Р и с. 4.44. Землеройно-фрезерная машина

Машина состоит из базового трактора класса 10 с бульдозерным оборудованием рабочего органа фрезерного типа, силовой передачи для привода рабочего органа, навесного устройства, гидропривода подъема и опускания рабочего органа, гидромеханического ходо- уменьшителя, системы управления и противовеса.

Привод фрезы 10 осуществляется от редуктора отбора мощности 5, через цепные передачи 7 и бортовые редукторы 8. Привод обеспе­чивает одну или две скорости резания в диапазоне 0,7... 1,4 м/с и оборудуется предохранительной муфтой предельного момента 6. Рабочий орган навешивается на базовый трактор с помощью четы- рехзвенного шарнирного механизма, образованного общим корпу­сом редуктора отбора мощности и ходоуменьшителя 4, тягами цеп­ных передач, нижней рамой 11 и корпусами бортовых редукторов, жестко связанных между собой поперечной балкой 9. Перевод рабо­чего органа в транспортное и рабочее положения и удержание его на заданной глубине фрезерования осуществляются двумя гидроци­линдрами 12, работающими от гидросиетемы базового трактора 3. Для уравновешивания массы навесного оборудования в передней части машины установлен противовес 2.

Современные ЗФМ за один проход обрабатывают полосу грунта шириной 2,6...3,4 м при глубине фрезерования до 0,25...0,35 м. После каждого прохода фрезой разрушенный грунт (материал) убирается бульдозерным отвалом 1. Производительность ЗФМ при разработ­ке мерзлого грунта составляет 140...400 м³/ч.

Основным недостатком землеройно-фрезерных машин является интенсивный абразивный износ режущих элементов.

4.6. Машины для бестраншейной прокладки коммуникаций

Прокладку подземных коммуникаций различного назначения (газо- и водопровода, канализации, теплосети, кабелей электроснаб­жения и связи и т. п.) в условиях городского строительства часто приходится производить под действующими автомобильными и же­лезными дорогами, трамвайными путями, городскими улицами и площадями, зданиями и сооружениями с использованием бестран­шейных (закрытых) способов прокладки.

К наиболее распространенным бестраншейным способам про­кладки коммуникаций относятся: горизонтальное механическое бу­рение, прокол и продавливание, щитовая проходка. При бестран­шейной прокладке сохраняются целостность и нормальная работа пересекаемых дорог и улиц, наземных и подземных сооружений, со­кращаются объем земляных работ (на 60...80 %), длина трасс комму­никаций, сроки и стоимость их строительства, которое можно вести круглогодично. Выбор оптимального способа бестраншейной про­кладки определяется геометрическими размерами, назначением и глубиной заложения коммуникаций, расположением, протяженно­стью и грунтовыми условиями ее трассы, характером пересекаемых сооружений и действующих коммуникаций.

Способом горизонтального бурения прокладывают под автомо­бильными и железными дорогами трубопроводы и защитные футля­ры для размещения в них рабочих трубопроводов, кабелей и других коммуникаций. Бурение горизонтальных скважин и прокладку в них трубопроводов производят с помощью специальных механизи­рованных установок цикличного и непрерывного действия. В город­ском строительстве широко применяют унифицированные установ­ки горизонтального бурения УГБ (ГБ), осуществляющие непрерыв­ное механическое бурение фрезерной головкой горизонтальной скважины, совмещенное с одновременной прокладкой в ней защит­ной трубы-кожуха, через которую затем протаскивается рабочий трубопровод несколько меньшего диаметра. Эти установки имеют одинаковый принцип действия и обеспечивают прокладку в грунтах I. ..IV категории труб-кожухов под трубопроводы диаметром 325... 1420 мм при максимальной длине прокладки 40...60 м.

Установка горизонтального бурения (рис. 4.45) состоит из дви­гателя внутреннего сгорания 8, механической или гидромеханиче­ской трансмиссии /0, тяговой лебедки 7, трубы-кожуха 12 и шнека 13 с буровой фрезерной головкой 1 для разработки горизонтальной скважины. Труба-кожух опирается на направляющие тележки 14, размещенные на дне траншеи, из которой ведется проходка.

