Машины для строительства закрытого горизонтального дренажа и трубопроводов

1. Виды дренажа. Конструкции дрен. Виды дренажных материалов

При изучении данного раздела следует вспомнить некоторые определения, приводимые в ГОСТ 26967–86 «Гидромелиорация. Термины и определения». Они даны ниже, причем определения гидромелиоративной системы и гидромелиоративной сети были приведены ранее.

Гидромелиоративная проводящая сеть – часть гидромелиоративной сети, предназначенная для транспортировки воды.

Гидромелиоративная регулирующая сеть – часть гидромелиоративной сети, предназначенная для непосредственного регулирования в заданных пределах влажности почвы.

Переувлажненные земли – земли, почвы которых содержат воду в количестве, затрудняющем их хозяйственное использование.

Водоприемник гидромелиоративной сети – водоток, водоем, понижение рельефа местности и (или) зона неполного водонасыщения горных пород, используемые для сброса в них дренажных и (или) оросительных вод.

Осушение земель – гидромелиорация путем отвода воды из почвогрунта и (или) с его поверхности.

Осушительная система – гидромелиоративная система для осушения земель.

Осушительная сеть – гидромелиоративная сеть для приема избыточных поверхностных и (или) подземных вод и их отвода в водоприемник.

Увлажнительно-осушительная сеть – гидромелиоративная сеть, в которой осушительная сеть используется для увлажнения земель.

Норма осушения – расстояние от поверхности земли до поверхности почвенно-грунтовых вод, обеспечивающее оптимальные условия выращивания сельскохозяйственной культуры.

Способ осушения земель – комплекс определенных мер и приемов сбора и отвода поверхностных и (или) подземных вод.

Гидромелиоративный дренаж – часть осушительной сети, обеспечивающая сбор и отвод воды в проводящую сеть или водоприемник.

Вертикальный гидромелиоративный дренаж – гидромелиоративный дренаж, состоящий из трубчатых колодцев.

Горизонтальный гидромелиоративный дренаж – гидромелиоративный дренаж, дрены которого занимают горизонтальное положение или имеют уклон.

Щелевой гидромелиоративный дренаж – горизонтальный гидромелиоративный дренаж в виде щелевых дрен.

Кротовый гидромелиоративный дренаж – горизонтальный гидромелиоративный дренаж в виде кротовых дрен.

Оградительная осушительная сеть – часть гидромелиоративного дренажа, обеспечивающая перехват вод, притекающих к осушенным землям.

Гидромелиоративная дрена – элемент регулирующей гидромелиоративной сети для сбора и отвода поверхностных и подземных вод.

Нагорная дрена – гидромелиоративная дрена оградительной осушительной сети, предназначенная для перехвата поверхностного стока к осушенным землям.

Ловчая дрена – гидромелиоративная дрена оградительной осушительной сети, предназначенная для перехвата притока подземных вод к осушенным землям.

Кротовая дрена – гидромелиоративная дрена в виде цилиндрической полости в почвогрунте.

Щелевая дрена – гидромелиоративная дрена в виде узкой щели в почвогрунте.

Осушительный коллектор – водовод проводящей осушительной сети для отвода воды, собранной оградительной и регулирующей осушительными сетями.

В мелиоративном строительстве применяются различные виды дренажа.

По ориентации оси дрен он подразделяется на горизонтальный, вертикальный и комбинированный.

Подавляющее большинство дренажа является горизонтальным, и к тому же, как правило, основную часть комбинированного дренажа составляет горизонтальный. Для строительства горизонтального дренажа используются специальные машины – экскаваторы-дреноукладчики и дреноукладчики. Поэтому далее речь будет вестись в основном о горизонтальном дренаже и машинах для его строительства и близких к ним.

По способу строительства дрен горизонтальный дренаж делится на материальный, кротовый, щелевой и повышением водопроницаемости почв.

По виду применяемого дренажного материала материальный дренаж подразделяется на трубчатый, каменный, фашинный и с водопроницаемыми заполнителями.

Трубчатый дренаж по виду материала, из которого изготавливают трубы, бывает керамическим (гончарным), пластмассовым, стеклопластиковым, бетонным, деревянным, соломенным, асфальтовым, шлакобетонным, грунтобетонным.

В настоящее время в мелиоративном строительстве наиболее широко применяется трубчатый пластмассовый дренаж, затем кротовый, далее идут, щелевой и дренаж повышением водопроницаемости почв. Керамический дренаж для строительства новых дренажных систем не применяется.

По способу строительства трубчатый дренаж подразделяется на широкотраншейный, узкотраншейный и бестраншейный.

Кротовый дренаж может выполняться без крепления стенок дрены, или, так называемой, кротовины, или с креплением их.

Щелевой дренаж по форме сечения щели бывает прямоугольного, треугольного и переменного сечения.

По материалу заполнителя дренаж с водопроницаемыми заполнителями делится на песчаный, гравийный, шлаковый, стиромульный и т. п.

Дренаж повышением водопроницаемости почв классифицируют по способу производства работ. Он может выполняться глубоким рыхлением (чизелеванием) почв, щелеванием, прокалыванием отверстий, глубокой вспашкой с внесением слоев песка.

В зависимости от агромелиоративных требований и почвенногрунтовых условий применяют различные конструкции дрен. При строительстве дрен траншейным методом обычно прокладывается траншея, в которую укладываются керамические трубки или пластмассовая дренажная труба. Отводимая дреной из грунта вода проникает в дрену сквозь стыки между трубками или отверстия в стенках пластмассовой трубы.

Для предотвращения попадания внутрь трубы частиц грунта и за счет этого заиливания трубы стыки трубок или трубы полностью покрываются фильтрующим материалом. В качестве таких материалов могут использоваться: природные материалы – мох, солома, торфяная крошка, дерн, гравий, гравийно-песчаная смесь, древесная щепа; искусственные материалы – иглопробивное нетканое волокно, полиэтиленхолст и другие материалы. Кроме того, могут применяться объемные фильтрующие материалы, такие как солома, кокосовое волокно или синтетические материалы.

Пластмассовые трубы поставляются в виде бухт, обернутых в заводских условиях полотном нетканым мелиоративным или полотном геотекстильным иглопробивным.

Полотно нетканое мелиоративное по СТБ 1980–2009 подразделяется на следующие виды:

  • ППВ – из полипропиленовых волокон;
  • ПАН – из полиакрилнитрильных волокон;
  • ПЭВ – из полиэфирных волокон;
  • ПАВ – из полиамидных волокон;
  • СПВ – из смеси отходов производства этих волокон.

В зависимости от способа получения эти виды волокон могут быть иглопробивным (И), термоскрепленным (Т), прошивным (П) или клееным (К).

Ранее при траншейном способе строительства дренажа использовали стеклохолст мелиоративный марок ВВ-М и ВВ-АМ (армированный капроновыми или нейлоновыми нитями). Стеклохолсты имеют беспорядочное расположение стеклянных волокон толщиной 15…20 мкм. Поэтому их прочность невысока. Более высокой прочностью обладают защитно-фильтрующие материалы из нетканого иглопробивного или клееного полотна.

Полотно геотекстильное иглопробивное по СТБ 1104–98 в зависимости от вида исходного сырья подразделяется на виды:

  • ПАВ – из полиамидных волокон;
  • ППВ – из полипропиленовых волокон;
  • ПЭВ – из полиэфирных волокон;
  • СПВ – из смеси отходов полимерных волокон;
  • СПВА – из смеси отходов полимерных волокон армированное.

Дреноукладчики могут выдавливать на дне траншеи канавку, в которую укладывается трубка. Это предотвращает поперечное перекатывание цилиндрических трубок и позволяет более точно уложить пластмассовую трубу. Для того чтобы труба после укладки ее в траншею не перемещалась и не нарушалось положение фильтрующего материала, а также для повышения водоприемной способности дрены и обеспечения возможности проверки правильности укладки трубы, производится присыпание дрены. После этого траншея засыпается полностью. Причем поскольку грунт, возвращенный в траншею, находится в разрыхленном состоянии и впоследствии неизбежно осядет, траншея засыпается с «шапкой». Сечение такой дрены показано на рис. 1, а.

Конструкции траншейных дрен

Рис. 1. Конструкции траншейных дрен: а – типичной широкотраншейной; б – с фильтрующей обсыпкой; в – фашинной; г – каменной; д – дощатой: 1 – обратная засыпка; 2 – фильтрующий материал; 3 – дренажная труба; 4 – фильтрующая обсыпка; 5 – дерн; 6 – фашина; 7 – щебень; 8 – дощатая труба

В плотных грунтах для повышения водоприемной способности дрены могут выполняться с фильтрующей обсыпкой (рис. 1, б). В качестве фильтрующей обсыпки 4 используются крупнозернистый песок, гравий, древесная щепа, шлак, стиромуль, солома. В плывунах трубка может укладываться на дощатый короб.

При небольших осушаемых площадях и отсутствии дренажных материалов промышленного производства дрены могут устраиваться с использованием фашины 6 (связок жердей) (рис. 1, в), камней или щебня 7 (рис. 1, г), дощатых труб 8 четырехугольного или треугольного сечения (рис. 1, д). Для защиты полостей в фашине или камнях от заиления их накрывают слоем перевернутого вниз растительностью дерна 5.

На дренажной системе может предусматриваться устройство дренпоглотителей. Траншея при этом заполняется водопроницаемыми материалами – крупнозернистым песком, гравием, древесной щепой, шлаком, стиромулем, соломой и сверху засыпается грунтом.

При использовании узкотраншейного способа дрена принципиально не отличается от устроенной широкотраншейным способом.

При бестраншейном способе строительства пассивный нож прорезает щель шириной до 0,25 м, в которую одновременно с ее прорезанием обычно укладывается заранее обмотанная фильтрующим материалом пластмассовая труба (рис. 2, а). После прохода машины щель постепенно закрывается.

Конструкции дрен

Рис. 2. Конструкции дрен: а – трубчатой бестраншейной; б – кротовой

Описанные дрены относятся к материальному дренажу.

Кротовый дренаж обычно прокладывается тонким плоским ножом с прикрепленным к нему дренером. Прокладываемая при этом щель получается узкой и закрывается сразу после прохождения машины. Разрез кротовой дрены показан на рис. 2, б. Прокладка рабочим органом одновременно нескольких кротовых дрен на небольшую глубину с целью подачи воздуха к корням растений, т. е. аэрации почвы, называется аэрационным дренажем. Существует способ вспашки почвы с одновременной прокладкой кротового дренажа. Кроме того, может выполняться глубокое рыхление почвы с одновременным образованием кротовой дрены под взрыхленной почвой.

При прокладке щелевого дренажа активный рабочий орган вырезает в грунте щель прямоугольного (рис. 3, а), треугольного (рис. 3, б) или переменного сечения (рис. 3, в). Щель закрывается в верхней части пассивным приспособлением.

Для предотвращения обрушения полости дрен материального трубчатого дренажа используются разнообразные трубчатые материалы. Одним из наиболее распространенных материалов для изготовления труб является глина. Трубы на последней стадии изготовления обжигают, поэтому их называют гончарными, или керамическими.

Виды дренажных щелей различного сечения

Рис. 3. Виды дренажных щелей различного сечения: а – прямоугольного; б – треугольного; в – переменного

Длина труб для зоны осушения составляет 333 мм. Для укладки дрен используют трубы с внутренним диаметром 50 или 75 мм, для укладки коллекторов – 75, 100, 125, 150, 175, 200 или 250 мм. В основном используются трубы цилиндрические (рис. 4, а), шестигранные (рис. 4, б) или восьмигранные (рис. 4, в).

Граненые трубы при одной и той же массе прочнее цилиндрических, более удобны при складировании и транспортировке, но их труднее укладывать, поскольку требуется укладка на грань.

Виды керамических дренажных трубок различного поперечного сечения

Рис. 4. Виды керамических дренажных трубок различного поперечного сечения: а – цилиндрического; б – шестигранного; в – восьмигранного; г и д – с опорной плоскостью; е – рифленой; ж – пористой

Существуют трубы с опорной плоскостью (рис. 4, г и д).

Вода внутрь труб поступает в щель (зазор) между трубами, которую защищают фильтрующим материалом. Повышенную водоприемную способность имеют трубы, по боковой поверхности которых выполнены продольные щели. Существуют трубы с продольными наружными канавками, играющими роль дополнительных каналов для поглощения воды. Еще интенсивнее забирают воду рифленые трубы (рис. 4, е), которые, будучи обернуты плоским фильтрующим материалом, наиболее эффективно поглощают воду из объема грунта, так как вода проникает во внешние впадины трубы по всей ее длине.

Всей поверхностью также забирают воду пористые трубы (рис. 4, ж), которые изготавливают из пористых керамических или синтетических материалов, пластмасс или дробленых отходов и боя при производстве гончарных труб.

Для повышения качества стыковки труб и обеспечения механической связи между ними производятся трубы с вырезами (рис. 5, а), фальцами (рис. 5, б), раструбами (рис. 5, в) и фасками (рис. 5, г).

Виды соединяющихся керамических дренажных трубок

Рис. 5. Виды соединяющихся керамических дренажных трубок: а – с вырезами; б – с фальцами; в – с раструбом; г – с фасками

Благодаря меньшей стоимости при производстве, удобству транспортирования и укладки все большее распространение находят пластмассовые трубы. Они в 7…10 раз легче керамических. Их изготавливают из поливинилхлорида, полиэтилена высокой или низкой плотности.

Гладкие пластмассовые трубы с круглыми и щелевыми (рис. 6, а и б) отверстиями просты при изготовлении, однако при большой толщине стенок они являются довольно жесткими и неудобными при их укладке в траншею, а при использовании тонкостенных труб в процессе засыпания траншеи часто происходит их передавливание комьями грунта. В связи с этим в настоящее время наиболее распространенными являются пластмассовые дренажные трубы гофрированные с кольцевыми и винтовыми гофрами (рис. 6, в и г).

 

Виды пластмассовых дренажных труб

Рис. 6. Виды пластмассовых дренажных труб: а – гладкой с круглыми отверстиями; б – гладкой со щелевыми отверстиями; в – гофрированной с кольцевыми гофрами; г – гофрированной с винтовыми гофрами; д и е – составной

Гофрированные трубы достаточно гибкие и при этом устойчивые к радиальным нагрузкам. Водоприемные отверстия вырезаются во впадинах гофр и бывают щелевыми или круглыми.

Известны также пластмассовые трубы, состоящие из набора кольцевых элементов (рис. 6, д), свободно перемещающихся друг относительно друга. Труба за счет этого легко изгибается. Вода внутрь трубы поступает сквозь щели между кольцами (рис. 6, е).

Трубы изготавливают в прямых отрезках длиной от 5 до 24 м с кратностью 0,25 м, и бухтах с длиной трубы от 30 до 200 мм в зависимости от диаметра труб.

В настоящее время в основном выпускаются трубы, обернутые плоскостным (тканевым) (рис. 7, а) или объемным (рис. 7, б) фильтрующим защитным материалом.

Сечения гофрированных пластмассовых дренажных труб

Рис. 7. Сечения гофрированных пластмассовых дренажных труб, обернутых фильтрующим материалом тканевым (а) и объемным (б): 1 – крепящая нить; 2 – фильтр; 3 – дренажная труба

На рис. 8 приведен вид гофрированной пластмассовой трубы с фильтрующим материалом – стеклотканью.

Гофрированная пластмассовая труба с фильтрующим защитным материалом

Рис. 8. Гофрированная пластмассовая труба с фильтрующим защитным материалом

Согласно СТБ 2119–2010 дренажные трубы в зависимости от кольцевой жесткости подразделяются на классы: SN 4 и SN 8.

В зависимости от конструкции стенки трубы подразделяются на однослойные и двухслойные.

Основные параметры пластмассовых гофрированных дренажных труб, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика пластмассовых гофрированных дренажных труб

Наружный

диаметр трубы Dн

Диаметр круглых

водоприемных

отверстий d

Площадь

водоприемных

отверстий,

см2

Номинальные размеры

щелеобразных

водоприемных отверстий

Длина l Ширина b
Номинальное

значение

Допустимое

отклонение

Не менее Не более Не

менее

Не

более

Не

менее

Не

более

50 ± 0,6 2,0 3,0 20,0 5,0 10,0 1,5 2,5
63 ± 0,8 3,5 24,0 15,0
75 + 0,9

– 0,8

4,0 25,0 15,0
90 + 1,0

– 0,9

25,0 17,0
110 + 1,0

– 0,9

30,0 20,0
125 + 1,4

– 1,0

30,0
160 + 1,6

– 1,0

2,0 4,0 30,0 5,0 20,0 1,5 3,5
200 + 1,7

– 1,2

30,0

Условное обозначение пластмассовой дренажной трубы содержит сокращенное наименование, тип конструкции стенки (для двухслойной трубы), номинальный наружный диаметр, марку полиэтилена по ГОСТ 18599–2001, обозначение покрытия (при его наличии), класс кольцевой жесткости, размер водоприемных отверстий в миллиметрах.

Примеры условного обозначения

  • Труба гофрированная дренажная (ТГД) однослойная, номинальным наружным диаметром 50 мм, изготовленная из полиэтилена марки ПЭ 63, с защитно-фильтрующим покрытием (ЗФП), класса кольцевой жесткости SN 4, с водоприемными отверстиями диаметром 2,5 мм:

ТГД 50–ПЭ 63–ЗФП–SN 4–2,5 СТБ 2119–2010.

