שיטות פיתוח קרקע

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

במהלך פעולות הבנייה והכרייה, החפירה מתבצעת באופן מסורתי באחת משלוש דרכים: חיתוך, שבר הידרו-מכני ופיצוץ.

המהנדס עושה בחירה לטובת שיטה מסוימת על סמך כמות העבודה שיש לבצע, אופי קרקעות הקרקע, אמצעי הפיתוח הטכניים הזמינים וכו'.

אם מחפר קטן יכול להתמודד בקלות עם חפירת בור יסוד לבניית בית כפרי, אז בעת הכרייה, יש צורך להשתמש במגוון שלם של מכונות ומנגנונים. יתרה מכך, רוב אמצעי הייצור הללו לא יהיו מעורבים ישירות בפיתוח הקרקע. מטרתם לשרת את תהליך הייצור ולהבטיח את המשכיות הפעילות.

מאפיינים של קרקעות

אדמה היא השכבה העליונה של קרום כדור הארץ שנוצרה על ידי סלעים שעברו בליה. בהתאם לצפיפות ולמקור, ניתן לסווג קרקעות ל:

• רוקי (אדמה כזו עמידה ללחות, חוזק המתיחה הוא יותר מ-5MPa). קטגוריה זו כוללת גרניט, אבן גיר, אבן חול.
• חצי סלעי (חוזק מתיחה עד 5 MPa). לדוגמה: חימר, גבס, חוואר.
• Carse clastic - שברים לא מוצקים של סלעים סלעיים וקשים למחצה.
• חוליות (הם מפוזרים (בקוטר של עד 2 מילימטר) חלקיקי סלעים).
• חלקיקי סלע (עדינים (קוטר 0.005 מילימטר)).

פיתוח אדמה באופן ידני בתעלות הוא תהליך מייגע למדי. באופן עקרוני, לא ניתן לבצע זאת בעת כריית סלעים.

הרכב הקרקעות כולל חלקים מוצקים, מים וגזים שונים (נאגרים בנקבוביות). לחות הקרקע היא ערך המאפיין את היחס בין מסת הנוזל למסת המוצקים ליחידת נפח. זה יכול להשתנות על פני טווח רחב ויכול לקחת ערך מאחד (חול) עד מאתיים אחוז (סחף בתחתית המאגרים).

הקרקע בתהליך הפיתוח עולה בנפח. זה נובע מהיווצרות של נקבוביות וחללים. גודל השינוי בנפח מאופיין במקדם ההתרופפות (היחס בין הנפח שתופסת הקרקע לפני העבודה לנפח שתופסת הקרקע לאחר הפיתוח). עם הזמן, צפיפות האדמה המשתחררת יורדת (דחיסה טבעית). כמו כן, ניתן לבצע דחיסת קרקע מאולצת באמצעות ציוד בנייה כבד. הצפיפות של אדמה כזו מתקרבת למקור, אם כי מעט פחות. ניתן להזניח את ההבדל הזה, במיוחד מאזעם הזמן, והיא תיעלם, והאדמה עצמה תחזיר לחלוטין את תכונותיה (תיישן).

תכונות מכניות של קרקעות (בעיקר חוזק ויכולת עיוות) תלויות בהרכב ובאופי הקשר בין החלקיקים. במהלך הפיתוח, חיבורים נהרסים, במהלך הדחיסה הם משוחזרים.

Cutting Development

מכונות להובלת אדמה והעברת עפר משמשות לפיתוח האדמה בדרך זו.

במהלך הפעולה, כלי החיתוך חווה עומסי חיכוך ומכאניים משמעותיים מאוד. בתנאים כאלה, מנוף מבני קונבנציונלי לא יחזיק מעמד זמן רב. לכן, קצה החיתוך של גוף העבודה מחוזק עם אלמנטים cermet או פלדות מיוחדות. לוחות קרמיקה-מתכת מרוכבים הם היעילים ביותר בפעולה. אבל העלות שלהם די גבוהה. לכן, לרוב דליים מחוזקים באלקטרודות מולחמות העשויות מסגסוגות עמידות בפני שחיקה. בין היתר, לדלי כזה יש השפעה של השחזה עצמית במהלך הפעולה עקב בלאי מואץ יותר של חלק הפלדה הרגיל של הדלי.

