Механизация строительства

,                          (8) 

- объём работ по выемке грунта составит: 

                    (9)

где К_р = 1,3 – коэффициент разрыхления (табл. 2); L = 50км – длина участка траншеи (табл. 1); 

- объем работ на объекте - 188,5 тыс. м³, скорость строительства трубопровода 1000 км/год, 50% времени планируется на земляные работы, на трубопровод протяженностью 50км потребуется:  
 

3. Машины для производства  земляных работ 

     Согласно  исходным условиям для разработки траншеи  при строительстве магистрального трубопровода диаметром 720 мм протяжённостью 50 км, пролегающую через залесенную местность по 3-ей категории грунта (крепкий суглинок, глина средней крепости влажная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты), (табл. 1, табл. 2) потребуются: машины для подготовительных работ и машины для разработки траншеи.

     Для производства подготовительных работ  потребуются следующие машины: лесовалочные и другие лесные машины, кусторезы, корчеватели-собиратели и бульдозеры.

     Для сооружения траншеи, исходя из категории  грунта (табл. 2) и объёмов работ (п. 2) выбираем роторный экскаватор, для  засыпки - будем использовать бульдозеры и экскаваторы. 

3.1. Машины для подготовительных  работ 

     Земляным  работам в строительстве, как  правило, предшествуют подготовительные работы, связанные с удалением деревьев, кустарника, корневой системы, растительного слоя, валунов. Растительный слой грунта (почва) следует удалить и сохранить для рекультивации. Кроме того, трещиноватые скальные, полускальные и замерзшие грунты, а в отдельных случаях и просто плотные грунты, чтобы их можно было разрабатывать машинами не в ущерб производительности, разрыхляют. Для всех этих подготовительных работ применяются специальные машины - древовалы, кусторезы, корчеватели, рыхлители. Обычно это машины, созданные на базе гусеничных тракторов, оснащенных специальным навесным оборудованием. Иногда для этих целей можно использовать и бульдозеры, наиболее мощные из которых в настоящее время снабжаются вторым рабочим органом - рыхлителем.

     Производительность  всех машин для подготовительных работ в значительной степени зависит от конкретных технологических и организационных условий производства работ. Вместе с тем в общем случае при рыхлении грунта, удалении растительного слоя и корневой системы кустарника производительность рыхлителей и корчевателей определяется произведением площади поперечного сечения взрыхленного слоя на среднюю рабочую скорость движения машины. Аналогично производительность кустореза, выраженную в квадратных метрах освобожденной площади, можно определить произведением ширины захвата на скорость движения машины. Однако как в первом, так и во втором случае из-за конкретных условий фактическая производительность может уменьшиться в несколько раз.

3.1.1. Кусторезы 

     Кусторезы предназначены для срезки кустарника и мелколесья при подготовке строительной полосы [7, мод. 3].

     По  конструкции рабочего органа кусторезы  бывают с пассивным и активным рабочим органом. Пассивным рабочим органом является навешиваемый спереди отвал клинообразной формы. В' качестве активных рабочих органов используют режущие аппараты типа горизонтальных дисковых фрез.

     Наибольшее  распространение получили кусторезы  отвально-ножевого типа с прямыми ножами. Их конструкция характеризуется простотой, прочностью и надежностью в работе. Кусторез этого типа состоит из базовой машины трактора и навесного рабочего

     Управление  кусторезом при валке деревьев требует  от тракториста определенных навыков и большого внимания к соблюдению правил техники безопасности.

     Поскольку передвижение кустореза с поднятым отвалом неблагоприятно отражается на работе ходовой части трактора из-за перегруженности передних катков, при перемещении на большие расстояния отвал необходимо снимать и перевозить транспортными средствами.

     Иногда  для срезки растительности при подготовительных работах используются машины с активными рабочими органами, такими как горизонтальные дисковые и цепные пилы, фрезерные измельчители и ножевые косилки. Произвольность таких машин значительно выше, но их применение предполагает отбор мощности на рабочем органе и привлечение дополнительной техники для валки стволов, сбора срезанной растительности, срезки и складирование дерна.

       
 
 
 

     Рис. 3. Кусторез с фрезерным рабочим органом: 1 - ротор-измельчитель в кожухе; 2 -толкающие брусья; 3 - гидроцилиндры подъема/ опускания ротора; 4 - защитная конструкция FOPS; 5 базовая машина; 6 -гидросистема; 7 - насос; 8 – ходоуменьшитель. 

3.1.1.1. Выбор кустореза 

     Кусторез  роторный КР-2 предназначен для срезания древесно-кустарниковой растительности. Срезает и одновременно измельчает древесно-кустарниковую растительность с диаметром стволов до 10 см. При диаметре стволов до 7см срезание осуществляется "напроход", при срезании стволов от 7 до 10 см срезание происходит с остановкой агрегата. Базовый трактор - ТДТ-55А. По желанию заказчика машина может оснащаться ходовой системой повышенной проходимости [22]. 
 
