Сооружение земляного полотна бульдозерами.

Бульдозер представляет собой землеройно-транспортную машину в виде гусеничного трактора или колесного тягача с навешенным на него с помощью рамы или брусьев рабочим органом — отвалом. Обычно отвал навешивают спереди трактора вне базы ходовой части.

Он предназначен для выполнения следующих землеройно-планировочных работ:

· послойного разравнивания привозного грунта и перемещения его к голове насыпи; срезки и уборки растительного слоя;

· возведения земляного полотна из грунтов выемок и боковых резервов;

· на складских операциях для перемещения на необходимые расстояния и окучивания строительных материалов;

· производства вспомогательных работ в притрассовых карьерах;

· уборки валунов и пней после корчевки; корчевки и валки мелколесья;

· обратной засыпки траншей и котлованов.

Бульдозеры широко используют в комплексе с экскаваторами, скреперами и другими землеройно-транспортными машинами. Ими разрабатывают грунты I—III категорий. При этом грунты II—III категорий перед разработкой целесообразно разрыхлять. Наибольшую производительность бульдозеры показывают при работе в песчаных и суглинистых грунтах, имеющих влажность, близкую к оптимальной. Дальность перемещения грунта составляет до 150 м зависит от тягового усилия бульдозера (Т): при Т до 25 кН – 20-40 м; при Т – 25-135 кН – до 100 м; при Т = 135-200 кН-до 150 м.

По типу управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением (встречаются крайне редко). Наиболее часто на бульдозерах устанавливают прямые неповоротные (рисунок 1.11, а) и поворотные (рисунок. 1.11, б) отвалы

Сферические отвалы (рисунок. 1.11, в), состоящие из трех или пяти секций, которые установлены под углом 10—15° одна к другой, набирают грунта на 15-20% больше, чем прямые отвалы. Сферические отвалы применяют для работы с кусковыми и сыпучими материалами при мощности базовых машин более 130 кВт. Совковый отвал (рисунок. 1.11) имеет развитые боковые щитки и применяется при перемещении сыпучих и малопрочных материалов на большие расстояния (до 150 м).

Рисунок 1.11 Основные типы отвалов бульдозера: а — прямой; б— поворотный; в — сферический; г — совковый; д — с боковыми рыхлящими зубьями; е - короткий толкающий; 1 — лобовой лист; 2 — боковые щитки; 3 — боковые ножи; 4 — открылки; 5 — средние ножи; 6 — угловые ножи; 7 — выдвижные зубья.

Отвал с рыхлящими боковыми зубьями (рисунок. 1.11, д) применяют в крепких каменистых и мерзлых грунтах на гусеничных бульдозерах мощностью не менее 50 кВт и на колесных бульдозерах мощностью не менее 220 кВт. Короткий прямой отвал (рисунок. 1.11, ё) снабжен амортизатором и предназначен для установки на толкачах, помогающих загружать скреперы.

Бульдозеры часто снабжают рыхлителями, навешиваемыми сзади на базовый трактор. Такие бульдозеры-рыхлители являются удобным технологическим агрегатом, производящим как послойное рыхление массива крепкого грунта, так и последующее его перемещение.

Разнообразие видов работ, выполняемых бульдозерами общего назначения, а также широкая номенклатура сменного рабочего оборудования и приспособлений к ним делают бульдозер универсальной машиной, незаменимой на любой стройке. На земляных работах в настоящее время бульдозеры выполняют 30—40% общего объема работ.

Бульдозеры применяют для возведения насыпей высотой до 1,0 м и нижних частей более высоких насыпей из грунта боковых резервов. Можно перемещать грунт при отсыпке насыпей из боковых резервов или при разработке выемок в продольном перемещении. Грунты из резервов в насыпь можно перемещать не только в поперечном, но и в продольном направлении, что позволяет возводить насыпи переменной высоты.

Рисунок 1.12 Элементы рабочего цикла разработки и перемещения грунта бульдозером

Полный рабочий цикл бульдозера состоит из внедрения отвала в грунт, набора призмы волочения — копание грунта, перемещения его к месту укладки (рабочий ход), в забой (холостой ход) (рисунок 1.12). Наиболее распространенной схемой цикличной работы бульдозера является челночная схема, при которой обратный (холостой) ход выполняют задним ходом без разворота машины.

