Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 3.11.5. Схема отсыпки насыпи скрепером:

1...7 - последовательность укладки грунта в тело насыпи

Технологические процессы по разработке выемки и возведению насыпи

состоят из следующих операций: подготовка подошвы насыпи и поверхности

выемки; уплотнение подошвы насыпи; рыхление грунта рыхлителем

послойно по мере разработки выемки (если грунты плотные); разработка

грунта скрепером, транспортирование его в насыпь и распределение слоем

проектной толщины; послойное разравнивание грунта в насыпи бульдозером

или автогрейдером; послойное уплотнение грунта; планировка верхней части

насыпи и откосов насыпи и выемки.

В зависимости от величины и крутизны откосов применяют бульдозеры,

автогрейдеры, экскаваторы с телескопической стрелой или специальным

оборудованием для планировки.

3.12. Разработка выемок экскаваторами

Экскаваторы - это самоходные землеройные машины с ковшовым

рабочим оборудованием. Они предназначены для разработки грунтов и

горных пород в транспортные средства или в отвал. По характеру рабочих

процессов различают экскаваторы цикличного и непрерывного действия. К

экскаваторам цикличного действия относят одноковшовые экскаваторы, а к

непрерывного действия - роторные.

По ходовому оборудованию экскаваторы разделяют на гусеничные. Типы

и марки экскаваторов, применяемых на дорожных работах, приведены в табл.

3.12.1. При разработке выемок в зависимости от вида выполняемых работ

экскаваторы могут иметь следующее рабочее оборудование: прямую лопату

(рис. 3.12.1, а), обратную лопату (рис. 3.12.1, б) драглайн (рис. 3.12.2).

Рис. 3.12.1. Одноковшовые экскаваторы:

а - прямая лопата; б - обратная лопата

Рис. 3.12.2. Экскаватор с оборудованием драглайна:

I - ковш в верхнем положении; II - в исходном положении перед заполнением; III - в

процессе заполнения

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, ведут разработку грунта

выше уровня своей стоянки. Ковш при этом движется снизу вверх и от

экскаватора. Прямой лопатой разрабатывают грунт чаще с погрузкой в

транспортные средства.

Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, ведет разработку грунта

ниже уровня его стояния. При копании ковш движется сверху вниз и вверх к

экскаватору.

Отличительной особенностью экскаваторов с оборудованием драглайнов

(рис. 3.12.2) является наличие удлиненной решетчатой стрелы и гибкой

канатной подвески ковша. Копание грунта ковшом драглайна и наполнение

его грунтом осуществляется подтягиванием ковша к экскаватору при

расположении самой машины выше выемки.

По сравнению с прямой и обратной лопатами драглайн имеет большие

радиус действия и глубину копания, что позволяет разрабатывать большие по

поперечному сечению выемки с отсыпкой грунта в отвал или в транспортные

средства.

Разработку выемки экскаватором, оборудованном прямой лопатой,

производят: боковым забоем, когда транспортные средства размещают сбоку

экскаватора в одном или разном уровнях с ним (рис. 3.12.3); лобовым забоем,

когда экскаватор, разрабатывая выемку, грунт выгружает в транспортное

средство, расположенное сзади экскаватора (рис. 3.12.4).

Рис. 3.12.3. Схема бокового забоя:

а - при погрузке грунта в автомобили-самосвалы на уровне стоянки экскаватора; б - то же

при размещении самосвалов выше, чем стоянка экскаватора

Рис. 3.12.4. Схема разработки выемки:

а - лобовым забоем; б - уширенным лобовым забоем;

1 - траектория перемещения экскаватора

Разработка боковым забоем предпочтительна, так как обеспечиваются

лучшие условия для подъезда и погрузки транспортных средств,

уменьшается угол поворота экскаватора, что способствует более

производительной работе машин.

Место разработки грунта экскаватором называется забоем, а продольную

траншею, выработанную за один проход, - проходкой. Размеры забоев

определяют рабочими параметрами применяемых моделей экскаваторов

(табл. 3.12.1).

Таблица 3.12.1

Рекомендуемые параметры забоев

Объем ковша

экскаватора, м

Расположение транспортных

средств

Радиус

выгрузки R, м

Высота выгрузки

, м

Высота забоя Н

в одном

уровне

в разных

уровнях

в r В в r В

0,5 4,6 4,8 9,4 2,1 4,8 6,9 6,6 4,1 6,6

0,65 5,4 6,3 11,7 2,2 6,3 8,5 7,4 4,8 7,3

1,0 5,8 6,4 12,2 2,4 6,7 9,1 7,8 5,0 8,0

2,0 7,0 7,4 14,4 4,9 7,4 12,3 10,2 5,5 9,3

Наименьшая высота забоя для одноковшового экскаватора должна быть такой, чтобы

обеспечить наполнение ковша (табл. 3.12.2).

