Metody rozvoje půdy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

V průběhu stavebních a těžebních operací se ražba tradičně provádí jedním ze tří způsobů: řezáním, hydromechanickým štěpením a odstřelem.

Inženýr se rozhodne pro konkrétní metodu na základě množství práce, kterou je třeba provést, povaze zeminy, dostupných technických prostředků vývoje atd.

Pokud si malý bagr snadno poradí s hloubením základové jámy pro stavbu venkovského domu, pak je při těžbě nutné použít celou řadu strojů a mechanismů. Většina těchto výrobních prostředků se navíc nebude přímo podílet na rozvoji půdy. Jejich účelem je sloužit výrobnímu procesu a zajistit kontinuitu operací.

Charakteristiky půd

Půda je vrchní vrstva zemské kůry tvořená zvětralými horninami. V závislosti na hustotě a původu lze půdy klasifikovat do:

• Skalnatá (taková půda je odolná vůči vlhkosti, pevnost v tahu je více než 5MPa). Tato kategorie zahrnuje žulu, vápenec, pískovec.
• Poloskalní (pevnost v tahu do 5 MPa). Například: hlína, sádra, opuka.
• Hrubý klastik - necementované úlomky poloskalních a tvrdých hornin.
• Písčité (jsou rozptýlené (až 2 milimetry v průměru) částice hornin).
• Hlína (jemné (0,005 milimetru v průměru) částice horniny).

Ruční rozvíjení půdy v příkopech je poměrně pracný proces. V zásadě jej nelze provádět při těžbě hornin.

Složení půdy zahrnuje pevné části, vodu a různé plyny (hromadí se v pórech). Půdní vlhkost je hodnota, která charakterizuje poměr hmotnosti kapaliny k hmotnosti pevných látek na jednotku objemu. Může se lišit v širokém rozmezí a může mít hodnotu od jednoho (písek) do dvou set procent (bahno na dně nádrží).

Pozemek ve vývojovém procesu se zvětšuje. To je způsobeno tvorbou pórů a dutin. Velikost objemové změny je charakterizována koeficientem kypření (poměr objemu, který zabírá půda před prací, k objemu, který půda zaujímá po rozvinutí). Postupem času se hustota prokypřené půdy snižuje (přirozené zhutnění). Je také možné provádět nucené zhutňování zeminy pomocí těžké stavební techniky. Hustota takové půdy se blíží původní, i když poněkud menší. Tento rozdíl lze zanedbat, zejména odčasem zmizí a půda sama zcela obnoví své vlastnosti (stárne).

Mechanické vlastnosti zemin (především pevnost a schopnost deformace) závisí na složení a povaze vazby mezi částicemi. Během vývoje jsou spoje zničeny, během zhutňování jsou obnoveny.

Vývoj řezání

K rozvoji půdy tímto způsobem se používají stroje pro přepravu a zemní práce.

Během provozu je řezný nástroj vystaven velmi značnému třecímu a mechanickému zatížení. Za takových podmínek konvenční konstrukční kladkostroj dlouho nevydrží. Proto je řezná hrana pracovního tělesa vyztužena cermetovými prvky nebo speciálními ocelí. Kompozitní keramicko-kovové desky jsou provozně nejúčinnější. Jejich cena je ale poměrně vysoká. Proto jsou kbelíky nejčastěji vyztuženy pájenými elektrodami vyrobenými ze slitin odolných proti opotřebení. Taková lopata má mimo jiné efekt samoostření za provozu v důsledku zrychleného opotřebení běžné ocelové části lopaty.

Takové stroje řežou určitou vrstvu půdy. Nařezaná hmota je dopravována speciálním dopravníkem na skládku nebo je ihned nasypána do sklápěče pro přepravu do lomu nebo na jiná staveniště. Do této kategorie spadá hloubení bagrem.

Typy rypadel

V závislosti na konstrukci a parametrech lopaty se rypadla dělí na následující typy:

• single-bucket;
• rotační a řetězové (více kbelíkové);
• frézování.

Nejběžnější je typ rypadla s jednou lopatou. Tento typ stroje je všestranný a má velmi dobrou manévrovatelnost. Optimální užitný objem lopaty je od 0,15 do 2 metrů krychlových. Výkop bagrem (jednolopatovým) s masivnější a objemnější lopatou není ekonomicky proveditelný, protože hydraulika a mechanické části zařízení často selhávají kvůli velkému zatížení.

V závislosti na hnacím mechanismu se také zemní stroje dělí na housenkové a automobilové. Existují také tzv. kráčející rypadla, ale i pneumatická kolová rypadla. V praxi jsou však takové stroje extrémně vzácné, pokud vůbec padnou do oka. Dokonce i zkušení stavitelé, a dokonce ani ne všichni se mohou pochlubit tím, že s tímto typem stroje někdy pracovali ve stejném zařízení.

Provoz lopatového rypadla

Tento typ rypadla může hloubit půdu jak z boku, tak přímo skrz. V prvním případě rypadlo vykonává práci podél osy pohybu. Zároveň půda padá do zadní části náklaďáku, který přijíždí z druhé strany.

Ve druhém případě se práce provádějí před rypadlem a vozidla pro nakládku se nakládají zezadu.

Pokud potřebujete provést významný výkop do velké hloubky, pak neexistuje žádná alternativa k mechanizovanému výkopu. Všechny práce se provádějí prostřednictvím vývoje několikaetapy (vrstvy). Úroveň nepřesahuje technologické možnosti konkrétního modelu rýpadla, pokud jde o hloubku výkopu.

Bucket-bucket operation

Tento typ stroje je ukázkovým příkladem mechanismu kontinuálního působení. Proto je samozřejmě výkon takového rypadla řádově vyšší než výkon běžných jednolopatových strojů. Je však třeba říci, že takové zařízení se používá pouze při výstavbě rozsáhlých zařízení. Tento typ zařízení je absolutně nevhodný pro hloubení v malém výkopu: velmi nákladná údržba, velmi vysoká spotřeba paliva.

Pracovní lžíce lze upevnit na řetěz nebo na rotor. Odtud název rypadel: řetězová a rotační.

Tento typ rypadla lze použít při zpracování půdy skupiny 2. Ačkoli v praxi existují případy, kdy se takové stroje snadno vyrovnaly s půdami 1 … 3 skupin. Půda by měla být relativně čistá, bez velkých kamenů a silných pařezů.

Vývoj zemních strojů

Jeden stroj v jednom pracovním cyklu provádí těžbu horniny, její pohyb na krátké vzdálenosti. Mezi tyto stroje patří škrabáky, grejdry a buldozery.

Škrabky se používají pro rozsáhlé práce. Tyto stroje jsou velmi produktivní, lze je použít v půdních podmínkách 1 … 4 typů. Přes neuvěřitelnou sílu si však škrabka neporadí s hustými půdami. Proto musí být takové půdy nejprve uvolněny. V jednom průchodu může tento stroj odstranitvrstva zeminy o tloušťce až 320 milimetrů. Konkrétní hodnota závisí na výkonu, tvaru lžíce a modelu škrabky.

Spodní část škrabky je vybavena čepelí. Toto není nůž, který většina lidí používá ke krájení jídla v kuchyni. V tomto případě byl navařen pás otěruvzdorné a samozpevňující oceli Hadfield.

Buldozery se používají k práci v malých hloubkách a na velké vzdálenosti. Tento typ stroje se také používá pro čištění a zarovnávání dna jam, jehož vývoj prováděly velké bagry.

Do hloubky se buldozer pohybuje mezi patry. Hloubka vrstvy se rovná velikosti vrstvy, kterou může stroj odstranit jedním průchodem. Je velmi důležité, aby pracovní pohyb buldozeru byl prováděn na svahu. To umožní určité vyložení pohonných jednotek a minimalizuje pravděpodobnost selhání zařízení.

Srovnávače mají nízký výkon a potenciál. Používají se hlavně pro dekorativní práce: náspy a svahy, plánovací práce.

Popis a rozsah hydromechanického vývoje

V tomto případě nepřichází v úvahu ruční zpracování půdy. Ovšem stejně jako u použití zemních strojů. Rozsah je velmi rozsáhlý: od vytváření umělých nádrží až po výstavbu silnic. Technologie také umožňuje rekultivaci oblastí pro obytnou a průmyslovou výstavbu v bažinatých a pobřežních oblastech náchylných k záplavám. Všechny procesy jsou mechanizované. Tento způsob ražby vyžadujevytvoření speciální infrastruktury, díky které je vhodné ji používat pouze u velmi velkých nadcházejících objemů práce.

Hydromechanický vývoj pomocí hydromonitorů

Podstata této metody vývoje je následující: půda se vymývá proudem vody pod vysokým tlakem (asi 15 MPa). Vzniklá bahenní hmota (ve slangu profesionálů - drť) se zpočátku hromadí v mezinádržích a odtud je čerpána potrubím na správné místo.

V průběhu času se vlhkost zcela odpaří a vytvoří se hustá vrstva půdy. Pokud je zhutněna válcem, pak se taková zemina stává docela vhodnou pro stavbu komunikačních linek (silnice a železnice).

Velkou technologickou výhodou této metody je schopnost vytvářet půdy téměř jakékoli kategorie složitosti.

Hydromechanický vývoj pomocí sacích bagrů

Při provádění prací na dně nádrží je vyloučeno ruční hloubení, stejně jako používání tradičních zemních strojů. Jsou zapotřebí speciální plavidla.

Bagrovací projektil je plovoucí plavidlo vybavené speciálním zařízením. Výkonné čerpadlo čerpá erodovanou zeminu ze dna nádrže a dopravuje ji potrubím buď do nákladního prostoru plavidla, nebo do pomocné přepravní nádoby, nebo ji odhazuje výkonným proudem daleko od místa výkopu.

Podobné sací bagry našly uplatnění při prohlubování a čištění plavebních drah lodí v podmínkách mělké vody, prohlubování řek za účelem zajištěnínepřerušovanou navigaci a také při těžbě diamantů z šelfu oceánů.

Hmota zeminy je nasávána potrubím. Pro odsávání bahna a měkké půdy není trubka vybavena přídavným rozrývačem. Přítomnost posledně jmenovaných je nezbytná při vývoji hustých půd. Podle náročnosti vývoje je tato metoda v čele. Provoz a údržba speciální dopravy, její parkování v přístavních vodách je velmi nákladné. Na kvalifikaci servisního personálu jsou kladeny vysoké požadavky.

Vývoj zmrzlých půd

Pro vývoj v podmínkách permafrostu, stejně jako pro vývoj skalnatých hornin, se používají silné řízené exploze. TNT, amonit a mýtné mohou být použity jako výbušniny.

Výbušné projektily lze umístit jak na povrch, tak hluboko do předvrtaných otvorů nebo do přírodních dutin.

Takzvané vrtné nálože se používají při výstavbě velké plochy bazénu a také pro nasypání zeminy. Výbušné střely se instalují do předvrtaných vrtů. Minimální průměr vrtu je 200 mm. Pro zvýšení ničivé síly náloží jsou otvory zvenčí pokryty pískem nebo jemným kamenem (vznikajícím při vrtání studní).

Nálože Shpurovye se používají, když je nutné vykopat malé množství zeminy. Je možné provádět jak v otevřené těžbě, tak v hlubinné těžbě. Díry jsou jakési mušle. Mají průměr 25až 75 milimetrů. Jsou naplněny výbušninami maximálně ze dvou třetin. Zbývající prostor je vyplněn kamenem (aby bylo možné přijmout směrovanou tlakovou vlnu a dosáhnout co největšího blahodárného účinku).

Poplatky za komoru. Tento typ nálože se používá, když je potřeba vytěžit značné objemy zeminy pomocí cíleného výhozu. Podstata metody je následující. V pracovní oblasti jsou vybaveny vertikální studny nebo horizontální tunely, v jejichž stěnách jsou vyvrtány slepé otvory pro pokládání náloží. Po položení výbušnin se štoly a studny zasypou zeminou (to umožňuje zvýšit sílu výbuchu). Směr výhozu je zajištěn nerovnoměrným uložením trhaviny. Na jedné straně tedy může být několikanásobně více vrtů pro nálože. Také pro tento účel lze použít nesoulad výbuchů.

Takzvaná štěrbinová nálož se používá především při vývoji půdy v podmínkách permafrostu. Je stěží možné provést cílené uvolnění takového kamene. Ale uvolnit ho tak, aby ho bylo možné v budoucnu odstranit buldozerem nebo bagrem, je docela reálné. K tomu se používá nástroj, který podle principu činnosti a vzhledu připomíná kotoučovou řezačku na kov. Pouze takový nástroj má samozřejmě mnohem větší velikost. Taková fréza řeže v zemi zvláštní drážky ve vzdálenosti až 2,5 metru od sebe. Výbušnina není umístěna v každé drážce, ale skrz jednu - dutý nevyplněný prostor funguje jako kompenzátor. tlaková vlnadrtí půdu a ta se posouvá směrem k dutině. Takové práce vyžadují pečlivou přípravu a podrobné prostudování projektu.