При ширине разрабатываемого котлована до 3,5 R следует применять уширенный лобовой забой с поперечно-челночной схемой движения экскаватора (рисунок 1.5).
1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - ось движения экскаватора; 4 - ось движения автосамосвала
Рисунок 1.3 - Лобовой забой экскаватора прямая лопата
1- экскаватор; 2- автосамосвал; 3- ось движения экскаватора по зигзагу; 4- ось движения автосамосвала
Рисунок 1.4 - Уширенный лобовой забой экскаватора прямая лопата
Общая ширина забоя при трех поперечных стоянках будет определяться
. (1.16)
При ширине выемки более 3 R первая проходка экскаватора принимается лобовым забоем, все последующие – боковые. При боковом забое (рисунок 1.6) ось движения экскаватора смещается к ранее выработанному забою так, чтобы угол α был не более 45°.
Ширина бокового забоя равна
, (1.17)
где Rсм – максимальный радиус копания грунта на уровне стоянке экскаватора, м.
1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - ось движения экскаватора по челночной схеме; 4 - ось движения автосамосвала
Рисунок 1.5 - Уширенный лобовой забой экскаватора прямая лопата
1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - ось движения экскаватора по челночной схеме; 4 - ось движения автосамосвала
Рисунок 1.6 - Боковой забой экскаватора прямая лопата
1.4.2 Расчет параметров забоя для экскаваторов
обратная лопата и драглайн
Экскаваторы обратная лопата и драглайн разрабатывают грунт ниже уровня стоянки экскаватора. Транспортные средства для вывоза грунта от этих экскаваторов могут располагаться как на уровне стоянки экскаватора, так и на дне котлована, однако наибольшее распространение получила первая схема (рисунок 1.7).
При погрузке грунта в автосамосвалы, расположенные по обе стороны от оси движения экскаватора (рисунок 1.7), ширину торцевой (лобовой) проходки по верху ВТ, м, определяют по выражению
, (1.18)
где R0 - оптимальный радиус резания грунта, м.
R 0 =0,8 R . (1.19)
; (1.20)
, (1.21)
где lрук - длина рукояти экскаватора обратная лопата, м; R – максимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м; lстр – длина стрелы драглайна.
1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - ось движения экскаватора; 4 - ось движения автосамосвала
Рисунок 1.7 - Торцевой забой экскаваторов обратная лопата и драглайн
При разработке котлована с выгрузкой грунта в одну сторону ось движения экскаватора смещается в сторону стоянки автосамосвала и тогда ширина проходки по верху ВТ, м, равна
, (1.22)
где Rв - радиус выгрузки грунта, м; Rр – максимальный радиус резания грунта на уровне дна котлована, принимается по таблице 4 приложения А, м.
Ширина боковой проходки по верху Вб, м, определяется по выражению
. (1.23)
Ширина боковой проходки по низу Вбн, м, составляет
. (1.24)
|
1 - экскаватор; 2 - автосамосвал; 3 - ось движения экскаватора; 4 - ось движения автосамосвала
Рисунок 1.8 - Уширенный торцевой забой экскаваторов
обратная лопата и драглайн
Грунт в котловане (траншеях) разрабатывают экскаватором с погрузкой в автосамосвалы и вывозят в отвал. Разработку недобора грунта на дне котлована (траншей) производят вручную, бульдозером или экскаватором-планировщиком, зачистку дна (срезку слоя толщиной 0,05 м) под подошвы фундаментов производят вручную.
Рисунок 1.9 - Боковой забой экскаватора драглайн
1.5 Технология выполнения комплексно-
механизированных земляных работ
В этом разделе последовательно и логично описаны технологические процессы, операции на строительной площадке. Приводим состав подготовительного, транспортного, основного и вспомогательного процессов и машины, занятые на их выполнении. Рассчитываем производительность машин, определяем их количество.
1.5.1 Производительность одноковшового
экскаватора
Производительность одноковшового экскаватора оценивают по объему грунта, выданному из забоя в единицу времени. Сменную нормативную производительность экскаватора (экскаваторного забоя) Пн, м3/смену, согласно ЕНиР [4] устанавливают по формуле
Пн=(ε / Нв) t см , (1.25)
где ε=100 м3 – объем грунта, на который дана норма времени; Нв – норма машинного времени, маш.-ч; tсм – продолжительность смены, ч.