14 13 12 11

Рис. 4.45. Установка горизонтального бурения типа УГБ

Установка удерживается от опрокидывания и поворота сопрово­ждающим краном-трубоукладчиком 9, который передвигается вдоль траншеи со скоростью, равной скорости подачи машины в за­бой. Двигатель с механизмами привода тяговой лебедки и винтово­го конвейера монтируется на общей раме <5, установленной на зад­нем конце прокладываемой трубы-кожуха с помощью сменных стяжных хомутов 11. Подача установки при бурении скважины обеспечивается тяговой лебедкой с тяговым усилием до 80 кН через канатный полиспаст 4 переменной кратности (2... 10). Подвижная обойма 3 тягового полиспаста вмонтирована в переднюю часть ра­мы, а неподвижная 5, ориентируемая по оси траншеи, шарнирно крепится к якорю 2, заделанному в грунт насыпи.

Нагрузка на тяговый полиспаст (усилие подачи) определяется диаметром и длиной прокладываемой трубы-кожуха, ее прямоли­нейностью, а также физико-механическими свойствами разрабаты­ваемого грунта. Наибольшие сопротивления подаче установки в за­бой возникают при строительстве переходов в легко поддающихся обрушению песчаных грунтах, при ликвидации зазора между тру­бой-кожухом и скважиной. В приводе тяговой лебедки имеется коробка передач, обеспечивающая несколько (до 6) скоростей вра­щения барабана и его реверс. Скорость подачи выбирается в соот­ветствии с конкретными условиями проходки и составляет среднем 2...5,5 м/ч при строительстве переходов в средних грунтах и 1,8...3,5 м/ч — в тяжелых.

Сухая транспортировка разработанного грунта из забоя в тран­шею осуществляется винтовым конвейером, состоящим из тру­бы-кожуха, внутри которой помещен шнек, не имеющий проме­жуточных опор. Длина конвейера соответствует протяженности перехода. К головной секции шнека крепится сменная фрезерная бу­ровая головка, снабженная резцами с твердосплавными пластинка­ми. Буровая головка обеспечивает бурение скважины несколько большего (на 30...50 мм) диаметра по сравнению с наружным диа­метром прокладываемой трубы-кожуха, что позволяет значительно уменьшить лобовое сопротивление подаче установки в забой.

Оптимальная частота вращения шнека 0,18...0,3 с¹ при разра­ботке средних грунтов и 0,1...0,15 с^-1 — тяжелых. В установках с гидромеханической трансмиссией скорости подачи в забой и враще­ния буровой головки со шнеком регулируются бесступенчато в за­висимости от конкретных условий проходки, что позволяет автома­тизировать работу установок и повысить их производительность в 1,5...2 раза. В соответствии с размерами прокладываемой трубы-ко- жуха каждая установка комплектуется набором винтового конвейе­ра и фрезерными головками.

При прокладке труб способом прокола образование скважины осуществляется за счет радикального вытеснения и уплотнения грунта (без его разработки) прокладываемой трубой, пневмопро- бойником или раскатчиком грунта. Различают прокол механиче­ский (статический) и вибропрокол. При механическом проколе вдавливаемой в грунт трубе сообщается поступательное движение от продавливающего устройства или же она протаскивается через готовую скважину, полученную с помощью пневмопробойника или раскатчика грунта.

При вибропроколе применено вибрирование наконечника про­кладываемой трубы (реже самой трубы) при одновременном вдав­ливании их в грунт.

Механический прокол применяют для прокладки тру­бопроводов различного назначения диаметром до 426 мм в глини­стых и суглинистых грунтах, при максимальной протяженности проходок до 40...60 м. В качестве продавливающих устройств при механическом проколе обычно используют насосно-домкратные ус­тановки. Нажимные усилия от насосно-домкратной установки пере­даются прокладываемой трубе через ее торец. Для уменьшения ло­бового сопротивления на конце ведущего звена трубопровода устанавливают конический наконечник, диаметр основания которо­го превышает диаметр трубопровода на 20...30 мм. Продвигаясь в грунте, наконечник раздвигает и уплотняет его, образуя скважину.

Вибропрокол применяют при прокладке трубопроводов в песчаных, супесчаных и водонасыщенных грунтах, в которых нельзя получить устойчивую скважину и поэтому механический прокол силь­но затруднен, или практически невозможен из-за больших сопротив­лений движению трубы, зажатой грунтом. Сущность вибропрокола заключается в том, что прокладываемой трубе (или ее наконечнику) одновременно с усилием подачи сообщаются продольно направлен­ные вдоль ее оси колебания, резко уменьшающие (в 8... 10 раз) трение между грунтом и внедряемой в него трубой. В качестве возбудителей продольно направленных колебаний используются вибраторы на­правленного действия и вибромолоты, которые кроме вибрации сооб­щают прокладываемой трубе ударные импульсы. Вибровозбудитель (рис. 4.46,6) имеет четное число дебалансов 12, при вращении которых в разные стороны возникают вынуждающие силы. Вертикальные со­ставляющие F_B этих сил взаимно уничтожаются, а горизонтальные F_r, направленные вдоль оси трубы, складываются. Суммарная вынуж­дающая сила вибратора определяется числом дебалансов, их массой и частотой вращения, равной частоте колебаний вибратора. Основной

Рис. 4.46. Установка для вибропрокола

частью вибромолота является вибратор направленного действия, снабженный ударником 11 и соединенный с наковальней 13 пружин­ной подвеской 14. Ударные импульсы возникают при соударении ударника с наковальней, причем сила удара в несколько раз превыша­ет вынуждающую силу вибратора.

На рис. 4.46, а показана виброударная вдавливающая установка для прокладки труб (кожухов) диаметром 273...426 мм. В комплект установки входят вибромолот 6 с приводным электродвигателем 7, анкерная рама 3 с секционными направляющими 4 для перемещения вибромолота, тяговая реверсивная лебедка 2 с пригрузочным поли­спастом 9, развивающим вдавливающее усилие до 300 кН. Прокла­дываемая труба 8 с конусным инвентарным наконечником 1 уста­навливается свободным концом в наголовнике 10 вибромолота. Секции труб длиной до 8 м последовательно внедряются в грунт под действием виброударных импульсов и вдавливающего усилия пригрузочного полиспаста. Проложенная труба соединяется с оче­редной электросваркой. В процессе работы установки можно с по­мощью пригрузочного полиспаста регулировать натяжение пружин­ной подвески 5 вибромолота в зависимости от сопротивления грунта внедрению прокладываемой трубы для обеспечения опти­мального сочетания усилия вдавливания с наиболее эффективным ударным режимом.

Вибропроколом прокладывают трубы диаметром до 426 мм на длину до 25...50 м. Скорость проходки зависит от грунтовых усло­вий и диаметра прокладываемой трубы и составляет в среднем 20...60 м/ч.

Пневматические пробойники широко используют для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций под дейст­вующими автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями, улицами и площадями, зданиями и сооружениями, а также для изготовления набивных свай, глубинного уплотнения грунтов и т. п. Они представляют собой самодвижущиеся машины ударного

действия и предназначены для проходки в грунтах I III категорий

сквозных и глухих горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин с уплотненными гладкими стенками и забивания в грунт стальных труб. Через пробитые в грунте скважины затем проклады­вают трубопроводы и кабели различного назначения. Забитые в грунт трубы в горизонтальном или наклонном направлении приме­няют как рабочие трубопроводы или как защитные футляры-кожу­хи для размещения в них коммуникаций. Вертикально забитые тру­бы могут использоваться как сваи.

По назначению пневмопробойники разделяют на две группы — для проходки скважин в грунте и для забивания в грунт труб. Глав­ным параметром пневмопробойников для проходки скважин явля­ется наружный диаметр корпуса, т. е. диаметр проходимой в грунт

е

1 2

				П	/

Рис. 4.47. Пневматический пробойник для проходки скважин

1 2 3			£] рЕ!		[) uiitti)iu.\\\unhi I ийВааГ^ / Jft.—А
							/ J~

аЭЕ

Рис. 4.48. Пневмопробойник для забивания труб

скважины, у пневмопробойников для забивания в грунт труб — максимальный наружный диаметр забиваемой трубы. Некоторые типы пневмопробойников могут быть использованы как для про­ходки скважин, так и для забивания труб. Независимо от назначе­ния пневмопробойники имеют одинаковые принцип действия и сис­тему воздухораспределения, однотипные реверсивные устройства и различаются между собой размерами и массой, энергией и частотой ударов, составом оснастки и приспособлений.

Каждый пневмопробойник (рис. 4.47 и 4.48) состоит из цилинд­рического корпуса 2 с наковальней 1, массивного ударника 3, золот­никового воздухораспределительного устройства 4 и гибкого рука­ва 5 для подвода сжатого воздуха от компрессора. Под действием сжатого воздуха, попеременно перепускаемого золотником в полос­ти прямого и обратного ходов, ударник совершает возвратно-посту­пательное движение и наносит удары по наковальне корпуса, про­двигая машину вперед. В результате образуется прямолинейная скважина с гладкими стенками или забивается в грунт труба. Обрат­ному движению пневмопробойника препятствуют силы трения меж­ду его корпусом или стенками трубы и грунтом. Возврат пробойни­ка назад по пробитой скважине осуществляется изменением направления ударов с помощью реверсивного механизма. Управле­ние реверсивным механизмом осуществляется либо вращением воз- духоподводящего рукава, либо его натяжением.

т

Для увеличения диаметра скважины пневмопробойники снабжа­ются сменными конусными уширителями, закрепляемыми на корпу­

се машины. Корпуса пневмопробойников для забивки труб соединя­ются с забиваемыми трубами с помощью насадок.

Предусмотрен выпуск пневмопробойников для проходки сква­жин с наружным диаметром (без уширителя) 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160 и 200 мм, для забивания труб — с максимальным диаметром за­биваемых труб 400; 630; 800; 1000; 1250 и 1600 мм.

Машины для раскатки скважин в грунте. Все большее распространение получают грунтопроходные машины без­ударного действия с самозавинчивающимся рабочим органом для раскатки в грунте горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин, которые называют также раскатчиками грунта.

Машина для раскатки ^а) _ „ . скважин (рис. 4.49) состо­

ит из привода 2 (мо­тор-редуктора или гидро­мотора) и жестко соеди­ненного с его выходным валом рабочего органа. Последний представляет собой консольный эксцен­триковый вал 3, на шей­ках которого установле­ны свободно вращающие­ся конические катки 4. Шейки вала и, соответст­венно, оси катков развер­нуты под углом ф к про­дольной оси вала. При вращении вала катки ка­тятся по спирали, цен­тром которой является ось рабочего органа, и завинчиваются в грунт, формуя скважину 1 с уплотненными стенками. Угол ср опре­деляет шаг завинчивая катка, т. е. подачу рабочего органа за один оборот эксцентрикового вала.

2 3 г ? S/J	—/-	Л
	-—-к 1 i

-steffi

Рис. 4.49. Машина для раскатки скважин:

а — принципиальная схема; б — схема разворота катков

Число катков на валу рабочего органа зависит от технологии производства работ и длины (глубины) проходки. Приводной мо­тор-редуктор снабжен ребрами 5 для восприятия реактивного кру­тящего момента при вращении вала рабочего органа. Питание привода раскатчика осуществляется посредством кабеля 6 или гид­рошланга высокого давления. Частота вращения вала раскатчика бесступенчато регулируется в широком диапазоне. Средняя ско­рость проходки скважины в различных грунтах 10...20 м/ч. Кроме проходки скважин под коммуникации, раскатчики скважин ис­пользуются для усиления оснований фундаментов действующих

зданий и сооружений, раскатки скважин под буронабивные сваи и т. п.

Машины для раскатки скважин экологически безопасны, бес­шумны в работе, не передают динамические нагрузки на строитель­ные конструкции и действующие коммуникации, не оказывают вредного воздействия на обслуживающий персонал.

Грунтопроходная установка для бестраншейной прокладки ком­муникаций (рис. 4.50) состоит из раскатчика 5, станка 3 для привода раскатчика, штанги 4 переменной длины, передвижной маслостан- ции 1 и пульта управления 2.