Приклад підрахунку об’ємів ґрунту в укосах насипу й виїмки 11 страница

Свердловини й шпари бурять, як правило, верстатами обертально-шнекового буравлення, серед яких найбільше поширення мають БТС-60, БСН-110-25 і БС-110-25. При невеликій глибині промерзання ґрунту й малих діаметрах шпурів (до 40 мм) останні можуть улаштовуватися за допомогою електричних або пневматичних свердел типу СПР-11. При більших обсягах робіт доцільно бурити причіпним тришпиндельним верстатом на базі трактора ДТ-54 продуктивністю до 360 свердловин за зміну.

Свердловини розташовують у шаховому порядку, паралельно утвореному забою. Останній виходить після вибуху ґрунту на викид за допомогою врубових шпурів, розташованих під кутом 60–70° до зовнішньої поверхні. Далі спушують ґрунт за допомогою вертикальних відбійних свердловин. Відстань між рядами свердловин не повинна бути більшою 0,6 висоти забою. Заряди кожного ряду підривають одночасно електричним способом або за допомогою шнура, що детонує. Розпушують ґрунт звичайно подовженими зарядами вибухової речовини, що вставляються в свердловину на 2/3 висоти з наступним забиванням ґрунту. Відстань між шпурами в ряду залежить від діаметра шпурів, твердості ґрунту й ступеня необхідного дроблення й приймається не більше дворазової відстані між рядами.

Залежно від глибини розробки ґрунту й потужності бурильних установок розпушування ведуть в один або кілька горизонтів (ярусів). При майданчиках більшої площі розробки ґрунту ділянку розбивають на кілька захваток й організують роботу так, щоб екскаватори й інші навантажувальні машини, а також транспортні засоби, застосовувані при вивозі маси розробленої вибуховим методом, мали повнозмінне завантаження. При цьому земляні роботи повинні вестися в єдиному ритмі й строгому узгодженні з наступними роботами (влаштуванням фундаментів, утепленням основ і т.п.), щоб не допустити промерзання ґрунту в котловані.

Для розроблення мерзлих ґрунтів вибуховим методом застосовують аммоніти з № 6 по № 10, динаміт, тротил, тол, пікринову кислоту й інші вибухові речовини. При підривних роботах треба комбіновано застосовувати й дешеві вибухові речовини різної потужності, які найбільше відповідають властивостям ґрунтів і бажаній меті вибуху, а також мінімальні витрати, що забезпечують мінімальні затрати праці, енергії, матеріалів і сприяють найкращій якості робіт.

Вибухом називають надзвичайно швидке хімічне перетворення речовини, що супроводжується виділенням енергії, утворенням стиснених газів та ударної хвилі.

Для здійснення вибуху потрібно мати вибухові речовини, засоби підривання та технічні засоби утворення зарядних камер та облаштування їх зарядом і забивкою.

Вибухові речовини (ВР) — це хімічні або механічні суміші, здатні під впливом зовнішньої дії змінювати свій стан з великою швидкістю. У будівництві використовують три типи вибухових речовин: ініціювальні, бризантні та метальні.

а) Ініціювальні ВР легко вибухають під дією відносно невеликих механічних (удар, прокол) або теплових (вогонь, іскра, тертя) впливів. Ці речовини — гримуча ртуть, тринітрорезорцинат свинцю (ТНРС), азид свинцю, тетрил — застосовують для оснащення капсулів-детонаторів та капсулів-запальників.

б) У бризантних, або дроблячих, речовинах вибухове перетворення здійснюється у формі детонації під впливом хвилі від вибуху ініцію­вальних речовин. Швидкість детонації (поширення вибухового пере­творення) досягає у них 7000–8500 м/с. Найчастіше у будівництві використовують такі бризантні вибухові речовини: аміачно-селітрові (амоніти), нітрогліцеринові (динаміти) та нітропохідні ароматичного ряду (тротили). Їм властиві порівняно незначна чутливість до удару і достатня безпека при застосуванні.

в) Метальні. ВР мають відносно низьку швидкість вибухового перетворення (300–400 м/с). До цього класу належить димний та бездимний порох.

Спушування мерзлих ґрунтів вибухами при глибині промерзання понад 1–1,3 м більш доцільне і ефективне в порівнянні з механічним спушенням. Але застосування його в межі населених пунктів пов’язане з цілим рядом труднощів.

