Ущільнювати ґрунт необхідно також у виїмках.

Трамбування застосовують, коли відсипають насипи із різнорідних ґрунтів. Способом трамбування можна ущільнювати досить товсті шари (до 1,5) м. Трамбування в складних ситуаціях може замінювати інші засоби.

Широко застосовується ущільнення ґрунтів трамбуючими плитами на екскаваторах. Екскаватор рухається вздовж осьової лінії насипу і на кожній зупинці виконує розрахункову кількість ударів (рис. 3.7).

Після трамбування верхній шар має недостатню щільність, його додатково підкочують котками. Плити для трамбування мають розміри 0,6; 1,0; та 1,5 м², масу – 0,5…2,5 т. Раціональна висота падіння плити при ущільнюванні – 1,5…2,0 м.

Продуктивність трамбуючої плити, м³/зміну:

(3.14)

де Т_з – тривалість зміни, год; к_в – коефіцієнт використання зміни (к_в=0,85); F – площа трамбівки, м²; к_п – коефіцієнт перекриття при ущільненні, який приймають рівним 0,9; H – товщина шару ущільнення, м (H=k₁z_a), z_a – глибина активної зони, м; к₁ – коефіцієнт, що залежить від ступеня ущільнення ґрунту:

при к_у=0,98…1,0 к₁=0,5

при к_у=0,95 к₁=1,0;

τ – повний час удару, становить 6…10 с; N – кількість ударів,

; (3.15)

Н_ф – фактична товщина шару ущільнення, см; і_р – граничне значення ударного імпульсу; n₁ – коефіцієнт, який виражає співвідношення стандартної щільності до досягнутої (табл. 3.4).

Таблиця 3.4.

Значення коефіцієнта n₁

Коефіцієнт ущільнення	Тип ґрунту
зв'язний	незв'язний
0,95
0,98
1,00

 

Для ущільнення невеликих об'ємів ґрунту в стиснених умовах застосовують ручні пневмоутрамбовувачі Тр-1, І-157 та С-690.

В специфічних умовах можуть застосовуватися віброкотки та самохідні вібраційні машини. Віброкотки ущільнюють шари до 1,5 м, самохідні вібромашини – 0,6…1 м.

В процесі будівництва ЗП виникає необхідність також в ущільненні ґрунтів укісної частини насипів. З цією метою можна використовувати вальцьові трамбівки, ущільнюючі плити та віброкотки. Найпростіший спосіб – вальцьова трамбівка, її маса регулюється за допомогою баласту.

 

Література

1. ГОСТ 5180-77. Грунты. Метод лабораторного определения влажности.

2. Сиденко В.М., Батраков О.Т., Леушин А.И. Технология строительства автомобильных дорог. Ч.І. – К.: Вища школа, 1970. – 236 с.

3. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – 160 с.

4. Беспалов Н.А., Шелюбский Б.В. Дорожно-строительные машины и оборудование. – К.: Будівельник, 1980.

 

Тема 4. Технологія підготовчих робіт

 

1. Відновлення і закріплення траси.

2. Розчищення дорожньої смуги.

3. Зрізання рослинного шару ґрунту.

4. Розбивка земляного полотна.

5. Влаштування тимчасових доріг.

 

Нагадаємо, що до підготовчих робіт відносяться: будівництво тимчасових споруд та промислових об'єктів, розв'язування проблем, пов'язаних з транспортним процесом (тимчасові під'їзні та об'їзні дороги), відновлення траси, розчистка смуги відведення, розбивка земляних споруд. Як правило, підготовчі роботи розпочинають з будівництва тимчасових селиш та промислових підприємств. Ця окрема широка тема розглядається в подальших розділах дисципліни “Технологія і організація будівництва робіт”.

1. Відновлення і закріплення траси.

Перед початком робіт треба відновити і закріпити на місцевості всі точки, які визначають положення траси в профілі і траси з двох міркувань. По-перше, між розвідуванням траси та початком будівництва інколи проходить значний проміжок часу. Тому деякі геодезичні знаки можуть бути знищені або загублені. Можуть вони також змінити своє просторове положення за різних причин. По-друге, закріплювальні знаки, що встановлюються при розвідуваннях, можуть бути знищені в результаті розчищення дорожньої смуги перед спорудженням земляного полотна. Тому ці знаки треба виносити за межі смуги відведення.

Перелік робіт:

- винесення пікетів за межі дорожньої смуги;

- закріплення осі та вершин кутів повороту;

- перевірка відміток існуючих реперів та, якщо необхідно, встановлення додаткових;

- розбивка вісі штучних споруд.

Пікети закріплюють на вісі дороги міцно забитими кілками із сторожками або тичками довжиною 3…4 м (рис. 4.1,а). Вісь закріплюється стовпами через 0,5 км. Стовпи закопують у землю (рис. 4.1,б). Кути повороту закріплюють стовпами, які розташовують на продовженні бісектриси кута на відстані 0,5 м від вершини (рис. 4.2,а). Надпис на стовпі позначає номер кута та його величину, він повинен бути повернений у бік вершини кута, яка позначається кілком. Якщо величина кута така мала, що його вершина попадає в межі дорожньої смуги, то на продовженні тангенсів встановлюють по дві віхи через 20 м від вершини кута (рис. 4.2,б).

Репери розташовують від вісі дороги так, щоб забезпечувалась їх цілісність під час будівництва. Кількість реперів повинна бути такою, щоб було можна легко та швидко одержувати необхідні відмітки ЗП та штучних споруд. Для реперів використовуються існуючі стовпи, міцно закопані в землю. Їх вертикальна нерухомість повинна цілком забезпечуватись. Можна скористатися також великими (нерухомими) валунами, цоколями будівель, виступами скель, залізобетонними підпірками стовпів. На реперах фарбою, цвяхом, костилем, позначають місце установки нівелірної рейки. Відстань між реперами не повинна перевищувати 2 км у рівнинній місцевості та 1 км – у пересіченій. Необхідно встановлювати додаткові репери біля всіх без виключення штучних споруд та високих (більше за 5 м) насипів чи глибоких виїмок.

Одночасно з відновленням траси позначають дорожню смугу кілками та віхами. Будівлі, споруди, лінії електропередачі, сади, городи і таке інше в межах відведеної смуги підлягає зносу чи переносу. Ширина дорожньої смуги повинна бути мінімально можливою за умови розташування на ній споруд дороги та руху технологічного транспорту.

Після закінчення будівництва ЗП ділянки, що були відведені для розташування бокових резервів, тимчасових споруд, повинні бути повернені землевласникам у тому стані, який визначається актом землекористування на час будівництва.

2. Розчищення дорожньої смуги.

Розчищення дорожньої смуги передбачає усунення будь-яких перешкод, що заважають проведенню робіт у межах дорожньої смуги та розташуванню дорожніх споруд. Та коли йдеться про розчищення, то найчастіше мають на увазі звільнення дорожньої смуги від лісу та чагарників із використанням таких робіт:

- пересадження дерев цінних порід, якщо виникає така необхідність;

- зрізання чагарників і дрібного лісу;

- звалювання дерев;

- відокремлення гілок від стовбурів;

- вивезення стовбурів;

- викорчовування та прибирання пнів;

- засипання ям, що утворилися після викорчовування.

