Бізнес і Економіка

Способи розробки ґрунту

Способи розробки ґрунту

Під час будівельних і гірничих робіт розробка ґрунту традиційно здійснюється одним з трьох способів: різання, гідромеханічний розрив, вибуховим методом.

Інженер робить вибір на користь конкретного методу виходячи з майбутніх обсягів робіт, характеру ґрунтових ґрунтів, наявних у розпорядженні технічних засобів розробки тощо.


Якщо з риттям котловану під будівництво заміського будинку запросто може впоратися маленьких екскаватор, то при видобутку корисних копалин необхідно задіяти цілий комплекс машин і механізмів. Причому більшість з цих засобів виробництва не будуть безпосередньо задіяні в розробці ґрунту. Їх призначення - обслуговування процесу видобутку та забезпечення безперебійності робіт.

Характеристика ґрунтів

Ґрунт - це верхній шар земної кори, утворений вивітрюваними гірськими породами. Залежно від щільності і за походженням, ґрунти можна класифікувати на:

  • Скельні (такий грунт стійкий до впливу вологи, межа міцності більше 5 МПа). До даної категорії відносять граніт, вапняк, піщаник.
  • Напівскальні (межа міцності до 5 МПа). Наприклад: глина, гіпс, мергель.
  • Великоуламкові - несцементовані уламки напівскальних і скельних порід.
  • Піщані (являють собою дисперсні (до 2 міліметрів в діаметрі) частинки гірських порід).
  • Глинисті (дрібнодисперсні (0,005 міліметрів у діаметрі) частинки породи).

Розробка ґрунту вручну в траншеях - досить трудомістких процес. Він в принципі не може здійснюватися при розробці скельних порід.

До складу ґрунтів включені тверді частини, вода, а також різні гази (накопичуються в порах). Вологість ґрунту - величина, яка характеризує відношення маси рідини до маси твердих тіл в одиниці об 'ємі. Вона може варіюватися в широкому діапазоні і може приймати значення від одного (пісок) до двохсот відсотків (іл на дні водойм).

Грунт у процесі розробки збільшується в обсязі. Це відбувається за рахунок утворення пір і порожнин. Величина зміни обсягу характеризується коефіцієнтом розпушування (відношення обсягу, що займається ґрунтом до проведення робіт, до обсягу, який грунт займає після розробки). З плином часу щільність розпушеного ґрунту зменшується (природне ущільнення). Можливе також здійснення примусового ущільнення ґрунту з використанням важкої будівельної техніки. Щільність такого ґрунту наближається до первісної, хоча і дещо менше. Даною різницею можна знехтувати, тим більше що з плином часу і вона зникне, а сам грунт повністю відновить свої властивості (зістариться).

Механічні властивості ґрунтів (насамперед, це міцність і здатність деформуватися) залежать від складу і характеру зв 'язку між частинками. У процесі розробки зв 'язку руйнуються, в ході ущільнення - відновлюються.


Розробка різання

Для розробки ґрунту цим способом використовуються землерийно-транспортувальні та землерийні машини.

У процесі роботи ріжучий інструмент відчуває дуже значні фрикційні і механічні навантаження. В таких умовах звичайна конструкційна таль довго не вистоїть. Тому ріжуча кромка робочого органу посилюється елементами з металокераміки або спеціальними сталями. Композиційні металокерамічні платівки найбільш ефективні в роботі. Але і вартість їх досить висока. Тому найчастіше ковші посилюються напайними електродами зі зносостійких сплавів. Крім усього іншого, такий ківш володіє ефектом самозатачування в ході роботи за рахунок більш прискореного зносу частини ковша зі звичайної сталі.

Такі машини зрізають певний шар ґрунту. Зрізана маса по спеціальному транспортеру надходить на відвал або ж відразу висипається в кузов самоскида для вивезення в кар 'єр або на інші будівництва. Під цю категорію підпадає розробка ґрунту екскаватором.

Типи екскаваторів

Залежно від конструкції та параметрів ковша, екскаватори поділяються на такі типи:

  • одноківшові;
  • роторні та ланцюгові (багатоковшові);
  • фрезерні.

Найпоширенішим є одноковшовий тип екскаватора. Цей тип машини є широкоуніверсальним, має дуже хорошу маневреність. Оптимальний корисний обсяг ковша - від 0,15 до 2 метрів кубічних. Розробка ґрунту екскаватором (одноківшовим) з більш масивним і містким ковшем економічно недоцільна, оскільки гідравліка і механічна частина обладнання часто виходять з ладу через велике навантаження.