Для зменшення сейсмічного ефекту вибуху, усунення розльоту шматків мерзлого ґрунту й для поліпшення його дроблення застосовується короткоуповільнений вибух і огороджують щілини. Для захисту споруд і людей від осколків використовуються укриття різних конструкцій. Новинками є локалізатор вибуху і укриття капроновими мережами.

Шпури і свердловини в мерзлих ґрунтах бурять перфораторами, електросвердлами, верстатами і машинами шнекового типу, а також термічним способом. Найпрогресивнішим буровим устаткуванням є автоматизовані бурові верстати тришпиндельні конструкції СКБ Мосстрой, модернізовані бурові агрегати УГБ-50А і СБУДМ-150 ЗІВ, а також верстати ШПА-2.

Термічний спосіб буріння оснований на термодинамічній дії газового струменя на верхній шар ґрунту, що призводить до його руйнування і винесення продуктів руйнування на поверхню зворотним потоком газів. У результаті утворюється свердловина, в неї опускають термобур, який заглиблює свердловину до необхідної глибини. Найбільша глибина буріння визначається довжиною штанги термобура.

Термічний спосіб буріння набуває широкого поширення. У будівництві знайшла велике застосування безкиснева установка з термобуром РТБ-В2.

11.5.3. Традиційні способи провадження вибухових робіт

Залежно від глибини промерзання ґрунту вибухові роботи можна проводити методами шпурових зарядів (рис. 11.9), зарядів свердловин, котельних зарядів (рис. 11.10).

Метод шпурових зарядів застосовується при глибині промерзання ґрунтів 1,2–1,5 м в основному при розробці траншей, невеликих котлованів і виїмок при планувальних роботах, а також в обмежених умовах. Глибина промерзання на будівельному майданчику визначається мерзлотометрами Даніліна або Ратомського.

Заряди ВР розміщуються в шпурах діаметром до 75 мм і завглибшки 0,95 глибини промерзання ґрунту. Відстані між шпурами в ряду і між рядами шпурів приймаються від 0,8 до 1,4 лінії найменшого опору залежно від вибуховості ґрунту і призначення вибуху. Шпури розташовують у шаховому порядку. Забиваються шпури піском або буровим відсівом не менш ніж на 1/3 їх довжини.

Свердловинний метод спушення мерзлих ґрунтів ефективно використовується при глибині промерзання ґрунтів більше 1,8 м (рис.11.8) при розробці ґрунту в траншеях, котлованах і дорожніх виїмках великих розрізів і на вскришних роботах. Заряди ВР розміщують у свердловинах діаметром від 75 до 120 мм.

Свердловини бурять на глибину 0,85–0,9 глибини промерзання ґрунту. В залежності від глибини і характеру промерзання ґрунту і необхідного ступеня його розпушення конструкція заряду може бути видовжена або розподілена. Використання видовжених зарядів рекомендується при товщині мерзлого шару 2,5 м, розподілених зарядів — більше 2,5 м.

Шпури слід заповнювати вибуховою речовиною не більш ніж на 1/2 їх глибини, а свердловини — не більше ніж на 1/3. Після закладки ВР шпур засипають 10–15-сантиметровим шаром піску або дрібного сухого ґрунту без ущільнення. Верхню частину шпура забивають буровим відсівом. Конструкція шпурових зарядів представлена на рис. 11.11.

Метод щілистих зарядів може застосовуватися при розробці траншей і котлованів. Перевага щілистого заряду перед шпуровим і свердловинним полягає в механізації отворів щілин, в зручності заряджання щілин подовженими (щілистими) зарядами ВР, в утворенні рівних укосів і кріплення траншей (у зв’язку з чим не потребується їх додаткова зачистка), в зниженні об’єму земляних робіт.

Метод щілистих зарядів може застосовуватися при розробці траншей і котлованів. Перевага щілистого заряду перед шпуровим і свердловинним полягає в механізації отворів щілин, в зручності заряджання щілин подовженими (щілистими) зарядами ВР, в утворенні рівних укосів і кріплення траншей (у зв’язку з чим не потребується їх додаткова зачистка), в зниженні об’єму земляних робіт.