Чагарник прибирають за допомогою кущорізу – причіпного обладнання до трактора потужністю 100…150 к.с. Кущоріз схожий на клиновий відвал, уздовж нижніх окрайок якого укріплені ножі, за допомогою яких зрізаються невеликі дерева та чагарник, а відвал відкидає їх на два боки.

Продуктивність кущорізів в гектарах за зміну можна визначити за формулою

(4.1)

де b – ширина захвату, м; v – швидкість кущоріза, км/год; Т_з – тривалість робочої зміни, год; t_n – тривалість одного повороту, год; к_в – коефіцієнт використання машини за часом (0,75…0,85); n₁ – кількість поворотів кущоріза в кінці дільниці; n₂ – кількість проходів машини по одному сліду для повного видалення кущів (1…4).

Зрізують чагарник інколи також бульдозером, заглиблюючи його ніж у поверхневий шар ґрунту на 10…15 мм. Потім зрізаний чагарник складають у купи і видаляють за межі дорожньої смуги.

Дерева намагаються звалювати взимку, бо в цей час деревина як матеріал має найкращі якості (дерево ніби засипає взимку, тому рух соків у ньому припиняється). Дерева потім використовуються на будівництві, тому стовбури хвойних порід (сосна, ялина, ялиця, модрина) та листяних (дуб, бук, ясень) після обрубки гілок на місці розчищення звозять на склад, де їх сортують та ріжуть на бруси, дошки тощо. Звалюють дерева бензопилками типу “Дружба”, “Урал”, “Тайга”. Рідше застосовують електричні пилки, оскільки виникає необхідність у пересувних електростанціях та кабелях.

До звалювання дерев треба готуватися, тобто прибрати чагарник, зрізати гілки, що низько звисають, очистити сніг біля дерева. В разі звалювання слід дотримуватися деяких правил (рис. 4.3). Так, площина зрізування повинна бути горизонтальною і розташовуватися на рівні верхньої окрайки підпилу. Підпил роблять на четверту частину діаметра стовбура, недопил – на 1…4 см залежно від діаметра (1 см – 20 см, 4 см – 60 см). Якщо пні передбачається викорчовувати, то для зручності захвату треба лишати їх висотою 30…40 см над землею, якщо ні, то їх залишають якомога нижчими.

Дерева зіштовхують з пнів за допомогою спеціальних пристроїв – вил та лопаток. Звалюючи дерева, треба враховувати напрям вітру. Якщо дерева зависають, їх треба стягувати трелювальним трактором або лебідкою.

Пні викорчовують корчувальниками, бульдозерами, іноді за допомогою вибуху. Вибухівку краще використовувати взимку, коли ґрунт добре чинить опір дії вибухової хвилі, тому ефект вибуху підсилюється. Шпури діаметром 50…70 мм бурять у ґрунті на глибину 1-1,5 м під кутом 40-50˚ до горизонту під корінь (рис. 4.4).

Інколи дорожню смугу приходиться розчищати від валунів та великих брил (частіше в горах). Якщо вдається, то валуни і брили виштовхують бульдозером за межі дорожньої смуги, якщо ні – підривають накладними зарядами. Доводиться зносити іноді будівлі та споруди. Особливі труднощі складають комунікації: водопроводи, газопроводи, каналізація, теплотраси, лінії зв'язку та електропередачі.

Місця перетину комунікацій обладнують так, щоб забезпечити їх надійну експлуатацію в майбутньому (дюкери, прохідні канали та ін).

3. Зрізання рослинного шару ґрунту.

Рослинний шар ґрунту не придатний для розміщення його в основі насипу, тому що складається з гумусу, який погано ущільнюється. Гумус – це верхній шар земної кори, що складається з ґрунту, насиченого рештками тварин та рослин. Ще одна небажана властивість гумусу – значна вологомісткість. У поєднанні зі значною пористістю, яка виникає внаслідок життєдіяльності згаданих організмів, наявність цього шару не сприяє стійкості ЗП. Окрім того, цей ґрунт використовується для рекультивації, тому його на період спорудження ЗП видаляють із дорожньої смуги. Найтовщий рослинний шар у лісі 20…25 см, найтонший – на задернованих ділянках 8…12 см, на ріллі – в середньому 15…18 см. (зустрічається родючий шар значної товщини 0,6…0,8м).

Існує декілька схем зняття та тимчасового видалення рослинного шару: човникова з валиками ґрунту по обидва боки дороги з розривами; поперечна – з суцільними валиками (рис. 4.5); поздовжньо-поперечна. Човникова схема застосовується за однобічного зрізування ґрунту на смузі шириною до 20 м.

 

Зрізаний ґрунт складають у вигляді поздовжніх валиків на відстані 1,5 м від підошви насипу.

Поздовжня і поздовжньо-поперечна схеми застосовуються, коли ґрунт для насипу беруть з бокових резервів, при високих насипах та глибоких виїмках. За цими схемами ґрунт зрізають та переміщують бульдозером від осі дороги. Застосовується також скрепер.

4. Розбивка земляного полотна.

Розбивка земляного полотна полягає в позначенні на місцевості його меж та контуру: виносять нульові точки, межі резервів і т. ін. Це робиться на основі конструктивних креслень дороги: плану, поздовжнього та поперечного профілів. Спосіб розбивки залежить від технології, що застосовується та конструкції ЗП. Розбиваючи насипи, що відсипаються з бокових резервів,

позначають кілками вісь дороги, лінію підошви насипу, яка збігається, якщо берми відсутні, з внутрішніми бровками резерву (рис. 4.7). Кілки з висотними відмітками виносять за зовнішні бровки укосів резерву. Відстань

А/2=В/2+mH,

Де В – ширина ЗП по верху; Н – робоча відмітка насипу.

На косогорах насипи розбивають за допомогою віх, візирок, кілків (рис. 4.8,а).

Щоб одержати формули для відстаней ℓ_н та ℓ_в, скористаємося співвідношеннями в трикутнику АВС (рис. 4.8,б):

(4.2)

(4.3)

(4.4)

Аналогічно

(4.5)

Для розбивки користуються також геодезичними інструментами, укісними лекалами і шаблонами, а також візирками (рис. 4.9).

Укіс насипу розбивають величиною кута нахилу, виходячи з робочої відмітки h_н і його закладення d. У цьому випадку теодоліт встановлюють у точці підошви насипу і вимірюють його висоту v. По горизонтальній відстані d від теодоліта до рейки за відомої робочої відмітки h_н обчислюють tgβ₀=h_нd. На вертикальному колі теодоліту роблять відлік, що дорівнює розрахунковому куту нахилу β₀, і візирують уздовж поперечника на рейку, яка знаходиться на насипу.

При відліку по рейці b=v висота насипу дорівнюватиме проектній. У випадку b≠v висоту досипання Δh визначають як Δh=b-v.

Розбиваючи виїмки, встановлюють постійні укісні лекала (рис. 4.10). Спочатку виїмку копають до лінії І-І, потім розбивають бічні канави (кювети).

На стадії розбивки кілками та віхами позначають також характерні технологічні лінії в просторі для різних механізмів, наприклад, лінії першого зарізанні автогрейдера, лінію напряму руху екскаватора і т. ін.