מכונות כאלה חותכות שכבה מסוימת של אדמה. המסה החתוכה מועברת באמצעות מסוע מיוחד למזבלה או נשפכת מיד למשאית מזבלה לצורך הובלה למחצבה או לאתרי בנייה אחרים. חפירה עם מחפר נכנסת לקטגוריה זו.

סוגי מחפרים

בהתאם לעיצוב ולפרמטרים של הדלי, המחפרים מחולקים לסוגים הבאים:

• single-bucket;
• סיבובי ושרשרת (רב-דלי);
• milling.

הנפוץ ביותר הוא מחפר מסוג דלי יחיד. סוג זה של מכונה הוא רב תכליתי ובעל יכולת תמרון טובה מאוד. הנפח השימושי האופטימלי של הדלי הוא בין 0.15 ל-2 מ ק. חפירה על ידי מחפר (חד-דלי) עם דלי מסיבי ונפחי יותר אינה כדאית מבחינה כלכלית, מכיוון שההידראוליקה והחלקים המכניים של הציוד נכשלים לעיתים קרובות עקב עומסים כבדים.

כמו כן, בהתאם למנגנון ההנעה, מכונות לעבודות עפר מחולקות לזחל ולרכב. יש גם מה שנקרא מחפרים מהלכים, כמו גם מחפרים גלגלים פניאומטיים. עם זאת, בפועל, מכונות כאלה נדירות ביותר, אם אי פעם נתפסות בעין. אפילו בונים מנוסים, וגם אז לא כולם יכולים להתפאר בכך שהם אי פעם עבדו באותו מתקן עם סוג זה של מכונה.

פעולת מחפר חפירה

סוג זה של מחפר יכול לחפור את האדמה משני הצדדים וישר דרך. במקרה הראשון, המחפר מבצע עבודה לאורך ציר התנועה. במקביל, האדמה נופלת לחלק האחורי של משאית שנוסעת מהצד השני.

במקרה השני מתבצעת עבודה מול המחפר וכלי רכב להעמסה מוזנים מאחור.

אם אתה צריך להביא חפירה משמעותית לעומק גדול, אז אין חלופה לחפירה ממוכנת. כל העבודה מתבצעת באמצעות פיתוח של כמהשלבים (שכבות). הרובד אינו חורג מהיכולות הטכנולוגיות של דגם מחפר מסוים מבחינת עומק החפירה.

פעולת דלי

סוג זה של מכונה הוא דוגמה מצוינת למנגנון פעולה מתמשך. לכן, כמובן, הביצועים של מחפר כזה גבוהים בסדר גודל מהביצועים של מכונות קונבנציונליות עם דלי יחיד. אבל יש לומר כי ציוד כזה משמש רק בבניית מתקנים בקנה מידה גדול. ציוד מסוג זה אינו מתאים לחלוטין לחפירה בתעלה קטנה: תחזוקה יקרה מאוד, צריכת דלק גבוהה מאוד.

ניתן לקבע דלי עבודה על השרשרת או על הרוטור. מכאן שמם של המחפרים: שרשרת וסיבובי.

סוג זה של מחפר יכול לשמש לפיתוח אדמה מקבוצה 2. למרות שבפועל ישנם מקרים שבהם מכונות כאלה התמודדו בקלות עם קרקעות של 1 … 3 קבוצות. האדמה צריכה להיות נקייה יחסית, ללא אבנים גדולות וגדמים חזקים.