Для обеспечения нормативной производительности забоя технологические параметры процесса экскавации по грунтовым и забойным условиям приводят в соответствие с нормативными, принимая за основу, что
Пн Р= Пэ ,
где Пэ – сменная эксплуатационная производительность экскаватора, м3/смену; Р – показатель выполнения нормы выработки. В расчетах принимают Р=1,0…1,1.
Сменную эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора, работающего в цикличном режиме, с учетом забойных условий и технологических характеристик процесса выемки грунта устанавливают по формуле
Пэ=60 t см n э q э (Кн / Кр) Кво Кт , (1.26)
где 60 tсм – продолжительность смены в минутах, мин/смену; nэ – количество циклов экскавации, цикл/мин; qэ – вместимость ковша экскаватора, куб.м/цикл; Кн – коэффициент наполнения ковша грунтом; Кр – коэффициент разрыхления грунта; Кво – коэффициент использования сменного времени при работе экскаватора навымет (в отвал) [4, прил.3, с.208]; Кт – коэффициент снижения рабочего времени за счет подачи транспорта.
Приведенные характеристики являются технологическими параметрами процесса экскавации, численные значения которых связаны с размерами выемки и условиями производства работ и должны гарантировать нормативную производительность забоя. Количество циклов экскавации в минуту, или скорость экскавации, зависит от размеров выемки, типа экскаватора, группы грунта, вместимости ковша и характера его режущей кромки, а также уровня квалификации машиниста. По существу этот параметр нормативный и определяется по формуле
n э =60 / t цэ , (1.27)
где tцэ – длительность цикла экскавации, которая в зависимости от названных условий находится в пределах от 15 до 40…45 с и более. Для первого приближенного расчета tцэ можно принять по таблице 14 приложения А.
Отношение Кн /Кр представляет собой коэффициент использования вместимости ковша по грунту естественной плотности, для которого также имеются табличные значения. Но в практике проектирования следует принимать Кн близким к единице, а коэффициент разрыхления Кр по виду и характеру разрабатываемого грунта (приложение А, таблица 12).
Коэффициент подачи транспорта Кт следует устанавливать из взаимосвязи, что
Кт = Квт / Кво , (1.28)
где Квт – коэффициент использования сменного времени при погрузке грунта в транспорт [4, с.82].
Таким образом, в формуле (1.25) вместо традиционного коэффициента Квт принято произведение двух коэффициентов Кво и Кт. Такой прием расчета позволяет лучше увязать производительность экскаватора и автотранспорта [16].
Продолжительность экскаваторных работ Тсм, в сменах, при разработке грунта в котловане в заданном объеме выемки определяют по формуле
Тсм = V э / (Пн Р N э ), (1.29)
а машиноемкость работ в машино-сменах будет равна
Тм-см = V э Нв / ( t см Р ε ), (1.30)
где Vэ – объем грунта в котловане, предназначенный к выемке экскаватором, м3; ПнР=Пэ – сменная эксплуатационная производительность экскаватора (забоя), м3/смену; Тм-см – машиноемкость работ, маш.-смен; Nэ – количество одновременно работающих экскаваторов.
При Nэ =1, Тсм = Тм-см .
1.5.2 Расчет производительности и количества
автосамосвалов для вывозки грунта
Из таблицы 5 приложения А устанавливаем характеристики автосамосвала, необходимые для проектирования схемы разработки котлована: радиус поворота автомобиля Rа, высоту от уровня стоянки до кромки кузова h, ширину кузова Вг.
Продолжительность цикла нагрузки автосамосвала грунтом tн, минут, в зависимости от грузоподъемности Q и с учетом времени на подачу машины в рабочую зону экскаватора, мы будем рассчитывать по формуле
t н = Q t цэ Кр / (γ q э Кн 60Кт) , (1.31)
индексы и характеристики которой приняты по формулам.
Теперь, зная цикл нагрузки, можно рассчитать длительность рейса tц , минут, или рабочего цикла автосамосвала, мин.
t ц = t н +2 L 60 / V ср + t р , (1.32)
где L – расстояние перевозки грунта, км; Vср – расчетная скорость движения автосамосвала, км/ч, зависит от грузоподъемности машины и дальности перевозки грунта (таблица 7 приложения А); tр – продолжительность выполнения операции разгрузки автосамосвала (таблица 15 приложения А), мин.
Сменную эксплуатационную производительность автосамосвала Па, т/смену, рассчитывают по формуле
Па = (60 t см / t ц ) Q Кг Ква , (1.33)
где Ква – коэффициент использования сменного времени для автосамосвала. В расчетах принимают Ква =0,82…0,9.