Геодезичну основу для розбивки ЗП та відновлення траси замовник має здати виконавцю за 10 днів до початку будівництва за актом. Виконавець повинен перевірити наявність та можливість зберігання знаків геодезичної основи. Точність геодезичних робіт при відновлення траси та розбивці ЗП така: кутові вимірювання 45", лінійні вимірювання та відмітки до сантиметра.

5. Влаштування тимчасових доріг.

До початку основних робіт на дорожній смузі вздовж її меж прокладається тимчасова дорога. Цією дорогою возять будівельні матеріали, конструкції штучних споруд, ПММ, продукти харчування для робітників та їх самих до місця роботи.

Тимчасові дороги повинні влаштовуватися за мінімальних затрат та полегшених нормативів щодо радіусів кривих та похилів. Для таких доріг

повинна бути передбачена служба, яка приділяла б увагу постійному їх ремонту та утриманню, особливо на ділянках з напруженим рухом. Недостатня увага до тимчасових доріг може значно знизити продуктивність роботи технологічного транспорту, привести до значних втрат матеріальних ресурсів.

На час будівництва ЗП необхідно запобігти його зволоженню дощовими, паводковими та талими водами. Всі роботи по будівництву нагірних канав, водоскидних колодязів, валів та інших споруд системи поверхневого водовідведення, передбачених проектом, закінчити до початку основних робіт.

 

Література

1. Сиденко В.М., Батраков О.Т., Леушин А.И. Технология строительства автомобильных дорог. Ч.І. – К.: Вища школа, 1970. – 236 с.

2. Строительство улиц и городских дорог: В 2 ч. – М.: Стройиздат, 1987. – Ч.1: Сооружение земляного полотна /А.Я.Тулаев, А.А.Авсеенко, Л.С.Малицкий; Под ред. А.Я.Тулаева. – 480 с.

 

Тема 5. Спорудження насипів і розробка виїмок
у нескельних ґрунтах за звичайних умов

 

5.1. Розпушення ґрунтів

5.2. Спорудження насипів та розробка виїмок за допомогою бульдозерів

5.3. Використання автогрейдерів для улаштування земляного полотна

5.4. Використання скреперів для улаштування земляного полотна

5.5. Використання екскаваторів для спорудження земляного полотна

5.6. Використання грейдер-елеваторів для спорудження земляного полотна

 

 

5.1. Розпушення ґрунтів

 

Щільні зв'язні ґрунти з вологістю меншу за оптимальну, особливо III-IV груп, для підвищення продуктивності землерийних машин попередньо розпушують. Застосування розпушувачів дозволяє використовувати машини малої потужності для розробки щільних зв'язних ґрунтів. Тільки у випадку застосування бульдозера з гідравлічним приводом, який забезпечує примусове заглиблення відвалу, ґрунти можна розробляти без попереднього розпушування. В залежності від щільності, вологості і потрібної глибини розпушення ґрунтів застосовують різні розпушувачі.

В теперішній час найчастіше використовують навісні розпушувачі до тракторів середнього класу тяги (100 кН). Конструкції навісних робочих органів можуть бути різними. Для розпушення щебенистих і гравелистих ґрунтів (за трудністю розробки III, IV групи) застосовують потужні трактори важкого класу тяги (більше 150 кН), при цьому глибина розпушення не перевищує 0,15-0,20 м. Кількість зубців знижують до двох, нерідко й до одного, в залежності від потужності двигуна – у цьому випадку зуби приварюються до нижнього окрайку ножа бульдозера. За трьох зубців ширина смуги розпушення складає 1,5 м, при одному зубі ширина смуги розпушення – 0,07-0,10 м. Відстань між зубцями приймають 0,70-0,85 м. Швидкість руху розпушувача у робочому стані не перевищує 3,5-5,0 км/год.

В м'яких ґрунтах глибина розпушування може досягати 0,20-0,25 м при застосуванні бульдозерів з поворотними розпушувальними зубцями. При зворотному русі бульдозера такі зубці заглиблюються у ґрунт і розпушують його (рис. 5.1).

Найбільша глибина розпушування досягається при використанні навісних розпушувачів. Важкі розпушувачі на тракторах потужністю 100-150 к.с. розпушують суглинисті ґрунти до глибини 0,4-0,5 м. Ширина розпушення – 2,2 м. Розпушуючи ґрунт, трактор рухається як у поздовжньому, так і поперечному напрямах. На розпушувачі встановлюється один, два, три, але не більше п'яти зубців. Розпушувачі з одним зубом застосовуються в ґрунтах вище IV групи щодо трудності розробки та в щільних мерзлих ґрунтах.

Дуже щільні щебеневі, каменисті та мерзлі ґрунти розпушують навісними розпушувачами, які змонтовані на тракторах потужністю до 900 к.с. У цьому випадку глибина розпушення досягає 0,35-0,4 м, а вартість розпушення на 50% нижче, чим розробка таких ґрунтів буровибуховим способом. Вартість розробки тріщинуватих вапняків із застосуванням розпушувачів більше ніж в 2 рази нижче, ніж при буровибухових роботах.

Для розпушення мерзлих ґрунтів при глибині промерзання до 0,25 м використовують бульдозер, до якого позаду відвалу болтами кріпиться зуб довжиною 600 мм. Продуктивність бульдозера при цьому збільшується на 15 %. За більшої товщини шару мерзлого ґрунту для розпушення можна використовувати роторні екскаватори шляхом нарізування поздовжніх траншей шириною 1,2 м і глибиною 1,5-2 м.

Спочатку екскаватор нарізує першу траншею. потім на відстані 1,2 м від першої - другу, засипаючи вийнятим ґрунтом першу траншею. Третю траншею нарізують на тій же відстані від другої і одночасно засипають другу. Четверту траншею нарізують на перемичці між першою та другою траншеями. В результаті суттєво підвищується продуктивність робіт і знижується їх вартість близько 20 %.

Раціональне використання розпушувачу залежить не тільки властивостей ґрунтів, їх стану і потужності бульдозера, а також від розташування зубців самого розпушувача. Можливі не менш як 7 варіантів їх положення відносно трактора, що суттєво впливає на його продуктивність. Прикладом одного з варіантів є розпушувач, на стояку якого змонтовано два зуби – передній і задній. Передній зуб розпушує і розташований вище заднього, він винесений уперед за напрямом руху базового трактора. важливе значення має і відстань між зубцями по горизонталі. Вихідною умовою для його вибору є вільне сколення ґрунту заднім зубом, щоб тильна поверхня переднього зуба не взаємодіяла з ґрунтом, який розпушений заднім зубом.

Застосування бульдозерів і скреперів більш ефективно, якщо ґрунти III та IV груп частково розпушені, тобто зроблені прорізи без підняття пластів, що полегшує заповнення ковша.

Об'єм розпушеного ґрунту не повинен перевищувати змінної продуктивності ланки скреперів чи бульдозерів, бо ґрунт дуже швидко пересихає в суху погоду або надмірно зволожується у дощову.

