Ведущими землеройными машинами являются одноковшовые экскаваторы, оборудованные ковшами типа прямой или обратной лопаты, драглайном, грейфером; многоковшовые или роторные экскаваторы непрерывного действия.

Вспомогательными машинами являются землеройно-транспортные машины: бульдозеры, скреперы, грейдеры, предназначенные для подчистки дна котлованов, отделки откосов, предварительного рыхления грунта и др.

Выбор ведущей машины - экскаватора зависит от вида и объемов работ.

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства целесообразно использовать экскаваторы, оборудованные прямой лопатой.

Экскаватор с прямой лопатой перемещается по дну выемки, копает "от себя" снизу вверх с погрузкой грунта на транспортные средства. Наиболее часто в строительстве применяются экскаваторы с ковшами емкостью от 0,4 до 2,5 м³. Емкость ковша выбирают в зависимости от объемов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не менее трехкратной высоты ковша. Лучше всего экскаваторы с прямой лопатой работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком УГВ) применяют водоотвод или водопонижение. Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характер}' разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцовыми) и боковыми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабатывает грунт впереди себя по обе стороны, а при боковой - с одной стороны по ходу движения. Применение той или иной проходки зависит от глубины и ширины котлована, условий его разработки.

Обратную лопату используют для разработки траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта на транспорт или в отвал. Разработка грунта экскаваторами с обратной лопатой осуществляется торцовыми или боковыми проходками с перемещением экскаватора по верху забоя "на себя" с копанием грунта ниже уровня его стоянки. Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты увлажненные или мокрые. Может также вестись разработка грунта из-под воды. Разработка грунта таким экскаватором, в зависимости от ширины котлованов, может вестись с прямолинейной, зигзагообразной лобовой, поперечно-торцевой и боковой проходками. Разрабатываемый грунт отсыпают в отвал на берму или частично на транспорт. Ширину проходки при погрузке в транспортные средства принимают (1,2-1,3 Rp), а при отсыпке в отвал - (0,7-0,8Rp), так как ограничивает вместимость отвала. При отрывке траншей разработку грунта начинают со стороны откоса к середине траншеи, так как при этом снижается сопротивление грунта резанию. Траншеи с шириной по дну до 1 м разрабатывают за одну проходку (торцевую) с перемещением экскаватора по оси траншеи.

Экскаваторами-драглайнами, имеющими удлиненную стрелу и ковш, свободно подвешенный на тросе, разрабатывают грунт с отсыпкой его в отвал или на транспорт при устройстве глубоких котлованов, каналов и траншей. Грунт разрабатывают ниже уровня стоянки экскаватора с работой его "на себя". Ковш заполняют при протаскивании его по грунту. Широкие выемки разрабатывают несколькими лобовыми проходками или применяют при этом такие технологические приемы, как перемещение экскаватора по зигзагу, или поперечно-торцовую проходку, а также челночный способ работы. При устройстве широких котлованов, а также насыпей из грунта резерва и ряде случаев применяют боковую проходку шириной около (0,7-0,8 К_р), а поворот стрелы экскаватора для разгрузки - 180°.

Экскаваторами с грейферным ковшом емкостью от 0,3 до 4 м³, свободно подвешенным на тросе, разрабатывают выемки в радиусе 8-24 м на глубину 7-15 м при подъеме грейфера на высоту 6-14 м. Обычно ими разрабатывают легкие грунты I и II группы, а более тяжелые - с их предварительным разрых-I лением. Такие экскаваторы чаще всего используют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, например при устройстве опускных колодцев водозаборов, заглубленных насосных станций и т.п.

Разработка траншей. Траншеи одноковшовыми экскаваторами разрабатывают, в основном, при их оборудовании обратной лопатой или драглайном. При этом возможны четыре основные схемы организации работ:

Разработка траншеи с передвижением экскаватора по ее оси и односторонней выгрузкой грунта;

Разработка с передвижением экскаватора со смещением в сторону;

Разработка с зигзагообразным передвижением экскаватора и двухсторонней выгрузкой грунта;

Разработка двумя экскаваторами, передвигающимися параллельно оси траншеи с двусторонней выгрузкой грунта.

По первой и второй схемам разрабатывают относительно неглубокие и неширокие траншеи, когда возможна укладка грунта в односторонний отвал.

Третью схему применяют при отрывке широких траншей. При больших объемах земляных работ разработку грунта ведут двумя параллельно работающими экскаваторами по четвертой схеме. Вынутый грунт при третьей и четвертой схемам укладывают в отвалы по обе стороны траншеи.