פיתוח מכונות העברת אדמה

מכונה אחת במחזור עבודה אחד מבצעת את חילוץ הסלע, תנועתו למרחקים קצרים. מכונות אלו כוללות מגרדים, מדרגים ודחפורים.

מגרדים משמשים לעבודה בקנה מידה גדול. מכונות אלה פרודוקטיביות מאוד, ניתן להשתמש בהן בתנאי קרקע של 1 … 4 סוגים. עם זאת, למרות הכוח המדהים, המגרד אינו יכול להתמודד עם קרקעות צפופות. לכן, תחילה יש לשחרר קרקעות כאלה. במעבר אחד, מכונה זו יכולה להסירשכבת אדמה בעובי של עד 320 מילימטר. הערך הספציפי תלוי בכוח, צורת הדלי ודגם המגרד.

תחתית דלי המגרד מצוידת בלהב. זו לא הסכין שרוב האנשים משתמשים בה כדי לחתוך אוכל במטבח. במקרה זה, מרותכה על פס של פלדת הדפילד עמידה בפני שחיקה ומחזקת את עצמה.

הבולדוזרים משמשים לעבודה בעומקים רדודים ולמרחקים ארוכים. כמו כן, מכונה מסוג זה משמשת לניקוי ויישור קרקעית בורות, שפיתוחן בוצע על ידי מחפרים גדולים.

לעומק הדחפור נע בין השכבות. עומק השכבה שווה לגודל השכבה שהמכונה יכולה להסיר במעבר אחד. חשוב מאוד שתנועת העבודה של הדחפור תתבצע במדרון. זה יאפשר פריקה מסוימת של יחידות הכוח ויצמצם את הסבירות לכשל בציוד.

לציונים יש כוח ופוטנציאל נמוכים. הם משמשים בעיקר לעבודות דקורטיביות: סוללות ומדרונות, עבודות תכנון.

תיאור והיקף הפיתוח ההידרומכני

במקרה זה, פיתוח קרקעות באופן ידני לא בא בחשבון. עם זאת, כמו בשימוש במכונות עפר. ההיקף נרחב מאוד: מיצירת מאגרים מלאכותיים ועד לסלילת כבישים. הטכנולוגיה מאפשרת גם השבת שטחים לפיתוח מגורים ותעשייתי באזורי ביצות וחופים המועדים לשיטפונות. כל התהליכים ממוכנים. שיטה זו של חפירה דורשתיצירת תשתית מיוחדת, שמאפשרת להשתמש בה רק בהיקפי עבודה גדולים מאוד בקרוב.

פיתוח הידרומכני באמצעות הידרומוניטורים

מהות שיטת הפיתוח הזו היא כדלקמן: האדמה נשטפת עם סילון מים בלחץ גבוה (כ-15 MPa). מסת הבוץ המתקבלת (בסלנג של אנשי מקצוע - עיסה) מצטברת בתחילה במיכלי ביניים, ומשם היא נשאבת דרך הצינור למקום הנכון.

עם הזמן, הלחות מתאדה לחלוטין, ונוצרת שכבת אדמה צפופה. אם הוא נדחס עם רולר, אז אדמה כזו הופכת מתאימה למדי לבניית קווי תקשורת (כבישים ומסילות ברזל).

היתרון הטכנולוגי הגדול של שיטה זו הוא היכולת לפתח קרקעות כמעט בכל קטגוריה של מורכבות.

פיתוח הידרומכני באמצעות מחפרני שאיבה

בעת ביצוע עבודות בקרקעית מאגרים, חפירה ידנית, כמו גם שימוש במכונות עפר מסורתיות, אינה נכללת. דרושים כלי שיט מיוחדים.

טיל חפירה הוא כלי שייט צפה המצויד בציוד מיוחד. משאבה רבת עוצמה שואבת את האדמה הנשחקת מתחתית המאגר ומובילה אותה דרך צינור או לתוך האחיזה של הכלי, או לכלי הובלה עזר, או זורקת אותה עם סילון רב עוצמה הרחק מאתר החפירה.