Підзолисті ґрунти, макропористі леси або лесові суглинки і структурні чорноземи обов'язково необхідно розпушувати якомога глибше на смузі, яка дорівнює ширині підошви насипу, висота якого менше 1,5 м і у виїмках. Після ущільнення попередньо розпушеного ґрунту знижується водопроникність, швидкість переміщення вологи, і як наслідок, морозного пучення (здимання).

Технологія за суттю складається з однієї операції – процесу розпушення. Розробляючи бічні резерви, перший прохід розпушувача роблять на смузі, яка найближча до підошви насипу. Наступні проходи поступово видаляють до межі дорожньої смуги. Але у дощову погоду розпушують завжди на низовий ділянці для нормального стану поверхневих вод.

Продуктивність розпушувача П_р, м³/зміну:

, (5.1)

де b - ширина захватки, м;

V - швидкість руху, км/год;

Т_з - тривалість зміни, год;

К_в - коефіцієнт використання робочого часу, (К_в=0,75-0,85);

n - кількість поворотів на кінцях робочого ходу;

t - час одного повороту, год;

h - глибина розпушення, м;

m - кількість проходів по одному сліду (m=1-4).

5.2. Спорудження насипів та розробка виїмок за допомогою бульдозерів

Слово buldozer з'явилося у англійській мові (США) в XIX ст. від bull – бик, doz – доза "сильний". Цим словом називали людину, яка мала надзвичайну силу. Дещо пізніше, в XX ст., ця назва перейшла на машину, яка і насправді нагадує бика, що рогами може щось важне перемістити з місця на місце. Інколи зустрічається застаріла назва – тракторний відвал.

 

5.2.1. Сфера використання бульдозерів

До основних робіт, які виконуються бульдозерами, можна віднести:

· видалення валунів та пнів після корчуванням;

· знімання рослинного шару ґрунту;

· зведення насипів висотою до 1,5 м у звичайних умовах та на косогорах з бокових резервів та виїмок;

· розробка виїмок при переміщенні ґрунту в насип;

· землерийно-планувальні роботи (планування площ, пошарове розрівнювання ґрунту і переміщення його до голови насипу).

Як видно з переліку основних робіт, бульдозер – машина універсальна. Для розширення сфери застосування бульдозери обладнуються укосниками, відкрилками, поширювачами, канавними насадками, кущорізними насадками тощо.

 

5.2.2. Характеристика бульдозерів та цикли їх роботи

У дорожньому будівництві застосовуються колісні та гусеничні бульдозери загального призначення. Бувають бульдозери спеціального призначення, наприклад, для штовхання скреперів, підводних робіт і т. ін.

За способом установки відвалу - з неповоротним і з поворотним (універсальним) відвалом. Поворотний відвал може бути встановлений і закріплений під кутом 90° і 60° до поздовжньої осі трактора у обидва боки. Крім того, відвал у деяких бульдозерів можна встановлювати у похилому положенні до 5° до горизонтальної площини. У дорожньому будівництві переважне застосування мають бульдозери з неповоротним відвалом на гусеничних тракторах. Останнім часом у дорожньо-будівельних організаціях зустрічаються бульдозери на пневмоколесному тракторі К-702 "Кіровець" потужністю 200 к.с.

За способом управління відвалом бульдозери поділяються: з механічним та гідравлічним приводами.

За номінальним тяговим зусиллям бульдозери поділяють: на надважні з тяговим зусиллям більшим за 300 кН, важкі 150-300 кН; середні 50-150 кН; легкі 30-50 кН; малогабаритні до 30 кН. Тяговий клас - це номінальне тягове зусилля в кілоньютонах, поділене на 10 (табл. 5.1). Гусеничні бульдозери бувають п'яти тягових класів: 4; 10; 15; 25 та 30. Зустрічаються бульдозери класу 3, але частіше вони застосовуються у сільському господарстві, ніж у дорожньому будівництві. Колісні бульдозери випускаються восьми класів: 0,6; 0,9; 1,4; 3; 5; 10; 15 та 25.

Робочий цикл бульдозера при спорудженні ЗП складається: із зарізання ґрунту; його переміщення; укладання та зворотного холостого ходу у забій (резерв).

Щоб відокремити ґрунт від масиву, ніж відвалу заглиблюється одночасно з переміщенням бульдозера уперед. Різання ґрунту продовжується доти, поки призма волочіння - ґрунт, який накопичується перед відвалом, не досягне верхнього окрайка відвалу.

Таблиця 5.1. Технічні характеристики деяких типів бульдозерів.

Марка	Потужність двигуна, к.с.	Розміри відвалу, м	Тип ходового обладнання
ДЗ-37А		2,10×0,65	Колісне
ДЗ-133		2,10×0,66	те ж
ДЗ-48		3,64×1,20	- // -
ДЗ-18		3,90×1,00	Гусеничне
ДЗ-35Б		3,64×1,48	те ж
ДЗ-60ХЛ		5,48×1,88	- // -

 

Потім бульдозер пересовує призму волочіння до місця укладання і розвантажує ґрунт, підіймаючи відвал догори. Розрівнює ґрунт бульдозер за схемами "на себе" та "від себе".

За схемою "на себе" - машиніст доставивши ґрунт до місця укладання і не зупиняючи бульдозер, швидко підіймає відвал і на 1-1,5 м переміщується уперед, після чого спиняє машину, опускає відвал на ґрунт і рухається заднім ходом, затильним боком відвалу розрівнює ґрунт. За схемою "від себе" - бульдозер під час руху підіймає відвал на висоту 15-20 см і ґрунт відсипається рівним шаром. При цьому укладений ґрунт попередньо ущільнюється гусеницями трактора.

При різанні та переміщенні ґрунту виникає опір:

· різанню ґрунту

, (5.2)

де К_р - питомий опір різанню, Па; F_с – площа стружки;

· переміщенню призми волочіння ґрунту перед відвалом

, (5.3)

де g - об'ємна маса розпушеного ґрунту, кг/м³;

B - ширина відвалу, м;

H - висота відвалу, м;

h - середня глибина різання, м;

K₁- коефіцієнт тертя ґрунту по ґрунту;

b - кут захвата відвалу бульдозера, град.;

j₀ - кут природного укосу ґрунту, град.

· переміщення ґрунту догори по відвалу і вздовж відвалу:

, (5.4)

де a - кут різання, град.;

K₂- коефіцієнт тертя ґрунту по металу;

· руху бульдозера з трактором

, (5.5)

де G - вага бульдозера;

i - похил місцевості.

f - коефіцієнт опору коченню, дорівнює 0,10-0,12;

Сумарний опір дорівнює

(5.6)

Швидкість переміщення бульдозера залежить від потужності двигуна трактора N, механічного коефіцієнта корисної дії h і сумарного опору

(5.7)

Найбільші опори виникають у процесі різання ґрунту. При переміщенні ґрунту сумарні опори менші. Тому потрібна потужність бульдозера розраховується із умови різання. При переміщенні ґрунту є резерви потужності. Об'єм ґрунту, який переміщується, визначається розмірами і формою відвалу та потужністю двигуна трактора.

При різанні необхідно добиватися максимального об'єму зарізаного ґрунту, повного використання потужності двигуна трактора і мінімального часу на зарізання.

