Возведение земляного полотна из боковых резервов автогрейдерами

Автогрейдеры используют для возведения земляного полотна из боковых резервов высотой до 0, 75 м в равнинной местности при наличии грунтов I или II группы.

Автогрейдеры делят на легкие (мощность двигателя от 55 до 65 кВт), средние (мощность двигателя от 65 до 110 кВт), тяжелые (мощность двигателя от 110 до 180 кВт) и сверхтяжелые с мощностью двигателя более 185 кВт. По типу управления автогрейдеры бывают с механической и гидравлической системами управления. В настоящее время широко используются автогрейдеры с автоматизированной системой управления рабочим органом (табл. 3.6.1).

Таблица 3.6.1

Технические характеристики грейдеров и автогрейдеров

Рабочие операции автогрейдера при возведении насыпи сводятся к зарезанию, перемещению, разравниванию и планировке грунта. Производительность автогрейдера при выполнении вышеперечисленных операций зависит от установки положения ножа. При установке ножа в рабочем положении различают:

- угол захвата a, образуемый осью ножа и направлением движения автогрейдера;

- угол резания b, образуемый в вертикальной плоскости режущим ребром ножа с горизонтальной плоскостью;

- угол наклона g, образуемый линией горизонта и режущей кромкой ножа (рис. 3.6.1).

Рис. 3.6.1. Углы установки ножа автогрейдера:
1 - направление движения; 2 - поверхность земли; 3 - линия горизонта

В зависимости от угла aизменяется ширина захвата ножом, но одновременно повышается сопротивление грунта заглублению ножа. Угол захвата изменяется в пределах от 30 до 90°.

При зарезании грунта угол a уменьшают, а при перемещении - увеличивают. Ширина захвата при этом изменяется от 2, 1 до 3, 6 м.

С уменьшением угла b снижается сопротивление грунта резанию, чем плотнее грунт, тем больше сопротивление резанию. Опыт показывает, что успешное зарезание связного грунта возможно производить при угле резания b = 35...45°. В этом случае грунт легко скользит по ножу и отваливается в сторону.

Угол наклона gопределяет глубину погружения режущего края ножа в грунт. Глубина и ширина, а также поперечный профиль вырезаемой стружки грунта связаны с углом g.

Угол наклона изменяют в зависимости от свойств и состояния грунта в пределах от 0 до 65°. Рациональные значения углов a, b и g при возведении насыпей приведены в табл. 3.6.2.

Таблица 3.6.2

Рекомендуемые значения углов a, b и g в зависимости от выполняемой работы

Производительность автогрейдера при возведении насыпи зависит, прежде всего, от размера вырезаемой стружки грунта, скорости движения и последовательности проходов по резанию и перемещению. Увеличение размера стружки достигается предварительным рыхлением грунта и рациональной установкой ножа.

До начала возведения насыпи необходимо обозначить ее границы и границы боковых резервов. Первое зарезание грунта (борозду) делают на расстоянии равном

(3.6.1)

где В - ширина земляного полотна, м;

m - заложение откоса;

Н - высота насыпи, м;

l - длина отвала, м;

a - угол захвата, град.

Возведение насыпи ведут от внутренней бровки резерва (рис. 3.6.2). Перемещение грунта осуществляют за несколько проходов. Эта операция наиболее трудоемка, она составляет до 75 % от общего числа проходов.

Рис. 3.6.2. Схема разработки резерва и отсыпки насыпи автогрейдером:
1 - 1-е зарезание; 2 - 2-е зарезание

Поэтому иногда производят два зарезания, после чего выполняют перемещение этого грунта, затем вновь два зарезания и перемещение и т.д. Укладку грунта производят одним из двух способов - вполуприжим и вприжим.

При укладке грунта в насыпь вполуприжим перемещаемый вал грунта укладывают с предыдущим на расстоянии между гребнями валов 0, 4...0, 5 м, т.е. между ними имеются зазоры, заполняемые в последующем путем срезки гребня валов автогрейдером. В этом случае толщина отсыпаемого слоя грунта составляет 0, 25...0, 35 м. Этот способ, как правило, применяют при высоте насыпи 0, 5...0, 75 м. В тех случаях, когда высота насыпи не превышает 0, 5 м, целесообразнее отсыпку производить в один слой, укладывая грунт вприжим. В этом случае вал грунта прижимают к ранее уплотненному настолько, что из двух валов образуется один сплошной широкий вал высотой до 0, 5 м.

Рекомендуемая длина захватки при возведении насыпи из грунта боковых резервов - 400...500 м. Зарезание грунта производится на I передаче автогрейдера половиной длины ножа при наибольшей толщине срезаемой стружки, а перемещение и разравнивание - на II и III передачах всей длиной ножа. Углы установки ножа автогрейдера для выполнения операций по зарезанию, перемещению и разравниванию грунта устанавливают согласно табл. 3.6.2.

Производительность автогрейдера при возведении насыпи из грунта двусторонних боковых резервов определяют по формуле

(3.6.2)

где Т - продолжительность смены, ч;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

q = 2 l₃f - объем грунта, перемещаемый за один рабочий цикл, м³;

l₃ - длина захватки, м;

f - площадь поперечного сечения стружки в плотном теле, м² (для средних автогрейдеров 0, 12...0, 16, для тяжелых 0, 16...0, 20);

t _y - продолжительность цикла, с.

(3.6.3)

где п - число проходов для перемещения грунта, приходящееся на один проход зарезания;

V_p - скорость движения при зарезании (0, 69...0, 97), м/с;

V_n - скорость движения при перемещении грунта (1, 1...1, 67), м/с;

t_noв - время поворота (80... 100), с;

t_nep - время на перемену установки отвала (30...40), с.

Требуемое число проходов автогрейдера при зарезании п_з и перемещении п_п определяют по формулам

(3.6.4)

(3.6.5)

где п_з - число проходов автогрейдера для зарезания грунта;

F_р - площадь резерва, м²;

К_п - коэффициент перекрытия проходов при зарезании (1, 3...1, 7);

п_п - число проходов для перемещения грунта;

l_ц - расстояние от центра тяжести половины поперечного сечения насыпи до центра тяжести поперечного сечения резерва, м;

l_n - расстояние поперечного перемещения грунта за один проход;

d - коэффициент перекрытия проходов при перемещении грунта (1, 15).

Величина поперечного перемещения грунта за один проход зависит от длины отвала и угла захвата. В среднем она составляет от 2, 1 до 3, 6 м, а при установке к отвалу удлинителя увеличивается на 0, 4..0, 6 м.

Данные о производительности тяжелых автогрейдеров при возведении насыпей высотой до 0, 75 м приведены в табл. 3.6.3.

Таблица 3.6.3

Производительность тяжелых автогрейдеров в зависимости от группы грунтов и расстояния перемещения