Таблица 3.12.2

Наименьшая высота забоя

Группа грунта

Вместимость ковша, м

0,65 1,0 2,0

I и II 2,5 3,0 3,0

III 4,5 4,5 4,5

IV 5,5 6,0 6,0

Для повышения производительности экскаватора (прямая лопата)

целесообразно высоту забоя назначать, руководствуясь данными табл. 3.12.3.

Таблица 3.12.3

Высота забоя в зависимости от емкости ковша и угла наклона стрелы экскаватора

Объем ковша, м

Угол наклона стрелы к горизонту, град. Наибольшая высота забоя, м

0,65 45...60 6,8...7,8

1,0 45...60 7,8...0,3

2,0 45...60 9,3...10,8

Когда транспортные средства под погрузку располагают выше уровня

стоянки экскаватора, то высоту уступа h (рис. 3.12.3, б) определяют по

формуле

h = H

- (H

тр

+ 0,5),ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (3.12.1)

где H

- наибольшая высота выгрузки, м;

тр

- высота транспортного средства, м;

0,5 - зазор безопасности над транспортным средством, м.

При большой глубине и ширине выемки разработку ее ведут несколькими

проходками. Сечение забоя проходок должно соответствовать рабочим

параметрам применяемого экскаватора. По численным значениям этих

параметров (табл. 3.12.1) для выбранного экскаватора вычерчивают сечение

забоя и по нему разбивают поперечник выемки на проходки (рис. 3.12.5).

Расчет ведут по наибольшей глубине выемки. Проходки с минимальной

глубиной назначают для верхнего яруса, где они самые короткие. Разработку

первых (пионерных) траншей производят лобовым забоем нормальной

ширины или уширенным. Разработку неглубоких пионерных траншей для

создания погрузочной площадки можно вести бульдозером или скрепером с

перемещением грунта в отвал или насыпь. Ширина пионерной траншеи

понизу должна быть не менее 4,0 м. Подошва каждого яруса, кроме

последнего, должна иметь уклон 20‰ в сторону начала разработки для

обеспечения отвода воды.

Рис. 3.12.5. Схема разбивки выемки на проходки:

1 и 5 - уширенные лобовые; 2,3,4,6,7 - проходки боковыми забоями

Лобовым забоем разрабатывают неглубокие короткие выемки, если работу

можно выполнить за одну проходку экскаватора. Работа в более широких

лобовых забоях (рис. 3.12.4, б) способствует уменьшению угла поворота,

повышению его производительности и улучшает маневренность

автомобилей-самосвалов или других транспортных средств.

Разработку выемок экскаваторами - драглайн можно вести двумя

способами:

1) проходками с лобовым забоем, когда экскаватор перемещается в

пределах разрабатываемой им полосы;

2) проходками с боковым забоем, когда экскаватор перемещается за

пределами разрабатываемой им полосы.

По сравнению с боковым забоем лобовой имеет преимущество, так как за

одну проходку дает возможность разрабатывать грунт на полосе шириной

почти равной удвоенному наибольшему радиусу резания. Глубина лобового

забоя может быть значительно больше глубины бокового.

Разработку грунта драглайном осуществляют ниже уровня стоянки

экскаватора с выгрузкой в отвал или транспортные средства, которые подают

по верху или по дну выемки. Наибольшая глубина разработки выемок

драглайном приведена в табл. 3.12.4.

Таблица 3.12.4

Глубина разработки выемки драглайном

Объем ковша,

Длина стрелы, м

Угол наклона стрелы к горизонту,

град

Глубина разработки, м, при

проходке:

боковой торцевой

0,65 10 30...45 4,4...3,8 7,3...6,5

0,65 13 30...45 6,6...5,9 10,0...7,8

1,0 12,5 30...45 6,0...4,9 9,5...7,4

1,0 15 30...45 7,4...6,5 12,0...9,6

2,0 20 30...45 10,7...9,4 16,3...13,1

Производительность одноковшовых экскаваторов можно рассчитать по

формуле

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (3.12.2)

где Т- продолжительность смены, ч ;

- коэффициент использования времени;

q - объем ковша экскаватора, м

;

- коэффициент наполнения ковша (табл. 3.12.5);

- продолжительность рабочего цикла экскаватора (табл. 3.12.6), с;

- коэффициент разрыхления грунта.

Продолжительность цикла t

включает в себя время, необходимое на

копание t

, подъем ковша t

, поворот стрелы с ковшом t

, выгрузка ковша t

поворот стрелы в забой t

и опускание ковша t

= t

+ t

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (3.12.3)

Ориентировочные усредненные значения продолжительности рабочего

цикла одноковшовых экскаваторов для средних параметров забоя и угла

поворота при выгрузке 90° приведены в табл. 3.12.6.