Траншеи с вертикальными стенками отрывают чаще всего многоковшовыми экскаваторами, а также одноковшовыми с обратной лопатой или реже драглей-иом на глубину до 3 м с последующим креплением стенок. При разработке траншей в' слабых грунтах крепления устанавливают снизу, 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 ее до нужной отметки вручную. При этом грунт удаляют бадьями и легкими кранами, или (при достаточных размерах траншеи) - грейферным экскаватором, предохраняя распорки креплений от ударов ковшом.

Для разработки траншей применяют цепные и роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия, отрывающие траншеи с вертикальными и малонаклонными стенками, и двухроторные и шнекороторные экскаваторы, отрывающие траншей с откосами.

Многоковшовыми цепными экскаваторами можно отрывать траншеи в легких и средних грунтах с однородной структурой. Но они мало пригодны для работы в тяжелых и неоднородных грунтах, особенно с включениями крупных камней и твердых прослоек. Роторными экскаваторами отрывают траншеи практически во всех грунтах, в том числе и в тяжелых разборноскальных, мёрзлых и многолетнемёрзлых. Особенность и преимущество применения таких экскаваторов состоит в том, что, благодаря более эффективному размещению зубьев на рабочем органе, они устойчиво разрабатывают грунты, а наличие мощной силовой установки позволяет обеспечить высокую производительность до 300-1200 м³/ч в грунтах I и II групп. При прокладке сетей трубопроводов чаще всего применяют цепные экскаваторы ЭТЦ - 165А, ЭТЦ - 252А, ЭТЦ-208В, ЭТЦ-208Д, а также роторные ЭТР-134, ЭТР-204, ЭТР-208, ЭТР-223 (224), ЭТР-253 (254). По размерам отрываемых траншей экскаватора подразделяются на малые (для рытья траншей шириной 0,3-0,5 м и глубиной до 1,4 м), средние (для траншей шириной 0,8-1,1 м и глубиной 2,5 - 3,5 м) и большие (для траншей шириной 1,5-1,8 и 2,2 м и глубиной до 5 м).

Экскаваторы непрерывного действия производят отрывку траншеи и выгрузку разработанного грунта в отвал или на транспортные средства.

При необходимости разработки траншей более глубоких, чем позволяют технические возможности многоковшовых экскаваторов, их разрабатывают комбинированным способом в несколько этапов, когда вначале до определенной глубины делают выемку бульдозерами или скреперами, а затем траншеи отрывают многоковшовыми экскаваторами. По первой схеме вначале бульдозерами или скреперами отрывают выемку (корыто) шириной 3,5 м, а затем углубляют траншею до проектной отметки роторным экскаватором. По второй - вначале роторным экскаватором отрывают траншею, а затем бульдозером уширяют выемку до необходимых размеров, далее снова роторным экскаватором углубляют траншею. По третьей схеме - первую выемку разрабатывают бульдозером. Им же срезают и уполаживают откос со стороны отвала, куда он транспортирует грунт. В заключение роторным экскаватором углубляют траншею. Максимальная глубина траншеи, разработанная такими способами, достигает 4 м (2 + 2).

При необходимости устройства траншей с пологими откосами их отрывают двухроторными, плужно-роторыми или шнеко-роторными экскаваторами.

Разработка грунтов скреперами, бульдозерами и грейдерами.

К преимуществам перечисленных землеройно-транспортных машин относятся: комплексное выполнение одной машиной всех операций по выемке, транспортированию, укладке и разравниванию грунта; сравнительно низкая стоимость работ; высокая производительность.

Скреперы широко применяют для разработки грунтов при строительстве дорог, на планировочных и вскрышных работах, а также при устройстве выемок и насыпей в грунтах непереувлажненных I-III групп и в более плотных с предварительным рыхлением.

Рабочий цикл скрепера включает следующие операции: резание грунта и заполнение ковша; транспортирование его к месту укладки; выгрузка и укладка грунта с уплотнением его колесами. Толщина срезаемого слоя 20-35 см для прицепных и 30-35 см для самоходных скреперов. Ими можно разрабатывать грунты I-III групп с каменистыми включениями до 300 - 600 мм. Выполняют ими работы по планировке площадок, разработке широких траншей, отрывке больше-размерных в плане котлованов для емкостных сооружений и возведению насыпей. Промышленностью выпускаются скреперы различных типоразмеров с ковшами объемом 6-15 м³ и готовятся к выпуску скреперы с ковшами объемом 25 м³.

В зависимости от вида и объема выполняемых работ применяют различные схемы движений скрепера в плане - по эллипсу, восьмеркой, зигзагообразное, по спирали, поперечно-челночное и др. Лучше наполнение ковша грунтом происходит при движении скрепера под уклон.