 

5.2.3. Схеми різання ґрунту

Ефективність різання залежить від прийнятої схеми, властивостей ґрунту та рельєфу місцевості. Застосовують три основні схеми різання: прямокутна або пряма траншейна; клинова та гребінчаста (рис. 5.2).

Розробляючи ґрунт за прямокутною схемою (рис. 5.2, а) відвал бульдозера занурюють на глибину, що визначається потужністю двигуна та групою ґрунту щодо трудності розробки, і в середньому вона складає 0,10-0,15 м. Ця схема ефективна при зарізанні ґрунту під похил, при розробці виїмок

похилими шарами, а також при видаленні рослинного шару ґрунту. У цих випадках потужність трактора використовується рівномірно і повністю.

Клинова схема (рис. 5.2, б) використовується за роботи в легких та злегка зволожених ґрунтах з рівнинним характером місцевості. Відвал бульдозера спочатку заглиблюють у ґрунт на максимально можливу глибину, потім з подальшим рухом відвал поступово піднімають, набираючи на нього ґрунт. За цієї схеми шлях різання і час зменшуються. У важких щільних ґрунтах ця схема застосовуватися не може внаслідок зрозумілих причин.

Тому у щільних ґрунтах застосовується гребінчаста схема. Розпочавши зарізання з заглиблення відвалу бульдозера (рис. 5.2, в) на глибину 0,25-0,3 м, надалі при русі вперед, коли кількість обертів двигуна починає знижуватись, відвал піднімають на 1/4 глибини, потім заглиблюють знову. Такі підйоми і заглиблення повторюються декілька разів. За такої схеми шлях набирання ґрунту складає 5-7 м, а час набору зменшується на 20-25 % у порівнянні з прямокутною схемою різання ґрунту, а також майже повністю використовується потужністю трактора, добре формується призма волочіння. Недоліком цієї схеми є те, що машиніст швидко втомлюється через часті переключення важелів.

Перемішувати ґрунт економічно вигідно до 100 м. Якщо відстань перевищує 100 м, продуктивність бульдозера різко падає, тому що відчутно зростають втрати ґрунту з призми волочіння.

 

5.2.4. Спорудження насипів

Частіше всього бульдозери застосовуються для спорудження насипів висотою до 1,5 м та нижніх частин високих насипів з одно- або двобічних резервів. Насипи споруджують, як правило, за способом пошарового укладання

ґрунту або за способом "з голови". Для підвищення продуктивності бульдозера розробку ґрунту у резервах ведуть за траншейно-смуговою схемою. Перше зарізання ґрунту бульдозером робиться на внутрішній частині резерву і далі ґрунт зарізається при послідовних проходах по одному сліду. При цьому в резерві утворюються траншеї, по яких переміщується ґрунт. Бокові стінки траншей запобігають втрат ґрунту з призми волочіння. Шари насипу відсипають поперечними смугами перпендикулярно до осі дороги (рис. 5.3) від осі дороги до підошви ЗП. Ширину стінок траншей залишають до 1 м. Надалі ґрунт, що лишився між траншеями, зрізають поперечними або косими проходами і використовують для улаштування верхнього шару насипу або присипних узбіч.

При вузьких резервах та потужних бульдозерах, коли ділянка зарізання мала, потужність бульдозера використовується не повністю. Тоді використовують поздовжньо-поперечну схему, за якої, бульдозер, рухаючись по резерву паралельно до осі насипу, зрізає ґрунт по прямокутний схемі і збирає його у вигляді куп у кінці захватки. Після двох-трьох проходів ґрунт переміщується у тіло насипу.

За спареної роботи двох бульдозерів переміщують ґрунт, рухаючись поруч, і утворюють як би один відвал більшої довжини. Відносна величина втрат ґрунту при цьому зменшується. Така схема потребує синхронного руху обох бульдозерів, що можливо лише за високої кваліфікації і підвищеній увазі машиністів. Ця схема призводить до втомлюваності і зниженню продуктивності, тому її застосовують рідко.

При двобічних резервах роботи доцільно вести одночасно двома (або декількома) бульдозерами, з яких кожний розробляє резерв по один бік дороги і переміщує ґрунт у прилягаючу половину насипу. До місця зарізання ґрунту у резерві бульдозер повертається заднім ходом.

Поверхні верхнього шару насипу надають поперечного похилу 20-40 ‰ від осі до бровок ЗП. Поверхні інших шарів планують з таким же похилом тільки за тривалих перерв у роботі для забезпечення поверхневого водовідводу.

 

5.2.5. Розробка виїмок

Бульдозери використовуються для розробки неглибоких виїмок (приблизно до 6 м) з поздовжнім переміщенням ґрунту у суміжні насипи, а коли ґрунт непридатний для спорудження насипів - поперечно-човниковими проходами за ярусно-траншейною схему у відвал (кавальєр).

При розробці виїмок з поздовжнім переміщенням у насип, ґрунт зарізають за ярусно-траншейною схемою. На кожному ярусі бульдозер починає розробку зі смуг, які прилягають до укосів (рис. 5.4). Ґрунт розробляють за траншейною схемою і переміщують у насип, де розрівнюють горизонтальними шарами.

 

Якщо відстань переміщення ґрунту не перевищує 25-30 м, його транспортують до місця укладання бульдозером за один прийом. За більших відстаней переміщення, спочатку відсипають проміжний валик ґрунту, і з нього переміщують у насип. Відстань проміжного валика від місця зарізання ґрунту приймають 25-30 м. За більших відстаней переміщення проміжний валик пересувається декілька разів послідовно на 25-30 м. За такої схеми забезпечується можливість мінімальних втрат ґрунту.

Виїмку розробляють таким чином, щоб ґрунт весь час переміщувався під похил - завдяки цьому підвищується продуктивність бульдозера. При розробці траншей спочатку переміщують ґрунт на ближче розташованих до насипу ділянках, а потім - на більш віддалених. Після розробки траншей глибиною до 0,6 м - першого ярусу, стінки траншей поступово зрізають бульдозером, який рухається під кутом 35-45° до осі дороги. Зрізаний ґрунт переміщують по траншеям у насип доти, поки не будуть видалені усі стінки. Наступні яруси, окрім самого нижнього розробляють у тій же послідовності.

Розробка нижнього ярусу дещо відрізняється від попередньої технології: дві стінки, ближні до підошви виїмки, розробляють лише після зрізання та переміщення вниз уступів на укосах. Зрізання уступів на укосах начинають з дальної ділянки виїмки (по відношенню до насипу), поступово наближаючись до місця укладання ґрунту. Бульдозер, який встановлено на обрізі виїмки, рухом униз по укосу зрізає уступи і переміщує його в останні траншеї виїмки. Потім його переміщують у насип з наступним зрізанням двох останніх стінок.

Коли ґрунт непридатний для спорудження насипів або доцільніше їх відсипати з ґрунтів бокових резервів і дорожня смуга дозволяє укладати двобічні кавальєри, тоді виїмку розробляють з переміщенням ґрунту у кавальєр. Бульдозер розробляє кожен шар ґрунту від осі дороги до верхньої бровки виїмки поперечно-човниковими проходами за ярусно-траншейною схемою. Спочатку видаляють шар на глибину 0,2-0,4 м на одній половині полотна і переміщують у найближчий кавальєр. Після розвороту бульдозера на 180°, розробляють ґрунт на другій половині полотна, але до глибини 0,4-0,8 м з переміщенням його у другий кавальєр. Потім бульдозер повертають на першу половину полотна і поповнюють розробку ґрунту до глибини 0,8-1,2 м.

