Земляные работы. Методы производства земляных работ и их механизация

Методы производства земляных работ и их механизация изменялись по мере развертывания гидроэнергетического строительства и роста отечественной промышленности и ее способности давать в необходимом количестве современные и высокопроизводительные строительные механизмы.

Это движение лучше всего можно проследить на примерах отдельных гидроэлектростанций, строившихся на определенных этапах развития народного хозяйства.

Волховстрой — первенец советской гидроэнергетики, строился преимущественно ручным трудом. Ему были предоставлены материалы и некоторое строительное оборудование, оставшееся от дореволюционных частных фирм. Объем земляных работ на Волховстрое составлял свыше 700 тыс. м³.

Разработка больших и глубоких выемок котлованов судоходных устройств производилась с участием всего лишь трех паровых экскаваторов: одним, наиболее крупным экскаватором Путиловского завода на железнодорожном ходу с емкостью ковша 2,5 м³ и двумя старыми импортными экскаваторами на гусеничном ходу.

Экскаваторы работали на обычные ширококолейные и узкоколейные платформы. Более мелкие выемки в пределах гидроузла производились вручную с погрузкой на узкоколейный транспорт непосредственно из забоев или с подвозкой вынутого грунта тачками.

Для вывоза камня из карьера была построена специальная узкоколейная дорога. Работы на строительствах Земо-Авчальской ГЭС на р. Куре около Тбилиси и Бозсуйской ГЭС на арыке Боз-Су около Ташкента механизировались так же, как и на Волховстрое, главным образом за счет использования старого оборудования в виде узкоколейного транспорта и небольших заграничных экскаваторов.

Днепрострой и Свирьстрой. Объемы работ на этих гидростанциях значительно превосходили все то, с чем приходилось иметь дело советским гидроэнергостроителям. Так, объем всех скальных работ на Днепрострое достигал 3 млн. м³.

Река Днепр имела расходы воды примерно в 10 раз больше, чем Волхов. Таким образом, строительство Днепровской ГЭС представляло собой очень сложную задачу. Не менее сложные задачи и большие объемы работ предстояло осуществить и на строительстве Свирского гидроузла.

Учитывая масштабы строительства, пришли к выводу, что такими средствами, которыми строилась Волховская ГЭС, нельзя было построить крупнейшие гидросооружения Днепровской ГЭС. Поэтому были выделены специальные кредиты для заказа стройоборудования за границей, так как отечественная промышленность в те годы еще не могла обеспечить выпуск необходимых строймеханизмов.

Рис. 2. Ручной труд и простейшие средства механизации земляных работ первых гидростроительств

Рис. 3. Начальная стадия земляных работ на Днепрострое (1927 г.)

До получения этих механизмов Днепрострой вынужден был начать земляные работы в основном вручную, а Свирьстрой при помощи землечерпательных снарядов, имевшихся в районе Ленинграда.

На Днепрострое к работам по выемке котлованов судоходных устройств было приступлено в мае 1927 г. Работы выполнялись исключительно грабарями. Весь мягкий грунт до скалы был вынут этим способом. Всего, таким образом, было вынуто 260 тыс. ж³. В летние месяцы 1927 г. количество подвод доходило до- 300 и выработка в день одной грабарки составляла от 14 до 20 ж³.

Выемка скального грунта в котловане ГЭС также была начата в июне 1927 г. вручную. Работа выполнялась группами каменоломов ручным бурением с применением для взрывов аммонала и динамита.

Первые два экскаватора фирмы «Марион» поступили из-за границы на Днепростр ой в августе 1927 г. Отвозка грунта от экскаваторов в начале производилась узкоколейными вагонетками, и лишь в конце 1927 г. — в думпкарах широкой колеи, которые были получены из-за границы.

В котловане правобережного камнедробильного завода мягкий грунт из-под экскаватора грузился также в грабарки, но в последующем из-за несоответствия емкости их и ковшей экскаваторов, перешли на возку пятью автомобилями «Уайт» с опрокидывающимися кузовами.

Механизация работ на Днепрострое в первую очередь началась с оснащения котлована ГЭС железнодорожными путями под узкоколейный транспорт, затем с получением перфораторов были механизированы буровые работы. Кроме перфораторного бурения, с марта 1928 г. начали применяться для глубокого бурения станки «Вирта» и впоследствии «Сандерсон». Все же достигнуть полной механизации земельно-скальных работ к концу 1928 г. не удалось из-за недостаточности механизмов, а потому наряду ос механизмами продолжал применяться и ручной труд.