  • Труба гофрированная дренажная (ТГД) двухслойная, номинальным наружным диаметром 110 мм, изготовленная из полиэтилена марки ПЭ 63, без защитно-фильтрующего покрытия, класса кольцевой жесткости SN 8, с водоприемными отверстиями длиной 5 мм и шириной 1,5 мм:

ТГД 2–110–ПЭ 63–SN 8–5.1,5 СТБ 2119–2010.

Для коллекторов большого сечения могут применяться гофрированные пластмассовые трубы с плоским основанием, вид сечения которых приведен на рис. 9.

Сечение гофрированной пластмассовой трубы с плоским основанием

Рис. 9. Сечение гофрированной пластмассовой трубы с плоским основанием

Кроме трубчатых дренажных материалов применяются плоские, или так называемые дренажные маты. Например, многоцелевой дренажный материал Enkadrain (рис. 10) представляет собой легкий гибкий полимерный геокомпозиционный дренажный мат, состоящий из дренирующего слоя 1, размещенного между двумя фильтрами 5 из нетканого материала.

Схема дрены, выполненной с использованием дренажного мата

Рис. 10. Схема дрены, выполненной с использованием дренажного мата: 1 – дренирующий слой; 2 – обратная засыпка; 3 – дренажная труба; 4 – защищаемое сооружение; 5 – фильтр

Дренирующий слой состоит из жестких и прочных витых полиамидных нитей, термически скрепленных между собой в точках пересечения и образующих трехмерную открытую структуру. Нетканый фильтр выполнен из термоскрепленных полиэфирных волокон с полиамидной оболочкой. Он пропускает мелкие частицы, задерживая крупные, которые, накапливаясь на фильтре, образуют внешний фильтрующий слой. Мелкие частицы, попадающие в дренирующий слой, смываются водой. При устройстве дрены мат устанавливается в вертикальное положение. В нижней части траншеи укладывается дренажная труба 3, которая может изолироваться фильтром мата. Траншея засыпается вынутым грунтом 2. На рис. 10 показан вариант использования дренажного мата для защиты от грунтовых вод подземных сооружений, например, фундаментов 4.

Кроме дренажных труб при укладке дренажа используется дренажная арматура. Для соединения дрен с коллектором применяются колена и тройники, а для соединения труб между собой могут использоваться переходники, муфты или отрезки труб, охватывающие соединяемые трубы. Начало (исток) дрены или коллектора во избежание попадания в них грунта затыкается фильтрующим материалом или специальной пластмассовой заглушкой (рис. 11, б), обвязывается стеклохолстом или при укладке керамического дренажа может использоваться специальная дренажная закрытая с одного конца труба с дренажными отверстиями (рис. 11, а).

Элементы закрытия истока дрены

Рис. 11. Элементы закрытия истока дрены: а – труба с дренажными отверстиями; б – пластмассовая заглушка

2. Способы присыпания дрен

В зависимости от грунтовых условий применяется несколько схем присыпания дрен. Грунт 2 для присыпания дренажной трубы 1 может возвращаться из кавальера 3 извлеченного грунта (рис. 12, а). Чаще используется схема, при которой присыпание производится штыковыми лопатами вручную рабочими дренажной бригады, которые в процессе укладки дренажных труб подрезают и обрушивают кромки 2 траншеи (рис. 12, б). При этом сечение обрушиваемого грунта является треугольным. Однако способ этот трудоемок и снижает скорость строительства дренажа.

Для механизированного присыпания может использоваться приспособление, которое крепится сбоку к толкающей раме бульдозера или цепляется сзади к трубоукладчику дреноукладчика. Оно подрезает и обрушивает кромки траншеи по треугольному или прямоугольному сечению (рис. 12, в). Для того чтобы возможные камни или комья падающего грунта не сбивали со своего места дренажную трубку, не разбивали или не передавливали ее, к приспособлению крепится пирамидка 4. Грунт присыпки, падая на пирамидку, разбивается и ссыпается к стенкам траншеи. Иногда для присыпки требуется забрать грунт из стенок траншеи. В этом случае он вырезается приспособлением с совковыми ножами по схеме, представленной на рис. 12, г. Для предохранения дренажных трубок от воздействия камней или комьев к приспособлению может крепиться пирамидка 4 или гребенка 5. Комья грунта, падающие на гребенку, разбиваются о нее, частично просыпаются сквозь пальцы гребенки, а частично ссыпаются позади нее, равномерно присыпая трубку.

Схемы присыпания дрен

Рис. 12. Схемы присыпания дрен: а – с возвратом грунта из кавальера; б – с треугольным обрушением кромок траншеи; в – с прямоугольным обрушением кромок траншеи; г – с подрезанием стенок траншеи; д – с обрушением одной кромки траншеи: 1 – дренажная труба; 2 – грунт присыпки; 3 – кавальер; 4 – пирамидка; 5 – гребенка

Приспособление для присыпания дренажной трубы с подрезанием кромки траншеи по схеме, показанной на рис. 12, д, применяется на экскаваторах-дреноукладчиках. Установка такого приспособления схематически изображена на рис. 13.

экскаватор-дреноукладчик с приспособлением для присыпания дренажной трубы с подрезанием кромки траншеи

Рис. 13. Схема экскаватора-дреноукладчика с приспособлением для присыпания дренажной трубы с подрезанием кромки траншеи: 1 – петля троса; 2 – трубоукладчик; 3 – рабочий орган; 4 – трос; 5 – нож

Приспособление состоит из ножа 5 и троса 4, крепящегося одним концом к ножу, а другим – к задней части трубоукладчика 2. В месте крепления к трубоукладчику трос образует петлю 1. Нож, прикрепленный к раме дреноукладчика перед рабочим органом 3, в процессе прокладки траншеи разрезает грунт сбоку от траншеи, а трос располагается в образуемой ножом щели. Петля троса подрезает по наклонной плоскости грунт, который по этой плоскости сползает и падает на дно траншеи, присыпая трубку.

Присыпатель переводится в рабочее (опущенное) положение гидроцилиндром.

В ноже имеются дополнительные отверстия для регулировки глубины его установки. Высота точки крепления троса к трубоукладчику и длина петли выбираются в зависимости от глубины траншеи и характера грунта.

Предусмотрена возможность перестановки присыпателя на правую сторону машины. При этом необходимо использовать нож с противоположным изгибом из комплекта сменного оборудования.

3. Классификация дренажных машин и траншеекопателей

Дренажные машины по типу прокладываемых дрен делятся на машины для строительства трубчатого, кротового, щелевого дренажа и для повышения водопроницаемости грунта.

По ширине прокладываемой траншеи дреноукладчики делятся на широкотраншейные, узкотраншейные и бестраншейные.

По типу рабочего органа дреноукладчики, машины для прорезания щелей и траншеекопатели подразделяются на многоковшовые цепные, скребковые цепные, многоковшовые роторные, шнековые, баровые, шнековые, ножевые, комбинированные и др.

Баровые в основном используются для прорезания одной, двух или одновременно трех щелей в твердых грунтах и имеют обычно цепной или фрезерный рабочий орган.

По способу реализации энергии двигателя рабочие органы делят на пассивные, активные и активно-пассивные.

По способу удаления грунта от траншеи – без удаления, шнеком, поперечным скребковым конвейером, поперечным ленточным конвейером, метателем, сдуванием.

По способу привода рабочего органа – с механическим или гидравлическим приводом.

По способу перемещения рабочего органа с целью изменения глубины дрены или траншеи различают машины:

  • с поворотом рабочего органа вокруг поперечного горизонтального вала;
  • с плоскопараллельным перемещением рабочего органа;
  • с комбинированным подъемом на рычагах и с поворотом вокруг поперечного вала;
  • с накаткой лебедкой по направляющим;
  • с изменением положения рабочего органа относительно опор рабочего оборудования.

Кроме того, дренажные машины и траншеекопатели бывают с дополнительной кабиной, с перемещаемой кабиной, гусеничные, колесные, четырехгусеничные, с дополнительной опорой для рабочего органа.

4. Дренажные машины с пассивными рабочими органами

К дренажным машинам с пассивным рабочим органом относятся машины кротодренажные, бестраншейные с черенковым ножом, со ступенчатым ножом, с V-образным ножом (Δ-плугом).

Схема навесного рабочего органа кротодренажной машины показана на рис. 14.

Схема навесного кротодренажного рабочего органа

Рис. 14. Схема навесного кротодренажного рабочего органа: 1 – рама; 2 – нож; 3 – соединительная цепь; 4 – дренер

Рабочий орган посредством рамы 1 присоединяется к базовому трактору. Его навесная система обеспечивает перемещение рабочего органа в вертикальной плоскости, что необходимо для перевода рабочего органа из транспортного положения в рабочее и наоборот, а также для регулирования глубины и уклона дрены. При движении машины вперед тонкий плоский нож 2 прорезает в грунте вертикальную щель, которая впоследствии закрывается благодаря деформации грунта, а прикрепленный к ножу цепью 3 дренер 4 формирует в грунте цилиндрическую полость – кротовую дрену.

Известное оборудование подобного типа имеет данные, приведенные в табл. 2.

Таблица 2. Технические данные кротодренажных машин

Показатели МД-1 МД-9
Тип базового трактора Гусеничный (кл. 3) Гусеничный (кл. 6)
Количество прокладываемых дрен 1 2
Скорость прокладки дрен, м/ч 1200…1500 2400…2900
Глубина дрен, м 0,7…1,5 0,5…1,5
Диаметр дрен, мм 200, 250 80, 100, 200, 250

Схема полунавесного рабочего органа кротодренажной машины показана на рис. 15, а. Он снабжен колесной опорой 5 и дисковым или ножевым 2 дернорезом. Основной нож 3 имеет обратный наклон, что уменьшает выглубляющее усилие. Дренер 4 к ножу крепится жестко. Регулирование глубины обеспечивается путем перемещения ножа 3 относительно рамы 1.

Схема полунавесного кротодренажного рабочего органа

Рис. 15. Схема полунавесного кротодренажного рабочего органа с одинарным (а) и двойным дренером (б): 1 – рама; 2 – нож дернореза; 3 – нож; 4 – дренер; 5 – опора; 6 – дренер передний; 7 – цепь; 8 – дренер задний

Прокладка кротовой дрены большего диаметра может осуществляться двойным дренером (рис. 15, б). В этом случае к основному ножу жестко крепится передний дренер 6, а к нему посредством цепи 7 – задний дренер 8.

Широко применяются дренеры с конусным (рис. 16, а) и со скошенным плоским передним концом (рис. 16, б).

Типы дренеров и схем уплотнения грунта

Рис. 16. Типы дренеров и схем уплотнения грунта: а – с конусным передним концом; б – со скошенным передним концом; в – уплотнение грунта дренером типа а; г – уплотнение грунта дренером типа б

Указанные типы дренеров отличаются схемой уплотнения грунта в зоне, прилегающей к полости дрены, что показано на рис. 16, в и 2.16, г. Если стенки дрены переуплотнены, то в дрену плохо проходит вода, а действующее давление грунтовых вод приводит к быстрому обрушению стенок дрены. При втором варианте облегчается проникновение влаги в полость дрены, так как зона вокруг дрены в нижней ее части уплотнена меньше, чем при применении дренера с конусным передним концом.

Кротодренажный рабочий орган с вырезающей головкой (рис. 17) предназначен для прокладки кротового дренажа при обеспечении близкой к оптимальной схеме уплотнения грунта. Головка режущей кромкой с фаской при продвижении вперед вырезает грунт, переводит его вниз под основание головки и уплотняет в полости, образуемой нижней клиновой частью головки. При этом вокруг ножа и верхней части головки образуется зона с незначительным уплотнением грунта, через которую в дрену проходит вода. Нижняя зона дрены имеет высокое уплотнение.

Рабочий орган с вырезающей головкой

Рис. 17. Рабочий орган с вырезающей головкой: а – вид сбоку; б – вид спереди; в – схема дрены

Пассивные рабочие органы обычно имеют высокое тяговое сопротивление. Пониженное тяговое сопротивление имеет кротодренажный рабочий орган с разделенной схемой работы (рис. 18). Рабочее оборудование устанавливается на тягач 1. При прокладке кротовой дрены тягач с заглубленным ножом 3 перемещается вдоль оси будущей дрены и прорезает щель в грунте на требуемой глубине. Дренер 5 при этом находится в начале у устья будущей дрены. Трос 4, соединяющий дренер с лебедкой 2, разматывается. После продвижения тягача на нужное расстояние он останавливается и включает привод лебедки. Дренер начинает подтягиваться к тягачу, прокладывая при этом кротовую дрену.

Кротодренажный рабочий орган с разделенной схемой работы

Рис. 18. Кротодренажный рабочий орган с разделенной схемой работы: 1 – тягач; 2 – лебедка; 3 – нож; 4 – трос; 5 – дренер

При такой схеме достигается снижение тягового сопротивления и стабилизируется усилие в тросе, что снижает вероятность его обрыва, однако не гарантируется требуемая глубина дрены.

Пониженное тяговое сопротивление имеют также кротодренажный рабочий орган с активным дренером (рис. 19, а) и с активной режущей кромкой (рис. 19, б).

Кротодренажный рабочий орган

Рис. 19. Кротодренажный рабочий орган с активным дренером (а) и активной режущей кромкой (б)

Активный дренер приводится во вращение механической трансмиссией, расположенной в вертикальном ноже, и имеет на боковой поверхности шнек, который при вращении дренера ввинчивается в грунт. Это снижает сопротивление дренера, а сама дрена имеет рыхлые стенки. Однако нож при этом получается толстым и имеет сам большое сопротивление.

Рабочий орган с активной режущей кромкой (рис. 19, б) прорезает вертикальную щель скребковой цепью, а дрену формирует дренером. Тяговое сопротивление при этом существенно снижается.

С целью снижения тягового сопротивления разработан эластичный дренер, диаметр которого зависит от давления рабочей жидкости, циклически подаваемой в него. При низком давлении рабочей жидкости диаметр дренера минимальный, и в этот момент колеблющийся нож перемещает его вперед, затем нож останавливается, а в дренер подается рабочая жидкость, и он, будучи неподвижным, раздвигает стенки дрены до проектного диаметра.

Существует эластичный дренер, прокалывающий подземную полость при циклической подаче рабочей жидкости в него.

На плотных слабопроницаемых почвах применяются рыхлителикротователи, совмещающие глубокое рыхление почв с прокладкой кротовых дрен.

Рыхлитель-кротователь (рис. 20) обычно является полунавесным оборудованием. С помощью рамы 1 он крепится к базовому трактору и в процессе работы опирается на колеса 6. К раме крепится нож дернореза 2, предназначенный для разрезания дерна, что повышает качество работы и несколько снижает тяговое сопротивление оборудования. Основной нож 4 крепится к раме с возможностью его ступенчатой переустановки по высоте благодаря имеющимся в нем отверстиям. Подъем и рыхление грунта производятся прикрепленной к ножу пластиной 3, а формирование кротовины – дренером 5.

Образующееся сечение грунта показано на рис. 20, б. Такая дрена хорошо аэрирует почву и легко забирает поверхностные воды, переводя их в более глубокие слои и создавая запас влаги. Однако она не очень устойчива.

Рыхлитель-кротователь

Рис. 20. Рыхлитель-кротователь: а – вид сбоку; б – вид спереди: 1 – рама; 2 – дернорез; 3 – пластина; 4 – основной нож; 5 – дренер; 6 – опорные колеса

Для повышения устойчивости дрены используется оборудование, имеющее дополнительный, прикрепленный к основному нож, к которому крепится дренер (рис. 21). Дрена (рис. 21, б) в этом случае располагается ниже взрыхленного грунта, что повышает ее устойчивость и срок службы.

Рыхлитель-кротователь с дополнительным ножом

Рис. 21. Рыхлитель-кротователь с дополнительным ножом: а – вид сбоку; б – вид спереди

Для улучшения поступления воздуха в почвенный корнеобитаемый слой применяется рабочий орган для аэрационного дренажа, выполняющий частичное рыхление почвы и создающий под пахотным слоем на небольшой глубине ряд кротовых дрен (рис. 22).

Рабочий орган для аэрационного дренажа

Рис. 22. Рабочий орган для аэрационного дренажа: а – вид сбоку; б – вид спереди

Существует специальный плуг, выполняющий вспашку и образующий кротовины под вспаханным слоем почвы (рис. 23). Такая операция ускоряет уход поверхностных вод и создает запас влаги в подпахотном слое.

Плуг с дренером

Рис. 23. Плуг с дренером

Кротовый дренаж является самым простым и дешевым. Он прокладывается на глубине от 0,3 до 1,3 м, диаметр дрен – от 50 до 250 мм. Дрены меньшего диаметра прокладываются в плотных минеральных грунтах, а большего – в торфяных.

Устройство кротового дренажа является наиболее простым и производительным методом осушения земель, однако срок службы кротовых дрен составляет 2…3 года. Низкий срок службы обусловлен обрушением стенок дрены из-за их непрочности. В настоящее время в разных странах разрабатываются и усовершенствуются машины, выполняющие прокладку дрены пассивным кротовым рабочим органом с одновременным креплением ее стенок.

Известны три основных способа крепления кротовых дрен: непрерывное формирование пористой трубы в полости дрены, оплавление стенок дрены и укрепление стенок дрены полимерным самотвердеющим материалом.

Суть первого способа состоит в том, что при прокладке дрены в ее полость непрерывно подается жидкий керамзитобетон или грунтобетон. Из него специальным аппаратом формируется пористая труба. Для ускорения схватывания бетона избыток воды может отсасываться. Близкой к этой технологии является технология, при которой труба формируется из асфальта. Толщина таких стенок обычно составляет 4…6 мм. Скорость прокладки порядка 2 км/ч.