Метод спушування мерзлих ґрунтів щілистими зарядами ВР полягає у тому, що за допомогою дискофрезерної або барової машини на відстані 0,54–2,25 м один від одного нарізаються парні щілини завглибшки 0,6–2,5 м залежно від глибини промерзання ґрунту. Одна з щілин є зарядною, інша — компенсуючою.

У результаті вибуху заряду ґрунт, розташований між зарядною і компенсуючою щілинами, дробиться з одночасним зсувом у бік компенсуючої щілини. Компенсуюча щілина створює додаткову голу площину, що полегшує роботу заряду і дозволяє після вибуху одержати в мерзлих ґрунтах траншеї і котловани з вертикальними стінками, що відповідають проектному профілю.

У випадку розробки котлованів щілини нарізаються по всьому котловану із заряджанням через одну щілину. Щілини повинні бути нарізані перпендикулярно об’єкту, що охороняється, бо ґрунт при вибуху розлітається в обидві сторони від зарядної щілини.

При глибині нарізування щілин в котловані порядку 1,0 м можливе також укладання зарядів у всіх щілинах, включаючи компенсуючі, з розташуванням розосереджених зарядів в парних щілинах в шаховому порядку. Питома витрата ВР при щілинистому способі вибухових робіт складає 0,5–1,0 кг/м³.

Ґрунт при влаштуванні траншей розпушується наступним способом. У мерзлих ґрунтах баровими машинами з робочим органом врубових установок (БС-100, РМЦ-2 та ін.) на глибину промерзання нарізаються паралельні щілини. У основі однієї з парних щілин (зарядної) укладається видовжений або розподілений заряд ВР, що складається з амоніту і детонуючого шнура (ДШ), і притискається до стінки. Зарядна щілина заздалегідь очищається від ґрунтового відсіву, що потрапили в неї.

На підставі достовірних і експериментальних даних відстань між щілинами можна приймати а = 0,9–1,3h, де h — глибина промерзання ґрунту. При ширині траншеї більше 1,5 м нарізуються три-чотири щілини із заряджанням ВР в середній щілині або через одну щілину.

	Рис. 11.8. Мерзлотометр Ратомського: а — загальний вид; б — поздовжній переріз; в — деталь металічної трубки мерзлотометра; 1 — трубка; 2 — фенол-пластмасова обсадна трубка; 3 — дерев’яний стержень; 4 — шурупи; 5 — металічний ковпачок; 6 — гвинт з кільцем; 7 — металічна обойма дерев’яного стержня; 8 — стальне конусоподібне дно обсадної трубки; 9 — дерев’яна трубка; 10 — металічна обойма; 11 — шпилька; 12 — промазка менделеєвською мастикою
	Рис. 11.9. Схема розташування шпурів (свердловин) при розпушуванні ґрунтів при двох оголених поверхнях: 1 — мерзлий ґрунт; 2 — шпур; 3 — висота розробки; 4 — відстань між шпурами; 5 — відстань між рядами шпурів
	Рис. 11.10. Котловий заряд
	Рис. 11.11. Конструкція шпурових зарядів: а – заряд з порошкоподібними ВР; б – заряд з патронованими ВР; 1 – отвір; 2 – вогнепровідний або детонуючий шнур; 3 – заряд ВР в патронах; 4 – патрон-бойовик; 5 – заряд ВР в порошку; 6 – капсуль-детонатор

Відстань між щілинами при спушенні ґрунту в котлованах складає 0,9–1,3 h при заряджанні через одну щілину і 2–2,5 h при заряджанні всіх щілин з розміщенням розосереджених зарядів в шаховому порядку (суміщена схема).

Як забійний матеріал використовується пісок, що засипається в зарядну щілину бульдозером. Під час вибуху заряду відбувається дроблення мерзлого ґрунту, розташованого між щілинами. Після екскавації розпушеного вибухом ґрунту утворюються вертикальні непошкоджені стінки траншеї і рівне дно.

При спушуванні мерзлих ґрунтів щілистими зарядами глибина нарізування щілин повинна складати 0,9–0,95 глибини мерзлого шару.

11.6. Механічне розпушування ґрунту

Залежно від способу впливу на мерзлий ґрунт механічне розпушування можна розділити на три основні групи:

· руйнування ударними навантаженнями;

· статичне розпушування;

· різання ґрунту.