Недостаточно умелое обращение с механизмами обслуживающего персонала и вообще недостаток квалифицированного персонала, особенно первое время, отражались на состоянии и использовании механизмов, главным образом экскаваторов и перфораторов.

Увеличение младшего технического персонала, главным образом мастеров, было сделано за счет выдвижения их из наиболее квалифицированных и развитых рабочих. Смелость выдвижения на низшие технические должности рабочих позволила решить проблемы руководящего персонала в годы наибольшего подъема строительства.

При начале строительства, когда не было ни крановых, ни экскаваторных машинистов, стоял вопрос о приглашении их из Америки. Но и здесь благодаря своевременно принятым мерам сумели получить машинистов в течение двух месяцев, обучив этому делу рабочих, зачастую не имевших никакого отношения к машинам.

В период максимального разворота работ Днепрострой располагал значительным количеством механизмов: паровозы широкой колеи — 56, думпкары широкой колеи — 51, платформы широкой колеи— 167; паровозы узкой колеи — 6, вагонетки узкой колеи — 205, тракторы — 9, экскаваторы— 11, компрессоры производительностью 330 м³ в минуту и большое количество кранов различного вида. Общая установленная мощность всех электродвигателей (425 шт.) на 1/1 1930 г. составляла 16 000 л. с.

При общем количестве рабочих, занятых в период максимального разворота работ, около 9 000 чел. потребление электроэнергии на одного рабочего составляло 223 квт • ч в месяц.

Максимальная месячная разработка скального грунта на Днепрострое не превышала 45 000 м³, а мягкого грунта — 95 000 м³. В среднем выполнение земельно-скальных работ составляло около 50 000 м³/мес.

Днепрострой в Советском Союзе был пионером в деле механизации трудоемких работ.

Одновременно с сооружением Днепровской ГЭС было приступлено и к строительству Свирепой гидроэлектростанции. Сложность и объемы сооружений Свирской ГЭС требовали для своего осуществления широкой механизации работ.

Для сухопутных земляных работ в глубоких выемках был использован специально заказанный за границей экскаватор-драглайн типа «Бьюсайрус» с емкостью ковша 2 м³ при длине стрелы 38 м. Производительность такого снаряда в условиях тяжелых мореных грунтов достигала в месяц 40—45 тыс. м³ при трехсменной работе.

Широким фронтом велись работы по выемке котлованов основных сооружений пятью плавучими многочерпаковыми земснарядами.

Учитывая ограниченность стройплощадки и невозможность развития железнодорожных путей в котлованах для вывозки грунта из-под экскаваторов, строительство пришло к выводу о целесообразности применения специального башенного экскаватора. Этим механизмом обеспечивались все операции по разработке грунта: выемка, подъем, перенесение на место свалки и разравнивание. Стоимость разработки 1 м³ таким экскаватором обходилась примерно- в 3 раза дешевле стоимости разработки экскаватором на железнодорожный транспорт.

Кроме указанных крупных механизмов, на Свирьстрое были применены паровые экскаваторы типа «Марион» и «Рустон» с емкостью ковша 1,14 м³ для окончательной зачистки котлованов. В качестве транспортных средств, кроме узкой колеи, использовались в небольшом количестве колесные тракторы с прицепными вагонетками.

В связи с недостатком электроэнергии экскаваторы применялись главным образом паровые.

Вопрос энергоснабжения на Свирьстрое решался так же, как и на Днепрострое, путем сооружения временных электростанций: одной тепловой мощностью 5 000 квт и другой дизельной — 1 000 квт.

Волгострой. После строительства гидроэнергетических узлов Днепростроя и Свирьстроя было организовано строительство «Волгострой», осуществлявшее сооружение Щербаковского и Угличского гидроузлов и имевшее большое значение в части внедрения более совершенных методов производства гидротехнических работ. Совершенствование методов работ было связано с более значительными объемами земляных работ по сравнению с ранее осуществленными на строительствах гидроузлов.

На Волгострое было выполнено земляных работ свыше 38 000 тыс. м³.

Широкое применение на строительстве Щербаковского гидроузла нашли землесосные снаряды по намыву земляных плотин. Средняя скорость намыва плотин канала имени Москвы составляла около 5 см/сутки, а на плотинах Вол гостро я эта скорость была доведена до 20 см.

