Отрывка траншей одноковшовыми и многоковшовыми экскаваторами

Траншеи отрывают много­ковшовыми экскаваторами непрерывного действия и одноковшовыми цик­лического действия. При необходимости отрывки траншей большой протяженности для магистральных водоводов технически и экономически целесообразнее ис­пользовать многоковшовые (цепные или роторные) экскаваторы непрерыв­ного действия.

Способы разработки траншей могут быть однопроходными и мно­гопроходными (послойные). При первом способе полный профиль траншеи разрабатывают за одну проходку механизма, а при втором - за несколько. Отвал (резерв) грунта при разработке траншеи чаще всего размещают с ле­вой стороны, а правую оставляют свободной для проезда и возможности выполнения сварочно-монтажных и изоляционных работ. Для предохране­ния стенок траншей от обрушения отвал грунта располагают на расстоянии 0,5 м и более от ближайшей бровки траншеи.

Разработка траншей многоковшовым экскаватором эф­фективна при их работе в связанных и сухих грунтах. В сыпучих и водонасыщенных грунтах неизбежны осыпания и обрушение стенок траншеи, а в водонасыщенных, из-за прилипания грунта, производительность многоковшовых экскаваторов резко падает. Поэтому траншеи в таких грунтах, а также мес­тах переходов через естественные и искусственные препятствия, на криво­линейных участках, в скальных грунтах (после предварительного рыхления) разрабатывают одноковшовыми экскаваторами с обратной лопатой. Причем разработку траншеи ведут проходкой вдоль оси траншеи лобовым забоем. Для разработки траншей в сильнообводненных, сыпучих и неустой­чивых грунтах используют одноковшовые экскаваторы, оборудованные драглайном. При этом широкие траншеи с крутыми откосами стенок разра­батывают торцовым забоем, а при необходимости устройства, более уда­ленного от бровки траншеи отвала грунта, - боковым забоем.

Применяют следующие четыре схемы разработки тран­шеи одноковшовым экскаватором: 1) движение экскаватора по оси траншеи с односторонней выгрузкой грунта (рис. 4.18, а); 2) движение экскаватора со смещением в сторону отвала и односторонней выгрузкой грунта (рис. 4.18, б); 3) движение экскаватора по зигзагообразной схеме параллельно оси траншеи с двухсторонней выгрузкой грунта (рис. 4.18, в); 4) движение двух экскаваторов параллельно оси траншеи с двухсто­ронней выгрузкой грунта (рис. 4.18, г). С использованием первой и второй схем разрабатывают относительно неглубокие и неширокие траншеи. Выбор схемы зависит от соотношения между радиусом вы­грузки предлагаемого экскаватора R _в и требуемого радиуса выгрузки R _{в треб}. Так, по первой схеме разрабатывают траншеи, если R _в = R _{в. треб}, а по второй - если R _в < R _{в. треб}. В первом случае ось движения экскаватора совпадает с осью траншеи (см. рис. 4.18, а), во втором она сдвинута в сто­рону отвала на расстояние с, равное R _{в. треб} – R _в (см. рис 4.18, б). При этом должно подтвердиться условие равенства радиуса резания экскаватора R расстоянию от бровки траншеи со стороны, противоположной отвалу грунта, до оси движения экскаватора:

(4.44)

где b_выем - половина ширины траншеи поверху.

Рис. 4.18 – Схемы разработки траншей одноковшовыми экскаваторами

1 - ось движения экскаватора, 2 - ось траншеи, 3 - экскаватор, 4 - винтовые распорки, 5 - крепления, 6 - автосамосвал

Третью схему разработки грунта с зигзагообразным перемещением экскаватора применяют при отрывке широких траншей, когда (см. рис.4.18, в)

R _в << R _{в. треб} (4.45)

При больших объемах земляных работ в та­ких условиях разработку грунта можно осуществлять двумя параллельно работающими экскаваторами по четвертой схеме (см. рис. 4.18,г). Вынутый грунт по третьей и четвертой схемам укладывают по обе стороны траншеи. Для создания на одной из берм монтажной зоны по укладке трубопровода в комплект машин включают бульдозер, который перемещает грунт одного из отвалов в сторону от траншеи (см. рис. 4.18, в, г). При разработке траншеи боковой проходкой необходимо, чтобы соблюдалось равенство R _в и R _{в. треб} (см. рис.4.18, е) при условии, что ось перемещения экскаватора совпадает с направлением линии верхней бровки траншеи.

