1. Вид продукції. котловани, траншеї.
2. Склад процесу. набір грунту в ківш; переміщення і вивантаження ковша в самоскид або у відвал; повернення в початкове положення.
4. Ресурси. Матеріали - грунт I-IV групи; розпушений грунт V-XII груп; розпушений мерзлий грунт I-IV груп.
4.1. Техніка - землерийні (тільки розробка) машини.
Екскаватори. Їх розрізняють за кількістю ковшів:
- багатоковшеві (ланцюгові і роторні) безперервної дії. Використовуються тільки для влаштування траншей з укосами і без укосів; ефективні при великому обсязі таких робіт (рис. 2.28);
- одноковшеві з дизельним двигуном циклічної дії. Вони універсальні, тобто придатні для зведення різних типів виїмок по глибині і розмірами. Це основний вид землерийної техніки при зведенні об'єктів промислового і цивільного будівництва.
Одноковшеві екскаватори розрізняють:
а) за типом приводу - канатний (механічний) (рис. 2.24); гідравлічний (рис. 2.19);
б) по базі екскаватора - гусеничні, пневмоколісні, на базі трактора «Білорусь», на базі автомобіля (КРАЗ, Урал, Татра);
в) за обсягом ковша - 0,15-0,3 м3; 0,4-2,0 м3. Екскаватори з ковшем об'ємом 3,0; 6,0; 10,0. 40,0 м3 використовуються при великих обсягах земляних споруд (греблі, канали, котловани гідростанцій, кар'єри, рудники);
г) за видом робочого органу (рис. 2. 20):
- землерийні ковші - пряма лопата (1), зворотна лопата (1), планувальний ківш. Ці ковші можуть бути: із суцільною ріжучої крайкою; з зубами; з активними зубами; з системами антиадгезій грунту (запобігають налипання і намерзання ґрунту на стінки ковша);
- планувальний ківш (4);
- драглайн;
- грейфер (2);
- напірний грейфер (3);
- розпушувачі грунту - механічний зуб (6), бетонолом (для скельних і мерзлих грунтів), механічний клин (падаючий);
- уплотняющее обладнання - пневмо- або електротрамбівки (10), трамбують плита (падаюча), електротрамбівки (при поперечної розробці);
- транспортний вантажне устаткування - кліщовий захват (погрузка блоків мерзлого або скельного грунту) (5);
д) за типом стріли - шарнірно-зчленована з жорстким кріпленням ковша (пряма, зворотна лопата), пряма ґратчаста (драглайн, грейфер) з вільною підвіскою ковша, телескопічна (планувальний ківш);
е) за типом приводу - механічний (канатний), гідравлічний.
Мал. 2.19. Типи ходової частини екскаваторів: а - гусеничний хід; б - пневмоколісний хід; в - на базі трактора «Білорусь»
Ефективні області застосування ковшів наступні:
- пряма лопата - розробка сухих ґрунтів вище за рівень стоянки з навантаженням в транспорт;
- зворотна лопата - розробка сухих і вологих ґрунтів нижче рівня стоянки з відсипання у відвал;
- драглайн - розробка вологих і мокрих грунтів значно нижче рівня стоянки (глибоких виїмок) з відсипання у відвал. Драглайн має легку довгу ґратчасту стрілу і ківш на гнучкій підвісці, що обумовлює великий радіус роботи (різання і навантаження) і велику висоту завантаження і глибину черпання;
- грейфер - розробка слабких грунтів (пісок), розпушених, мокрих, в т.ч. під водою, грунтів нижче рівня стоянки (глибокі виїмки) з відсипання у відвал;
- напірний грейфер - розробка грунтів I-III груп; пристрій глибоких вузьких траншей (технологія «стіна в ґрунті»);
- планувальний ківш - при плануванні під задану позначку; при невеликій площі планування; планування укосів насипів і виїмок, дна траншей.