Для руйнування ґрунту ударними навантаженнями застосовують копри й екскаватори зі спеціальним устаткуванням — клином або клин-бабою. Останні виготовляють вагою не більше 3 т і підвішують за допомогою сталевого троса до стріли машини (рис. 11.12) чи до несучих опор копра. Клин-баба застосовується для розпушування ґрунту дробленням із глибиною промерзання не більше 0,5 м. Клин-баба має грушоподібну форму й при падінні не тільки дробить, але й сколює ґрунт; використовується при глибині промер­зання ґрунту до 0,7 м. Кількість ударів по одному місцю залежить від ваги й висоти підйому вантажу, а також глибини промерзання й властивостей ґрунту.

Вага кулі або клин-баби призначається відповідно до марки екскаватора. Так, для екскаваторів з ємністю ковша 0,5–0,65 м³ вага вантажу не повинна перевищувати 2–2,2 т, для кубових екскаваторів — відповідно 3 т. Варто пам’ятати, що в результаті більших динамічних навантажень, що виникають при підйомі й скиданні вантажу, швидко зношуються механізм і несучі вузли екскаватора, а також значно збільшується зношування сталевого троса. Іншими недоліками цього методу є: порівняно низька продуктивність (5–8 м³/год), велика витрата металу на виготовлення кулі або клин-баби, використання екскаватора не за своїм прямим призначенням, а також неприпустимість роботи поблизу будинків і споруд.

До механізмів ударної дії відносяться також дизель-молот С-222 (рис. 11.13), який застосовується для розпушування ґрунту при глибині промерзання до 1,3 м, або триклиновий мерзлорозпушувач Т-2750, клин-молот, змонтований на тракторі С-100, віброклин на базі трактора Т-150, а також екскаватор Э-652 з ковшем активної дії, обладнаним трьома пневмомолотами-зубцями, які встановлені в передній стінці корпуса ковша. Зазначений екскаватор одночасно й спушує, і розробляє ґрунт, інші механізми — тільки спушують.

Рис. 11.12.Спушування мерзлого ґрунту клин-бабою

Рис. 11.13.Спушувач мерзлого ґрунту за допомогою дизель-молота

Статичне розпушування — це пошарове руйнування мерзлого ґрунту за допомогою начіпних мерзлоторозпушувачів, змонтованих на тракторах з потужністю двигуна від 100 до 500 к. с. (Т-180, ДЭТ-25р, АТ-Т й ін.). Розпушувач, що є основним робочим органом машини, зварюється з листової вуглецевої сталі Ст.3СП завтовшки від 20 до 30 мм і може мати від одного до трьох зубів (стійок з наконечниками). Зуби виготовляються з конструктивної легованої сталі Ст. 40ХН зі змінними коронками. Для навішення розпушувача до литого корпуса бортових фрикціонів трактора приварюють вушка з листової сталі.

З метою використання гідроприводу бульдозера в систему керування додатково включається золотниковий перемикач гідросистеми, призначений для перемикань подачі масла від гідросистеми бульдозера до спушувача. Перемикач встановлюється перед двигуном й управляється гідравлічно за допомогою крана, що змонтований у кабіні трактора. Як правило, спушувачі мають паралелограмний тип (схему навішення) робочого органа, що забезпечує рівномірний розподіл навантаження на зуби в будь-якому робочому положенні й постійний кут заглиблення наконечника.

Сферою застосування машин статичного спушування є розпушування ґрунту сезонного промерзання «під корку», тобто при глибині немерзлого шару до 0,7 м, коли коронка зуба рухається по поталому ґрунту. Таке розпушування набуває широкого застосування при виробництві дорожніх і планувальних робіт у першій третині зими, коли ґрунт ще не промерз на повну глибину. При значній глибині примерзання ґрунту розпушування здійснюється пошарово. При цьому товщина кожного шару не повинна бути більше 0,4–0,5 м. Для розробки бульдозером у мерзлому ґрунті попередньо за допомогою одностійкового спушувача нарізають поздовжні борозни на відстані 0,5–1 м одна від одної.

Рис. 11.14.Схеми розроблення ґрунту в зимових умовах різноманітними комплектами машин: а) із попереднім рихленням; б) те ж – врубовим механізмом; в) те ж – двобаровою машиною; г) те ж – вибуховим методом;
д) те ж – клин-бабою; е) розроблення ґрунту екскаватором, обладнаним ковшем активної дії: 1 – екскаватор, 2 – автосамоскид, 3 – рихлювач мерзлого ґрунту, 4 – врубовий механізм, 5 – двошарова машина,
6 – буровий станок, 7 – клин-баба на екскаваторі, 8 – ківш активної дії,
9 – пересувний компресор

Мерзлу кірку ґрунту на глибину до 0,5 м можна знімати й спушувати також за допомогою двох сталевих зубів, що приварюють до торцевих сторін відвала бульдозера (рис. 11.15) через регулювальні коробки. Останні мають три отвори для болтів, просвердлених із кроком 100 мм, що дозволяє регулювати заглиблення зубів і змінювати нахил відвалу.

Розпушування мерзлого ґрунту шляхом різання полягає у виконанні в ньому вузьких щілин (завширшки 140–300 мм) за допомогою спеціального начіпного устаткування, що монтується на тракторах С-80 або С-100, а також на траншейних екскаваторах типу ЕТУ-353, ЕТН-124, ЕТН-171 й ін. (11.14 в). Робочим органом цих машин є бари або фрези, обладнані спеціальними різцями з високоміцної сталі. Найменування машин (землерийно-фрезерна, дискофрезерна, барова й т.п.) походить від назви їхнього робочого органу. За допомогою зазначеного навісного устаткування мерзлий ґрунт розрізується на окремі блоки або в ньому влаштовуються поздовжні прорізи, після чого ґрунт порівняно легко розробляється екскаватором або бульдозером.

Основним недоліком цих машин є швидке зношування ріжучих різців (зубів) через високу абразивність мерзлих ґрунтів і сторонніх включень, що попадаються (камені, металобрухт і т.п.), що знижує їх продуктивність і зменшує строк експлуатації. При цьому устаткування барами траншейних екскаваторів є, у свою чергу, перевагою, тому що забезпечує їх річною роботою. Це дає можливість виконати додатковий обсяг земляних робіт.

На рис. 11.16 і 11.17 показані відповідно фрезерна й барова машини.

До групи ріжучих машин відносяться також багатоківшеві ланцюгові й роторні екскаватори ЕТУ-353, ЕТУ-351, ЕР-5, ЕР-7А, ЕТР-221 й інші, які передбачені для розробки мерзлих ґрунтів. Зазначені машини призначені для риття траншей під трубопроводи, кабелі й стрічкові фундаменти в однорідних ґрунтах сезонного промерзання І–V категорії.

У табл. 11.5 і 11.6 наводяться технічні характеристики деяких машин, використовуваних для розробки й різання мерзлого ґрунту.

Крім розглянутих способів, при невеликих обсягах робіт розпушувати ґрунт можна за допомогою пневматичного або електрифікованого інструмента. Це можуть бути лопатиломи ЗИ-4 і ЗИ-6, відбійні молотки ОМ-5, ОМА-5 й ОМСП-5, що працюють від компресорів ЗИФ-55 або ДК-9 під тиском до 5,5 кг/см² і з витратою повітря 1 м³/хв, а також електрифіковані відбійні молотки КНШ-2 і КНШ-3 з живлячою напругою 110 В і потужністю мотора 0,25 кВт.

В останні роки почали широко застосовувати змінне навісне обладнання (екскаваторні розпушувачі мерзлого ґрунту однобічної та двобічної дії). Ці гідравлічні механізми захоплювально-кліщового типу статичної дії, які вперше в практиці виконання земляних робіт дали змогу сумістити операції розпушування мерзлого ґрунту зі звичайною екскавацією.

Відсутність ударно-динамічного впливу на ґрунт дало можливість використати екскаватори з навісним обладнанням у різних умовах, у тому числі стиснених (поблизу діючих підземних комунікацій і т. ін.). Крім того, це навісне обладнання можна застосовувати для руйнування бетонних конструкцій та асфальтових шляхових покриттів, виконання вантажно-розвантажувальних робіт тощо.