Бульдозер может работать на участках с уклоном до 30%о, двигаясь при зарезании грунта сверху вниз и поднимаясь в гору задним ходом.

При копании легких грунтов, когда тяговые усилия трактора недоиспользуются, разработку ведут прямоугольной стружкой (рисунок 1.13, а) при постоянной небольшой глубине зарезания. Кроме того, такую схему копания используют, когда по условиям производства работ требуется срезать относительно небольшой слой грунта. В этих случаях мощность силовой установки используется только на 50-70%.

Клиновая форма стружки образуется при разработке грунтов I—II категорий (рисунок 1.13, б), а гребенчатая форма стружки (рисунок 1.13, в, г) — при разработке твердых и пересохших грунтов.

Рисунок 1.13. Схемы стружек грунта, срезаемых бульдозером при работе в различных условиях (стрелкой показано направление движения бульдозера): а — прямоугольная; б — клиновая; в — гребенчатая

Производительность бульдозеров в значительной степени зависит от дальности перемещения грунта.

Перемещение рекомендуется производить: при дальности перемещения до 50 м — по траншейной схеме без промежуточного валика (рис. 1.14, а, б); при дальности перемещения 50-100 м — по траншейной схеме с накоплением в промежуточных валиках (рис. 1.14, в).

Рис. 1.14. Схемы перемещения грунта бульдозерами: а — траншейная (в материке грунта); б — траншейная между насыпными валиками; в — с промежуточны валиками; г — спаренными бульдозерами

Траншейная схема имеет две разновидности: перемещение грунта по траншее, устроенной в материковом грунте, и по траншее между валиками ранее осыпавшегося грунта из призмы волочения. Первую схему чаще применяют при разработке грунта бульдозерами в выемках глубиной 1,0-1,5 м. Для этого машина проходит многократно по одному и тому же следу, срезая грунт по пути своего движения. Высота траншеи составляет 0,4—0,6 м.

Перемещение грунта по траншее между валиками грунта используют в тех случаях, когда бульдозеры транспортируют грунт, ранее разработанный другими землеройно-транспортными машинами. При этом не производится срезание грунта по пути следования бульдозера. Захватывая грунт из отвала или насыпи, они перемещают его постоянно по одному пути между валиками высотой до 0,6 м, образующимися из грунта, потерянного в первых рейсах.

Метод перемещения грунта с устройством промежуточных валиков заключается в следующем. На пути транспортирования грунта через каждые 20-30 м намечают участки для накопления грунта в промежуточных валиках. Вначале грунт перемещают бульдозерами в первый валик, затем — во второй, далее в третий и т. д. При этом увеличивается число холостых проходов машины, но при каждом рабочем проходе он перемещает максимальный объем грунта вследствие уменьшения его потерь на коротких участках транспортирования.

Недостатки траншейной разработки заключаются в необходимости перемещения грунта только в одном направлении, повышенном расходе мощности на транспортирование грунта и, как следствие этого, увеличение расхода горючего. Кроме того, при работе траншейным способом увеличивается интенсивность изнашивания деталей гусеничного хода тракторов, так как на них попадает грунт с валиков или откосов траншеи.

Повышение производительности бульдозеров за счет уменьшения потерь грунта достигается также увеличением объема отвалов, К отвалам крепят дополнительные лобовые щитки, уширители и открылки. Лобовые щитки приваривают к верхней части отвала для увеличения его высоты, что предотвращает осыпание грунта через отвал. Установка на отвал щитков высотой 300—350 мм позволяет увеличить объем отвала на 10—15%.

Уширители и открылки, изготовляемые в виде щитков, крепят к боковым стенкам отвала, устанавливая их параллельно или под некоторым углом к продольной оси бульдозера. Применение уширителей и открылок позволяет увеличить объем перемещаемого грунта в 1,7-1,8 раза.

Эффективным средством борьбы с потерями грунта является перемещение грунта одновременно несколькими бульдозерами (см. рис. 1.14, г). Эту схему применяют при достаточно широком фронте работ или при планировке широких площадей. На производительность бульдозера оказывает влияние расстояние между торцами отвалов. Оно не должно превышать 30-50 см при работе со связными грунтами и 15-30 см — с несвязными.

