Выбор одноковшового экскаватора для устройства выемок.

Выбор экскаватора производят в зависимости от вида земляных работ на объекте. Первоначально тип экскаватора, требуемый для конкретного случая, устанавливают после изучения вида, размера, конфигурации и объема выемки, основных характеристик грунтов и трудоемкости их разработки; наличия и характера грунтовых вод и рекомендуемого способа понижения их уровня; технологических особенностей и условий выполнения земляных работ, а также с учетом области применения (вид и условия работы) сменного оборудования одноковшовых экскаваторов. Если окажется, что для выполнения одной и той же работы равнозначно подходят два, три и более типов сменного оборудования, то предпочтительно делать выбор в следующем порядке: прямая лопата, драглайн, обратная лопата, погрузчик и др.

Далее, исходя из требований максимальной выработки механизма, определяют необходимый объем ковша экскаватора. Выработка механизма в основном определяется продолжительностью рабочего цикла и количеством грунта, разрабатываемого за один цикл. Следовательно, при выборе экскаватора объем ковша должен быть максимальным, а время для его наполнения - минимальным. Выполнение этих требований в конкретных условиях обеспечивается, когда ковш определенного объема в процессе выработки грунта в откосе будет за одно движение наполняться с верхом в момент выхода его из забоя на поверхность. Такое наполнение ковша будет в основном зависеть от его объема, трудоемкости разработки грунта и глубины копания. Эта взаимосвязь установлена опытным путем и приведена в табл. 3.

Таблица 3. Наименьшая высота забоя, Н_з.м., обеспечивающая наполнение ковша с верхом

Тип лопаты	Группа грунта	При вместимости ковша, м3
0,4	0,5	0,8	1,0	1,6	2,0	3,0	4,0
Прямая лопата	I, II	1,5	1,5	2,5			3,5	3,5
III	2,5	2,5	3,5	4,5	4,5	4,5		5,5
IV	3,0	3,5	5,5			6,5	6,5
Обратная лопата	I, II	1,2	1,5	1,8	2,2	2,5		-	-
III	1,8				3,5		-	-

Наименьшая высота забоя, Н_з.м., обеспечивающая наполнение ковша с верхом равна 3 м.

Объемы работ при вертикальной планировке

Объемы работ при вертикальной планировке. Объемы земляных масс, перемещаемых при планировке, можно подсчитывать методом поперечников, четырехугольных и треугольных призм. Для расчетов используются результаты нивелирования по квадратам или же план площадки в горизонталях с нанесенной сеткой квадратов со сторонами от 10 до 100 м в зависимости от рельефа и размеров площадки.

Метод поперечников применяется при спокойном рельефе местности для ориентировочных расчетов и на стадии предварительных проектных проработок, не требующих большой точности расчетов. В характерных сечениях рельефа местности вычерчивают поперечные профили, отстоящие друг от друга не более чем на 100 м. Определяют площади каждого поперечника и объем грунта, расположенного между поперечными сечениями.

Метод четырехугольных призм достаточно точен, но сопряжен со значительной трудоемкостью расчета.

Применяемый как на стадии проектирования, так и в производстве работ метод треугольных призм обеспечивает необходимую точность расчета при сложном (пересеченном) рельефе местности.

Наиболее целесообразно проводить вертикальную планировку с нулевым балансом земляных масс, при котором объемы выемки и насыпи равны, т. е. грунт перераспределяется в пределах планируемой площадки.

Подсчет объемов методом четырехугольных призм или методом квадратов при нулевом балансе осуществляется в последовательности, приведенной ниже (рис. 2).

Найдем отметки естественной поверхности в вершинах квадратов и представим данные в виде таблицы:

Таблица 4. Отметки естественной поверхности в вершинах квадратов.

Отметки естественной поверхности в вершинах квадратов
Порядковый номер квадрата					Сумма отметок
	74,15	74,113	74,196	74,161	296,62
	74,113	74,081	74,161	74,132	296,487
	74,081	74,045	74,132	74,096	296,354
	74,045	74,011	74,096	74,056	296,208
	74,196	74,161	74,247	74,21	296,814
	74,161	74,132	74,21	74,17	296,673
	74,247	74,21	74,287	74,253	296,997
	74,21	74,17	74,253	74,216	296,849
	74,176	74,14	74,222	74,187	296,725
	74,14	74,102	74,187	74,148	296,577
		Сумма отметок всех квадратов	2966,304

Средняя отметка планировки — отметка горизонтальной плоскости, по обе стороны которой (сверху и снизу) будут находиться равновеликие объемы выемки и насыпи, определяется по формуле:

где H₁, H₂, H₃, Н₄, H₅, H₆, H₇, Н₈, Н₉, Н₁₀ — отметки естественной поверхности в вершинах, общих соответственно для одного, двух, трех … десяти квадратов;

n — количество квадратов в пределах рассматриваемой площадки = 10.

Для определения положения проектной плоскости планировки отметка горизонтальной плоскости корректируется с учетом уклонов, необходимых для обеспечения поверхностного водоотвода с площадки. Затем вычисляются рабочие отметки вершин квадратов как разность между отметкой проектной плоскости и отметкой естественного рельефа. Рабочие отметки со знаком «+» указывают на необходимость срезки грунта (выемки), со знаком «—» -устройства подсыпки (насыпь). На плане площадки обозначается линия нулевых работ — линия перехода от выемки к насыпи.

Рис. 2. Разбивка площадки на квадраты для определения объема земляных работ при планировке:

а — разрез; б — план; в — положение плоскостей при планировке пересечения существующей поверхности с проектной плоскостью.

По рабочим отметкам в каждом квадрате определяют объем четырехгранной призмы (м³), основания которой лежат на естественной поверхности грунта и в проектной плоскости, а высота равна средней рабочей отметке:

где а — сторона квадрата сетки планировки, м;

h₁, h₂, h₃, h₄ — рабочие отметки углов квадрата, м.

Таблица 5. Рабочие отметки вершин квадратов, объемы призм для планировки земляных работ.

Порядковый номер квадрата	Рабочие отметки вершин квадратов	Сумма рабочих отметок	Объемы призм
	-0,0076	-0,0446	0,0384	0,0034	-0,0104	-0,26
	-0,0446	-0,0766	0,0034	-0,0256	-0,1434	-3,585
	-0,0766	-0,1126	-0,0256	-0,0616	-0,2764	-6,91
	-0,1126	-0,1466	-0,0616	-0,1016	-0,4224	-10,56
	0,0384	0,0034	0,0894	0,0524	0,1836	4,59
	0,0034	-0,0256	0,0524	0,0124	0,0426	1,065
	0,0894	0,0524	0,1294	0,0954	0,3666	9,165
	0,0524	0,0124	0,0954	0,0584	0,2186	5,465
	0,0184	-0,0176	0,0644	0,0294	0,0946	2,365
	-0,0176	-0,0556	0,0294	-0,0096	-0,0534	-1,335
					0,000000000	0,000000000
					-8,52651E-14	-2,13163E-12

В квадратах, где выемка переходит в насыпь, объем вычисляется отдельно для участков насыпи и выемки (для квадрата №1):

,

,

где сумма h_в(н)—сумма рабочих отметок одного знака (выемки или насыпи); сумма h — сумма абсолютных значений всех рабочих отметок в углах квадрата.

Суммируя объемы одного знака, определяют общий объем выемки (+) и насыпи (—). Расхождение между объемами должно быть в пределах принятой точности расчетов.