По второму способу дренер в результате термохимической реакции или под воздействием токов высокой частоты нагревается до температуры около 1000 °С. Это приводит к плавлению минеральной части грунта и выгоранию органической, благодаря чему на стенке дрены образуется пористый стекловидный слой толщиной 3…4 мм.

Третий способ заключается в том, что на раму рабочего оборудования кротователя устанавливается емкость с насосом. В емкость заливается самотвердеющий на воздухе полимерный материал. Насосом по трубопроводу он подается к полому дренеру, имеющему отверстия на поверхности, формирующей дрену. Полимерный материал через отверстия в дренере попадает на стенки дрены и укрепляет ее. Дрена может быть круглого или треугольного сечения и использоваться как осушительная или для подачи в нее оросительной воды, а также нагнетания в нее сточных вод при подпочвенном увлажнении.

В настоящее время строится в основном материальный дренаж. Наиболее простыми рабочими органами для укладки дренажа являются пассивные. На рис. 24 показана схема пассивного рабочего оборудования с черенковым ножом. Оборудование базируется на раме 2, которая соединяется с базовой машиной. При перемещении последней нож дернореза 3 режет дерн, черенковый нож 4 формирует в грунте щель шириной, достаточной для пропускания в нее пластмассовой дренажной трубы 6, которая предварительно наматывается или в виде бухты надевается на барабан 1. Труба пропускается сквозь направляющие кольца 7 и при ее укладке в щель прижимается ко дну роликом 5.

Бестраншейный рабочий орган с черенковым ножом

Рис. 24. Бестраншейный рабочий орган с черенковым ножом: 1 – барабан; 2 – рама; 3 – дернорез; 4 – черенковый нож; 5 – прижимной ролик; 6 – дренажная труба; 7 – направляющее кольцо

На основе итальянского оборудования ОАО «Амкодор-КЭЗ» выпускает машину дренажную ирригационную МДИ. Она агрегатируется с трактором БЕЛАРУС 3022 и предназначена для укладки полиэтиленовых дренажных труб наружным диаметром до 65 мм на глубину до 1000 мм. Масса оборудования – 2500 кг. Схема оборудования, опирающегося на грунт, приведена на рис. 25.

Оно состоит из рамы 2 с площадкой для рабочего, дополнительной опоры 1, опорных колес 8, пустотелого ножа 7, стойки 5 с установленым на ней барабаном 6 с бухтами пластмассовой трубы 4. Для задания глубины укладки на рабочем оборудовании может устанавливаться приемник лазерного луча 3.

Опора 1 служит для установки рабочего оборудования при хранении. При работе она поднята, а рабочее оборудование опирается на навесную систему базового трактора и опорные колеса 8. Нож 7 формирует в грунте щель, в которую укладывается разматываемая с

барабана и проходящая по пустотелому ножу дренажная труба.

Схема оборудования МДИ

Рис. 25. Схема оборудования МДИ: 1 – дополнительная опора; 2 – рама; 3 – приемник лазерного луча; 4 – дренажная труба; 5 – стойка; 6 – барабан; 7 – нож; 8 – колесная опора

Вид ножа показан на рис. 26, а, а рабочего оборудования в целом – на рис. 26, б.

Нож и общий вид оборудования МДИ

Рис. 26. Нож (а) и общий вид (б) оборудования МДИ

На рис. 27 показана МДИ в работе.

Оборудование МДИ в работе

Рис. 27. Оборудование МДИ в работе

Для укладки пластмассового дренажа в торфяных и минеральных грунтах, не содержащих камней, служит бестраншейный дреноукладчик МД-12. Его базой является унифицированное шасси УШ. Рабочий орган схематически представлен на рис. 28. С помощью навески рабочий орган заглубляется в грунт и при движении машины вперед режущая часть 5 ножа раздвигает грунт, образуя щель шириной 0,25 м.

В процессе работы режущая часть должна образовывать с вертикалью угол φ, равный 19…20°. Такое положение режущей части и наличие носовины 4 снижают усилие, стремящееся выглубить нож. Для предотвращения преждевременного обрушения щели служат боковые щиты 6. Требуемая глубина щели обеспечивается или подъемом, или опусканием рабочего органа гидроцилиндрами навески (регулирование глубины от базы) либо при плавающем положении гидроцилиндров навески – гидроцилиндром 7 рабочего органа, упирающим его в дно щели и приподнимающим за счет этого части 4 и 5 и тем самым уменьшающим глубину щели. Такой способ называется регулированием от дна.

Укладываемая дренажная труба 2, обернутая фильтрующим материалом, разматывается с барабана 1, поступает в рабочий орган и прижимается к дну роликом 8. Щель закрывается за счет частичного обрушения и восстановления упругодеформированного грунта.

Для повышения качества работы за счет уменьшения разрывов дерна перед режущей частью устанавливается управляемый гидроцилиндром пассивный дисковый дернорез 3.

Схема рабочего органа дреноукладчика МД-12

Рис. 28. Схема рабочего органа дреноукладчика МД-12: 1 – барабан; 2 – дренажная труба; 3 – дисковый дернорез; 4 – носовина; 5 – нож; 6 – щиты боковые; 7 – гидроцилиндр рабочего органа; 8 – прижимной ролик

На минеральных грунтах максимальная глубина дрены составляет 1,6 м, а на торфяных – 1,8 м.

В зоне орошения применяется дреноукладчик МД-13 со ступенчатым ножом. Схема его рабочего органа представлена на рис. 29.

Каждая вышерасположенная ступень ножа 1 шире, чем нижерасположенная. Благодаря этому более широкая часть приподнимает вырезаемый слой и создает полость, в которую поступает грунт, срезаемый нижерасположенной частью.

Такая схема работы снижает тяговое сопротивление рабочего органа. Барабан 5 с укладываемой пластмассовой трубой 4 устанавливается на рабочий орган 2. Труба пропускается сквозь рабочий орган и укладывается на дно траншеи. При укладке с обсыпкой песок или гравий засыпается в расположенный сбоку приемный раструб 3. Максимальная глубина укладки – 3 м. Рабочий орган все же имеет достаточно большое тяговое сопротивление, поэтому он агрегатируется с двумя гусеничными тракторами Т-330.

Схема рабочего органа дреноукладчика МД-13 со ступенчатым ножом

Рис. 29. Схема рабочего органа дреноукладчика МД-13 со ступенчатым ножом: 1 – ступенчатый нож; 2 – рабочий орган; 3 – приемный раструб; 4 – дренажная труба; 5 – барабан

Меньшее тяговое сопротивление имеет V-образный рабочий орган, или так называемый дренажный плуг, или Δ-плуг. Его схема представлена на рис. 30. Одна из боковых стенок, в данном случае правая, и днище выполнены в форме клиньев, которые режущими кромками 1 вырезают в грунте призму 3, приподнимают и наклоняют ее. При этом в теле грунта образуется полость, в которую внутри сдвоенной правой стенки пропускается дренажная труба 2.

При таком способе грунт не разрушается и не уплотняется, а только вырезается и приподнимается, что позволяет не нарушать его структуру и уменьшать энергоемкость процесса укладки дрены.

Схема работы V-образного плуга

Рис. 30. Схема работы V-образного плуга (Δ-плуга): а – вид сбоку; б – вид сверху; в – вид спереди: 1 – режущие кромки плуга; 2 – дренажная труба; 3 – призма грунта

Один из вариантов машины с Δ-плугом представлен на рис. 31.

Дреноукладчик с Δ-плугом

Рис. 31. Дреноукладчик с Δ-плугом

При обсыпании дренажных труб сыпучим фильтрующим материалом для механизации подачи материала в дренажную траншею или щель рекомендуется применять перегружатели дренажной засыпки, краткая характеристика которых приведена в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика перегружателей дренажной засыпки

Наименование и марка Тип База Вместимость

бункера;

высота

разгрузки

Производительность, м3 Операция
Перегружатель фильтрующей засыпки П-3 Прицепной Трактор класса 1,4 4 м3 84 Непрерывная загрузка материала в бункер дреноукладчика
Перегружатель фильтрующей засыпки многоцелевой (без марки) Фронтальный с системами стабилизации, определения наполнения бункера, засыпки траншеи Собственная мощностью 220 кВт 10 м3;

до 2,3 м

30…60 Непрерывная загрузка материала в бункер дреноукладчика, заравнивание и уплотнение грунта в траншее
Перегружатель фильтра ПП-4 Прицепной Трактор класса 3…5 5 м3;

до 1,2 м

30…50 Перевозка фильтрующего материала и перегрузка его в дреноукладчик
Перегружатель фильтра

ПФП-13

Прицепной Трактор класса 3…5 7 м3;

до 1,2 м

30…50 Перевозка фильтрующего материала и перегрузка его в дреноукладчик
Засыпательуплотнитель ЗУГД Навесной для траншей шириной 0,28 и 0,8 м Трактор класса 3…5 30…50 Обратная засыпка и уплотнение грунтов в траншее до 3 м
Перегружатель фильтра (без марки) Прицепной Трактор класса 3…5 4 м3 30…50 Перевозка фильтрующего материала и перегрузка его в дреноукладчик или траншею

5. Экскаваторы-дреноукладчики и траншеекопатели с активными рабочими органами

В настоящее время в мелиоративном строительстве применяются экскаваторы-дреноукладчики ЭТЦ-202Б, ЭТЦ-2011-1 и ЭТЦ-2011-2. ОАО «Амкодор-КЭЗ» выпускает экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-203.

