Нурмаганбетов А.С.

Карагандинский государственный технический университет

Оборудование для проходки траншей при строительстве фундаментов способом «стена в грунте»

На кафедре строительных машин Карагандинского государственного технического университета разработано оборудование для строительства способом «стена в грунте ». К ним относятся установки УТФ-1, УТФ-2, ОТ-1 и ОТ-10.

Установка УТФ-2 (рисунок 1) выполнена в виде навесного оборудования к напорному грейферу на базе экскаватора ЭО-5122, выпускаемого Воронежским объединением «Тяжэкс». Она предназначена для проходки траншей и прямоугольных скважин с уширенным основанием глубиной до 5 м в грунтах I-IV категорий.

Установка УТФ-2 состоит из двухфрезерного рабочего органа, соединенного посредством пальцевого фланца с нижним концом штанги напорного грейфера. Грунторазрушающие фрезы имеют отдельный привод от гидромоторов через планетарную и коническую передачи, расположенные в корпусе рабочего органа. Корпуса приводов с фрезами закреплены на осях и связаны между собой тягой. При движении тяги вниз под действием усилия гидроцилиндра фрезы раздвигаются. Питание гидросистемы фрезерного РО осуществляется от базовой машины. Для предотвращения перегрузок привода при встрече резцов фрезы с непреодолимым препятствием в гидросистему дополнительно вводятся делитель потока рабочей жидкости и предохранительные клапаны. Частота вращения фрез и скорость их раздвижения регулируются дросселями, установленными в кабине машиниста. Подача инструмента на забой выполняется механизмом подачи базовой машины.

При разработке сухих связных грунтов для их транспортирования используется вертикальный элеватор, состоящий из нижней звездочки, закрепленной на корпусе рабочего органа, тяговой цепи с ковшами, верхней приводной звездочки и привода, установленных на металлоконструкции, которая посредством обоймы крепится к штанге. Для изменения расстояния между фрезами и ковшами элеватора, а также натяжения тяговой цепи применяются натяжные болты. Скорость движения тяговой цепи выбрана из расчета центробежной разгрузки через приемный раструб.

Рисунок 1 – Установка фрезерная траншейная УТФ-2

При работе установки УТФ-2 в глинистом растворе для транспортирования грунта используется грунтовой насос, заборная часть которого располагается над фрезами и крепится к корпусу рабочего органа. При работе грунтового насоса пульпа удаляется по пульповодной трубе диаметром 164 мм, которая крепится в нижней части к рабочему органу, а в верхней - посредством хомутов к штанге. Разработанный грунт в виде пульпы извлекается на поверхность через патрубок, соединенный с вакуум-насосом.

Разработка траншеи установкой УТФ-2 осуществляется путем последовательной проходки вертикальных призматических элементов грунта на глубину до 5 м. Уширение при этом может быть в любом месте по высоте траншеи. Недостатком установки УТФ-2 является необходимость бурения пионерной скважины для размещения в ней корпуса редуктора.

Основные параметры установки УТФ-2 приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические характеристики установки УТФ-2

Наименование параметров	Величина параметра
Ширина траншеи, м	0,6
Глубина проходки, м	5
Ширина уширения, м	1,2
Длина захватки, м	0,8
Скорость проходки, м/с	0,017
Производительность, м^3/ч	34,5
Производительность транспортера, т/ч	60

Установка траншейная фрезерная УТФ-1 (рисунок 2) по конструкции аналогична установке УТФ-2. Отличия состоят в том, что она способна разрабатывать траншею глубиной до 15 м, ее работа возможна только под слоем тиксотропного глинистого раствора с гидротранспортированием разработанного грунта.

Установка УТФ-1 включает в себя рабочий орган, базовую машину, навесное оборудование и транспортирующее устройство. РО обеих установок одинаков (рисунок 3). Особенностью РО является возможность уширения траншеи на заданной отметке. Это позволяет создавать несущие железобетонные стенки в грунте, в которых нагрузка на уширенное основание (подошва фундамента) уравнивается с нагрузкой по стене. На рисунке 4 приведен фрагмент такого фундамента.

Основные параметры установки УТФ-1 приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Техническая характеристика установки УТФ-1

Наименование параметров	Величина параметра
1	2
Ширина траншеи, м	0,6 – 0,8
Глубина траншеи, м	До 15
Ширина захватки, м	0,8
Скорость резания, м/с	До 1,5
Скорость подачи, м/с	До 0,03
Скорость подъема, м/с	0,3
Производительность гидротранспортера, м^3/ч	58
Мощность привода, кВт	20
Энергоемкость разрушения грунта РО, кВт·ч/м^3	1,25

1 – рабочий орган; 2 – базовая машина ЭО-5122; 3 – навесное оборудование грейферного ковша; 4 – транспортирующее устройство

Рисунок 2 – Установка траншейная фрезерная УТФ-1

Рисунок 3 – Рабочий орган установок УТФ-1 и УТФ-2

Рисунок 4 – Фрагмент фундамента с уширенным основанием,

сооружаемый РО установок УТФ-1 и УТФ-2

Недостатком установок УТФ-1 и УТФ-2 является незначительная (до 5 и до 15 м.) глубина проходки траншеи. Между тем, при строительстве способом «стена в грунте» зачастую необходима значительно большая глубина проходки (до 50 м.). Использование для крепления РО жесткой штанги не позволяет увеличить глубину проходки. В связи с этим было разработано оборудование траншейное ОТ-1.

Оборудование ОТ-1 (рисунок 5) состоит из базовой машины крана МКГ-25, двухфрезерного РО, корпуса РО, отводящего трубопровода гидротранспортера или эрлифта. В траншее находится глинистый раствор, в нее же осуществляется подача очищенного раствора. На планетарные гидромоторы фрез рабочая жидкость подается по рукавам. На базовой машине, в месте расположения противовеса, смонтирована маслостанция.

Рисунок 5 – Оборудование траншейное ОТ-1

Рабочий орган установки ОТ-1 (рисунок 6) состоит из двух цилиндрических фрез 2, оснащенных резцами 1, подвески фрез 3, соединительного звена 4, гидроцилиндра раздвижки фрез 5, грунтового насоса 6, гидромотора 7, корпуса 8, тягово-режущей цепи 9, двух редукторов 10, гидромоторов 11, пальцев крепления 12 с клиньями 13, нипеля эрлифта 14, осей поводка фрез 15, раструба грунтового насоса 16 и осей фрез 17.

Рисунок 6 – Рабочий орган оборудования траншейного ОТ-1

Основные параметры установки ОТ-1 представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Техническая характеристика оборудования ОТ-1

Наименование параметра	Величина параметра
Глубина проходки, м	До 30
Ширина траншеи, м	0,6
Ширина уширения, м	1,2
Производительность, м^3/ч	32
Производительность транспортера, м^3/ч	100
Ширина захватки, м	1,2
Частота вращения фрез, об/мин	100
Скорость подачи, м/с	0,017
Скорость подъема РО, м/с	0,98
Мощность привода РО, кВт	24
Мощность транспортера, кВт	15,5
Энергоемкость, кВт·ч/м	1,15

Оборудование траншейное ОТ-20 оснащается гидромеханическими РО. Конструкция механической части аналогична конструкции ОТ-1. отличие заключается в том, что на фрезах закреплены сопла гидромониторов, а между рамой и корпусом фрезы находится трубопровод для подачи воды к соплам.