Механизмы и приспособления для воздушных линий 35 кВ и выше - Рытье котлованов

Прямоугольные котлованы в непромерзших (талых) грунтах обычно роют экскаваторами с обратной лопатой и ковшом емкостью от 0,3 до 0,65 м3. Тип экскаватора выбирают в соответствии с нужной производительностью и с учетом необходимой глубины разработки котлованов, составляющей "обычно от 3 до 4,5 м. Кроме экскаватора, нужно иметь лестницу для спуска рабочих в котлован, рулетку, лопаты, уровень, шаблоны, а в зимнее время — также маты-утеплители для укрытия и защиты от промерзания вырытого грунта,   используемого для обратной засыпки.
Экскаватором грунт недобирают на 100—200 мм, чтобы неосторожным движением ковша не нарушить естественную прочность грунта дна котлована. Затем дно котлована перед установкой фундамента подчищают и выравнивают ручными приспособлениями. При этом объем ручного труда при механизированной экскаваторной копке котлованов достигает 40% суммарных трудозатрат ручного труда на сооружение фундаментов опор ВЛ. Применение универсального экскаватора-планировщика вместо обычных экскаваторов может дать сокращение суммарных ручных трудозатрат на 15%. Кроме экскаватора, комплект машин для сооружения фундаментов может "включать грузоподъемный самоходный или прицепной кран, бульдозер, вибротрамбующую машину. Углы откосов котлованов определяют по нормативам в зависимости от категории, типа и влажности грунта.
Для разработки котлованов под фундаменты опор в мерзлом грунте пользоваться экскаваторами можно лишь при глубине промерзания не свыше 0,25 м. При большей глубине промерзания нужно предварительно раздробить, разрыхлить мерзлый грунт и лишь затем копать экскаватором. В зависимости от глубины промерзания и объемов работ пользуются либо ручными машинами, описанными ниже, либо мощными рыхлителями к бульдозерам, виброклиньями, баровыми машинами и др.
Во многих случаях для строительства ВЛ рационально применять баровые машины. Некоторые из них, изготовленные предприятиями Минэнерго СССР, приведены в табл. 1. Имеются также другие типы баровых машин на гусеничном и колесном ходу, выпускаемых отечественной промышленностью.
Баровой машиной прорезают щели в мерзлом грунте, что облегчает его последующую выемку. Базовый трактор можно использовать в качестве тягача или бульдозера в свободное от резки грунта время.
Таблица 1. Характеристики машин для резки мерзлого грунта

Машина БГМ-1 имеет два бара, что позволяет одновременно прорезать две параллельные щели на расстоянии 775 мм друг от друга либо одну щель. Машина БГМ-5 (рис. 2, а) снабжена бульдозерным отвалом.
На одном из участков строительства ВЛ 750 кВ была использована следующая технология разработки грунта, промерзшего на глубину 1,3—1,6 м. По периметру котлована для фундамента опоры ВЛ прорезалась щель. В зависимости от проектного размера котлована образуемый прямоугольник разрезали вдоль и поперек на 4—8 частей так, чтобы при средней глубине промерзания 1,5 м площадь каждой части не превышала 2 м2 (рис. 2, б).
Вырезанный массив (кусок) мерзлого грунта объемом до 3 м3 стропили вокруг в щелях на глубине 0,5—0,6 м от поверхности специальным стропом, подвешенным к крюку грузоподъемного  прицепного крана Т-75. Затем с одной из сторон удаляемого куска в щель вставляли А-образный бревенчатый шкворень — вагу. Ходом трактора натягивали канат, укрепленный за верхнюю часть ваги, и кусок мерзлого грунта отрывали от талого грунта и краном удаляли из котлована (рис. 2, в).
Как показал опыт работы, отрыв массива происходит на границе промерзания и требует сравнительно небольших усилий. Таким же образом последовательно извлекали весь мерзлый грунт по периметру котлована. После этого котлован докапывали экскаватором Э-652, пользуясь обратной лопатой, зачищали требуемую площадь дна (2,2X2,5 м), краном  СМК-10 монтировали фундамент и бульдозером засыпали котлован и непромерзшим грунтом С послойным уплотнением. В это же время баровой машиной нарезали щели на следующих котлованах, подготовляли под монтаж фундаменты, осуществляя поточность работ. Таким способом за 2 мес. были установлены фундаменты под 70 опор ВЛ 750 кВ.

Рис. 2. Разработка котлована в грунте при глубине промерзания 1,3—1,6 м:
а — баровая машина; б — нарезки продольных и поперечных траншей баром глубже уровня промерзания; в - отрыв от талого грунта промерзшего массива вагой и трактором (справа) и выемка крином (слева); / промерзший грунт, разрезанный <а массивы; 2 — талый грунт, разрабатываемый экскаватором после удаления мерзлого, 3 - траншеи, выполненные баром; 4 — кран Т-75; 5 - удаляемый  массив мерзлого грунта; 6 - вага; 7 — трактор Т-100М; 8—граница промерзания          

Цилиндрические котлованы под стойки железобетонных или деревянных опор, а также лидерные отверстия под сваи бурят различными бурильными или бурильно-крановыми машинами на автомобильно-крановом ходу. Выпускаемые промышленностью машины позволяют выполнять котлованы диаметром до 1000 мм, глубиной до 3—4 м (а со вставкой-удлинителем до 4,5^5 м) в талых грунтах или в грунтах с сезонным промерзанием до 1 м. Ниже указаны характеристики некоторых типов машин.

