Современная строительная техника для выполнения земляных работ
Как известно, при формировании земляного полотна с заданным проектным уклоном и отметками и возведении насыпей требуются многократные проходы грейдера или бульдозера для достижения желаемого результата. Постоянные недоработки, переделки и контроль качества влекут за собой задержки в выполнении работ и дополнительный расход горюче-смазочных материалов.
Одной из важных проблем является перерасход строительных материалов. Зачастую выходит, что асфальтобетона расходуется больше, чем планировалось по проекту. Одной из причин этого является неправильно подготовленное земляное основание дороги (неровности или несоответствие проекту). Рассмотрим простой пример, позволяющий оценить реальные затраты.
Полотно дороги состоит из трех основных слоев, верхний из которых – асфальтобетон – должен иметь толщину 120 мм. Сейчас точность формирования подготовительных слоев при использовании в работе стандартных автогрейдеров и бульдозеров составляет около +50 мм. И даже такая невысокая точность достигается большим количеством проходов техники с постоянным контролем после каждого прохода.
В результате различных неровностей и несоответствия проекту подстилающих слоев эквивалентная толщина асфальтобетона может достигать до 170 мм. Нетрудно подсчитать, что на 1 км дороги шириной 9 м придется дополнительно уложить примерно 450 м3 этого материала.
Система BladePro в кабине автогрейдера
|
|
|
В последнее время для формирования проектной поверхности, как дорог, так и других линейно-площадных объектов стали широко применять системы автоматического управления строительной техникой (САУ). Такие системы могут обеспечить точность формирования проектной поверхности до ±5 – 10 мм, а это уже не более 90 м3 возможного перерасхода материала. Как мы видим, повышение точности работ приводит к существенной экономии (примерно $10 тыс. на каждый километр дороги шириной 9 м при средней стоимости асфальтобетона около $30 за 1 м3). Таким образом, установив на свою технику систему автоматического управления, уже через 15 – 20 км дороги вы полностью окупите не только ее, но и свой грейдер или бульдозер, только за счет реальной экономии материала.
Системы автоматического управления грейдером или бульдозером используют разнообразные датчики для определения положения отвала относительно проектной поверхности. В случае отклонения система подает команду машинисту или сама автоматически изменяет положение отвала, управляя гидравликой машины.
Можно определить три основных типа применяемых систем управления.
Компьютер системы TrimbleSiteVision
Простые индикаторные системы на основе лазерных приемников. Самый простой вариант системы подразумевает использование в качестве проектной плоскость, создаваемую лазерным нивелиром. Приемник лазерного излучения, установленный на машине, фиксирует положение этой плоскости и индикаторными стрелками показывает оператору направление смещения отвала или ковша. Лазерная плоскость в зависимости от модели нивелира может задаваться как горизонтально, так и под определенным проектом уклоном.
|
|
|
Автоматические системы контроля высоты и поперечного уклона отвала. В такой системе совместно используются датчик поперечного наклона отвала, ультразвуковой или лазерный датчик, измеряющий высоту отвала и система автоматического управления гидравликой машины.
Одной из самых популярных систем автоматического управления является TrimbleBladePro. Она может оснащаться различными датчиками положения отвала, которые подключаются к панели управления, установленной в кабине машины. Панель управления сравнивает введенные проектные данные с информацией о текущем положении отвала, которое автоматически корректируется в соответствии с полученными результатами.
Панель управления системы BladePro
|
|
|
В базовой комплектации системы BladePro на отвал машины устанавливается датчик поперечного наклона, который позволяет быстро и точно формировать поверхность с заданным поперечным уклоном.
Для того, чтобы в автоматическом режиме не только формировать поперечный уклон, но и выдерживать определенную глубину резанья, на грейдер устанавливается один или два ультразвуковых датчика. Они крепятся на краю отвала и непрерывно измеряют расстояние до какой-либо опорной поверхности, например, бордюрного камня или слоя земляного полотна, созданного при предыдущем проходе машины. Также ультразвуковой датчик может измерять расстояние до натянутой струны. При этом режиме работы вы можете формировать практически любые поверхности: виражи, отгоны, вогнутые и выпуклые кривые.