Самоходные скреперы, а также скреперы с мотоколесами набирают грунт, особенно связный, чаще всего с помощью трактора-толкача, оснащенного буфером - амортизатором. Такие скреперы целесообразно использовать в виде скреперных поездов из двух-трех машин, благодаря чему лучше, чем 6 одиночных скреперах, используется сцепной вес (ввиду большого числа ведущих колес). Применение скреперов позволяет комплексно механизировать земляные работы, особенно при возведении линейных сооружений (дорог, дамб и т.п.). Их использование при разработке и транспортировании грунта более экономично по сравнению с экскаваторами. В зависимости от вместимости ковша скреперов и дальности возки грунта в комплекте используют разное число скреперов.

Бульдозеры применяют для послойного резания и продольного перемещения грунта на расстояние до 200 м (оптимальное расстояние 70-100 м). Ими можно разрабатывать и перемещать легкие, средние и тяжелые (разрыхленные скальные и смерзшиеся) грунты. В строительстве бульдозеры применяют для разработки котлованов небольшой глубины (до 2 м), рытья водопроводящих каналов и широких траншей, засыпки котлованов и траншей. Наибольшая глубина резания грунта бульдозерами от 20 до 60 см. При разработке грунта бульдозером, как правило, применяют траншейный способ, при котором между параллельными проходками бульдозера по одному следу оставляют грунтовые перемычки, препятствующие потере грунта. Их срезают в последнюю очередь, а в траншее - по мере увеличения глубины траншеи. Практикуют спаренную работу бульдозеров. Перемещают грунт двойной или тройной призмой волочения.

Котлованы бульдозерами разрабатывают также траншейным способом. Срезают и перемещают грунт вдоль котлована, начиная с середины в оба конца. На работах по вертикальной планировке грунт бульдозерами разрабатывают послойно траншейным способом, двигаясь каждый раз по одному и тому же следу. Применяют при этом также спаренную или групповую работу бульдозеров.

Различают три основные схемы разработки и перемещения грунта бульдозерами: прямую, боковую и ступенчатую. Прямую схему применяют при рытье траншей и выемок, ширина которых не намного превышает ширину отвала бульдозера, а также при устройстве въездов. При этой схеме бульдозер разрабатывает и перемещает грунт, передвигаясь по прямой линии и совершая возвратно-поступательное движение без разворотов. Боковую схему используют при перемещении ранее разработанного грунта из отвалов или сыпучих материалов (песка, гравия и др.) из бункеров, разработке легких грунтов, срезаемых толстыми слоями, а также при работе на косогорах. Грунт в этом случае при разработке располагается сбоку от пути, по которому бульдозер транспортирует его к месту отсыпки. Бульдозер захватывает отвалом грунт, делает поворотное движение, перемещая грунт на транспортный путь, а затем транспортирует его к месту отсыпки. Ступенчатую схему применяют преимущественно при устройстве насыпей, выполнении вертикальной планировки площадей, когда можно отсыпать разрабатываемый грунт по всей ширине выемки. При этой схеме бульдозер разрабатывает грунт параллельными проходками. Переместив грунт на одной проходке, бульдозер совершает холостой ход под углом к оси рабочего хода и начинает разработку и перемещение грунта на расположенной рядом проходке. Отсыпку грунта чаще всего ведут послойно с разравниванием передним или задним ходом. Толщина отсыпки 0,2 - 0,25 м.

Бульдозерами также засыпают траншеи с трубопроводом, используя при этом различные схемы проходов, в том числе прямолинейную, косопоперечную параллельную, косоперекрестную и комбинированную. Засыпку прямолинейными проходами бульдозера применяют при наличии достаточной ширины полосы отвода, позволяющей перемещать грунт отвала поперек оси траншеи. В стесненных условиях засыпку траншеи бульдозером производят косопоперечными параллельными и косоперекрестыми проходами с передвижением бульдозера под углом 45-50° к оси траншеи. Довольно эффективным при засыпке траншей бульдозером является комбинированный способ, при котором бульдозер выполняет два прохода - вначале косопоперечный, а затем прямой поперечный. При этом производительность работы бульдозера значительно повышается за счет уменьшения длины перемещения грунта и улучшения условий его набора отвалом при втором проходе. Кроме того, этим способом можно разрабатывать плотные, слежавшиеся или промерзшие (до 30 см) грунты отвала.

Грейдеры используют при платеровке территорий, возведении дорожных насыпей, профилировании дорожного полотна, зачистке котлованов и отделке откосов.

5.2 Погрузо-разгрузочные работы в строительстве, их организация и пути повышения эффективности