Согласно их техническому описанию экскаваторы-дреноукладчики предназначены для рытья траншей в немерзлых грунтах 1…3 категорий с выдерживанием заданного уклона дна траншеи и одновременной укладки в отрываемую траншею гофрированных пластмассовых труб, керамических дренажных трубок, рулонных фильтрующих материалов для обертывания укладываемых труб, соединительных муфт и сыпучего фильтрующего материала.

Указанные экскаваторы-дреноукладчики обеспечивают разработку траншеи глубиной до 2,3 м как на ровной расчищенной трассе, так и при переезде местных неровностей (бугров, кочек, камней и т. п.) при наклоне экскаватора вперед до 5°.

Экскаваторы могут работать на подъемах и спусках с наклоном до 10°, на косогорах – до 5°, преодолевать в транспортном положении подъемы до 15° и косогоры до 7°.

На нерасчищенной трассе при наличии местных неровностей высотой свыше 15 см, продольного уклона свыше 5°, поперечного уклона 3°, а также при наличии камней или погребенной древесины в траншее точность выдерживания заданного уклона дна траншеи не гарантируется.

Экскаваторы ЭТЦ-202Б, ЭТЦ-2011-2 и ЭТЦ-203 прокладывают траншею шириной 0,5 м в грунтах с возможным наличием отдельных твердых включений размером не более 350 мм. Они могут выполнять очистку бермы и присыпание дрены гумусным слоем, вырезаемым из кромки траншеи.

Экскаватор ЭТЦ-2011-1 прокладывает траншею шириной 0,25 м в грунтах с возможным наличием отдельных твердых включений размером до 100 мм. Может производить обсыпку дрены песчано-гравийной смесью, щепой, шлаком или гранулированным полистирольным материалом (стиромулем).

Технические характеристики экскаваторов приведены в табл. 4. На рис. 32 показана схема, соответствующая экскаваторам-дреноукладчикам ЭТЦ-202Б и ЭТЦ-2011-2.

Таблица 4. Основные технические данные экскаваторов-дреноукладчиков

Показатели ЭТЦ-202Б ЭТЦ-2011-1 ЭТЦ-2011-2 ЭТЦ-203
Глубина траншеи, м 2+0,3 2+0,3 2+0,3 2
Ширина траншеи, м 0,5 0,25 0,5 0,5
Обеспечиваемый уклон дна траншеи 0,02…0,002
Рабочие скорости экскаватора:

первый диапазон, м/ч второй диапазон, м/ч

14…260

34…620

14…349

32…825

14…349

32…825

14…590
Производительность при работе в грунтах

I категории при глубине траншеи 1,2 м, м3/ч (не менее)

85 при

глубине 2 м

250 210 85 при глубине 2 м
Транспортные скорости, км/ч 1,18; 2,0;

2,78; 4,71

1,45; 2,33;

3,42; 5,51

1,45; 2,33;

3,42; 5,51

0…4,7
Скорости заднего хода, км/ч 1,06; 1,78;

2,49; 4,19

1,20; 2,08;

3,05; 4,92

1,20; 2,08;

3,05; 4,92

0…4,7
Марка двигателя Д-242 Д-240 Д-240 Д-245
Мощность двигателя, кВт 44,1 55,1+3,7 55,1+3,7 79
Габариты экскаватора в транспортном положении, мм:

длина с барабаном для пластмассовой трубы

ширина с барабаном высота по трубоукладчику

11500 ± 150

2700 ± 50

4950 ± 150

11350 ± 150

3210 ± 50

5680 ± 150

11350 ± 150

3210 ± 50

5680 ± 150

13740

2750

4450

Конструктивная масса, кг 10800 ± 250 12200 ± 250 12500 ± 250 14000
Ширина гусениц, мм 533 533 533 600
Среднее давление на грунт, кПа 33 ± 1 30 30 35
Шаг ковшовой цепи, мм 190 190 190 190
Шаг ковшей, мм 950 570 760 950
Число ковшей 12 20 15 12
Вместимость ковша, л 23 9 23 23
Скорости ковшовой цепи, м/с 0,78; 1,31 1,06; 1,72 0,91; 1,47 Бесступенчато
Ширина ленты транспортера, мм 650
Скорость ленты транспортера, м/с 3,19; 4,77 4,5 4,5
Максимальный диаметр укладываемых труб, мм:

пластмассовые:

а) предварительно обернутые б) изолируемые на дреноукладчике

керамические:

а) без изоляции стеклохолстом б) изолируемые на дреноукладчике

75

190

110

63

75

50

110

110

250

100

110

50…150

Основной частью экскаватора-дреноукладчика является энергетический модуль 10 на гусеничной ходовой части 11, которая обеспечивает транспортное перемещение за счет передачи вращения механической трансмиссией от двигателя на ходовую часть или рабочее оборудование при копании траншеи. В этом случае передвижение с возможностью бесступенчатого регулирования его скорости обеспечивается гидроприводом хода от гидромотора.

Схема многоковшового цепного экскаватора-дреноукладчика

Рис. 32. Схема многоковшового цепного экскаватора-дреноукладчика: 1 – трубоукладчик; 2 – копирный трос; 3 – штатив; 4 – гидроцилиндр управления трубоукладчиком; 5 – датчик уклона; 6 – рама; 7 – гидроцилиндры управления рабочим органом; 8 – пилон; – бункер; 10 – энергетический модуль; 11 – ходовая часть; 12 – очиститель ковшей; 13 – отвальный конвейер (транспортер); 14 – ковш; 15 – натяжной барабан

Копание траншеи осуществляет рабочий орган, состоящий из рамы 6, присоединенной с возможностью поворота в вертикальной плоскости к пилону 8, и ковшовой цепи с прикрепленными к ее звеньям двенадцатью ковшами 14. В верхней части рамы установлены на турасном валу две ведущие звездочки, а в нижней – натяжной барабан 15. К нижней части рамы с возможностью перемещения по дугообразным направляющим присоединен трубоукладчик 1, поднимаемый и опускаемый гидроцилиндром 4.

При укладке дренажа экскаватор подъезжает к месту начала будущей траншеи и ориентируется по ее оси, которая отмечается вешками. После этого включается привод ковшовой цепи, рабочий орган опускается цилиндрами 7 и заглубляется в грунт при минимальной скорости передвижения экскаватора. Движущиеся ковши 14 при этом разрабатывают грунт, забирают его и поднимают вверх. Ковши опрокидываются, и грунт из них высыпается, попадая на ленточный транспортер 13, который может выгружать грунт на правую или левую сторону по ходу экскаватора. Для очистки ковшей от грунта на турасном валу, приводящем в движение ковшовую цепь с ковшами, установлен скребковый очиститель ковшей 12. Верхняя часть рабочего органа закрыта бункером 9, направляющим грунт, высыпающийся из ковшей, на транспортер.

После заглубления рабочего органа на требуемую глубину ускоряется рабочий ход экскаватора и прокапывается траншея длиной, несколько превышающей длину трубоукладчика 1. Затем с помощью гидроцилиндра 4 трубоукладчик опускается на дно траншеи и производится ее дальнейшая прокладка.

Если производится укладка керамических дренажных трубок, то после заглубления трубоукладчика на необходимую глубину и отрывки траншеи на длину, при которой между трубоукладчиком и коллектором возможно уложить не менее одной дренажной трубки, производится присоединение дренажной трубки к коллектору. При этом свободный конец подстилающей ленты фильтрующего материала должен быть подтянут к коллектору и закреплен.

После присоединения первой дренажной трубки к коллектору к этой трубке подводят другие трубки, осторожно опуская их по направляющему желобу в трубоукладчике вручную или с помощью ручного инструмента, прилагаемого к экскаватору. Свободный конец верхней покрывающей ленты фильтрующего материала закрепляют в начале дрены и продолжают рытье траншеи.

Для обеспечения требуемой глубины и уклона дна траншеи используются специальные системы обеспечения требуемых глубины и уклона дрен. На рис. 32 показана система, использующая устанавливаемый на регулируемых штативах 3 копирный трос 2 и электромеханический датчик сигнала 5, который крепится к раме рабочего органа.

В состав бригады, обслуживающей экскаватор, входит не менее трех человек: машинист, рабочий-трубоукладчик и дренажный рабочий. Если грунтовые условия позволяют вести укладку дрен с максимальной скоростью, состав бригады может быть увеличен для более быстрой установки копирной проволоки и подачи трубок дренажному мастеру. Дополнительный рабочий требуется и тогда, когда применяются дренажные материалы низкого качества и требуется постоянно вручную поправлять укладываемые трубки.

