Способ разработки выемок бульдозером назначают с учетом группы грунта и дальности его перемещения. Бульдозером, как правило, разрабатывают неглубокие выемки (примерно до 6,0 м) небольшого протяжения и из полученного грунта возводят участки прилегающих насыпей. В этом случае расстояние перемещения грунта не превышает 100 м. Разработку выемки ведут ярусно-траншейным способом, сущность которого заключается в последовательной поярусной разработке выемки продольными траншеями с послойной укладкой грунта в насыпь продольными полосами. После перемещения в насыпь грунта траншей каждого яруса разрабатывают и перемещают в насыпь грунт стенок, оставленных между траншеями (рис. 3.11.1).
Рис. 3.11.1. Ярусно-траншейная схема разработки бульдозером грунта в выемке с перемещением его в насыпь:
1 - ярусы; 2 - слои; 3 - стенки; 4 - траншеи яруса; 5 - отвал бульдозера; 6 - грунт, перемещаемый по траншее
Вблизи откосов выемки грунт разрабатывают, оставляя полки - продольные уступы (рис. 3.11.2). После окончания разработки выемки полки срезают бульдозером, передвигающимся по откосу сверху вниз в поперечном направлении. При этом грунт полок сдвигают в крайние траншеи, оставляемые в нижнем ярусе выемки, по которым затем перемещают грунт в насыпь. Одновременно разрабатывают и перемещают грунт стенок этих траншей. Срезку грунта полок откосов начинают с участка выемки, наиболее удаленного от насыпи, постепенно приближаясь к ней.
Рис. 3.11.2. Схема разработки бульдозером грунта вблизи откосов выемки:
1...3 - ярусы; 4 - крайние стенки; 5 - крайние траншеи; 6 - полки; а - ширина захвата при проходе бульдозера
Использовать бульдозер для доработки откосов выемки можно лишь при крутизне не более 1:2.
Если дальность перемещения грунта не превышает 20...25 м, его перемещают за один прием. При большей дальности перемещения значительная часть грунта теряется в пути, образуя боковые выемки по обе стороны отвала бульдозера. Во избежание этого применяют метод перемещения грунта с промежуточными валами: вначале грунт перемещают на расстояние 20...25 м в промежуточный вал, затем после наполнения грунта в валу сдвигают его на такое же расстояние, повторяя эту операцию до тех пор, пока не будет достигнуто место укладки.
Когда по местным условиям можно вести разработку грунта при движении под уклон, это значительно повышает производительность машин. При работе под уклон увеличивается сила тяги машин, уменьшается сопротивление перемещаемого грунта и увеличивается объем грунта, перемещаемый отвалом. При разработке грунта на подъем наблюдается обратное явление - сила тяжести машины и перемещаемого грунта значительно снижают силу тяги трактора, соответственно объем перемещаемого отвалом грунта резко уменьшается.
Увеличение производительности бульдозеров при работе под уклоном по сравнению с работой на горизонтальном участке характеризуется следующими данными: на горизонтальных участках - 100 %; на участках с уклоном 10 град. - 150...200 %; на участках с уклоном 20 град. - до 250 %; на участках с подъемом 10 град. - 60...70 %.
Разработку неглубоких раскрытых выемок с перемещением грунта в кавальеры ведут также по ярусно-траншейной схеме, но поперечными переходами бульдозера, располагая кавальеры вдоль бровок выемок.
При устройстве выемок скреперы используют для разработки и транспортировки грунта на расстояния более 50 м, при меньших расстояниях эффективнее использовать бульдозеры. Прицепные скреперы рекомендуется применять при дальности возки грунта до 500 м. При больших расстояниях транспортирования прицепные скреперы уступают по рентабельности самоходным, а также автомобилям-самосвалам, загружаемым экскаваторами или фронтальными погрузчиками.
Полуприцепные (самоходные) скреперы работают в агрегате с базовыми быстроходными пневмоколесными тягачами, их используют при дальности транспортирования от 300 до 3000 м.