Вместо ультразвукового датчика на машину может устанавливаться лазерный приемник. В этом случае в качестве опорной плоскости будет выступать уже не бордюрный камень или струна, а плоскость, создаваемая лазерным нивелиром. В зависимости от модели нивелира может задаваться как горизонтальная плоскость, так и плоскость с определенным продольным и поперечным уклоном. Такая конфигурация системы обеспечивает быстрое и точное формирование поверхности, а кроме того, предоставляет дополнительные удобства в работе, например, не требуется создавать опорную поверхность или натягивать струну.
|
|
|
Приемник лазерного излучения
3D автоматические системы. 3D-системы объединяют в себе какую-либо из вышеописанных систем с датчиком планового положения самой машины. Они позволяют формировать не просто плоскость с заданным уклоном, а любую поверхность (вогнутые и выпуклые кривые, отгоны, виражи и т.д.) без предварительной разбивки, натягивания струны или любой другой разметки. Обычно такая система состоит из датчиков, определяющих наклон отвала и текущее положение машины в пространстве. Плановое положение машины определяется с помощью следящей системы – электронного тахеометра Trimble ATS или GPS-приемников. Все полученные данные передаются в бортовой компьютер, установленный в кабине машины, где они сравниваются с проектными данными. Компьютер вычисляет расхождения и в случае необходимости передает команду гидравлической системе на изменение положения отвала. Машинисту остается только правильно вести машину, можно сказать «по приборам», и иногда посматривать на дорогу. К такому типу систем относиться TrimbleBladePro 3D и Trimble GPS SiteVision.
Автоматические системы, описанные в этом разделе, помогают увеличить точность и качество работ, сократить время и материалы, ускорить окупаемость техники и тем самым увеличить конкурентоспособность предприятия. Все эти типы систем уже давно используются в мире при проведении земляных работ. В последнее время и в нашей стране строительные фирмы стали использовать различные системы управления машинами, что позволит им в ближайшем будущем выйти на мировой уровень качества при строительстве автомобильных дорог.
4.1 Классификация. Области рационального применения.
Применяемые в гидротехническом строительстве машины для земляных работ по производственному признаку разделяются на следующие группы:
I. Машины для подготовительных работ: а) для расчистки места работ от леса, кустарника и пней — древовалы, кусторезы, корче-вательные машины; б) для рыхления тяжелых грунтов — рыхлители разных типов; в) машины и оборудование для водопонижения и водоотлива — насосы и водопонизительные установки.
II. Машины для основных земляных работ: а) землеройно- транспортные — бульдозеры, скреперы, автогрейдеры и землеройные струги; б) землеройные — экскаваторы; в) для гидравлической разработки грунта — гидромониторы, землесосы и землесосные снаряды.
III. Машины для уплотнения грунта — катки, трамбующие, вибрационные машины и машины комбинированного действия.
Удельный вес каждой группы машин в выполнении земляных работ в современном гидротехническом строительстве различен. Он зависит от вида и размера земляных сооружений, т. е. характера и объема земляных работ, геологических и топографических условий, а также от технико-экономических соображений.
В отечественной практике строительства гидроэнергоузлов главным средством механизации земляных работ в настоящее время является землеройно-транспортный комплекс «одноковшовый экскаватор — автосамосвал». На строительстве каналов большая доля участия в работах этого вида падает на землеройно-транспортные машины — скреперы и бульдозеры.
В зарубежной практике высокая степень механизации земляных работ в гидротехническом строительстве достигнута за счет использования новейших типов землеройно-транспортных машин — мощных скреперов, бульдозеров, рыхлителей, а также специальных высокопроизводительных транспортных средств цикличного и непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы, как правило, применяются только для разработки скальных предварительно подорванных пород.
В США главнейшими средствами механизации этого вида работ являются землеройные комплексы «рыхлитель—скрепер» и «взрыв— скрепер».