При прокладывании трубопроводов в условиях заболоченной или обводненной местности, на крутых склонах грунты в траншеях приходится разрабатывать, применяя ряд особых приемов и схем организации работ. В большинстве случаев траншеи в обводненной и заболоченной местности стараются отрывать в зимний период, когда грунт становится мерзлым, т.е. твердым. В летних условиях траншеи отрывают одноковшовыми экскаватора­ми, передвигающимися на сланях, пенах-волокушах, понтонах, а также на уширенных гусеницах. В процессе работы экс­каватор перекидывает слани с торца забоя в сторону хвостовой части пово­ротной платформы и укладывает их далее по оси траншеи. Для предотвра­щения сползания экскаватора со сланей гусеницы машины с наружной сто­роны крепят специальными шпорами.

Разработку траншеи можно также вести экскаватором, расположен­ным на салазках из металлических труб, перемещаемых бульдозером, или на пене-волокуше, представляющей собой, корытообразную конструкцию из листового железа.

При прокладке трубопровода на наклонных поверхностях траншеи отрыва­ют экскаватором с его анкеровкой или без, причем сверху вниз или снизу вверх. При разработке траншей без анкеровки экскаватора необходимо про­верить его устойчивость на скольжение. Использование в качестве анкера бульдозера дает возможность применять его также для планировки грунта по ходу экскаватора.

Траншеи с вертикальными стенками отрывают чаще всего много­ковшовыми экскаваторами, а также одноковшовыми с обратной лопатой или реже драглайном на глубину до 3 м с последующим креплением стенок (см. рис. 4.18, д). При разработке траншей в слабых грунтах крепления ус­танавливают сразу, т.е. вслед за экскаватором, а трубы опускают уже в за­крепленные траншеи. Глубокие траншеи в неустойчивых грунтах в целях обеспечения безопасности работ отрывают в два этапа (яруса): сначала экс­каватором роют траншеи на допустимую глубину с вертикальными стенка­ми, а затем, после установки креплений, углубляют траншею до нужной от­метки вручную, удаляя грунт бадьями и легкими кранами или - при доста­точных размерах траншеи - грейферным экскаватором, предохраняя рас­порки от ударов ковшом.

Многоковшовые траншейные экскаваторы по типу основного рабо­чего оборудования подразделяют на цепные и роторные (рис. 4.19). Цепные применяют при разработке мягких грунтов, а роторные - грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых. Экскаваторы, предназначенные для копания траншей глубиной более 2,5 м в сыпучих грунтах, оснащают дополнительным оборудованием для образо­вания откосов.

Рис. 4.19 – Схемы устройства многоковшовых экскаваторов

1 - тягач, 2 - домкратное устройство, 3 - цепь, 4 - ковши, 5 - поперечный транспортер, 6 - ротор

Разработку траншей с вертикальными стенками роторными и цеп­ными экскаваторами в связных грунтах (суглинках, глинах) для укладки трубопроводов плетями на глубину до 3 м можно производить без крепле­ния. Траншею можно разрабатывать одним или одновременно несколькими роторными или цепными экскаваторами с выделением каждому из них за­хватки длиной 1... 5 км. Оставшиеся перемычки грунта между захватками разрабатывают одноковшовыми экскаваторами. Возможны также способы разработки траншей без перемычек. При первом из них для выхода экскава­тора из траншеи применяют специальный настил, уложенный поперек, по которому экскаватор с поднятым в транспортное положение рабочим орга­ном перемещается с разворотом и выходит из забоя для перехода на следу­ющую захватку. При другом способе экскаваторы отрывают траншею пара­ми. Когда второй экскаватор доходит до траншеи, разработанной первым, он полностью дорабатывает свою захватку и соединяет ее с первой, а затем на транспортной скорости догоняет первый экскаватор, который выходит из траншеи, уступая свое место второму, а сам перемещается вперед и стано­вится на новую захватку и т.д.

Если необходимо рытье траншей более глубоких, чем позволяют возможности выпускаемых многоковшовых экскаваторов, их отрывают комбинированным способом в несколько этапов. Вначале до определенной глубины делают выемку с помощью бульдозеров или скреперов, а затем с использованием многоковшовых экскаваторов.