Таблица 3.12.5

Наполнение ковша экскаватора

Грунт Группа грунта

Коэффициент наклона ковша, К

прямая лопата драглайн

Глина:

средняя II 1,08. ..1,18 0,98...1,06

влажная III 1,30...1,50 1,18...1,28

тяжелая IV 1,0...1,10 0,95...1,0

Суглинок при естественной влажности II 1,05...1,12 0,80...1,0

Песок, гравий I, II 1,15...1,23 1,10...1,20

Скальные породы

V, VI

0,75...0,90 0,55...0,80

Таблица 3.12.6

Продолжительность рабочего цикла одноковшовых экскаваторов

Объем ковша экскаватора, м

Продолжительность цикла, с.

прямой лопаты обратной лопаты драглайна

0,65 16...18 16...23 21...23

1,0 16...21 20...26 24...26

2,0 21...23 27...30 28...30

Для повышения производительности экскаваторов необходимо увеличить наполнение

ковша, сокращать продолжительность цикла, рационально организовать работу

экскаватора в забое. При выгрузке грунта в отвал или транспортные средства уменьшение

угла поворота стрелы с 90° до 70° сокращает цикл не менее чем на 10 %.

Производительность экскаватора при работе с транспортными средствами

во многом определяется непрерывностью их подачи и правильной

установкой в забое с тем, чтобы угол поворота экскаватора был наименьшим.

Глава 4.

Сооружение земляного полотна в особых условиях

4.1. Особенности возведения земляного полотна в горных условиях

Земляное полотно в горных районах существенно отличается от земляного

полотна в равнинной местности: дорога часто проходит по склонам, высокие

насыпи чередуются с глубокими выемками. Для повышения устойчивости

земляного полотна и безопасности движения приходится строить

специальные сооружения. Строительство земляного полотна в скальных

грунтах, как правило, требует выполнения взрывных работ.

Взрывные работы осуществляют двумя способами:

- рыхление скального грунта на куски определённых размеров с

последующей разработкой разрыхлённого грунта землеройно-

транспортными машинами (взрывание на рыхление);

- полным или частичным удалением грунта силой взрыва за пределы

выемки (взрывание на выброс) или полувыемки (взрывание на сброс), при

котором взорванный грунт сбрасывают вниз по косогору).

При возведении земляного полотна в горных условиях следует учитывать

наличие таких особенностей как:

- слабая сеть автомобильных дорог, отсутствие ж/д. транспорта;

- резкая смена геометрических параметров земляного полотна, что

обуславливает необходимость в изменении технологии и организации

дорожно-строительных работ;

- необходимость устройства защитных сооружений (противообвальные,

противооползневые, противоселевые, противолавинные и др.);

- возможность резкой перемены погодных условий (ливни,

катастрофическое повышение уровня воды горных потоков и выходы селей,

оттепели, которые способствуют образованию лавин);

- необходимость проведения буровзрывных работ.

Взрывы производят с целью рыхления скального грунта или с целью его

выброса. Направленные взрывы на выброс производят на косогоре в

условиях чередующихся выемок и насыпей, а также на участках серпантин.

Доработка до проектных отметок в этих случаях составляет не более 10...30

Стоимость возведения земляного полотна в скальных грунтах составляет

50...60 % (вместо 12...20 % в равнинной местности) от общей стоимости

автомобильной дороги.

4.1.1. Бурение скальных пород

Под буримостью скальных пород понимают скорость, с которой буровой

инструмент внедряется в породу. Для размещения взрывчатых веществ (ВВ)

в породе делают специальные углубления, называемые взрывными

выработками (рис. 4.1.1).

В зависимости от размеров, конфигурации и назначения взрывные

выработки подразделяют на шпуры, скважины, котловые шпуры и скважины,

имеющие в основании уширение в виде котла, рукава - горизонтальные или

слегка наклонённые выработки небольшого сечения (до 0,40,4 м), зарядные

камеры - специальные углубления в форме куба или параллелепипеда для

размещения больших зарядов ВВ и для улучшения условий забивки этих

зарядов. Шурфы - вертикальные, штольни, рассечки - горизонтальные

вспомогательные выработки, предназначенные для образования зарядных

камер. Поперечные сечения шурфов 1,01,2 м, а штолен и рассечек 1,01,6

м позволяют производительно работать проходчикам. Шпуры и скважины

бывают вертикальные, наклонные и горизонтальные.