При зачистці поверхні виїмки і насипу за допомогою бульдозера застосовують лазерний теодоліт. На відвалі бульдозера встановлюють фотоприймач-матрицю. На відповідній відстані, не менше 150 м, розміщують лазерний геодезичний прилад для будівництва ПГЛ-1, який призначений для контролю рівності ЗП, укладеної бетонної суміші і т.ін. Прилад складається з передавальної частини (ЛВ) та фотоприймального пристрою (ФП). Передавальна частина включає: лазерний передатчик, який формує випромінювання у вигляді світлових ліній та площин, блока живлення та штативу для установки передатчика, а фотоприймальний пристрій складається з фотоприймача імпульсних сигналів та вимірювальної рейки. Візуальну реєстрацію результатів вимірювань здійснює стрілочний прилад з розташованим над ним світлодіодом.

Під час проведення земляних робіт фотоприймач переміщують вздовж рейки до виникнення показів на стрілочному приладі. після чого знімають відлік зі шкали рейки. Таким чином прилад доцільно використовувати при проведенні земляних робіт з його розміщенням у точках нульових робіт і точках перелому проектної лінії у плані та профілі. На ділянках горизонтальних та вертикальних кривих такі пункти призначають у точках початку та кінця кожної кривої.

Застосування приладу у порівнянні з традиційними методами і засобами вимірювань дозволяє:

· підвищити точність та об'єктивність вимірювань;

· підвищити продуктивність праці геодезистів у 1,5-2,0 рази, що досягається одночасним проведенням декількох етапів технологічних процесів;

· скорочення чисельності обслуговуючого персоналу;

· виконувати роботи в умовах недостатньої освітленості.

 

5.2.6. Продуктивність бульдозера та шляхи ії підвищення

Продуктивність бульдозера П_б, м³/зміну, при розробці та переміщенні ґрунту, обчислюють за формулою

, (5.8)

де Т_з - тривалість зміни, год;

К_в - коефіцієнт використання робочого часу протягом зміни (приймають 0,85);

К_і - коефіцієнт, який враховує вплив нахилу або підйому: при похилі 0-200 ‰ К_і збільшується від 1,0 до 1,7; за такого ж підйому К_і зменшується від 1,0 до 0,5;

q - об'єм ґрунту, який переміщується за один робочий цикл, м³, і складає:

, (5.9)

де L - довжина відвалу, м;

H - висота призми волочіння, м;

K_п і K_р - відповідно коефіцієнти втрат і розпушення ґрунту;

j - кут природнього укоса ґрунту, град.

t_ц - тривалість одного циклу, с:

, (5.10)

де ℓ_р, ℓ_п, ℓ_х – відповідно відстані зарізання, переміщення і холостого ходу, м;

v_p, v_п, v_х, - відповідно швидкості руху бульдозера при зарізанні, переміщенні ґрунту і холостого ходу, м/с;

n – середня кількість переміщень за одне зарізання (n=0,5-0,6);

t_п – час на переключення передач, с;

t₀ – час на підняття та опускання відвалу, с.

За допомогою бульдозера ґрунт в тілі насипу розрівнюють шарами розрахункової товщини за кільцевою схемою, тоді його продуктивність П_б, м²/год, складає:

, (5.11)

де ℓ – довжина ділянки розрівнювання, м;

L – довжина відвалу, м;

a – кут повороту відвалу в плані (a = 45°-60°);

b – ширина смуги, що перекривається за наступним переходом (b = 0,3 - 0,5 м);

n – кількість проходів по одному сліду (n = 1 - 2);

v_р – швидкість руху бульдозера при розрівнюванні, м/год;

t_пов – тривалість повороту, год.

Шляхи підвищення продуктивності бульдозера:

· Доцільно застосовувати бульдозери на малих відстанях (до 50 м).

· Для зменшення втрат ґрунту застосовуються бокові відкрилки, козирки, спарена робота машин. Завдяки відкрилкам та козирку коефіцієнт втрат ґрунту К_п = 1. За спареної роботи двох бульдозерів з відстанню між відвалами до 0,5 м, продуктивність підвищується на 15 % завдяки тому, що довжина відвалу як би збільшується на просвіт між відвалами машин.

· При розробці ґрунтів II та III груп доцільно застосовувати попереднє розпушення ґрунту; якщо вологість ґрунту менша за оптимальну його треба дозволожити.

· При переміщенні ґрунту, необхідно використовувати похил місцевості, тобто збільшувати значення коефіцієнту К_і.

· Довжину ділянки, на якій розрівнюється ґрунт бульдозером, необхідно вибирати в межах 30-40 м, що дозволяє йому працювати без розворотів та економити час на повороти.

· Використовувати сучасні моделі бульдозерів, які обладнані відвалами з виступаючим середнім ножем, що зменшує опір ґрунту різанню і суттєво підвищує продуктивність машини (25-30 %), особливо у ґрунтах III-IV груп.

 

5.3. Використання автогрейдерів для улаштування земляного полотна

 

Назва механізму походить від англійського слова grade - виконувати земляні роботи. Застаріла назва - автоструг. У звичайних умовах продуктивність автогрейдера у 2-4 рази нижча ніж бульдозера, а собівартість значно вище. Разом з тим використання автогрейдерів дає можливість надати ЗП та резервам обриси, максимально наближені до проектних, тобто з особливою точністю надати їм бажаної форми. Крім того, автогрейдер може виконувати практично всі, за виключенням ущільнення, роботи, тому його застосування дозволяє до мінімуму скоротити різнотипність машин в машинно-дорожньому загоні.

 

5.3.1. Сфера використання автогрейдерів та їх характеристика

 

Основні види робіт, що виконуються автогрейдерами:

· відсипка невисоких насипів приблизно до 0,8 м із бокових резервів, якщо їх висота суттєво не змінюється по довжині дороги;

· пошарове розрівнювання ґрунту перед його ущільненням;

· планування ЗП перед улаштуванням ДО;

· планування узбіч, укосів, резервів;

· улаштування водовідвідних канав.

Автогрейдери поділяють: на легкі (потужністю двигуна до 60 к.с); середні (потужність до 100 к.с); важкі (покужність більше 160 к.с) (табл. 5.2).

За типом управління автогрейдери бувають з механічною та гідравлічною системою приводів.

 

 

Таблиця 5.2. Марки та основні технічні характеристики автогрейдерів.

Марка	Потужність, к.с.	Розміри відвалу, см	Маса, т	Примітка
ДЗ-40А		3,04×50	8,6	легкий
ДЗ-61А		3,04×50	8,7	середній
ДЗ-31А		3,70×56	12,0	важкий
ДЗ-14		3,70×70	18,3	важкий
ДЗ-14В		4,20×70	18,6	важкий

 

5.3.2. Цикли роботи автогрейдерів

 

При улаштуванні насипів цикл роботи автогрейдера складається: із зарізання ґрунту, його транспортування, укладання та розрівнювання. Після спорудження насипу виконується його планування. Продуктивність цих операцій визначається площею стружки F_с ґрунту, який зрізається або планується. Тому максимальне значення продуктивності обмежується тяговим зусиллям автогрейдера.