Також, залежно від механізму приводу, землерийні машини підрозділюються на гусеничні та автомобільні. Існують і так звані крокові екскаватори, а також пневмоколісні екскаватори. Однак на практиці такі машини зустрічаються вкрай рідко, якщо взагалі попадаються на очі. Навіть досвідчені будівельники, і то не всі можуть похвалитися, що працювали коли-небудь на одному об 'єкті з даним типом машин.

Робота одноковшового екскаватора

Цей тип екскаватора може вести розробку ґрунту як бічної, так і прямої прохідної. У першому випадку екскаватор здійснює роботи вздовж осі переміщення. Грунт при цьому звалюється в кузов вантажівки, яка під 'їжджає з іншого боку.


У другому випадку роботи ведуться попереду екскаватора, а транспортні засоби для завантаження подаються ззаду.

Якщо необхідно отримати значну виїмку ґрунту на більшу глибину, то альтернативи механізованій розробці ґрунту немає. Всі роботи здійснюються шляхом розробки в кілька етапів (ярусів). Ярус не перевищує технологічні можливості конкретної моделі екскаватора по глибині виїмки.

Робота багатоковшового екскаватора

Цей тип машин є яскравим прикладом механізму безперервної дії. Тому, зрозуміло, продуктивність такого екскаватора на порядок вище продуктивності звичайних одноковшових машин. Але слід сказати, що подібне обладнання застосовується лише при будівництві масштабних об 'єктів. Для розробки ґрунту в транше малих розмірів даний тип техніки абсолютно непридатний: дуже дороге обслуговування, дуже велика витрата палива.

Робочі ковші можуть фіксуватися на ланцюгу або на роторі. Звідси і відбувається назва екскаваторів: ланцюгові та роторні.

Цей тип екскаватора може застосовуватися при розробці ґрунту 2 групи. Хоча на практиці відомі випадки, коли такі машини з легкістю справлялися з ґрунтами 1... 3 груп. Ґрунт повинен бути порівняно чистим, без великих каменів і потужних пнів.


Розробка землерийно-транспортними машинами

Одна машина за один робочий цикл здійснює вилучення породи, її переміщення на невеликі відстані. До таких машин належать скрепери, грейдери, а також бульдозери.

Для здійснення масштабних робіт використовуються скрепери. Ці машини дуже продуктивні, можуть застосовуватися в умовах ґрунтів 1... 4 типу. Однак, незважаючи на неймовірну потужність, скреперу не під силу щільні грунти. Тому такі ґрунти попередньо необхідно зрихлити. За один прохід ця машина може зняти шар ґрунту товщиною до 320 міліметрів. Конкретна величина залежить від потужності, форми ковша і моделі скріпера.

Нижня частина ковша скрепера оснащена ножем. Це не той ніж, яким більшість людей ріже продукти на кухні. В даному випадку приварена смуга зі стійкою до істиранію і самозтерміновується сталі Гадфільда.

Бульдозери використовуються для проведення робіт на невеликих глибинах і на великій протяжності. Також даний тип машин використовується для зачистки і розрівнювання дна котлованів, розробка грунту яких велася великогабаритними екскаваторами.

На глибину бульдозер переміщується по ярусах. Глибина ярусу дорівнює величині шару, який може зняти машина за один прохід. Дуже важливо, щоб робоче переміщення бульдозера здійснювалося під ухилом. Це дозволить дещо розвантажити силові агрегати і мінімізувати ймовірність виходу з ладу техніки.


Грейдери мають малу потужність і потенційні можливості. Використовуються більшою мірою для проведення декоративних робіт: влаштування насипів і укосів, здійснення планувальних робіт.

Опис та область застосування гідромеханічної розробки

У даному випадку про розробку ґрунтів вручну не може бути й мови. Втім, як і з використанням землерийних машин. Область застосування досить велика: від створення штучних водосховищ до будівництва доріг. Технологія дозволяє також намивати території під житлову і промислову забудову в заболочених і прибережних районах, схильних до паводків. Всі процеси механізовані. Даний спосіб розробки ґрунту вимагає створення особливої інфраструктури, що робить доцільним його використання лише при дуже великих майбутніх обсягах робіт.

Гідромеханічна розробка із застосуванням гідромоніторів

Суть цього способу розробки полягає в наступному: грунт вимивається струменем води під великим тиском (близько 15 МПа). Отримувана грязьова маса (на сленгу професіоналів - пульпа), спочатку накопичується в проміжних резервуарах, а вже звідти помпами подається по трубопроводу в потрібне місце.

