Тема 5. Розробка ґрунту механічним способом

1. Розроблення ґрунту бульдозерами.

За допомогою бульдозерів виконують весь комплекс процесів земляних робіт: планування майданчиків, розроблення виїмок із переміщенням ґрунту у насип, вирівнювання ґрунту відсипаного самоскидами, планування дна котлованів, зворотне засипання пазух траншей, повалення дерев, корчування та видалення корчів, очищення від снігу і бруду доріг тощо.

Бульдозери доцільно застосовувати для розроблення ґрунту та його переміщення на відстань до 70 м, а в окремих випадках у разі потужності трактора 200 кВт і вище – до 100–150 м. Якщо відстань більша, застосування бульдозера є неефективним через значні втрати ґрунту під час переміщення. Важкі та напівскельні ґрунти розпушують навісними тракторними розпушувачами, а також відкидними зубами, встановленими на тильному боці відвала бульдозера. Щільні ґрунти, важкі суглинки, м’які глини, а також промерзлі на глибину до 15 см ґрунти можна розробляти бульдозерами з гідравлічним керуванням без попереднього розпушування. Змінну експлуатаційну продуктивність бульдозера визначають за формулою:

    де П_е – змінна експлуатаційна продуктивність бульдозера, м³ /зміну;

    С – тривалість зміни, год;

    V – об’єм призми ґрунту в щільному стані, зрізаного відвалом, м³ .

Розраховується за формулою:

   де а – довжина відвалу, м;

    Н – висота відвалу, м;

    – кут природного укосу ґрунту, град;

     k – коефіцієнт розпушування ґрунту;

    k₃ – коефіцієнт збереження ґрунту під час його транспортування.

Розраховується:

    де ℓ – відстань, на яку переміщують ґрунт, м;

    к – коефіцієнт впливу уклону розроблення ґрунту на продуктивність бульдозера;

    к_ч – часовий коефіцієнт використання машини. Він ураховує затрати часу на догляд, обслуговування, переміщення машини з однієї ділянки на іншу тощо;

    і_и – тривалість циклу, с. Він складається з тривалості різання, переміщення ґрунту з розвантажуванням та зворотного руху.

Значної продуктивності бульдозера можна досягти за рахунок вибору раціональної схеми роботи машини. У разі різання та переміщення ґрунту під уклон 10–20 % (к_укл = 1,0–2,0) стружкою постійного перерізу якомога більшої товщини, продуктивність підвищується у 1,5–2,5 рази завдяки збільшенню швидкості руху бульдозера та об’єму переміщуваного перед відвалом ґрунту. Це забезпечується збільшенням тягової сили бульдозера та зниженням опору переміщуваного ґрунту. Тому якщо немає природного уклону, потрібно створити його штучно першими трьома – чотирма проходками бульдозера.

На горизонтальних ділянках зрізування рослинного шару та розроблення легких ґрунтів здійснюють тонкою стружкою однакової товщини або клиноподібною, а під час розроблення щільних ґрунтів – гребінчастим профілем (рис. 4.6, а). У цьому випадку ніж бульдозера спочатку заглиблюють на найбільшу можливу глибину (20–25 см), після чого ніж трохи піднімають та знову заглиблюють. Так повторюють декілька разів, кожен раз зменшуючи заглиблення порівняно з попереднім до повного накопичення ґрунту перед відвалом. Бульдозери з автоматичною системою керування відвалом забезпечують оптимальний режим різання та навантаження двигуна.

 Для зменшення втрат ґрунту в процесі переміщення застосовують траншейний спосіб виконання робіт. Бульдозер, багаторазово проходячи однією колією, розробляє траншею, стінки якої перешкоджають розсипанню ґрунту (рис. 4.6, б) та збільшують його об’єм перед відвалом. Траншейним способом переважно розробляють виїмки з переміщенням ґрунту за човниковою схемою. Ґрунт переміщують уздовж осі котловану, починаючи з середини в обидва кінці (рис. 4.6, в). Спочатку розробляють першу захватку на глибину 0,8– 1 м, потім другу на ту саму глибину, третю і т. д. Між траншеями залишають перемички з ґрунту 0,5–1,2 м завширшки, який зрізують після розроблення кількох траншей. Глибокі виїмки розробляють траншейним способом поярусно.

Рис. 4.6. Схеми різання грунту (а), способи виконання планувальних робіт бульдозерами (б) та розроблення виїмок (в): 1 – різання тонкою стружкою однакової товщини; 2 – те саме, клиноподібним профілем; 3 – те саме, гребінчастим профілем; І–VII – шлях руху бульдозера

Застосовують також спарену або групову (рис. 4.7, а) роботу бульдозерів – два або три бульдозери одночасно з однаковою швидкістю переміщають ґрунт, зберігаючи відстань між торцями відвалів 30–50 см у зв’язних грунтах або 15–30 см – у сипучих. Втрати ґрунту при цьому мають місце лише біля зовнішніх стінок відвалів.

 Різати і переміщати ґрунт на відстань до 50 м доцільно за човниковою схемою. У цьому разі повернення бульдозера у вихідне положення відбувається заднім ходом. Переміщати ґрунт на відстань більш як 50 м доцільно за еліптичною схемою руху з двома поворотами або з улаштуванням через кожні 20–25 м проміжних валів. У міру накопичення ґрунту кожний вал переміщують безпосередньо у насип або у наступний проміжний вал.

Розрівнювання (остаточне планування) ґрунту, укладеного бульдозером, виконують трохи піднятим відвалом під час руху вперед або опущеним відвалом (його п’ятою та тильним боком) під час зворотного руху. Для планування уклонів із закладанням від 1:1,5 до 1:3 та до 6,5 м довжиною до відвала бульдозера можна кріпити додаткове навісне обладнання (відкосники).

Бульдозери широко використовують у комплекті з екскаваторами, скреперами та іншими землерийними машинами. Наприклад, під час планування основ великих котлованів, в яких не допускається перебирання ґрунту, бульдозером зачищають дно до проектної позначки та переміщають зрізаний грунт під ківш екскаватора для завантаження його у автосамоскиди.

Траншеї 5–7 м завширшки та 1–5 м у глибину можна розробляти бульдозерами (якщо відстань переміщення ґрунту не перевищує 100 м) з наступним видаленням ґрунту екскаватором. Бульдозери застосовують також для зведення насипів до 2–3 м висотою з резервів грунту (рис. 4.7, б).

 Траншеї та пазухи фундаментів засипають поздовжніми проходками бульдозера з поворотним відвалом або поперечно-човниковими проходками з неповоротним відвалом. При значних об’ємах засипання різати ґрунт боковою кромкою відвала на значній поверхні утруднено, оскільки навкісне надходження ґрунту розвертає трактор. Тому в таких випадках траншеї засипають під кутом 45–90° (рис. 4.7, в).

Рис. 4.7. Схеми виконання робіт бульдозерами: а – групова робота бульдозерів при розробленні виїмок; б – зведення насипів; в – засипання траншей; 1 – грунт, шо переміщується одним бульдозером; 2 – додатковий об’єм, що переміщується двома бульдозерами, які рухаються поряд; І–Х – шлях руху бульдозера