Рабочий-трубоукладчик производит укладку трубок в желобок трубоукладчика, добиваясь поворотом трубки в желобке минимальных зазоров в стыках соседних трубок.

При возникновении больших зазоров между трубками рабочий в момент установки их на желобок нажимает на столб трубок. Трубки рекомендуется устанавливать легким ударом для снятия с торцов возможных заусенцев и наплывов. Если трубки с требуемым зазором не устанавливаются, их нужно отбраковать.

Во избежание сдвигания трубок или покрывающей ленты необходимо производить их присыпание гумусным слоем грунта толщиной 0,2…0,3 м.

При работе в каменистых грунтах трубоукладчик иногда испытывает резкие толчки в вертикальном направлении из-за ударов ковшей о камни, поэтому во избежание выпадения керамических трубок из желоба трубоукладчика необходимо столб трубок прижимать одной рукой к желобку, а другой производить укладку трубок в желобок. Для предотвращения падения трубок с верхней платформы трубоукладчика на рабочего, находящегося в трубоукладчике, запрещается укладывать трубки на платформу выше стенок трубоукладчика. При работе в грунтах, содержащих много камней, что вызывает постоянные резкие толчки и колебания трубоукладчика, качественная укладка керамических трубок может быть достигнута путем применения ручного инструмента, прилагаемого к экскаватору. Для этого следует использовать вилку с изогнутым на 90 стержнем, нанизывать на нее трубки, находящиеся на поверхности трассы, и ровно укладывать их одна за другой на дно траншеи.

При укладке пластмассовых дренажных труб трубу из бухты, находящуюся на барабане, пропускают над кабиной экскаватора и через кольцо на направляющем желобке трубоукладчика в траншею. Трубу соединяют с коллектором и удерживают с помощью вилочного инструмента от сдвигания относительно коллектора до тех пор, пока она не будет присыпана гумусным слоем грунта.

Если используются трубы, не обернутые фильтрующим материалом, то стеклохолст укладывается так же, как и при укладке керамических труб.

Для прижатия пластмассовой трубы ко дну траншеи в задней части трубоукладчика следует установить прижимной ролик. При работе в обрушивающихся грунтах ролик не используется.

Особенностью укладки дренажа узкотраншейным дреноукладчиком является то, что в трубоукладчике рабочего нет. При укладке пластмассовых труб, обернутых ЗФМ, целесообразно на трубоукладчик установить прижимной ролик.

При узкотраншейной укладке пластмассовых и керамических труб с присыпанием их сыпучим фильтрующим материалом необходимо дополнительно установить бункер с раструбом. Подачу сыпучего фильтра в бункер рекомендуется производить специальным перегружателем.

С целью уменьшения количества пикетов и штативов для устранения провисания копирного троса может использоваться устанавливаемое на экскаваторе специальное поддерживающее трос приспособление – люнет (рис. 33).

Схема люнета

Рис. 33. Схема люнета: а – вид сбоку; б – вид сверху; 1 – крючок; 2 – подъемный рычаг; 3 – двуплечий рычаг; 4 – шарнир; 5 – линейка; 6 – кронштейн; 7 – противовес; 8 – фиксирующий болт; 9 – пилон

Люнет представляет собой двуплечий рычаг с противовесом, качающийся в двух плоскостях на шарнире с вертикальной и горизонтальной осями. Принцип действия люнета заключается в воздействии на копирный трос силой, равной по величине и обратной по направлению силе тяжести, вызывающей его провисание.

Люнет установлен на кронштейне 6, который крепится к пилону 9 экскаватора и состоит из подъемного рычага 2, двуплечего рычага 3, шарнира 4, противовеса 7, фиксирующегося в нужном положении на

двуплечем рычаге с помощью зажима. На конце подъемного рычага имеется крючок 1, который во время работы поддерживает копирный трос. На двуплечем рычаге закреплена линейка 5 для установки противовеса на определенном расстоянии от шарнира. На конце двуплечего рычага имеется болт 8 для фиксации противовеса. Шарнир 4 состоит из вилки с конусами, а также ограничителя поворота двуплечего рычага в горизонтальной плоскости.

На линейке делаются отметки рабочего положения противовеса при различных расстояниях между опорами копира.

Очистители берм (бермоочистители) предназначены для удаления рыхлого грунта с бровки траншеи. Схематически они показаны на рис. 34. Очистители шарнирно крепятся к раме рабочего органа с двух сторон. В зависимости от требований возможна работа с одним бермоочистителем.

Схема бермоочистителей

Рис. 34. Схема бермоочистителей

При копании дренажных траншей экскаваторами-дреноукладчиками ЭТЦ-202Б используют три варианта регулирования глубины копания – А, Б, В.

Вариант А. При этом варианте требуемая глубина траншеи поддерживается посредством принудительного выглубления или заглубления рабочего органа с помощью его гидроцилиндров. Гидроцилиндр

трубоукладчика находится в плавающем положении и трубоукладчик под действием силы тяжести ложится на дно траншеи. При этом рабочий орган соединен с пилоном в трех точках, так как гидроцилиндры рабочего органа заперты. В этом случае имеет место жесткая навеска рабочего органа, что приводит при движении экскаватора по неспланированной поверхности к ее копированию рабочим органом из-за инерционности работы электрогидросистемы. Например, при наезде экскаватора на камень или кочку передняя часть гусеницы поднимается, а нижняя часть рабочего органа опускается, электрогидросистема срабатывает с опозданием и на дне траншеи появляется углубление, которое недопустимо при укладке дрен. Поэтому для устранения этого недостатка при работе на варианте А необходимо планировать трассу будущей траншеи, сглаживая все резкие перепады поверхности и удаляя камни, кочки, корчи и т. д. Преимуществом варианта А является возможность устройства траншей на тяжелых грунтах и в условиях, когда невозможна опора на трубоукладчик.

Заглубление рабочего органа при варианте А осуществляется подачей масла в штоковые полости гидроцилиндров рабочего органа, а выглубление – в поршневые.

Вариант Б. Данный вариант применяется при работе на легких грунтах, где момент от реакции грунта меньше момента от силы тяжести рабочего органа. При этом глубина копания не будет уменьшаться по сравнению с проектной. Выглубляется рабочий орган для поддержания проектного уклона цилиндром трубоукладчика.

Обе полости гидроцилиндров рабочего органа сообщаются с баком через золотник распределителя, установленный в плавающее положение. Это обеспечивает независимость положения рабочего органа от колебаний экскаватора в продольной вертикальной плоскости при движении по неспланированной поверхности.

Вариант Б применяется при работе на легких грунтах, где рабочий орган удерживается на проектных отметках за счет силы тяжести, поэтому для поддержания заданного уклона требуется только выглублять рабочий орган.

Вариант В. Заглубление рабочего органа осуществляется цилиндрами рабочего органа при подаче масла в штоковые полости (как при варианте А), а выглубление – цилиндром опоры при подаче масла в бесштоковую полость (как при варианте Б).

Гидросистема ЭТЦ-2011 позволяет вручную или в автоматическом режиме поддерживать требуемые глубину и уклон траншеи с использованием вариантов А и В.

Выпускаемый ОАО «Амкодор-КЭЗ», входящий в холдинг «Амкодор», экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-203 показан на рис. 35.

Экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-203 в работе

Рис. 35. Экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-203 в работе

При укладке дренажа машинисту трудно наблюдать за зоной, в которой происходят основные работы. Это привело к созданию машин с перемещаемoй кабиной. На рис. 36 показана схема экскаватора-дреноукладчика, у которого кабина на первой стадии смещена в сторону, а затем сдвинута к задней части, т. е. к трубоукладчику. Положения кабины показаны штриховыми линиями.

Схема многоковшового цепного экскаватора с перемещаемой кабиной

Рис. 36. Схема многоковшового цепного экскаватора с перемещаемой кабиной

Существуют машины с кабиной, установленной на поворотных рычагах.

Обратное засыпание траншеи выполняется обычно бульдозером. Эта работа достаточно трудоемка. Существуют экскаваторы-дреноукладчики, способные одновременно выполнять устройство и засыпание траншеи после укладки в нее дренажной трубы. Например, многоковшовый цепной экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-406 с обратной засыпкой дрены применяется в зоне орошения. Он способен укладывать

дренажную трубу на глубину до 4 м при ширине траншеи 0,6 м. Возможно обсыпание дренажной трубы гравием. Схема работы экскаватора показана на рис. 37.