Рис. 11.16. Землерийно-фрезерна машина ЗФМ-2300А: 1 — бульдозер
Д-494А; 2 — нерухома рама; 3 — гідравлічні циліндри для підйому й опускання рухливої рами; 4 — коробка відбору потужності; 5 — карданний вал;
6 — диференціальний редуктор; 7 — муфта граничного моменту;
8 — бортові редуктори; 9 — фреза; 10 — рухлива рама

На будівництві об’єктів використовують потужні навісні тракторні розпушувачі на базі трактора ДЕТ-250М та Т-500, а також фірм «Катерпіллер» (США), «Камацу» (Японія) тощо. Відстань між рядами (проходами) статичного розпушування бажано визначати так, щоб отримати мерзлі грудки розміром не більш як l_д.

Рис. 11.17.Двобарова машина ЕТЦ-131: 1 — екскаватор; 2 — баласт;
3 — привід ковшового ланцюга; 4 — робочий орган

Пневматичні відбійні молотки при роботі в зимових умовах часто зупиняються через закупорку повітряних каналів, які викликані утворенням наросту льоду. Тому їх часто доводиться відігрівати, що призводить до додаткових витрат і зниження продуктивності праці.

Для влаштування траншей у мерзлих ґрунтах без їхнього попереднього розпушування ріжучі крайки ковшів цих екскаваторів обладнуються спеціальними коронками з високоміцних сплавів, пристосованими для розробки мерзлих ґрунтів.

Щоб уникнути цього, рекомендуються пересувні компресорні станції обладнати спеціальною розподільною посудиною (рис. 11.18), що виконує роль додаткового ресивера й одягається на вихлопну трубу двигуна. Посудина виготовляється з товстостінної сталевої труби діаметром 219 мм, через яку послідовно пропускається труба меншого діаметра, призначена для викиду назовні відпрацьованих газів. Посудина обладнується вхідним патрубком діаметром 32 мм для подачі повітря від ресивера компресорної станції й чотирма вихідними патрубками діаметром 19 мм кожний для приєднання шлангів від відбійних молотків. Повітря в посудині нагрівається за рахунок віддачі тепла. Розподільна посудина за допомогою двох хомутів кріпиться до рами компресора.

Молоток, що вкручується, конструкції Саратовського політехнічного інституту, призначений для розпушування й сколювання мерзлого ґрунту при розробці невеликих виїмок, являє собою ручний електрифікований інструмент із робочим органом у вигляді гвинтової лопати й двох клинів, що рихлять. Інструмент установлюють наконечником гвинтової лопати на мерзлий ґрунт і кнопкою на рукоятці пускають у роботу. Гвинтова лопата, обертаючись зі швидкістю 23 об/хв, входить у ґрунт. За рахунок спрямованого вниз осьового зусилля, що передається від гвинтової лопати через штангу на корпус редуктора, що рихлять клини, вдавлюючись у ґрунт. Після утворення вибою ґрунт розробляється дрібним відколом.

Рис. 11.19.Схема встановлення високочастотного ножа для спушування мерзлих ґрунтів: 1 — робочі електроди; 2 — канал для подачі стиснутого повітря; 3 — електропровід; 4 — високочастотний діелектрик; 5 — корпус;
6 — пусковий курок; 7 — штуцер для приєднання шлангу, що подає
стиснуте повітря; 8 — руків’я

Робочий цикл інструмента — 8–12 с. За цей час сколюється до 5 кг мерзлого ґрунту. Потужність установленого двигуна — 0,8 кВт, живляча напруга — 36 В. Вага інструмента — 25 кг.

Ефективними способами розпушування мерзлих ґрунтів є термодинамічний, електрогідравлічний й електротермомеханічний. В основу пристрою ручного високочастотного ножа для мерзлого ґрунту (рис. 11.19) покладений електротермомеханічний принцип.

Інструмент заснований на спільному використанні високочастотної й механічної енергії. Робочим органом є пара плоских електродів, які сходяться під гострим кутом. Інструмент оснащений високочастотним генератором, енергія від якого при подачі на електроди створює інтенсивне електричне поле. У результаті електротермічного впливу на мерзлий ґрунт струмів високої частоти відбувається бурхливе танення льоду. Після утворення поталої зони породоруйнуючий орган починає діяти як механічний клин, швидко поринаючи в ґрунт і залишаючи за собою тонку щілину. Живлення здійснюється однофазним струмом промислової частоти з напругою 220 В. Споживана потужність — 1,8 кВт. Швидкість проходки щілин становить 35–40 см/хв. Вага інструмента разом з генератором — 24 кг.

Поиск по сайту: