В тех случаях, когда разрабатываются глубокие траншеи, выемки или котлованы, применяют вместо перекидки по полкам механизмы или приспособления для подъема грунта со дна разрабатываемых земляных сооружений на бровку.
Цель замены ручного труда по перекидке грунта механическими или полумеханическими средствами — это увеличение производительности работы и удешевление работы, так как ручная перекидка по полкам — работа трудоемкая и дорогостоящая. Наиболее распространенными снарядами, применяющимися для подъема грунта из котлованов, выемок или траншей, являются:
- ворот;
- тельфер;
- кран-деррик;
- ковшевой землеподъемник;
- ленточные транспортеры;
- механический крючник для вытаскивания из глубоких выемок груженых тачек.
Применение ворота для выемки грунта
Ворот (рис. 78) является простейшим приспособлением для подъема грунта, известным еще в древние времена. Основной частью ворота является барабан, надетый на металлическую ось, укрепленную на стойках или козлах.
Вращение барабана осуществляется либо при помощи двух ручек, укрепленных на торцах барабана, либо посредством махового колеса, укрепленного непосредственно на торце барабана. Подъем бадьи с грунтом со дна выемки осуществляется вращением барабана; веревка или цепь, на которой подвешена бадья, наматывается на барабан и поднимает бадью. При этом веревка или цепь должны быть намотаны так, чтобы на концах их можно было привязывать по одной бадье. Во время подъема одной бадья другая опускается. Пока первая бадья разгружается наверху, вторая нагружается внизу. Вращают ворот один или двое рабочих. Объем бадьи обычно составляет 0,1-0,15 куб. м. Ворот может поднимать бадью тогда, когда она находится прямо под ним, т.е. ворот не имеет бокового вылета, как у крана-укосины, поэтому он применяется либо при копке узких траншей, либо при копке глубоких шурфов и колодцев. Для установки ворота делается сверху траншеи настил из пласти, плит или досок. Рабочие, вращающие барабан ворота, стоят на настиле (рис. 79).
Основные достоинства ворота — дешевизна, простота и возможность сделать его на месте работ в течение краткого срока. Неудобство ворота в том, что работа с ним медленна и трудоемка.
Размеры нормального ворота:
- Диаметр барабана — 25 см
- Длина — 1,5 м
Ворот применяется при очень больших объемах работ в тех случаях, когда глубина выемки составляет 3-10 м. Очень удобно применение ворота при разработке глубоких колодцев, где устройство полок невозможно.
Наличие креплений не мешает работе ворота.
Иногда при рытье колодцев вместо ворота ставится тренога, а бадья поднимается посредством укрепленного в вершине треноги блока.
Бригада на разработке грунта с помощью ворота делится на два звена — верхнее, обслуживающее самый ворот, и нижнее, разрабатывающее грунт внизу и нагружающее бадьи.
Для того чтобы не простаивали рабочие нижней бригады во время подъема груженой бадьи, при вороте должна быть еще одна запасная бадья — третья, которую грузит нижнее звено во время подъема груженой и спуска порожней бадей.
Правила техники безопасности. При работе с воротом надо следить за тем, чтобы настил ворота был сделан прочно и имел ширину не меньше чем в три доски (0,6 м). Доски настила должны быть толщиной не меньше 5 см.
Рабочие нижней бригады при перецепке бадей должны следить за тем, чтобы бадья была прочно прицеплена, чтобы канат был крепок, чтобы прицепка была точно за середину дужки. Во время подъема бадьи запрещается стоят под ней во избежание несчастных случаев.
Рабочие верхней бригады должны вращать барабан одновременно и без толчков. Берма и настил ворота должны быть всегда очищены от грунта.
Применение тельфера для выемки грунта
Тельфер (рис. 80) представляет собою электрический подъемник, помещенный на двутавровой балке, по которой он может сам перемещаться в горизонтальном направлении. Двутавровая балка, на которой держится тельфер, укрепляется на деревянных брусьях, положенных на стойки, в свою очередь укрепленные на горизонтальной нижней раме. Двутавровая балка одним концом выступает за пределы стоек на длину 5-6 м.
Тельфер имеет два электромотора, из которых один служит для поднятия груза (бадьи с грунтом) — грузовой мотор, а другой — для горизонтального перемещения тельфера по двутавровой балке — ходовой мотор.
Грузовой мотор вращает барабан, на который наматывается канат, имеющий на конце крюк для прицепки бадьи и поднимающий бадью.
Ходовой мотор вращает при помощи зубчатых передач ходовое колесо тельфера, опирающееся на ребро двутавровой балки. Пуск мотора производится посредством простого дергания за веревку, укрепленную на пусковом приборе тельфера.
Вся установка может быть передвигаема вдоль траншеи, если нижнюю раму установить на тележку. Тележка делается на месте работ в зависимости от ширины разрабатываемой траншеи. Грузоподъемность тельферов нашего производства составляет от 1,5 до 3,0 тонн, следовательно емкость бадей, применяемых для подъема тельфера, колеблется от 0,75 до 1,5 куб. м.
Тельфер применяется при разработке грунта в глубоких, но не слишком широких траншеях и котлованах. Длина вылета двутавровой балки, по которой движется тельфер, позволяет отсыпать грунт от бровки траншеи на расстояние 5-6 м, а также грузить грунт на приборы перемещения (тачки, грабарки, вагонетки и.т.д.).
Наличие креплений не мешает работе тельфера. Удобен тельфер еще и тем, что его легко можно передвигать вдоль бровки котлована или траншеи. Высота подъема грунта не должна превышать 30 м.
При работе тельфера необходимо иметь не менее двух сменных бадей.
Бригада, обслуживающая тельфер, делиться на верхнее и нижнее звено.
Верхнее звено состоит из моториста и землекопа 3-го разряда, а нижнее в зависимости от емкости бадьи и категории грунта меняется согласно таблице 12.
В обязанности нижнего звена входят погрузка бадей, отцепка порожних бадей, прицепка груженых и подача сигнала мотористу.
Моторист по сигналу сначала включает грузовой мотор, подымающий груженную бадью, а когда бадья подымается на всю высоту, выключает грузовой и включает ходовой мотор, который заставляет бадью перемещаться вдоль двутавровой балки тельфера. Когда бадья придет в нужное для выгрузки место, землекоп верхнего звена дает сигнал мотористу и тот останавливает ходовой мотор, после чего землекоп разгружает бадью либо опрокидыванием ее, либо открытием ее днища, если бадья саморазгружающаяся, и дает сигнал, по которому моторист уводит и спускает вниз порожнюю бадью, а землекоп производит очистку бермы.
В случае погрузки грунта в приборы перемещения их следует грузить через бункер.
Рабочие нижнего звена должны успевать нагрузить вторую бадью, пока первая подымается и разгружается, иначе будет иметь место простой тельфера.
Правила и требования техники безопасности те же, что и при работе с воротом.
Кран-деррик при разработке и выемки грунта
Деррик (рис. 81) представляет собой подъемный кран, состоящий из вертикальной мачты и наклонной стрелы, которая прикрепляется в нижней части мачты посредством шарнира. Благодаря наличию этого шарнира стрела может подниматься и опускаться при помощи троса и системы блоков. Натягивая трос, можно поднять стрелу до почти вертикального положения ее. На конце стрелы помещен блок, через который проходит другой трос, один из концов которого свисает со стрелы и имеет на своем конце крюк для подвешивания бадьи или ковша. Второй конец этого троса надет на барабан лебедки, вращая который, можно наматывать трос и поднимать груз. Мачта деррика вместе со стрелой может вращаться вокруг вертикальной оси на 240 и 360 градусов, для чего нижний ее конец оперт на вращающийся круг. Для того чтобы круг вращался и поворачивал мачту деррика вместе со стрелой, на него надет трос, соединенный вторым концом со вторым барабаном лебедки. Лебедка для деррика должна быть двухбарабанной: один барабан вращает мачту со стрелой, а второй служит для поднятия груза.
Мачта деррика со стрелой, лебедка и мотор помещаются на деревянной раме. Рама эта может быть в свою очередь помещена на тележку. Это дает возможность передвигать деррик вдоль котлована по специальному рельсовому пути. Мачта деррика поддерживается подкосом, один из концов которого упирается в верхний край мачты, а другой укреплен на нижней раме. Для того чтобы деррик не опрокидывался, ставят противовес на нижнюю раму — ящики, нагруженные камнем.
Вылет стрелы у деррика бывает различен и колеблется в пределах от 10 до 20 м в зависимости от его грузоподъемности. Грузоподъемность дерриков составляет 1,0 т в легких типа и доходит до 25-30 и 50 т в крупных механических дерриках на гусеничном или рельсовом ходу.
Наиболее употребительные для земляных работ при ручной разработке грунта деррики грузоподъемностью 1,0; 2,0; и 3,0 т.
Скорость подъема груза в среднем составляет 0,5-0,55 м/сек.
Деррик необходимо обслуживать несколькими бадьями: пока одна поднимается, разгружается и опускается обратно в котлован, другая должна быть нагружена и ждать прицепки к деррику. Емкость бадьи может быть от 0,3 до 1,5 куб. м в зависимости от грузоподъемности деррика.
Деррик — чрезвычайно удобный механизм, прост в обращении, дешев, легко может быть изготовлен на стройке, имеет большой вылет стрелы (до 16 м при деррике грузоподъемностью в 3,0 т), благодаря чему может работать на разработке больших котлованов и отсыпать грунт, поднятый из котлована, далеко от бровки, может грузить поднятый грунт на транспорт.
Деррик может поднимать из котлована грунт и прямо в тачках или вагонетках, поставленных на платформу, которую зацепляют за крючок троса деррика.
Деррик может применяться при рытье котлованов глубиной до 25 м.
Производительность деррика за смену колеблется в зависимости от типа бадьи, грузоподъемности деррика и рода грунта от 80 до 400 куб. м.
Бадья у деррика может быть заменена грейфером — ковшом специального устройства. Грейфер (рис. 82) сам легко берет разрыхленный и подвезенный к нему грунт II — IV категорий, а грунт I и частично II категорий берет и без предварительного разрыхления.
Деррик в этом случае обслуживается только одним машинистом. Сначала машинист приводит стрелу деррика в нужное положение, подняв ее на определенный угол, и закрепляет ее. В работе вертикальное положение стрелы не должно часто меняться, так как это понижает производительность деррика.
Затем машинист устанавливает стрелу над котлованом и, давая максимальное вращение лебедке, опускает с силой грейфер в раскрытом виде на кучу подвезенного или разрыхленного грунта. После этого машинист посредством троса натяжения закрывает ковш грейфера (который в это время захватывает грунт), подымает грейфер и поворачивает стрелу к месту выгрузки; открывая ковш грейфера, машинист высыпает из него грунт либо в отвал либо в приборы перемещения (вагонетки, автомашины и. т. д.).
Состав бригады, работающей внизу котлована на погрузке ковшей деррика, рассчитывается в зависимости от рода грунта, нужных темпов (производительности) работы и в зависомсти от способа работ (вручную, тачки, вагонетки) и производительности самого деррика.
При работе с краном-дерриком надо соблюдать следующие правила по технике безопасности:
- Деррик нельзя ставить слишком близко к бровке котлована во избежание обрушения откоса.
- Бадьи, тачки или вагонетки, поднимаемые дерриком из котлованов, должны быть прочными, и прикрепление их к рабочему тросу деррика должно быть надежным.
- Подъем и спуск бадей должны быть плавными. При подъеме и спуске машинист деррика должен дать сигнал. Рабочие, работающие в котловане, не должны стоять под поднимающейся или опускающейся бадьей.
- Деррик должен быть в исправности, а подъемные тросы должны ежедневно осматриваться.
Землеподъемник при выемки грунта из котлованов
Для подъема грунта при разработке сравнительно неглубоких (до 6 м глубины) и широких котлованов или траншей без креплений применяется землеподъемник. Ввиду того что емкость ковша землеподъемника сравнительно велика, его следует применять там, где можно организовать загрузку его ковша в котловане либо тачками, либо вагонетками.
Землеподъемник состоит из двух деревянных стоек, поставленных на горизонтальную раму. От верхушки стоек к раме идут два подкоса, по которым движется ковш землеподъемника (рис. 83).
Подкосы, по которым движется ковш, опускаются в котлован и в зависимости от глубины котлована могут наращиваться.
На стойках укреплен деревянный бункер с наклонным днищем и вертикальной наружной стенкой, нижняя часть которой снабжена затвором. Нижняя рама землеподъемника помещена на тележку с колесами, благодаря чему землеподъемник можно передвигать вдоль разрабатываемого котлована. На раме помещена лебедка, вращение барабана которой заставляет наматываться на барабан трос, пропущенный через блоки. Один из концов троса укреплен на ковше; при натягивании троса лебедкой ковш идет вверх.
Ковш землеподъемник укреплен на четырехколесной тележке, которая может двигаться по подкосам. Когда груженный ковш дойдет до верха наклонных стоек, он сам опрокидывается и грунт из него высыпается в бункер, после чего ковш становится в прежнее положение и спускается в котлован.
Лебедка работает от электромотора, помещенного на раме тележки землеподъемника:
- Емкость ковша — 0,75 м3;
- Мощность электромотора — 10 л.с.;
- Грузоподъемность лебедки — 1250 кг.
Преимущества грузоподъемника в том, что его можно передвигать вдоль котлована по мере разработки, и в том, что из его бункера удобно грузить на транспортные средства.
Недостаток землеподъемник состоит в том, что он имеет сравнительно пологие подкосы, поэтому при большой глубине котлована их нижние концы далеко выдаются вперед и занимают слишком много места в котловане.
Землеподъемник невыгоден при ручной погрузке ковша в котловане: так как ковш его сравнительно большой емкости — 0,75 куб. м, то, пока его погрузят внизу, землеподъемник простаивает. При ручной погрузке ковш грязят трое землекопов 3-го разряда. После окончания погрузки они дают мотористу сигнал, и он, включая мотор, поднимает ковш наверх, где ковш опрокидывается, и грунт высыпается в бункер. Вся операция по подъему, выгрузке и опусканию вновь ковша длится около 1 мин., между тем как погрузка ковша требует много времени. Поэтому погрузку ковша землеподъемника надо производиться из тачек или вагонеток.
При возможности загрузки ковша тачками или вагнетками предпочтение следует отдать вагонеткам, так как для погрузки одного ковша землеподъемника емкостью 0,75 куб. м требуется выгрузить в него 5-6 тачек, что тоже заставляет его долго находиться внизу под нагрузкой, а вагнетка 0,75 куб. м нужна только одна.
Если ковш грузят из приборов перемещения (тачек, вагонеток), то концы подкосов и самый ковш опускают в приямок такой глубины, чтобы верх ковша, когда он опущен на дно приямка, был в уровень или даже ниже котлована. По мере углубления котлована приямок углубляется, и подкосы наращиваются на требуемую величину.
Совсем непригоден землеподъемник в траншеях с креплениями, так как распорки креплений не дают возможности передвигать землеподъемник вдоль траншеи.
Сменная производительность землеподъемника колеблется в пределах от 15 до 90 м3 грунта в зависимости от рода грунта и его состояния, а также от того, каким способом производится нагрузка ковша землеподъемника в котловане.
Применение ленточного транспортера при разработке котлована
При разработке неглубоких (2-5 м) котлованов или выемок с успехом применяется транспортер.
Транспортером или конвейером, называется двигающееся беспрерывно полотно ленты, на которую помещают груз. Лента, двигаясь, перемещает груз. Лента натягивается на два барабана, расположенных на известном расстоянии друг от друга. Один из барабанов вращается электромотором. Оба барабана и лента помещаются на железной или деревянной треугольной раме. Рама установлена на колеса, которые позволяют передвигать весь транспортер и поворачивать его (рис. 84). Для того чтобы лента транспортера не провисала от помещенного на нее груза, на верхней части рамы прикреплены ролики, поддерживающие ленту. Эти ролики делают горизонтальными или же крайние из них приподнимают, приподнимая и края ленты, тогда лента называется лотковой.
Транспортер имеет специальный загрузочный бункер, не имеющий передней стенки, дном которого является сама лента транспортера. Второй конец транспортера всегда приподнят над землей на 1,5-6,0 метров. Грунт, брошенный в бункер, попадает на ленту транспортера и двигается вместе с лентой к верхнему, приподнятому концу транспортера, после чего грунт ссыпается вниз либо прямо на землю, либо в поставленные под этот конец транспортера приборы перемещения.
Загрузка бункера транспортера может производится как вручную, так и из тачек, вагонеток или ковшей, опрокидывающихся над бункером.
Транспортер удобен благодаря своей простоте и возможности легко менять место установки и наклон, а следовательно и высоту выгрузки грунта.
Главным недостатком малых транспортеров является небольшая высота подачи грунта и неудобство передвижки транспортеров в котловане, так как колеса его врезаются в грунт. Для устранения этого следует под колеса транспортера подкладывать доски.
Фактическая производительность транспортера зависит всецело от производительности погрузки, почему следует максимально увеличивать темпы погрузки. Ручная погрузка транспортера через бункер невыгодна, так как у бункера можно поставить только 4 рабочих-погрузчиков. Для увеличения использования транспортера следует грунт грузить на транспортер тачками, вагонетками; при погрузке вручную устанавливать погрузчиков-землекопов не только у бункера, но и вдоль ленты транспортера.
Чрезвычайно целесообразно устанавливать в котловане специальный горизонтальный транспортер-питатель, на который рабочие и грузят грунт. Питатель передает грунт в бункер основного транспортера. При этом необходимо организовать рабочее место таким образом, чтобы транспортер-питатель или погрузочный бункер транспортера находились все время в траншее и погрузка велась верху вниз, а не снизу верх.
Грунт должен быть предварительно разрыхлен — это повышает производительность грузчиков примерно в 1,5 раза. Погрузку следует вести подборочными или балластными лопатами.
Наибольшую производительность дает транспортер при погрузке на него грунта экскаваторами.
Применение механического крючника
Обычно при работе тачками подъем, по которому можно откатить тачку, не должен превышать 4-5%, если тачку выкатывает один каталь, и 12%, если работа производится с помощью особого рабочего-крючника. При больших объемах работ, сосредоточенных в одном месте (20 000 куб. м и больше) и при наличии глубины котлованов от 4 до 20 м иногда применяется так называемый механический крючник, впервые примененный на строительстве канала Москва-Волга.
Механический крючник состоит из наклонной деревянной эстакады, нижней площадки для подкатки груженных тачек, расположенной на дне котлована, верхней площадки, с которой поднятые груженые тачки откатываются для разгрузки, и моторной будки, помещенной над верхней площадкой, в которой установлены мотор и лебедка, поднимающая груженые тачки и спускающая порожние (рис. 85).
Эстакада покрыта настилом из досок и имеет два желоба: один служит для подъема груженных тачек, другой — для спуска порожних. Дно желоба должно быть обито полосовым железом толщиной 3 мм. По середине эстакады, между желобами, — проход для рабочего. По обеим сторонам желобов устраиваются деревянные перила, которые служат для того, чтобы по ним двигались поперечины, укрепленные на ручках тачки. Поперечины эти при подъеме тачки по рабочему ходу эстакады приподнимают задний конец тачки, не давая грунту высыпаться назад. Поперечины имеют длину 1,3 м и набиваются на расстоянии 25 см от концов ручек тачки.
Для того чтобы поперечина не стиралась при движении по перилам, на нее надевают деревянные ролики, катящиеся по перилам.
Тачки поднимаются по эстакаде при помощи металлического троса, надетого на барабан лебедки и перекинутого через блоки, установленные на нижней площадке, и движущегося беспрерывно со скоростью 1,0 м/сек. Тачка прикрепляется к этому тросу особыми крючками.
Нижняя площадка механического крючника горизонтальна и представляется собой деревянный настил из досок, лежащих обязательно на уровне дна котлована. К этому настилу идут катальные доски (гоны), по которым на площадку подвозятся их котлована груженые тачки. Ширина настила — около 4 м. Верхний настил поднят над землей на высоту до 1,5-2,0 м. Груженная тачка по желобу эстакады вкатывается на верхний настил, отцепляется автоматически или вручную от троса и откатывается на разгрузку, для чего с верхней площадки спускаются катальные доски (гоны) с уклоном в грузовом направдении 5 градусов. Длина верхней площадки — около 10 м, а ширина около 4,5 — 5,0 м.
Разгруженные тачки спускаются по холостому желобу самокатом. Тачки применяются обыкновенные, но обязательно одинаковые по емкости — 0,12-0,13 куб. м и снабженные прицепной дугой и поперечиной на ручках.
Бригада, обслуживающая механический крючник, делится на две — верхнюю и нижнюю. К нижней бригаде относятся те катали, которые нагружают в забое тачки заранее разрыхленным грунтом, подвозят к рабоче площадке груженные тачки и ставят поперечные планки, набитые на ручки тачки, на перила рабочего хода наклонной эстакады и прицепляют тачки к рабочему тросу. Затем они берут порожнюю тачку и идут в забой.
Чисто каталей нижней бригады колеблется в зависимости от дальности возки (10-60 м) и от рода груза от 20 до 50 человек.
Верхняя бригада состоит из каталей и рабочего-отцепщика, стоящего у верхнего конца рабочего хода наклонной эстакады, снимающего с груженных тачек крбчки, которые он кладет в порожние тачки, опускаемые вниз по холостому ходу самоходом. Катали откатывают груженые тачки с верхней площадки в отвал и после разгрузки доставляют их обратно к спуску.
Число каталей верхней бригады зависит от числа поступающих снизу тачек и дальности откатки тачек на разгрузку (10-60 м) и колеблется от 5 до 20 человек.
К верхней бригаде относятся также:
- моторист, обслуживающий электромоторы и лебедку, наматывающий трос; плотник для исправления поломок; такелажник, следящий за исправностью троса и прочего оборудования; слесарь, исправляющий поломки в машинной установке; рабочий для чистки грузового и холостого хода наклонной эстакады; для него устроен специальный дощатый настил по середине эстакады.
Производительность механического крючника зависит от того, сколько он поднимает груженых тачек по рабочем ходу. Обычно имеется мотор мощностью в 10-12 л.с., а желоб и перила рабочего хода обиты железом, то лебедка поднимает 4-5 тачек в 1 мин., что доает 1700-2200 тачек за смену. Количество пропускаемых тачек зависит целиком от слаженности бригад, расторопности прицепщиков и отцепщиков, правильной расстановки рабочих в забое, правильной укладки катальных досок и их состояния. Для того чтобы не было задержек по пути к месту разгрузки, обыкновенно укладывают несколько гонов катальных досок.
При работе с механическим крючником надо соблюдать следующие условия:
- Трос должен всегда тщательно проверяться и меняться при износе.
- Тачки должны быть прочными, емкими и с одинаковыми размерами.
- Мотор, лебедку и ременную передачу от мотора к лебедке надо ограждать.
- Ремонт троса, перил, а также мотора и лебедки можно производить только при полной остановке и выключении мотора.
- Прицепщик и катали нижней бригады не должны стоять на линии рабочего и холостого ходов, так как возможны обрыв тачки и ее скатывание вниз.
- Прицепщик должен надевать крючки правильно и прочно и следить за состоянием крючков и прочностью дужек тачки, за которые зацепляется крючок.
- Желобы рабочего и порожнего ходов наклонной эстакады, под которыми движутся тачки, должны быть всегда чисты.
Из описания работы всех вышеописанных приспособлений для подъема грунта видно, что их производительность зависит почти исключительно от времени погрузки. Следовательно при работе с этими приспособлениями надо стремиться создать как можно больший фронт работ для погрузки.
Все описанные механизмы при правильном их использовании и соблюдении приведенных выше условий значительно повышают производительность труда по сравнению с ручной перекидкой грунта.
Вообще же в каждом случае при выборе того или иного приспособления надо знать область его применения, и если в данном случае возможно применение нескольких приспособлений, то надо обязательно сравнить их работу и отдать предпочтение наиболее экономичному.