В процессе работы землеройных машин требуется частое изменение положения их рабочих органов, которое осуществляется при помощи специальных механизмов, сообщающих рабочему органу необходимое движение. Эти движения у современных землеройных машин характеризуются: значительными усилиями подачи (например, при рыхлении, резании и копании грунта); многократностью повторения операций; необходимостью быстрого перемещения рабочего органа из одного положения в другое.
Привод рабочих органов землеройных машин осуществляется при помощи механических, гидравлических, пневматических и электрических систем.
Управление этими машинами может осуществляться: вручную и механизированно, дистанционно и непосредственно, автоматически — полностью или частично.
Машины для подготовительных работ:
-валочно-трелевочные машины;
-цепные бензомоторные пилы;
-корчеватели пней - собиратели и погрузчики;
-кусторезы;
-плунжерные каналокопатели;
-бульдозеры-рыхлители;
-установка фрезерная для послойного рыхления;
-баровые машины (одно и двухбаровая);
-дискофрезерная машина; -гидромолоты;
-бурильные установки (ямобуры и бурильно-крановые машины оборудованные отвалом, грузоподъемностью 1 -3 т) и т.д.
Машины землеройно-транспортные: - бульдозеры (40% общего объема земляных работ); - скреперы (10% общего объема земляных работ); - грейдеры и грейдеры-элеваторы (до 1-2% общего объема земляных работ);
Машины землеройные (циклического и непрерывного действия):
- одноковшовые экскаваторы (прямая лопата, обратная лопата);
- драглайн;
- грейфер (на жесткой и троссовой подвеске);
- экскаватор планировщик,
- многоковшовые экскаваторы:
а) траншейные (роторные и цепные);
б) роторные стреловые-карьерные;
в) цепные-поперечного копания.
Специальные машины:
- гидромеханизироваяая разработка грунта (гидромониторы, земснаряды);
- горизонтально-буровая установка;
- установка для прокалывания и продавливания;
- водоотливные;
- грязенасосные;
- водопонижающие (иглофильтры, глубинные насосы- скважины) установки;
- баровые установки на базе колесных и гусеничных тракторов.
Грунтоуплотняющие машины:
- катки
а) статические и с вибропригрузом;
б) самоходные и прицепные;
в) с гладким, рельефным, кулачковыми вальцами;
- трамбовочные машины: а) трамбующие плиты на базе трактора (толщина уплотнения до 1-2 м)
б) трамбующие плиты на базе экскаватора (толщина уплотнения до 2-3 м);
- ручные электрические и пневматические трамбовочные устройства (толщина уплотнения до 0,3 м);
- виброплиты (толщина уплотнения 0,3-1,2 м):
а) самоходные;
б) реверсивные;
в) автономные - от двигателя внутреннего сгорания;
г) с электродвигателем;
д) навешиваемые и. самоходные.
Автоматизация землеройных машин позволяет освободить машиниста от части операций по управлению машиной, что облегчает его труд, повышает производительность труда и качество работ. Машины, у которых часть функций, управления выполняют автоматические устройства, называются автоматизированными машинами.
Робот - это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
Информационные и управляющие роботехнические системы представляют собой некоторые комплексы измерительно-информационных и управляющих средств, автоматически производящих сбор, обработк 5 передачу информацию, а также использование ее для формирования различных управляющих сигналов.
К техническим средствам автоматизации, относятся контрольно-инфомационные; регулирующие; защищающие от аварии; локальные системыуправления,
К общим, контрольно-информационным средствам автоматизации
машин и механизмов, предназначенных для выполнения земляных работ,
относятся:
- количество пройденного пути;
- скорость движения;
- температура охлаждающей жидкости;
- наличие топлива в баках;
-давление в системе тормозов;
- давление масла;
- объем жидкости в гидросистеме;
- указатель сигнала поворота;
- прерыватель в сигналах поворота;
- загорание подфарников при заднем ходе;
- загорание подфарников при торможении и т.д.
К общим, регулирующим средствам автоматизации «машин и механизмов, предназначенных для выполнения земляных работ, относятся:
- стабилизатор отката;
- ограничитель глубины копания;
- ограничитель поворота рабочего органа;
- блокировка рабочей части при не установленных выносных опорах;
- блокировка рабочей части при отсутствии заземления (для пневмоколесных машин);
- и т.д.