За весь период строительства с 1936 г. по 1941 г. способом гидромеханизации было выполнено 11 млн. м³, причем выполнение из года в год наращивалось и было доведено с 300 тыс. м³, выполненных в 1936 г., до 3 млн. м³ — в 1941 г.

Впервые в практике гидромеханизации в СССР намыв земляной плотины (на р. Шексне) высотой 26 м был осуществлен в зимних условиях 1939—1940 гг.

Максимальное суточное выполнение способом гидромеханизации составило 36 000 м³.

Весьма большое применение нашли на Волгострое стационарные ленточные транспортеры, используемые на земляных и бетонных работах, а также при перемещении песка, гравия и камня.

Общая протяженность транспортерных линий составляла около 36 км. Из общего количества земляных работ в 38 млн. м³ экскаваторами было выполнено около 15 млн. м³ с максимальной выработкой за 1937 г. — 5 200 тыс. м³.

На строительстве работали исключительно отечественные экскаваторы «Ковровец» на железнодорожном ходу с емкостью ковша 2,2 м³ и ППГ-1,5, оборудованные прямой лопатой и драглайном.

Общее количество экскаваторов в период наибольшего развития работ (1937—1938 гг.) составило 44, при общей емкости ковшей 68 м³.

Вывозка грунта из-под экскаваторов вначале осуществлялась автомашинами также отечественного производства. В последующем автомобильный транспорт для экскаваторов был заменен железнодорожным с применением думпкаров.

Энергоснабжение строительства Угличского гидроузла обеспечивалось от временной тепловой электростанции мощностью 7 000 квт, а энергоснабжение Щербаковского гидроузла осуществлялось в основном от Ярославской энергосистемы. Максимальное потребление электроэнергии по Волгострою было в 1940 г.— 92,2 млн. квт • ч.

Волгодонстрой. В 1948 г. были начаты работы по сооружению Волго-Донского канала, строительство которого можно считать крупнейшим в этот период времени, Это строительство было знаменательно как по оснащенности работ техникой, так и по темпам и по решениям целого ряда производственных вопросов.

По Волго-Донскому комплексу надлежало выполнить более 160 млн. м³ земляных работ, в том числе по Цимлянскому гидроузлу 82,7 млн. м³.

Земляные работы осуществлялись в основном шагающими экскаваторами ЭШ-1 ЭШ-4/40 и ЭШ-14/65, скреперами с емкостью ковшей 6 и 10 м³, гусеничными экскаваторами СЭ-3 и мощными землесосными снарядами производительностью 300 и 500 м³ грунта в час.

Рис. 4. Экскаватор СЭ-3 „Уралец", получивший широкое распространение на современных гидростроительствах

Впервые в гидротехническом строительстве на Волгодонстрое был применен экскаватор ЭШ-14/65. Производительность этого экскаватора в зависимости от плотности грунта была 500—700 м³/ч а в год его производительность достигала 2,5—3,0 млн. м³, т. е. один экскаватор мог заменить по крайней мере до 3 000 землекопов.

Рис. 5. Экскаватор ЭШ-14/65, впервые примененный для бестранспортного способа работ на Волгодонсгрое

Насколько высока была энерговооруженность Волгодонстроя, свидетельствует тот факт, что в периоды наибольшего напряжения суммарная мощность всех установленных на стройке электродвигателей составляла около 246 тыс. квт, а максимальное суточное потребление электроэнергии доходило до 1 800 тыс. квт • ч.

Отличительной особенностью техники и организации работ на Волгодонстрое была комплексная механизация всех трудоемких работ (земляных и бетонных), которые велись круглый год.

Только за 1951 г. было произведено 97,6 млн. м³ земляных работ, в то время как на канале имени Москвы максимальное годовое выполнение было 53,9 млн. м³.

Способом гидромеханизации выполнены были такие объемы работ, которых не знает мировая практика гидротехнического строительства. Если на канале имени Москвы за 5 лет было выполнено 11 млн. м³, то за один 1951 г. в тело Цимлянской плотины было намыто свыше 26 млн. м³.

Высокий уровень механизации работ потребовал от строителей неустанного повышения своих технических знаний и квалификации.

На Волгодонстрое была создана широкая сеть курсов и школ по подготовке квалифицированных кадров. Получили новую квалификацию более 1 000 экскаваторщиков, 2 000 скреперистов, 6 500 шоферов, свыше 1 000 мастеров и нормировщиков и пр.