Механический метод основан на применении для разработки, перемещения и укладки грунта машин и механизмов. Если машина только разрабатывает грунт, то она носит название землеройкой. Если машина разрабатывает и перемещает грунт, то она называет землеройно – транспортной.
К землеройным машинам относят одноковшовые экскаваторы циклического и непрерывного действия. Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы, которыми выполняется около 45% всего объема земляных работ.
Его используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Процессы выемки грунта осуществляется лобовым или боковыми забоями.
В любом забое экскаватор разбирает грунт впереди себя и отгружает его на транспортные средства, которые подают к экскаватору по дну забоя. В зависимости от ширины проходки лобовые забои подразумевают на узкие, нормальные и умеренные.
Более эффективным является разработка грунта способом бокового забоя, когда экскаватор черпает грунт преимущественно с одной стороны перемещения и частичного впереди себя. В боковых забоях транспортного пути проходят параллельно оси перемещения экскаватора и, как правило, на уровне его стоянки.
Разработка грунта многоковшовыми экскаваторами. Многоковшовые экскаваторы, в отличие одноковшовых, являются землеройными машинами непрерывного действия, у которых процесс черпания грунта происходит при возвратно – поступательном движении экскаватора вдоль забоя. Рабочее оборудование многоковшовых экскаваторов состоит из ковшовой рамы, которую обегает цепь с ковшом, или колеса (ротора) с ковшом, расположенные по его периферии.
Разработка грунта скреперами. Скреперы бывают самоходные или прицепные к трактору. Скрепер может выполнять весь комплекс земляных работ – резание грунта, транспортирование его к месту укладки, разравнивание и уплотнение. Рабочим органом скрепера является ковш, на кромке днища которого во всю его ширину имеется нож, с помощью которого срезают слой грунта. Толщина срезки слоя в зависимости от мощности скрепера равна 15-30 см.
Разработка грунтов грейдерами. Грейдеры представляют собой самоходные или прицепные к тракторам (тяготам) землеройные машины для послойной разработки и планировки грунта. Грейдеры используют для профилирования полотна дорог, устройства кноветов, откосов, возведения невысоких насыпей из резервов, планировки территории с перемещением грунта на расстояние до 25 м.
Рабочим органом грейдера является отвал с ножом для резания и перемещения грунта.
Кроме отвала грейдеры могут иметь сменное оборудование: откосник и удлинитель к отвалу и рыхлитель – кирковщик.
Технологический процесс возведения насыпи состоит из трех основных операций.
1.нарезание грунта ножом отвала
2.перемещение грунта к месту укладки и его планировки
3.срезка откосов.
Раздел 2. Разработка грунта гидромеханическим способом
В строительстве бурение используют при исследовании свойств и качества грунтов, определения уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т.п.
Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин.
Шпуры – это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.
Скважины – выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм.
По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошных забоем и колонковые. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрешают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутренняя часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.
Технологический процесс механического бурения складывается из операции по разрушению породы, транспортированию породы по поверхности, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомогательных операций. Грунт в забое разрушает – резанием, истиранием, ударам, сколом и комбинированным воздействие (например, истирание и ударом)
Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами:
1 – гидравлическим, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемую в выработку под давлением;
2 – сухим, когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом.
Механическое бурение в основном ведут тремя способами:
Ударно – вращательным
Ударным
Вращательным
Ударно – вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100…200 мм, глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность применяемых машин 10…35 м/смен. Особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняют двумя независимыми механизмами: вращателем и пневмоударником.
Ударное бурение (бурение ударом) осуществляют пневматическими бурильными молотками – перфораторами, которые бывают ручными и стаковыми. Они обеспечивают бурение шнуров глубиной до 5 м. воздух к перфоратору подводится шлангом от компрессора. Рабочий орган перфоратора – буровая головка.
Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяют на сухие и мокрые. Перфораторы мокрого типа имеют специальные устройства для промывки канала водой, а в перфораторах сухого типа продувается воздухом.
Более предпочтительным является мокрое бурение, т.к. промывка канала водой снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из – за охлаждения её водой и уменьшения трения о стенки канала.
Разработка грунта в зимних условиях.
Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство здесь ведется круглый год, в связи с чем, примерно 20% общего объема земляных работ приходится выполнять при мерзлом состоянии грунта.
Для мерзлых грунтов характерным является значительное увеличение трудоемкости их разработки вследствие повышенной механической прочности. Кроме того, мерзлое состояние грунта усложняет технологию, ограничивает применение некоторых типов землеройных (экскаваторов) и землеройно – транспортных (бульдозеров, скреперов, грейдеров) машин, уменьшает производительность транспортных средств, способствует быстрому износу деталей машин, особенно их рабочих органов. В то же время временные выемки в мерзлом грунте можно разрабатывать без откосов
В зависимости от конкретных местных условий разработку в зимних условиях осуществляют следующими методами: