Проходки экскаваторов при разработке котлованов и определние их параметров

6.1.1 Котлованы и сооружения с большим объемам грунта, перемещаемого в отвалы, целесообразно разрабатывать экскаваторами «обратная лопата», а при значительной их глубине – также и драглайнами.*

6.1.2 На схему движения и размеры забоев оказывают влияние размеры котлована и основные рабочие параметры экскаватора (рисунок 6.1): оптимальный радиус копания (резания) R₀, составляющий 0,8…0,9 наибольшего радиуса копания R^max; максимальные возможные высота и глубина копания ±H^max; наибольшие радиус и высота выгрузки грунта. Эти параметры указаны в сборнике ЕНиР Е2-1 [9], [12] и в других справочниках по строительным машинам.

6.1.3 Грунт вначале разрабатывают, как правило, в средней части (зоне) котлована (с проходками, параллельными длинной стороне котлована) с применением забоев лобового – шириной до 1,5R₀ или уширенного лобового – шириной до 2R₀, с движением по зигзагу (рисунок 6.2).

При ширине этой части более 2R₀ целесообразно предусматривать ряд параллельных проходок: первую с применением лобового и последующих с применением боковых забоев. Разработанный грунт автосамосвалами или бульдозерами перемещают на специальную карту (см. подраздел 3.2).

6.1.4 Затем грунт разрабатывают боковыми забоями в отвалы, располагаемые вдоль длинных сторон котлована и так, чтобы не создавать помех для выполнения последующих работ. В отвалы направляют и грунт «недобора».

6.1.5 Толщину «недобора» (таблица А.5) при разработке грунта экскаваторами с гидравлическим приводом можно принимать h_нед=0,05…0,1 м. Объем «недобора», м³, для прямоугольного в плане котлована можно определить по формуле

V_нед=А•Б•h_нед, (6.1)

где А и Б – соответственно, ширина и длина котлована по дну, м.

________________________________________________________________

*При больших объемах разработки грунта с погрузкой его в автосамосвалы целесообразно применять «прямую лопату», имеющую меньшую себестоимость разработки

6.1.6 Ширину зон разработки в отвалы по верху и понизу при указанном выше котловане определяют по формуле (см. рисунок 6.2)

Ш_о = (V_зп - V_нед)/[ N_зо(H_к - h_нед) l_зо], (6.2)

где V_зп – объем засыпки пазух фундамента (см. таблицу 2.7), м³;

N_зо – число зон котлована, разрабатываемых в отвалы, и число отвалов. При прямоугольном котловане N_зо=2;

	1- ось первой проходки экскаватора; 2 - то же, последующих; 3 - линии контуров проходок
	Рисунок 6.6 – Схема для определения размеров боковых забоев при разработке грунта на перемещение   1 – контуры опорной части экскаватора; 2,3 – направление движения и стоянки экскаватора

Рисунок 6.3 – Схема бокового забоя для определения его размеров

l_зо – длина зон котлована, разрабатываемых в отвалы и расчетная длина самих отвалов, определяемая как среднее арифметическое между длинами котлована понизу (Б) и поверху (Б_в), м.

6.1.7 Ширину зоны проходки (проходок) с разработкой грунта на перемещение поверху Ш_тв, влияющие на схему движения экскаватора, определяют (см. рисунок 6.2) по формуле

Ш_тв = А_в - 2Ш_о, (6.3)

6.1.8 Отвалы грунта с крутизной откосов 1:m₀=1:1 следует располагать не ближе 1 м от бровок котлована (берма должна быть шириной Ш_б не менее 1 м). Высоту отвалов h_о (при условии h_о ≤ ) можно определить по формуле

, (6.4)

где К_р – коэффициент первоначального разрыхления грунта (см. таблицу А.2).

6.2 Выбор модели экскаватора «обратная лопата»

6.2.1 Рекомендуем выбирать модели экскаватора с гидравлическим приводом с максимальной глубиной копания большей чем глубины котлованов на 0,5…1 м при связных и на 1…1,5 м при несвязных грунтах и с учетом наибольшей заполняемости ковшей (см. таблицу А.3). При этом следует указывать в КП исполнения выбранных экскаваторов по вместимости ковшей, характеристикам стрел и рукояти.

6.2.2 Окончательный выбор модели выполняют после проверки возможности его работы «в отвалы» грунта в боковом забое по главным условиям:

- возможности охвата работой с одной стоянки наиболее удаленных точек в зоне разработки (S) и выгрузки в отвал (Т), по рисунку 6.3;

- безопасности работы у бровки откоса.

6.2.3 Возможность охвата крайних точек забоя с отвалом может быть определена графически или по формуле

, (6.5)

где b₁ и b₂ – максимально допустимые расстояния от оси проходки экскаватора до точек резания (S) и отсыпки (Т) грунта, ось проходки по берме показана условно;

В – заложение откоса, м. В = (H_к - h_нед)m₀;

Ш_о – см. формулу (6.2);

Ш_б – см. п. 6.1.8;

b_о – ширина отвала, м. b_о = 2 h_о (см. п. 6.1.8).