 

Для можливості руху автогрейдера при зарізанні необхідно, щоб максимальне тягове зусилля T_т було більше сумарного опору R, тобто T_т > R.

Величина опору складається із опорів ґрунту різанню, тертю ґрунту об відвал та переміщенню призми волочіння - R₁ і опору руху автогрейдера - R₂ . Складові опору визначаються за формулами:

R₁=Kp·Fc, (5.12)

R₂=P(i+f), (5.13)

де K_p – коефіцієнт опору різанню, кг с/м² ; P – вага автогрейдера, кг; f – коефіцієнт опору руху автогрейдера; i – похил.

Виходячи з умови, що максимальне тягове зусилля повинно бути більше сумарного опору, визначимо площу стружки:

. (5.14)

Величина F_с головним чином визначається коефіцієнтом K_р, який залежить від групи ґрунту, правильності встановлення відвалу автогрейдера під певними кутами: захвату – b, нахилу – g, різання – a (рис. 5.5.) . При зменшенні a, b, g опір ґрунту зарізанню зменшується, що дає можливість збільшувати переріз зрізуваної стружки F_с. Оптимальні кути встановлення відвалу автогрейдера наведені у табл. 5.3.

 

Таблиця 5.3. Оптимальні кути встановлення відвалу автогрейдера.

Робочі операції	Кут, град
захвату b	різання a	нахилу g
Зарізання ґрунту: розпушеного	30-35	до 40	до 15
нерозпушеного	40-80	до 35	до 15
Транспортування ґрунту:
вологого	40-50	35-40	до 15
сухого	35-45	40-45	до 18
Розрівнювання ґрунту:
без ущільнення	50-60	45-50	до 3
з ущільненням	70-90	50-60	до 2
Планування	45-55	40-45	до 18

 

Площа стружки залежить не тільки від кутів a, b, g, але і від міцності ґрунту. При попередньому розпушенні та дозволоженні ґрунту до відносної вологості 0,65-0,70 опір різанню можна зменшити, а площу стружки - збільшити. Значення F_с за оптимального різанню ґрунтів автогрейдерами може досягати 0,20-0,25 м² .

 

5.3.3. Спорудження насипів автогрейдерами з бокових резервів

 

Зарізання ґрунту і розробку резервів автогрейдерами можна виконувати двома способами – від зовнішньої (рис. 5.6, а) або від внутрішньої (рис. 5.6, б) окрайки. Після зарізання ґрунт переміщують і укладають у насип. Автогрейдер рухається, як правило, за кільцевою схемою: перше зарізання у лівому резерві, потім зарізання у правому резерві; перше переміщення ґрунту до осі на лівій частині насипу, те ж і на правій частині; наступні зарізання і переміщення повторюються у тому ж порядку.

Кількість кругових проходів на зарізання m_з і переміщення m_п ґрунту на половині насипу дорівнює:

 

, (5.15)

, (5.16)

де K_з, K_п - коефіцієнти, які враховують відповідно перекриття проходів при зарізанні (1,5-1,3) і при переміщенні ґрунту (1,1-1,3);

F_р – площа резерву, м²;

ℓ – відстань між центрами ваги резерву та половини насипу, м;

ℓ₁ – відстань переміщення за один прохід, м.

При зарізанні ґрунту від зовнішнього окрайка форма площі поперечного перерізу стружки наближається до трикутника: K₃ - збільшується і m_з також збільшується. Оскільки ґрунт переміщується по нерівній і попередньо розпушеній поверхні, тоді збільшується K_п і відповідно збільшується m_п в межах ширини резерву.

При зарізанні ґрунту від зовнішнього окрайку площа стружки наближається до прямокутної і майже у два рази більша, ніж у попередньому випадку. При попередньому розпушенні ґрунту зарізання здійснюється за знижених значень K₃ і m_з . Зменшується і кількість переміщень, оскільки в межах резерву ґрунт транспортується за більш рівної поверхні, ніж при зарізанні ґрунту за попереднім способом. Тому цей спосіб розробки має переваги перед способом зарізання від зовнішнього окрайку.

В насип ґрунт укладається за трьома схемами:

· пошарово з розрівнюванням (рис. 5.7, а) - така схема використовується за підвищеної вологості ґрунту; кожна порція ґрунту після переміщення розрівнюється шаром 0,15-0,20 м, що потребує великої кількості переміщень, зате ґрунт швидко висихає та до деякої міри попередньо ущільнюється колесами автогрейдера;

· в напівпритиск (рис. 5.7, б) - у цьому випадку товщина шару після планування гребенів більша, ніж у першому випадку і досягає 0,3-0,5 м;

·

впритиск (рис. 5.7, в) - у цьому випадку товщина шару ще більша і досягає 0,6-0,8 м і при цьому одночасно здійснюється ущільнення.

 

Друга і третя схеми застосовуються при розробці резерву з вологістю близькою до оптимальної. Вибір однієї з цих схем укладання ґрунту залежить від наявності ущільнюючих засобів, які забезпечують потрібну ступінь щільності шарів певної товщини.

За всіх трьох схем укладання ґрунту в насип, основу насипу планують і ґрунт переміщують за рівної поверхні, а укладання здійснюється від осі дороги у бік резерву.

 

5.3.4. Продуктивність автогрейдера і шляхи ії підвищення

Продуктивність автогрейдера П_а, м³/зміну, при спорудженні насипу з бокових резервів за кільцевою схемою:

, (5.17)

де T_з - тривалість зміни, год;

K_в - коефіцієнт використання зміни в часі (K_в = 0,85-0,95);

L - довжина робочого ходу (захватки), м;

F_с - площа стружки при зарізанні, м² ;

V_з - швидкість руху автогрейдера при зарізанні (для важких - 2,2 км/год; середніх - 1,5 км/год); V_п - швидкість при переміщенні ґрунту (для важких - 4,5 км/год, середніх - 4,0 км/год);

m - кількість проходів для переміщення і розрівнювання ґрунту, що приходиться на один прохід зарізання;

t₁, t₂ - відповідно час на одне розвертання та одну перестановку відвалу, год (t₁ = 0,03, t₂ = 0,01).

 

Основні шляхи підвищення продуктивності при спорудженні насипів автогрейдерів.

· Доцільно зарізання ґрунту робити важкими автогрейдерами, а переміщення - середніми або легкими.

· Автогрейдери раціонально використовувати для улаштування насипів невисокої висоти - при збільшенні висоти насипу продуктивність знижується. Так, при збільшенні висоти насипу від 0,50 до 0,75 м продуктивність знижується на 12-15 %.

· Для збільшення площі стружки відвал автогрейдера доцільно обладнувати подовжувачами (1-2 м), а висоту нарощувати розширювачами (0,10-0,15 м). Це підвищує продуктивність на 10-15 %.

