с работой закрытой боковой проходкой примерно в 10 раз. Это предопределяет необходимость при такой схеме работ (боковой открытой проходкой) использовать погрузку грунта в транспорт.

Производство работ драглайном. Экскаваторы, оборудованные драглайном, могут разрабатывать грунт в отвал или с погрузкой в транспортное средство. В том и другом случае применяют лобовую или боковую проходку.

Радиус копания и высота, разгрузки у оборудования драглайна выше, чем у обратной лопаты, что позволяет применять его при выполнении работ на крупных объектах. При разработке узких траншей и выемок экскаватор устанавливают по оси земляного сооружения и разрабатываемый грунт укладывают на правую или левую сторону от выемки.

В дорожном строительстве драглайн часто используют для возведения насыпей высотой до 3 м. При этом работу ведут в такой последовательности. Сначала экскаватором, установленным в положение I — I, разрабатывают левый резерв, укладывая грунт послойно в тело насыпи. Затем экскаватор перемещается на другую сторону насыпи в положение II — II и укладывает грунт во вторую половину нижней части насыпи. Разрабатывая грунт из положение III — III, увеличивает резерв и укладывает послойно грунт в верхнюю часть насыпи.

Рис. 5. Схема разработки глубокой выемки:
1 — поперечными проходками скрепера, 2 — продольными проходками скрепера, 3 — прямой лопатой, 4 — драглайном; I…XII — проходки

Рис. 6. Схемы разработки выемок обратной лопатой:
а — боковой закрытой проходкой с одинаковой крутизной откосов, б — то же, с разной, в — боковой открытой проходкой

Наибольшее распространение получили варианты бестранспортных схем работы драглайном: выполнение работ одной продольной проходкой с односторонним размещением отвалов; четырьмя продольными проходками с двусторонним размещением отвалов.

В практике выполнения вскрышных работ в карьерах применяют несколько вариантов совместной работы драглайна и бульдозера.

Разрабатывает и перемещает вскрышной грунт бульдозер, а укладывает в отвал — экскаватор. Бульдозер снимает верхний слой вскрышных грунтов на всей площади участка и перемещает его за пределы разрабатываемого участка непосредственно в отвал. С увеличением глубины выемки, когда бульдозер не сможет транспортировать грунт за пределы участка, он перемещает вскрышные грунты до границ вскрываемого контура по всей длине его. Далее грунт перемещается в отвал экскаватором, который устанавливают за пределами вскрываемого участка. Перемещаясь по оси I—I, параллельной границе участка, экскаватор отсылает перемещенный бульдозером грунт в отвал 1. Затем его устанавливают на этом отвале и он, двигаясь по оси II — II, перемещает доставленный бульдозером грунт в отвал. В заключение экскаватор, двигаясь по оси III — III, расположенной непосредственно у границы вскрываемого участка, перемещает оставшийся в выемке грунт в отвал.

Рис. 7. Схемы возведения насыпи из резервов:
а — разработка правого резерва, б — разработка левого резерва, в — расширение левого резерва

При такой схеме организации работ бульдозер вынужден транспортировать грунт к границе вскрываемого участка, преодолевая длинные крутые подъемы, что снижает его производительность. Эта схема находит применение при разработке участков шириной 50…60 м с глубиной до 4 м.

Разрабатывает вскрышной грунт экскаватор, а перемещает в отвал — бульдозер. Вскрываемый участок разбивают на проходки (I—/, II — II, III — III) максимальной для данного экскаватора ширины. Разрабатывая грунт боковыми проходками, экскаватор перемещает его во временные отвалы. Бульдозер транспортирует грунт из временных отвалов в постоянные, расположенные за пределами вскрываемого участка. Из последней проходки экскаватор перемещает грунт в постоянный отвал, Существенный недостаток этой схемы — малоэффективный способ отвалообразова-ния бульдозером, так как основной объем грунта в постоянном отвале размещается на большой площади. Бульдозер, как и в первом случае, вынужден преодолевать длинные и крутые подъемы, перемещаясь по разрыхленному грунту, что снижает его производительность.