מחפרני יניקה דומים מצאו שימוש בהעמקה ופינוי המסלולים של ספינות בתנאי מים רדודים, בהעמקת נהרות על מנת לספקניווט ללא הפרעה, כמו גם בהפקת יהלומים מהמדף של האוקיינוסים.

מסת האדמה נשאבת דרך הצינור. עבור יניקה של סחף ואדמה רכה, הצינור אינו מצויד במרטש נוסף. נוכחותם של האחרונים נחוצה בעת פיתוח קרקעות צפופות. לפי מורכבות הפיתוח, שיטה זו היא המובילה. תפעול ואחזקה של הובלה מיוחדת, חנייתו במימי הנמל יקרה מאוד. יש דרישות גבוהות להסמכה של אנשי שירות.

פיתוח קרקעות קפואות

לפיתוח בתנאי פרמפרסט, כמו גם לפיתוח סלעים סלעיים, נעשה שימוש בפיצוצים מכוונים חזקים. TNT, אמוניט ואגרה יכולים לשמש כחומרי נפץ.

ניתן להציב קליעים חומר נפץ הן על פני השטח והן עמוק לתוך חורים שנקדחו מראש או בחללים טבעיים.

מה שנקרא מטעני קידוח משמשים לפיתוח של שטח גדול מהבריכה, כמו גם להטלת אדמה. קליעי נפץ מותקנים בבארות שנקדחו מראש. קוטר הקידוח המינימלי הוא 200 מ מ. כדי להגביר את כוח ההרס של המטענים, החורים מכוסים מבחוץ בחול או בסלע עדין (נוצרים בעת קידוח בארות).

מטעני Shpurovye משמשים כאשר יש צורך לחפור כמות קטנה של אדמה. אפשר לבצע גם בכרייה פתוחה וגם בכרייה תת קרקעית. חורים הם סוג של קונכיות. יש קוטר של 25עד 75 מילימטרים. הם מלאים בחומרי נפץ בשני שליש לכל היותר. את החלל הנותר ממלאים בסלע (על מנת לקבל גל פיצוץ מכוון ולהשיג את האפקט המועיל הגדול ביותר).

חיובים לשכת. סוג זה של מטען משמש כאשר יש צורך לחפור כמויות משמעותיות של אדמה באמצעות פליטה מכוונת. מהות השיטה היא כדלקמן. באזור העבודה מצוידים בארות אנכיות או מנהרות אופקיות, שבקירותיהן קודחים חורים עיוורים להנחת מטענים. לאחר הנחת חומרי הנפץ, אדים ובארות מכוסים באדמה (זה מאפשר לך להגביר את כוח הפיצוץ). כיוון הפליטה מובטח על ידי הנחה לא אחידה של חומר הנפץ. אז בצד אחד יכולים להיות פי כמה יותר חורים לקידוח עבור חיובים. גם למטרה זו ניתן להשתמש בחוסר התאמה של פיצוצים.

מה שנקרא המטען המחורץ משמש בעיקר לפיתוח אדמה בתנאי פרמפרפור. בקושי ניתן לבצע שחרור מכוון של סלע כזה. אבל לשחרר אותו כך שבעתיד ניתן יהיה להסיר אותו עם דחפור או מחפר זה די ריאלי. לשם כך משתמשים בכלי שעל פי עקרון הפעולה ובמראהו דומה לחותך דיסק למתכת. רק, כמובן, לכלי כזה יש גודל הרבה יותר גדול. חותך כזה חותך חריצים מוזרים באדמה במרחק של עד 2.5 מטרים אחד מהשני. חומר הנפץ לא מונח בכל חריץ, אלא דרך אחד - החלל החלול שאינו ממולא משמש כפיצוי. גל הדףמועך את האדמה, והיא זזה לכיוון החלל. עבודות כאלה דורשות הכנה קפדנית ולימוד מפורט של הפרויקט.