К общим, защищающим от аварии средствам автоматизации машин и механизмов, предназначенных для земляных работ, являются:
- отключение двигателя при превышение допустимого отклонения от вертикали;
- защита электропривода от короткого замыкания,
- защита двигателя от аварийного заклинивания;
- и т.д.
Общее устройство
Для выполнения земляных работ в строительстве применяются следующие типы машин: землеройно-транспортные, экскаваторы, бурильные и вспомогательные.Землеройно-транспортные машины применяют для послойного снятия грунта, транспортировки его и выгрузки в насыпь или отвал. К таким машинам относят бульдозеры и скреперы различных типов (см. табл.). Бульдозеры широко применяются в строительстве при снятии верхнего слоя грунта и планировке местности, рытье неглубоких котлованов, засыпке котлованов и траншей после укладки трубопроводов, возведении фундаментов, уборке строительного мусора и т. д. ,
Скреперы колесные прицепные к тракторам в основном применяют в гидротехническом строительстве при устройстве выемок, подсыпок, планировке местности, транспортировке фунта на расстояние до 200...400 м. Для больших выемок и дальних перемещений грунта используются самоходные автоскреперы
Рис. - Самоходный скрепер
Рис. – Прицепной скрепер
Экскаваторы одноковшовые являются основными землеройными машинами, бывают на гусеничном и пневмоколесном ходу со сменным рабочим оборудованием — прямой или обратной лопатой, драглайном или грейфером (см. табл.).
Экскаваторы с прямой лопатой применяют для разработки фунта с погрузкой на транспорт и реже для отсыпки грунта, при этом забой должен располагаться выше уровня стоянки экскаватора, а транспорт на одном или несколько выше уровне экскаватора.
Экскаватор с обратной лопатой применяют для разработки котлованов и траншей, при этом забой должен быть ниже уровня стоянки экскаватора, а транспорт на уровне стоянки.
Драглайн и грейфер как сменное оборудование могут использоваться на экскаваторах с прямой и обратной лопатой путем установки удлиненной стрелы и специальных ковшов. Экскаватор-драглайн применяют для разработок, требующих большого радиуса действия, глубоких выемок, с извлечением грунта из-под воды, при этом транспорт располагается на уровне стоянки.
На экскаватор-грейфер подвешивается специальный ковш, состоящий из двух или более челюстей, смыкающихся и размыкающихся с помощью системы тросов. Ковш в раскрытом состоянии опускается на грунт и врезается в него, посредством сжимания челюстей ковш наполняется и поднимается, экскаватор поворачивается для выгрузки, разгруженный ковш возвращается в начальное положение.
Экскаватор-грейфер применяют для разработки глубоких малого сечения котлованов, извлечения грунта из-под воды, погрузки и разгрузки песка, гравия, щебня.
Одноковшовые экскаваторы могут оснащаться дополнительным навесным оборудованием: захватом корчевателя для корчевки пней, трамбовкой, дизель-молотом для рыхления мерзлого грунта, клин-бабой, направляющими копра для забивки свай, стрелой с крюком для подъема грузов и др.
Роторные экскаваторы по сравнению с цепными многоковшовыми экскаваторами более долговечны и производительны.
Бурильные машины навесные на автомобили и тракторы применяют для копания ям под столбовые фундаменты, столбы линий связи, заборов и др.
Катки для уплотнения грунта бывают гладкие, кулачковые, с падающими грузами, вибрационные, пневмоколесные и комбинированные. Уплотнение грунта повышает устойчивость земляных сооружений, уменьшает их осадку и увеличивает водонепроницаемость.
При уплотнении грунта необходимо соблюдать следующие требования:
уплотнение вести проходками вдоль оси насыпи, начиная от бровки по направлению к середине,
край вальца катка должен быть не ближе 0,3 м от бровки во избежание обрушения откосов,
каждый слой грунта должен уплотняться одинаковым количеством проходок,
Основные параметры
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 771; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!