З часом волога повністю випаровується, і утворюється щільний шар ґрунту. Якщо його ущільнити катком, то такий ґрунт стає цілком придатним для будівництва шляхів сполучення (автомобільних і залізниць).

Великою технологічною перевагою такого способу є можливість вести розробку ґрунтів практично будь-якої категорії складності.


Гідромеханічна розробка із застосуванням землісосних снарядів

При здійсненні робіт на дні водойм розробка ґрунту вручну, як і з використанням традиційних землерийних машин, виключається. Необхідні спеціальні судна.

Землісосним снарядом називається плавальний засіб, оснащений спеціальним обладнанням. Потужна помпа качає розмитий грунт з дна водойми і транспортує його трубопроводом або в трюм судна, або на допоміжне транспортне судно, або потужним струменем викидає далеко від місця виїмки ґрунту.

Подібні землісосні снаряди знайшли застосування при поглибленні і розчищенні фарватерів суден в умовах мілководдя, поглиблення річок з метою забезпечення безперебійного судноплавства, а також при видобутку алмазів з шельфу світового океану.

Ґрунтова маса всмоктується через трубу. Для всмоктування мулу і м 'якого ґрунту труба не оснащується додатковим розпушувачем. Наявність останнього необхідна при розробці щільних ґрунтів. За труднощами розробки даний метод лідирує. Експлуатація та обслуговування спеціального транспорту, його стоянка в портових водах обходиться дуже дорого. Пред 'являються високі вимоги до кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Розробка мерзлих ґрунтів

Для розробки в умовах вічної мерзлоти, а також для вироблення скелястих порід, застосовуються потужні спрямовані вибухи. В якості вибухівки може використовуватися тротил, амоніт і толл.

Вибухові снаряди можуть розміщуватися як на поверхні, так і закладатися вглиб в заздалегідь пробурені отвори або в природні порожнини.

Так звані свердловинні заряди застосовують при розробці великого за площею басейну, а також для скидання ґрунтів. Розривні снаряди встановлюються в заздалегідь пробурені свердловини. Мінімальний діаметр свердловини дорівнює 200 міліметрів. Для збільшення руйнівної сили зарядів, отвори зовні засипаються піском або дрібнодисперсною гірською породою (утворюється при бурінні свердловин).

Шпурові заряди застосовуються в тому випадку, коли необхідно провести виїмку невеликого обсягу ґрунту. Можливо здійснювати як при відкритій розробці, так і при розробці під землею. Шпури представляють собою свого роду гільзи. Мають діаметр від 25 до 75 міліметрів. Вони заповнюються вибухівкою максимум на дві третини. Решта простору заповнюється гірською породою (щоб отримає спрямовану вибухову хвилю і досягти найбільшого корисного ефекту).

Камерні заряди. Цей тип заряду застосовується при необхідності проводити виїмку значних обсягів ґрунту шляхом здійснення спрямованого викиду. Суть методу полягає в наступному. У зоні вироблення облаштовуються вертикальні колодязі або горизонтальні тунелі, в стінах яких буряться глухі отвори для закладання зарядів. Після закладення вибухівки штольні і колодязі засипаються ґрунтом (це дозволяє збільшити потужність вибуху). Напрямок викиду забезпечується нерівномірною закладкою вибухової речовини. Так, з однієї зі сторін може побут у кілька разів більше бурових отворів під заряди. Також з цією метою може застосовуватися розголошення вибухів.

Так званий щілинний заряд застосовується, в основному, при розробці ґрунту в умовах вічної мерзлоти. Здійснити спрямований викид такої породи навряд чи вийде. А ось розрихлити її, щоб надалі її можна було прибрати бульдозером або екскаватором, цілком реально. Для цього використовується інструмент, за принципом дії і за зовнішнім виглядом нагадує дискову фрезу по металу. Тільки, зрозуміло, такий інструмент має куди більші розміри. Така фреза вирізає своєрідні пази в ґрунті на відстані до 2,5 метрів один від одного. Вибухова речовина закладається не в кожен паз, а через один - порожній незаповнений простір виступає в ролі компенсатора. Вибухова хвиля дробить ґрунт, і він зміщується в бік порожнини. Такі роботи потребують ретельної підготовки та детального опрацювання проекту.

Image

Publish modules to the "offcanvas" position.