В работе могут участвовать одновременно до четырех бульдозеров. Одновременная работа нескольких бульдозеров требует четкой организации труда и высокой квалификации операторов, так как необходимо тщательно поддерживать одинаковую скорость участвующих в работе бульдозеров и равномерную их загрузку. Снижение скорости или остановка одного из бульдозеров нарушает эффективность работы других машин.

Примерами агрегатирования двух бульдозеров является их параллельное соединение («бок о бок»). Объединение машин может быть осуществлено шарнирными балками, а отвалов — шарниром или гибкими связями. Машины легко разъединяются для раздельного использования, ремонта или транспортирования.

Параллельное соединение увеличивает объем призмы волочения не в 2, а в 3-3,5 раза по сравнению с объемом одиночного бульдозера, а также позволяет на 20-40% увеличить рациональную дальность транспортирования грунта.

Укладку перемещаемого грунта бульдозером в тело земляного полотна производят слоями или отдельными объемами грунта, равными призме волочения. Наибольшее распространение получил послойный способ, который заключается в следующем. Во время движения отвал бульдозера поднимают на высоту 15—30 см и распределяют грунт ровным слоем. Этот способ называют укладкой «от себя».

При другом способе послойного распределения оператор, доставив грунт к месту укладки и не останавливая бульдозера, быстро поднимает отвал на высоту 1,0-1,5 м и продвигается вперед. После этого останавливает машину, опускает отвал на определенную высоту, включает заднюю передачу и, двигаясь задним ходом, тыльной стороной отвала разравнивает призму грунта. Описанный способ укладки называется укладкой «на себя».

Укладку грунта отдельными объемами применяют в том случае, когда требуется уложить более толстые слои. Доставленный грунт оставляют в виде отдельных куч, прижатых одна к другой свободно, в полуприжим и в прижим. Свободная укладка (рис. 1.15, а) — отдельные объемы грунта (призмы волочения) высотой 0,6—0,7 м касаются друг друга основаниями; после разравнивания получают слой высотой 0,25-0,30 м.

При укладке грунта в полуприжим (рис. 1.15, б) высота призм волочения равна 0,7-0,9 м. После их разравнивания формируют слой толщиной 0,4-0,6 м.

При укладке грунта в прижим (рис. 1.15, в) высота призм волочения достигает 1,0-1,2 м. После их разравнивания получают слой 0,6-0,8 м.

Рис. 1.15 Схема укладки грунта: а — свободная; б — в полуприжим; в — в прижим; h — толщина слоя грунта после разравнивания призм волочения

После завершения операции по освобождению отвала от грунта бульдозер возвращают в резерв (забой). Если дальность перемещения грунта не более 50 м, то машина возвращается в исходное положение задним ходом (без разворота). При большей дальности целесообразно возвращаться после разворота на максимально возможной передней передаче.

Каждый слой грунта, укладываемый в насыпь, должен быть спланирован бульдозером или автогрейдером с приданием ему поперечного профиля, обеспечивающего водоотвод, и уплотнен до требуемой степени плотности. Только после этого можно укладывать в насыпь следующий слой грунта.

Разработку выемок начинают с участков, наиболее близких к возводимой насыпи. Как правило, выемки разрабатываются ярусами (при укладке грунта в полуприжим). В насыпь грунт распределяют от откосов к оси дороги. В зависимости от очертаний и размеров выемки и технических возможностей бульдозера определяют число ярусов и траншей, по которым перемещают грунт.

Каждый ярус на всю ширину и длину выемки разрабатывают продольными траншеями с оставлением между ними перемычек (стенок) шириной до 1 м. Траншею постепенно заглубляют с уклоном 80-120%о в сторону насыпи, что позволяет увеличить производительность бульдозера. Стенки срезают после разработки верхнего яруса траншеи по всей ширине выемки, начиная от края выемки, участками по 3-5 м, а срезанный грунт по траншее перемещают к месту укладки.

Образовавшиеся ступенчатые откосы срезают бульдозером, движущимся сверху вниз и сдвигающим срезанный грунт в крайнюю траншею, из которой его перемещают в насыпь.