 
 
 

     

Рис.4. Кусторез

     Таблица 5

     Технические характеристики КР – 2

 
 

     Рассчитываем  площадь участка (п. 3.1.3.4):

                                                 (10)

      

     Необходимая производительность будет равна:

                                                    (11)

     где – площадь участка;

     Т = 10 дней (п. 2) * 2 смены * 8 часов = 169 часов - необходимое время производства работ; 

     Эксплуатационная  производительность кустореза рассчитывается с учетом условий эксплуатации [7, мод. 3, стр. 15]:

                                               (12)

       где ⁼ 0,75 - коэффициент влияния квалификации оператора, для средней квалификации оператора (табл. 6);

        = 0,67 - коэффициент использования времени смены, для наиболее неблагоприятного случая (табл. 7);

        = 0,8 - коэффициент влияния видимости (при дожде и снеге, в тумане, темноте или пыли = 0,8);

        = 0,8 - коэффициент влияния типа трансмиссии (для автоматической коробки передач - 1, для коробки с ручным переключением передач - 0,8);

Тогда: 

       Необходимое количество техники: 

                                             (13)

     где =6804,7 м²/ч (п.3.1.1.1.); 
 

Для выполнения работ в срок потребуется 6 корчевателей - собирателей.,

        3.1.3. Бульдозеры 

3.1.3.1. Основные теоретические  сведения 

     Бульдозер - основная машина при выполнении подготовительных работ вдоль трассы будущего магистрального трубопровода.

     В зависимости от мощности и конструкции  бульдозеры могут работать на различных грунтах: от болотистых и песчаных до разборных, взорванных или разрыхленных пород и руд. Экономически выгодная дальность перемещения грунта бульдозером зависит от класса базового трактора, вида и прочности грунта и эксплуатационных условий. Обычно она не превышает 60 м [20].

     Бульдозер состоит из базовой машины (трактора) и специального навесного оборудования (отвала с рамой или толкающими балками), (рис. 8).

     По  способу установки отвала относительно оси трактора, различают бульдозеры неповоротные (рис. 9, а) и универсальные (поворотные), (рис. 9, б).

     Неповоротными называются бульдозеры, у которых  отвал располагается строго перпендикулярно  к оси трактора, а универсальными - когда отвал может быть установлен как перпендикулярно к оси  трактора, так и под некоторым  углом (до 60°).

     Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операций копания, срезания стружки, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта. Срезанный грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним, образуя валик, близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающей в отвалу, может достигнуть его высоты. После этого отвал приподнимают прекращая тем самым процесс резания, транспортируют срезанный ранее грунт до места разгрузки [5, стр. 33].

      При разработке грунта бульдозером  универсального типа срезаемый грунт  будет перемещаться по ширине отвала и отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 45°. Таким методом могут вестись работы при засыпке траншей, разработке выемок на косогорах, разравнивании валиков грунта и т.п. 

Рис. 5. Бульдозер (общий вид): 1 – базовая машина; 2 – толкающая балка; 3 – отвал; 4 – система управления овалом. 
 

Рис. 6. Конструкция  отвала бульдозера: а – неповоротного  типа; б – универсального (поворотного) типа. 

3.1.3.2. Выбор рабочей  машины 

     Проведение  планировочных работ (снятие плодородного слоя - 0,5м и разравнивание грунта) будет вестись бульдозерами с неповоротным отвалом. Технические характеристики выбранного бульдозера представлены в таблице 9.

     Бульдозер - основная машина для подготовительных работ. Он применяется для планировки местности, срезки бугров, засыпки ям и траншей, перемещения грунта на небольшие расстояния (до 100 м) и т. д. Бульдозер может быть использован для валки деревьев с корнями, корчевания пней и кустарников.

     Возможность выполнения бульдозером многих трудоемких работ наряду с простотой, прочностью и надежностью конструкции сделали его самой широко распространенной общестроительной машиной [7, мод. 3, стр. 5].

     При гидравлическом управлении отвал бульдозера поднимается гидроцилиндра ми, питаемыми рабочей жидкостью под давлением от насоса, приводимого в действие двигателем трактора, а опускается под действием своего веса и напорного усилия гидроцилиндров, передающих на отвал часть веса трактора. Поэтому заглубление отвалов одинакового веса и конфигурации при гидравлической системе управления будет проходить более интенсивно и возможно в более плотных грунтах.

     При возможности перекоса отвала и достаточном  тяговом усилии бульдозерами с неповоротным отвалом можно разрабатывать до 70 % всех видов грунтов, включая мерзлые и горные породы, для которых обычно требуется предварительное рыхление. Бульдозеры с поворотным отвалом имеют ограниченную область применения. Их в основном используют для нарезки террас на косогорах, засыпки траншей поперечными ходами и прокладки пионерных дорог. При этом повернутый в плане отвал дает некоторые преимущества. Положение центра давления базовых тракторов не позволяет использовать отвал, повернутый в плане на угол менее 60° от продольной оси. В связи с этим непрерывный сход грунта в сторону не обеспечивается и поэтому работа непрерывными продольными ходами практически не дает эффекта. До 90-95 % времени такие бульдозеры работают с прямой установкой отвала [20].