Бурильные Машины

Бурильно-крановые машины

Указанные бурильные машины предназначены для грунтов I—IV категории; бурильно-крановые машины БМ-302 и БМ-303 — Также для грунтов I—IV категории, а БМТП — для грунтов до VII категории, для чего агрегату, кроме шнека, придается шарошечное долото. В отличие от других бурильно-крановых машин агрегат БМ-802С можно использовать не только для установки опор, но и для бурения скважин под сваи и установки свай в многолетнемерзлых грунтах. Машины других типов иногда применяют для бурения мерзлых грунтов, используя специальные буры, однако ресурс машин и их производительность при этом резко снижаются. Поэтому для разработки промерзших на большую глубину  грунтов применяют специальные средства.
Для уплотнения грунта обратной засыпки пазух, образовавшихся между откосами котлована и фундаментами, промышленностью выпущены самоходные виброграмбовки, имеющие следующие характеристики.

Отечественной промышленностью серийно выпускается ряд машин для бурения скважин в мерзлых грунтах различной структуры. Некоторые из машин, предназначенных для горнодобывающей промышленности, могут в определенных условиях, например для сооружения свайных фундаментов под опоры ВЛ на Севере или бурения котлованов под железобетонные опоры в многолетнемерзлых грунтах, рационально использоваться при строительстве ВЛ. При этом надо учесть стоимость таких машин (табл. 2) и их параметры, часто не совпадающие с условиями строительства ВЛ.
Машины ударно-канатного и ударно-вращательного бурения применимы для мерзлых грунтов любого состава; бурильные машины — для супесей и суглинков; термомеханические — для песков, супесей и суглинков. Бурильно-крановые машины имеют, кроме бурового оборудования, крановое устройство для установки в скважины свай и для выполнения других грузоподъемных работ.
Станки ударно-канатного бурения успешно используются также и для бурения котлованов под железобетонные опоры в скальных грунтах. При этом работа организуется следующим, например, способом. Первым по трассе двигается трактор-тягач, сцепленный с прицепным ударно-канатным -станком, а за ним — вагончик-бытовка и передвижная электростанция, необходимая для питания электродвигателя станка. Необходима также передвижная цистерна с водой, применяемой при бурении.

Бурильные машины.
БТС-500ХЛ I 15 I 0,5 I 37 I До 5 I 8,2X3,9X3,2 БМГ1Т I 3 | 0,65 | 20,3 | До 25 | 12X12X3 Станок буровой шарошечный на тракторе Т-130Г СБШ-160 | 32 | 0,16 | 25 | 12 | 2,7X3,7X3,1 Установка шнекового бурения на тракторе Т-130БГ-1 УШ-2Т | 60 | 0,175 | 20 | 10 | 7,0X3,9X3,2 Буровая установка ударно-вращательного бурения на тракторе ТДТ-вО УГБХ-150 | 150 | 0,5 | 33,9 | До 7,6 | 9.0X11,6X2,5 Термомеханический буровой станок на тракторе ДЭТ-250 ТБС I 12 I 0,5 I 57 I 15 I 16,2X5,2X3,6 АБУ I 12 | 0.65 | 53 |           17,7X5,2X4,7
Если учесть, что при взрывном способе разработки скального грунта необходимы последующая расчистка котлована и применение для закрепления железобетонных опор подземных ригелей или монолитного бетона, то способ ударно-канатного бурения может оказаться эффективнее как взрывного, так и использования передвижных компрессоров и перфораторов.
Таблица 2. Некоторые машины для бурения мерзлых грунтов

Кроме мощных машин, при рытье котлованов могут применяться и небольшие механизмы и ручные машины, выпускаемые отечественной промышленностью в большом ассортименте.
Ручные бетоноломы и молотки используются для рыхления каменистых, плотных и мерзлых грунтов. Электрические бетоноломы выпускаются нескольких типов массой от 6 до 22 кг. Они имеют трехфазный электродвигатель мощностью от 0,3 до 1 кВт, напряжением 220 В с короткозамкнутым ротором и развивают энергию улара от 4 до 25 Дж (0,4—2,5 кгс-м). Пневматические бетоноломы при аналогичной массе (до 18 кг) и тех же габаритах значительно мощнее электрических и развивают в несколько раз большую энергию удара 80—90 Дж; для работы бетонолома необходим сжатый воздух при давлении 0,5 МПа (5 кгс/см2) в количестве до 0,3 м3 в секунду.
Пневмомолотки при том же давлении воздуха легче бетоноломов, их масса составляет от 6 до 10 кг. Они развивают энергию удара от 30 до 45 Дж при расходе воздуха 0,021—0,025 м3/с. Имеются также бетоноломы массой  24 кг, имеющие небольшой двигатель внутреннего сгорания и не нуждающиеся во внешнем подводе энергии.
Перфораторы применяют для бурения шпуров под заделку анкеров вокальных грунтах, используемых для закрепления опор вместо фундаментов и для бурения шпуров под взрывные работы. Электрическими перфораторами, скомплектованными с электровоздуходувками для выноса шлама из шпуров, бурят отверстия диаметром 32—40 мм, глубиной до 0,7—2,0 м при энергии удара 10—25 Дж в зависимости от типа перфоратора. Эти ручные машины имеют массу от 14 до 25 кг. Еще тяжелее (37 кг) перфораторы с двигателем внутреннего сгорания, бурящие шпуры диаметром 40 мм на глубину 1,5 м. Пневмоперфораторы массой 52 кг позволяют бурить скважины диаметром до 85 мм на глубину до 15 м.