Рис. 4.1.1. Взрывные выработки:

1- шпур; 2 - скважины; 3 - котловая скважина; 4 - шурф; 5 - рукав; 6 - штольня; 7 -

рассечка; 8 - зарядные камеры

Процесс бурения состоит в разрушении породы и удалении измельченной

породы из взрывной выработки. Бурение можно производить механическим

и немеханическим способом. Из нескольких разновидностей механического

способа бурения наибольшее распространение получили:

а) шарошечный;

б) пневмоударный;

в) перфораторный.

При шарошечном бурении разрушение породы достигается за счет смятия

и скола каждым зубцом конусообразной шарошки при перекатывании вокруг

оси шарошечного долота за счет сообщаемого осевого давления. Машина

шарошечного бурения пробуривает скважины на глубину до 30 м диаметром

в скальных грунтах до 140...150 мм, а в нескальных - до 350 мм. Угол

бурения по отношению к вертикали от 0 до 90. Эти машины монтируют на

базе гусеничного трактора. Измельченную породу из выработки удаляют

воздухом под давлением 50 Па. Расход воздуха составляет от 4,5 до 9,0

/мин. Производительность бурения составляет от 15 до 80 м в смену в

зависимости от прочности скального грунта [3].

Пневмоударное и перфораторное бурение выполняют пневматическими

машинами. Лучшие результаты при бурении достигаются при использовании

пневмоударных машин, поскольку рабочий орган находится в конце штанги,

у забоя, вследствие чего потери энергии удара практически не зависят от

глубины погружения рабочего органа. Разрушение породы достигают

главным образом за счет удара, энергия которого определяется большой

скоростью движения поршня. Число ударов достигает 1500...3000 в минуту.

Вращательные движения бура играют при разрушении породы

второстепенную роль. Измельченную породу из выработок удаляют

продувкой сжатым воздухом. Машину (станок) пневмоударного действия

применяют там, где невозможно использовать машину шарошечного

бурения, для установки которой требуется горизонтальная площадка

шириной не менее 4...5 м. Станок пневмоударного бурения пробуривает

шурфы и скважины диаметром до 105 мм и глубиной до 25...35 м.

Производительность станка от 10 до 35 м в смену. Для упрощения

передвижения станки устанавливают на салазки, гусеничную или колесную

базу. Масса станка около 350 кг.

Перфоратор, являющийся рабочим органом, всегда остается на

поверхности, а плоскость разрушаемой породы достигают увеличением

длины штанги. За счет этого растут потери энергии удара. Перфораторы

делят на ручные массой до 35 кг и станочные - более 35 кг. Все перфораторы

работают совместно с компрессорами. Перфораторы обеспечивают глубину

бурения до 1,5 м, скорость бурения от 8 до 30 м/смену, диаметр

пробуриваемых шпуров 40...45 мм.

Термическое бурение находит применение, главным образом, в породах,

имеющих кремнистое основание. Для бурения применяют горелку

реактивного типа, в которую подают смесь топлива, состоящую из керосина

и кислорода. Горелку охлаждают водой, которая под действием высоких

температур переходит в пар и выносит на поверхность разрушенную породу.

Диаметр пробуриваемых скважин равен 120...500 мм, глубина бурения 8...20

м. Производительность установки - 6...8 м/ч. При этом расход керосина

составляет 150 л, кислорода - 250 м

, воды - 3,5 м

. При сгорании керосина

выбрасывается струя газа с температурой 1600...2200°С под давлением 10

атм. и скоростью 1800...2000 м/с.

Рациональный способ бурения и выбор бурильного станка определяется

технико-экономическими расчетами.

4.1.2. Взрывчатые вещества, способы и средства взрывания

Взрывом называется чрезвычайно быстрое химическое превращение

вещества из одного состояния в другое, сопровождающееся выделением

энергии, способной производить механическую работу.

Взрывчатые вещества, применяемые для взрывных работ, имеют

различные свойства, определяющие области их применения.

Инициирующие ВВ - гремучая ртуть, азид свинца - обладают самой

высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Они взрываются от

небольшого пламени, удара или трения и вызывают инициирование

(возбуждение взрыва) зарядов других ВВ. Их применяют для изготовления

капсюль-детонаторов, электродетонаторов.

Бризантные ВВ (дробящие) производят работу разрушения, дробления. В

обычных условиях они не взрываются от удара, трения и действия огня,

вследствие чего удобны для ведения взрывных работ. К ним относят

нитросоединения и аммиачно-селитренные ВВ. Наиболее чувствительны к

внешним воздействиям нитросоединения (гексоген, тэн, тетрил, тол). Тетрил

применяют в детонаторах, а также в шашках в качестве боевиков; тэн - в

детонаторах и детонирующем шнуре; гексоген находит применение как

составная часть скальных аммонитов и в детонирующих шнурах; тол и его

сплавы с гексогеном (62 % динамит) применяют для ведения взрывных

работ.