Рис. 8. Схемы разработки выемок драглайном боковой проходкой:
а — закрытой с одинаковой крутизной откосов, б — то же, с различной крутизной откосов, в — открытой с одинаковой крутизной откосов

Комбинированная схема. Бульдозер снимает верхний слой вскрышных грунтов и транспортирует их за пределы вскрываемого участка в постоянный отвал. Затем вводят в работу экскаватор, который, передвигаясь вдоль откоса выработки, перемещает грунт, доставленный бульдозером в отвал. Последующее перемещение грунта в отвал экскаватор производит, перемещаясь по отвалу. Высокий уровень стоянки экскаватора способствует увеличению объема отвала.

Комбинированная схема выполнения земляных работ находит применение при разработке грунтов шириной 30…40 м, мощностью вскрышных грунтов 4…5 .м. При этой схеме достигается высокая производительность обеих машин, входящих в комплект, так как бульдозер перемещает грунт на сравнительно небольшое расстояние без преодолевания больших подъемов, а экскаватор разрабатывает разрыхленный грунт.

Производство работ грейфером. Экскаваторы с грейферным ковшом применяют для погрузки и разгрузки сыпучих грунтов (песка, шлака, щебня, гравия), а также для рытья колодцев, котлованов под фундаменты отдельно стоящих сооружений, опор линий электропередачи, силосных башен, зачистки траншей при строительстве магистральных трубопроводов, для рытья различных углублений, котлованов сложного профиля и для обратной засыпки.

На участках со сложным профилем грунт также разрабатывают экскаватором; оборудованным грейфером. Этот же экскаватор отрывает все углубления и приямки, предусмотренные проектом на участках, вырытых драглайном.

Засыпка грунта в пазухи котлованов и за стенки фундаментов. Эти работы выполняют по мере готовности фундаментов. Экскаватор, перемещаясь вдоль бровки котлована (по периметру), набирает из отвала грунт и укладывает его равномерно небольшими слоями в пазухи или за стенки фундамента. Высота насыпанного грейфером слоя грунта не должна превышать 1… 1,5 м. Этот грунт разравнивают бульдозером (а при стесненных условиях — вручную) и уплотняют трамбовочными плитами, пневматическими трамбовками или другим способом.

Рис. 10. Простые схемы вскрышных работ одной проходкой (а), двумя (6), двумя в односторонний отвал (в), четырьмя (г)

Рис. 11. Схемы вскрышных работ экскаваторами, оборудованными драглайнами:
а, б — укладка грунта в отвал экскаватором и бульдозером, в — перекидка грунта экскватором и разравнивание бульдозером

Рис. 12. Схемы применения оборудования грейфера на канатной подвеске:
а — засыпка пазух, б — разработка котлована под опускной колодец; 1 — грунт для засыпки пазух, 2 — слои грунта, уплотняемые трамбовками, 3 — шпальная клетка, 4 — земляная подушка

Устройство котлованов под опускные колодцы на строительстве металлургических предприятий. Оборудованные грейфером экскаваторы являются ведущими в комплектах машин, выполняющих такие земляные работы. Колодец в форме неправильного шестиугольника высотой 11 м и массой 1200 т был установлен на земле. Рядом с ним на земляной подушке и шпальной клетке подготовили место для установки экскаватора, оборудованного грейфером. Грейфер разрабатывал грунт внутри колодца и отсыпал его в отвал. Грунт из отвала грузил на транспорт второй экскаватор, оборудованный прямой лопатой. По мере выработки грунта внутри колодца последний опускался под действием собственного веса.

Устройство котлована под опускные колодцы при наличии грунтовых вод. В этих случаях наиболее эффективно применять грейфер. Даже при хорошей организации водоотлива применение других землеройных машин затруднено. Грейферный ковш позволяет разрабатывать грунт под водой. Гидравлические экскаваторы, оборудованные грейфером, выполняют также выемки под отдельно стоящие опоры.

Гусеничные экскаваторы при работе в забоях во влажных или заболоченных грунтах вязнут, поэтому экскаваторы необходимо устанавливать на настилах, состоящих из отдельных щитов (еланей). Щиты могут быть деревянными или металлическими. Для работы экскаватора необходимо столько щитов, чтобы их общая длина была в 1,5 раза длиннее гусеничного хода.