·

Довжина захватки значно впливає на продуктивність (рис. 5.8). Інтенсивність зростання продуктивності (20-25 %) спостерігається при довжині захватки до 0,3 км; при довжині захватки більше 0,5 км збільшення продуктивності мало відчутне. Тому раціональна довжина захватки 0,3-0,5 км, а у перезволожених ґрунтах до 0,6-0,7 км, що сприяє частковому просиханню ґрунту.

· При розробці ґрунтів II-III групи їх доцільно попередньо розпушувати, продуктивність при цьому підвищується на 10-20 %.

 

5.4. Використання скреперів для улаштування земляного полотна

 

Слово "скрепер" походить від англійського "scrape" - шкребти. Скрепери призначені для розробки та транспортування ґрунту на порівняно великі відстані.

 

5.4.1. Сфера використання скреперів і їх характеристика

 

Скрепери використовуються тоді, коли відстань переміщення ґрунту становить від 300 до 3000 м. Це універсальна машина, за допомогою якої можна:

· споруджувати насипи з резервів та кар'єрів;

· споруджувати верхні частини насипів, висота яких перевищує економічну доцільність для ведучих машин (автогрейдера, бульдозера, грейдер-елеватора);

· розробляти виїмки з переміщенням ґрунту в насип або кавальєр;

· використовувати як візки при розробці ґрунту в резервах екскаватором.

Скрепери призначені для пошарової розробки ґрунту, транспортування і пошарового укладання з розрівнюванням; вони досить ефективно ущільнюють насип, якщо регулювати їх рух по ширині ЗП.

Скрепери різняться за способом пересування на причіпні, напівпричіпні та самохідні. Причіпні скрепери працюють з гусеничними тракторами і тому їх доцільно використовувати на відстанях 100-300 м. Напівпричіпні скрепери розраховані на роботу з одновісними тягачами за транспортної швидкості до 40 км/год. Тому їх доцільно використовувати на відстанях від 300 до 1000 м.

В залежності від місткості ковша скрепери бувають малої місткості (до 4 м³ ), середньої (6-15 м³ ) та великої (більше 15 м³ ).

За схемою підвіски ковша скрепери бувають рамної конструкції, де є спеціальна рама, на якій закріплюється ківш, і безрамної конструкції, де рамою є сам ківш.

За способом розвантаження скрепери поділяються на машини з примусовим, напівпримусовим та вільним розвантаженням.

За системою управління розрізняють скрепери з канатно-блочним та гідравлічним управлінням. За канатно-блочного управління підйом ковша здійснюється натягання канату, а його заглиблення здійснюється під дією ваги. Гідравлічне управління дозволяє примусово заглибляти ківш.

Основні технічні дані деяких скреперів наведені в табл. 5.4.

Скрепери не використовуються на болотах, у перезволожених ґрунтах, за великої кількості валунів, а також на дуже сухих пісках, бо в цьому випадку не утворюється стружка і ківш не заповнюється.

Таблиця 5.4. Марки та основні характеристики скреперів.

Марка	Місткість ковша, м3	Потужність, к.с.	Маса, т	Примітка
ДЗ-33	3,0		2,3	Причіпний
ДЗ-111	4,5		5,1	Причіпний
ДЗ-11П	8,0		7,5	Самохідний
ДЗ-13А	16,2		11,3	Самохідний
ДЗ-67			16,0	Самохідний
ДЗ-357	9,0		19,0 (з тягачем)	Напівпричіпний

 

 

5.4.2. Цикл роботи скрепера та його характеристика

 

Цикл роботи скрепера складається з чотирьох основних операцій: різання ґрунту (завантаження ковша), вантажний хід, розвантаження, холостий хід.

Зарізання ґрунту, як правило, відбувається за такими самими й схемами, що й для бульдозера. Однак, у щільних нерозпушених ґрунтах для полегшення заповнення ковша скрепера застосовують ребристо-шахову схему зарізання ґрунту (рис. 5.9). За цієї схеми розробку ґрунту ведуть послідовними рядами проходів, однакових за довжиною та розташуванням, але зсунутих один відносно одного у шаховому порядку. Між проходами першого ряду лишають неторкнутими смуги ґрунту шириною біля половини ножа скрепера. Розробку другого ряду починають, відступаючи від початку першого ряду на половину довжини різання. При цьому вісь руху скрепера співпадає з віссю залишених смуг ґрунту після проходу першого ряду. При зарізані ґрунту шахматним способом стружка має прямокутний переріз сталої товщини. Починаючи з другого ряду, стружка на одній половині довжини дорівнює ширині ковша, а на другій - вдвічі менше. Така форма стружки зменшує опір різанню у кінці набору ґрунту у ківш, забезпечуючи при цьому його наповнення на 10-15 % при скороченні часу на набір на 15-25 %.

Ефективність різання залежить від площі стружки F_с, яка обумовлюється тяговим зусиллям скрепера. Рух скрепера можливий, якщо тягове зусилля T_с більше за суму опорів

, (5.18)

де R₁ – опір навантаженого скрепера руху;

R₂ – опір ґрунту різанню;

R₃ – опір ґрунту наповненню скрепера;

R₄ – опір переміщенню призми волочіння.

З рівняння (5.18) можна визначити площу стружки, якщо підставити значення складових опору:

, (5.19)

де P - сумарна вага скрепера і ґрунту у ковші, Н;

f - коефіцієнт опору кочення, який дорівнює для ущільнених ґрунтів - 0,1 для пухлих - 0,2;

i - похил шляху;

B - ширина ковша (різання), м;

h - висота підйому ґрунту у ковші, м;

g - об'ємна вага ґрунту, кг/м³;

K₁ - коефіцієнт тертя ґрунту в ковші, який дорівнює: для глини - 0,24-0,31; для суглинку - 0,37-0,44; для піску - 0,46-0,50;

K₂ - коефіцієнт, який характеризує призму волочіння, дорівнює 0,3-0,6;

f₁ - коефіцієнт тертя ґрунт о ґрунт, приблизно дорівнює 0,6;

K_р - питомий опір різанню.

Щільні ґрунти II і особливої III групи доцільно попередньо пошарово розпушувати на товщину стружки, яка знімається. При значному випередженні розпушення (0,5-1,0 зміна) внаслідок просихання утворюються міцні грудки ґрунту, що погіршує наповнення ковша. Розпушувати ґрунт необхідно до утворення грудок розміром не більше 5-10 см. За менших розмірів грудок збільшується призма волочіння. Розпушення необхідно виконувати трьома - п'ятьма зубцями розпушувача.

Тривалість робочого циклу самохідного скрепера суттєво знижується завдяки великій швидкості його руху. Час транспортування ґрунту до місця його укладання (вантажний хід) та повернення скрепера до місця набору (холостий хід) складає до 99 % від тривалості всього робочого циклу. Тому суттєвий вплив на продуктивність скрепера справляє стан землевозних доріг, а також правильне розміщення в'їздів на насип та з'їздів з нього, улаштування майданчиків для розворотів скрепера на насипу. Крутизна в'їздів не повинна перевищувати 200 ‰, а їх ширина повинна бути не менше 3,5 м. Відстань між в'їздами та з'їздами при невисоких насипах (з різницею відміток до 1,5-2,0 м) приймають рівною