Наибольшие величины b₁ и b₂ определяются по формулам:

; (6.6)

, (6.7)

где R_n – наибольший радиус копания на уровне подошвы откоса, м;

l_пер – длина рабочей передвижки экскаватора, которую можно принимать по таблице А.4, м;

R_в – наибольший радиус выгрузки грунта на соответствующей высоте, м.

6.2.4 При отсутствии графиков траектории режущей кромки ковша определенной модели «обратной лопаты», с достаточной степенью точности R_n можно определить с использованием графика на рисунке 6.4. Для этого следует рассчитать отношение глубины выемки (Н_к) к максимальной глубине копания грунта экскаватором выбранного исполнения и по нему определить отношение R_n/R^max = N_n, соответствующее вышеописанному условию. Тогда

R_n= R^max• N_n (6.8)

Например, при глубине котлована Н_к=2 м, при планировании применения экскаватора Э-5015 с вместимостью ковша 0,5 м³ (-Н^max = 4,5 и R^max = =7,3 м) результаты определений следующие:

=2/4,5=0,44. Тогда интервал N_n = 0,88…0,94. Принимаем с гарантией N_n = 0,88, при котором R_n = 7,3•0,88 = 6,24 м.

6.2.5 Аналогично, с достаточной степенью точности можно определить и R_в с использованием графика на рисунке 6.5*. Для этого следует рассчитать отношение требуемой высоты выгрузки (Н_в) к R^max и по нему определить отношение R_в/ R^max = N_в, соответствующее вышеописанному условию. Тогда

R_в= R^max• N_в (6.9)

Например, при требуемой высоте выгрузки по высоте отвала Н_в=2,2 м (экскаватор Э-5015 с = 3,9 м), результаты определений следующие: Н_в/ R^max=2,2/7,3=0,30. Тогда, учитывая вместимость ковша менее 1 м³, интервал N_в = 0,67…0,71. Принимаем с гарантией N_в = 0,67, при котором

________________________________________________________________

*Графики на рисунках 6.4 и 6.5 построены по данным восьми исполнений экскаваторов: РС200-7 и ZX200 японского производства; ЕК220-06, ЕК270-05 и ЕК400-05 российского производства

R_в = 7,3•0,67 = 4,89 м.*

6.2.6 Безопасность работы обеспечивается при условии

b₁≥B+1+B_oK_o (6.10)

где B – см. в формуле (6.5);

B_o – ширина опорного контура экскаватора, м, составляющая от 2,5…2,9 до 3,0…3,9 м у экскаваторов с вместимостью ковшей, соответственно, от 0,4…1,0 до 1,25…2,5 м³ [12];

K_o – коэффициент, учитывающий положение бровки откоса относительно крайней точки опоры – Q.

K_o=0,5…0,7.*

1,2 – линии границ максимальных величин R_n / R^max

Рисунок 6.4 – График для определения радиуса резания грунта экскаваторами «обратная лопата» у подошвы откосов, R_n

6.2.7 Значительное превышение левой части формулы (6.5) над правой позволяет выгрузку грунта осуществлять на большем радиусе (вместо R_в) в точку Т' (вместо Т), уменьшая угол поворота платформы экскаватора, или смещать ось его пути (см. рисунок 6.3).

________________________________________________________________

* При погрузке грунта в автосамосвал высота выгрузки должна быть выше борта кузова не менее чем на 0,5…1 м

**Для пневмоколесных экскаваторов следует принимать К_о ≥ 0,7 с учетом расположения выносных опор

6.2.8 Поперечное сечение части котлована, грунт из которой предназначен для перемещения на карту насыпи вначале лобовым, а затем

боковым (боковыми) забоем (забоями), приведен на рисунке 6.6. Границы забоев (проходок) определяются рабочими параметрами экскаватора.

________________________________________________________________

1,1а – линии границ максимальных величин R_в / R^max для экскаваторов с вместимостью ковшей 0,8…1 м³ (R^max = 8,8…10,0 м); 2,2а – то же, для экскаваторов с вместимостью ковшей 1,2…1,9 м³ (10,0..11,9 м)

Рисунок 6.5 – График для определения радиуса выгрузки грунта экскаваторами «обратная лопата», R_в

6.2.9 Расстояние b₁ определяют по формуле (6.6) с соблюдением условия (6.10), а b₃ в КП можно принимать до 0,75R₀. Расположение автосамосвала должно отвечать условиям:

- центр кузова должен располагаться по дуге радиуса не более R_в;

- между окружностью, описываемой хвостовой частью экскаватора, и выступающими частями автосамосвала должен быть интервал шириной не менее 1 м;

- как и экскаватор, автосамосвал должен двигаться и устанавливаться на расстоянии не ближе 1 м от бровок выемок (за пределами призмы обрушения грунта).