Скреперы применяют преимущественно для разработки сравнительно легких грунтов. Плотные грунты требуют предварительного рыхления. Скреперы при разработке выемок не могут быть использованы в сыпучих песках и в грунтах с включениями крупных камней. Эффективность работы скреперов зависит от подготовки и состояния землевозных путей, которые должны обеспечить возможность движения тракторов со скоростью до 10 км/ч, а тягачей - до 20 км/ч [ 29].
Подъездные пути прокладывают с учетом движения в груженом направлении с уклонами на подъем до 150 ‰, на спуск - до 200 ‰, с поперечным уклоном до 100 ‰, для движения в порожнем направлении соответственно до 200 ‰ на подъем, до 300 ‰- на спуск, с поперечным уклоном до 120 ‰. В обоих направлениях радиусы закругления должны быть не менее 15...20 м. Движение порожних скреперов можно использовать для выравнивания и планировки землевозных путей.
Разгрузку скреперов производят только на ходу при прямолинейном движении с малой скоростью (3...4 км/ч). Разгрузка позволяет производить послойную укладку грунта. Кромку ножа скрепера устанавливают на уровне, обеспечивающем требуемую толщину слоя грунта.
Работы по сооружению земляного полотна организуют таким образом, чтобы осуществлять загрузку ковша скрепера под уклон 80...100 ‰. Разработку выемок ведут в одну смежную насыпь или одновременно в две насыпи; во втором случае движение происходит сквозное без разворотов в выемке. При близком расположении двух выемок и насыпи между ними можно вести разработку обеих выемок, одновременно перемещая грунт в одну насыпь (рис. 3.11.3).
Рис. 3.11.3. Схема движения скрепера при разработке грунта в выемке с перемещением его в насыпь:
а - из выемки в насыпь; б - из выемки в две насыпи; в - из двух выемок в одну насыпь;
1 - набор грунта; 2 - разгрузка грунта
Зарезание грунта в выемках производят в шахматной последовательности по шахматно-гребенчатой (рис. 3.11.4) или ребристо-шахматной схеме [ 8]. Забой для набора грунта должен быть достаточной длины для полного наполнения ковша (табл. 3.11.1), а путь движения скрепера - кратчайшим без крутых поворотов, особенно для груженого скрепера.
Рис. 3.11.4. Шахматно-гребенчатая схема зарезания грунта скрепером:
а, б, в - последовательность зарезания грунта на каждой полосе;
1-7 - последовательность разработки полос
Таблица 3.11.1
Длина пути набора грунта скрепером в зависимости от вместимости ковша
| Грунт | Вместимость ковша, м3 | |||
| 3...4,5 | 6...8 | |||
| Супесь | 15...20 25...30 | 20...30 35...45 | 30 | 35 |
| Суглинок легкий | 20...25 30....35 | 25...35 40...50 | 40 | 40 |
| Суглинок тяжелый | 25...35 35...40 | 40...50 55...65 | 60 | 70 |
Примечание. В числителе указана длина пути набора с толкачом, в знаменателе - без толкача.
Отсыпку грунта в насыпь производят параллельными полосами при движении скрепера вдоль оси дороги в последовательности от краев к середине, при этом насыпь с каждой стороны отсыпают на 10...15 см шире проектной (рис. 3.11.5).
Рис. 3.11.5. Схема отсыпки насыпи скрепером:
1...7 - последовательность укладки грунта в тело насыпи
Технологические процессы по разработке выемки и возведению насыпи состоят из следующих операций: подготовка подошвы насыпи и поверхности выемки; уплотнение подошвы насыпи; рыхление грунта рыхлителем послойно по мере разработки выемки (если грунты плотные); разработка грунта скрепером, транспортирование его в насыпь и распределение слоем проектной толщины; послойное разравнивание грунта в насыпи бульдозером или автогрейдером; послойное уплотнение грунта; планировка верхней части насыпи и откосов насыпи и выемки.
В зависимости от величины и крутизны откосов применяют бульдозеры, автогрейдеры, экскаваторы с телескопической стрелой или специальным оборудованием для планировки.