Мал. 2.20. Землерийне обладнання одноківшових ескаваторов: 1 - ківш прямий і зворотної лопати; 2 - грейфер; 3 - напірний грейфер; 4 - планувальний ківш; 5 - кліщовий захват; 6 - зуб-розпушувач; 7 - гідромолот; 8 - електромолот; 9 - ківш з активними зубами; 10 - гідротрамбовка; 11 - бур-шнек; 12 - лопатевої бур
Основні технологічні характеристики включені в систему маркування моделей екскаватора (рис. 2. 21).
Мал. 2.21. Структура індексу одноківшових екскаваторів. Ходовий пристрій: Г - гусениці; Гу - розширені гусениці (болотні); К - колісне; Сш - самохідне шасі; А - автомобіль; Тр - трактор; Пр - причіп
Для раціональної організації процесу розробки грунту в залежності від виду споруди, роду грунту, способу відвантаження (в самоскид або у відвал) підбирають конкретний тип екскаватора по його технологічними параметрами (рис. 2.22).
Мал. 2.22. Основні технологічні параметри екскаватора: R1 - максимальний радіус різання; H2 - максимальна глибина різання; H1 - максимальна висота різання; R4 - максимальний радіус вивантаження; H4 - висота вивантаження при R4; H5 - максимальна висота вивантаження; R5 - радіус вивантаження при H5; R6 - мінімальний радіус різання
Побудова котлованів. Технологічний процес включає: розробку котловану, відсипання ґрунту, улаштування відкосів, планування дна. При роботі використовуються перші чотири типи ковшів. Розробка ведеться проходками в плані і, при великій глибині котловану, ярусами (рис. 2.23).
Мал. 2.23. Схема ярусів і проходок екскаватора: I, II, III - номера ярусів; H1, H2 - висота ярусу
Ділянка роботи забій - місце постановки екскаватора і самоскидів, частини розробленого грунту (рис. 2.24). При невеликих обсягах котловану відсипання ґрунту ведеться у відвал (на вимет) на деякій відстані від краю котловану (берма) для проходу робітників. У більшості випадків відсипання (погрузка) ведеться в автосамоскиди.
Мал. 2.24. Профілі забою екскаватора з різним робочим обладнанням: а - пряма лопата з канатним управлінням робочим органом; б - зворотна лопата; в - драглайн; г - грейфер
Можливість розробки котловану тим чи іншим типом проходки залежить від ширини і глибини котловану і параметрів екскаватора і самоскидів, при цьому техніку розташовують на дні котловану або на поверхні землі (на верху) (рис. 2.25, 2.26).
Котловани шириною до 1,5R (рис. 2.25, а) розробляють лобовій проходкою з односторонньою навантаженням, при ширині (1,5 - 1,9) R можлива двостороння подача самоскидів, тому що при цій проходці вони подаються по одному заднім ходом (тупикова подача) (рис. 2.25, б).
Котловани шириною до (1,9 - 2,5) R розробляються уширенной лобовій проходкою з зигзагоподібним переміщенням екскаватора в забої (рис. 2.25, в), при ширині до 3,5R - з поперечним його переміщенням (рис. 2.25, г), в обох випадках розширена лобова проходка повинна забезпечувати розворот самоскидів в забої, тому в забої одночасно перебувають два самоскиди: один під навантаженням, інший напоготові. Така технологія забезпечує безперебійну роботу екскаватора як провідного механізму процесу.
Мал. 2.25. Розробка котловану екскаватором, обладнаному прямою лопатою: а - лобова проходка з односторонньою навантаженням грунту в самоскид; б - те ж, двосторонньої навантаженням; в - те ж з переміщенням екскаватора по зигзагу; г - розширена проходка з переміщенням екскаватора поперек котловану; д - бічна проходка; е - схема забою при лобовій проходці; ж - те ж, при бічній проходці
Мал. 2.26. Розробка котловану екскаватором, обладнаним зворотною лопатою або драглайном: а, б - торцева проходка при переміщенні екскаватора по прямій; в - те ж, з двома проходками екскаватора; г - поперечно-торцева проходка; д - поздовжньо-торцева розробка (драглайном); е - те ж, при поздовжньо-човникової проходці; ж - схема забою поздовжньо-торцевої проходки
Широкі котловани (більше 3,5 R) розробляють спочатку лобовій, а потім бічний проходками (рис. 2.26, д).
Точність роботи екскаватора залежить від типу підвіски ковша (жорстка, гнучка) і від обсягу ковша. Для виключення перебору ґрунту залишається частина неопрацьованого ґрунту шаром 5-30 см - недоробка. Цей грунт допрацьовують бульдозером або вручну.
При роботі комплекту екскаватор - самоскиди потрібно забезпечити безперервність роботи як екскаватора (очікування машини), так і самоскидів (стояння під навантаженням). Тип самоскида вибирається з умови навантаження в кузов 3-7 ковшів грунту; підраховується число самоскидів з урахуванням дальності візки, виду доріг і часу маневру під навантаженням і розвантаженням.
Мал. 2.27. Гідравлічний екскаватор зворотна лопата на пневмоколісному ходу ЕО - 4321 з ємністю ковша 0,8 м3; самоскид КРАЗ - 25751 з об'ємом кузова 6,0 м3.
З'їзди в котлован влаштовують шириною 3,0-4,0 м з ухилом 0,10-0,15. На грунт укладається шар щебеню (5,0-10,0 см) для проходу самоскидів в дощову погоду.
Пристрій траншей. Застосовуються одноковшеві з дизельним двигуном екскаватори з ковшами: зворотна лопата, драглайн, напірний грейфер (рис. 2.20); при великих обсягах використовуються багатоковшеві екскаватори (рис. 2.28). Відсипання ґрунту ведеться в основному в відвал (транспорт не потрібно). При роботі в межах міської забудови грунт вивозиться (при розробці або з відвалу); зворотні засипки виконуються привізним піском.
Мал. 2.28. Схема роботи багатоковшевих екскаваторів: а - екскаватор з ковшового ланцюгом; б - роторний екскаватор; в, г, д - профілі траншей, які розробляються багатоковшовим екскаватором
При роботі в умовах обмеженого простору (в плані або по висоті) для влаштування траншей застосовуються екскаватори з телескопічною стрілою і звичайним робочим ковшем.
Для влаштування траншей значної довжини (понад 100 м) застосовуються високопродуктивні багатоковшеві екскаватори безперервної дії. При будівництві в населених пунктах зазвичай використовуються більш мобільні ланцюгові екскаватори.
Екскаватор ЕТЦ -250 (рис. 2.29, в) розробляє траншеї в грунтах I і III груп прямого профілю (глибиною до 2,0 м при ширині до 0,6 м) з бічної відсипання у відвал (рис. 2.29, б) або в самоскид (рухомий паралельно екскаватора). Екскаватор ЕТЦ - 252А (рис. 2.29, а) розробляє траншеї в грунтах I-III груп шириною до 1,0 м при глибині до 3,5 м з пристроєм заданих укосів шириною до 2,5 м.
У ланцюгових екскаваторів є можливість регулювання глибини траншеї при копанні, що дає можливість забезпечити проектний ухил траншеї (для каналізації).
Роторні екскаватори мають продуктивність в 1,5-2,5 рази більше, ніж ланцюгові. Застосовують їх при великої протяжності траншеї (зазвичай для прокладки магістральних мереж поза межами населених пунктів). Вони можуть забезпечувати задані укоси стінок траншеї, але не забезпечують заданого ухилу дна траншеї, тому що глибина виходить постійною.
Ця техніка розробляє траншеї глибиною до 3,0 м і шириною до 2,0-2,5 м. Комплект техніки включає трактор-тягач і навісне колесо з ковшами (ротор). У внутрішній порожнині колеса поперек його розташований стрічковий транспортер для відсипання ґрунту в будь-яку сторону (рис. 2.30).
Мал. 2.29. Багатоковшеві екскаватори ланцюгові: а - ЕТЦ-252; б - екскаватор поперечного копання ЕПЦ-143; в - ЕТЦ-250