экскаватор-дреноукладчик с обратной засыпкой дрены

Рис. 37. Схема работы экскаватора-дреноукладчика с обратной засыпкой дрены: 1 – обратный конвейер; 2 – многоковшовый цепной рабочий орган; 3 – поперечный конвейер; 4 – лоток

Многоковшовый цепной рабочий орган 2 экскаватора выносит грунт и ссыпает его на поперечный конвейер 3, который высыпает грунт на обратный конвейер 1. Дренажная труба по лотку в трубоукладчике 4 опускается на дно траншеи. При необходимости дренажная труба обсыпается гравием, загружаемым в среднюю секцию трубоукладчика.

Достаточно широкое распространение среди траншеекопателей находят многоковшовые роторные экскаваторы. Типичная схема роторного рабочего органа показана на рис. 38.

многоковшовый роторный траншеекопатель

Рис. 38. Схема многоковшового роторного траншеекопателя: 1 – приводные звездочки; 2 – запорный сектор; 3 – ковш; 4 – отвальный конвейер; 5 – кольца с зубчатыми секторами; 6 – рама; 7 – опорные ролики

Ковши 3 крепятся к кольцам 5 ротора. К кольцам по кругу прикреплены секторы с зубьями, в зацепление с которыми входят две шестерни 1, имеющие механический, гидравлический или электрический привод. При вращении шестерен 1 вращаются и кольца с ковшами, перекатываясь по роликам 7, установленным на раме рабочего органа 6. Ковши, двигаясь снизу вверх, разрабатывают грунт в траншее и заполняются им. Для того чтобы грунт из ковшей преждевременно не высыпался внутрь ротора, в передней его части установлен стальной лист, так называемый запорный сектор 2. По достижении ковшом верхнего края запорного сектора грунт из ковша высыпается и попадает на поперечный ленточный конвейер 4, который выбрасывает грунт, образуя кавальер вдоль траншеи.

Известны экскаваторы-траншеекопатели с двухрядной установкой ковшей и двумя отвальными конвейерами. Они разрабатывают траншеи большой ширины (более 1,2 м).

Днища ковшей обычно выполняются из круглозвенных сварных цепей в виде сети. Влажный грунт сквозь ее ячеи не просыпается, а при выгрузке грунта из ковшей на транспортер цепное днище опадает вниз и грунт хорошо высыпается из ковшей даже при работе в грунтах, склонных к налипанию.

Зубья на ковшах ставятся таким образом, чтобы след зуба от последующего ковша не попадал в след от предыдущего. Зубья имеют ширину рабочей части от 35 до 60 мм. Их изготавливают из сталей 40Х, 60С2, 35ГЛ и наплавляют электродами ВСН-6 или ВСН-5 или армируют пластинами из твердого сплава ВК-8В или ВК-15.

На рабочих органах некоторых экскаваторов могут устанавливаться пассивные откосники, которые подрезают и обрушают кромку траншеи во избежание ее самопроизвольного обрушения после прокладки.

Технические данные наиболее распространенных многоковшовых роторных экскаваторов-траншеекопателей приведены в табл. 5.

Таблица 5. Технические данные многоковшовых роторных экскаваторов-траншеекопателей

Показатели ЭТР-162 ЭТР- 204А ЭТР- 223А ЭТР- 224А ЭТР- 253А ЭТР-254
Базовый трактор ДТ-75С2 Перекомпонованный

Т-130Г

ДЭТ-

250М

УШ
Мощность двигателя, кВт 55 118 118 118 220 220
Глубина траншеи, м 1,6 2,0 2,2 2,2 2,5 2,5
Ширина траншеи, м 0,8 1,2 1,5 0,8 2,1 1,8; 2,1; 2,4
Техническая производительность

в грунтах 1-й категории, м3

300 650 650 600 1200 900
Диаметр ротора, мм 2900 3550 3830 4500 4500 4350
Частота вращения

ротора, с–1

0,175 0,13 0,16 0,12;

0,15

0,123 0,128
Число ковшей, шт. 10 14 14 16 14 24
Вместимость ковша, л 70 140 160 85 250 150
Ширина ленты транспортера, мм 600 800 800 800 1200 1200
Масса, кг 12500 31400 33500 31100 58800 42000
Габаритные размеры

в транспортном положении,

мм

8300×

2100×

3000

11100×

3200×

4200

11460×

3260×

4180

11500×

3200×

4130

13400×

3700×

5010

13450×

3500×

4770

Общий вид роторного экскаватора-траншеекопателя ЭТР-204А в транспортном положении приведен на рис. 39.

Многоковшовый роторный экскаватор-траншеекопатель ЭТР-204А

Рис. 39. Многоковшовый роторный экскаватор-траншеекопатель ЭТР-204А: 1 – тягач; 2, 3 – механизмы подъема рабочего оборудования; 4 – рама тягача; 5 – шарнирная цепная передача; 6 – конвейер; 7 – рама ротора; 8 – устройство зачистное; 9 – ролики; 10 – ротор; 11 – вал привода; 12 – рабочее оборудование; 14 – муфта предельного момента; 13, 15, 16 – редукторы

Внешний вид полуприцепного многоковшового роторного экскаватора-траншеекопателя с ковшами, установленными в два ряда, представлен на рис. 40.

Многоковшовый роторный экскаватор-траншеекопатель ЭТР-254

Рис. 40. Многоковшовый роторный экскаватор-траншеекопатель ЭТР-254

На рис. 40 показано, что на рабочем органе могут быть установлены откосники для рытья траншей с наклонными стенками, а ленточные конвейеры и цепи привода рабочего органа сняты.

Цепные скребковые рабочие органы траншеекопателей имеют различные конструктивные схемы. Принцип их работы обычно заключается в том, что скребки, прикрепленные к рабочей цепи, при копании траншеи перемещаются вместе с цепью, разрушают грунт и выносят его на дневную поверхность. Вынутый грунт во избежание осыпания в траншею отодвигается от ее бровки специальным устройством. На рис. 41 показана одна из распространенных схем цепного скребкового рабочего органа траншеекопателя со шнековым устройством для отодвигания вынутого грунта.

скребковый цепной рабочий орган траншеекопателя со шнековым устройством для отодвигания вынутого грунта

Рис. 41. Схема скребкового цепного рабочего органа траншеекопателя со шнековым устройством для отодвигания вынутого грунта: а – вид сбоку; б – вид сзади; 1 – верхняя рама; 2 – основная рама; 3 – скребки; 4 – ведущая звездочка; 5 – шнеки; 6 – зачистное устройство; 7 – натяжное колесо; 8 – приводная звездочка 

Рабочий орган крепится позади базового трактора и приводится в действие от его вала отбора мощности. Базовой частью рабочего органа является основная рама 2 с роликами. В верхней части рамы установлена ведущая звездочка 4, в нижней – натяжное колесо 7 или звездочка. Скребки 3 вместе с цепью перемещаются вдоль забоя снизу вверх, рыхлят грунт и выносят его на поверхность, ссыпая перед рабочим органом. Правый и левый шнеки 5, имеющие противоположное направление навивки, раздвигают вынутый грунт в стороны от траншеи. Привод шнеков обеспечивается от звездочки 8, находящейся в зацеплении с рабочей цепью либо от гидропривода. Подчистка дна траншеи выполняется зачистным устройством 6, прикрепленным с возможностью регулирования к верхней раме 1.

Общий вид навесного цепного экскаватора-траншеекопателя типа ЭТЦ-165А со скребковым рабочим органом показан на рис. 42.

Экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-165А

Рис. 42. Экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-165А: 1 – трактор базовый; 2 – муфта предельного момента; 3 – гидроцилиндр механизма подъема; 4 – башмак зачистной; 5 – экскаваторное рабочее оборудование; 6 – шнеки; 7 – редуктор привода рабочего органа; 8 – ходоуменьшитель; 9 – рама; 10 – бульдозер универсальный

В Беларуси выпускается скребковый цепной траншеекопатель ЭЦУ-150, который в зависимости от модификации может комплектоваться двухдисковым асфальторезом или цепным баровым рабочим органом без шнека с шириной щели 140 мм или скребковым траншейным рабочим органом, который может копать траншеи глубиной до 1500 или 1600 мм и шириной 210, 270 и 410 мм. При их комплектовании специальными резцами ширина может быть 180, 210, 250, 270 мм. На базе гусеничного трактора АГРОМАШ 90ТГ выпускается траншеекопатель МЗЦ-75. Общий вид экскаватора-траншеекопателя МЗЦ-75 с баровым цепным скребковым рабочим органом показан на рис. 43.

Экскаватор-траншеекопатель МЗЦ-75

Рис. 43. Экскаватор-траншеекопатель МЗЦ-75

Скребковые цепи (рис. 44) могут иметь различное исполнение как для разработки талых грунтов (так называемый летний вариант), так и мерзлых грунтов (зимний или баровый вариант).

Фрагменты скребковой цепи

Рис. 44. Фрагменты скребковой цепи: а – летний вариант; б – зимний вариант

Достаточно распространенной является схема работы с отодвиганием вынутого грунта поперечным скребковым конвейером. Скребковый цепной траншеекопатель с поперечным скребковым цепным конвейером для отодвигания вынутого грунта показан на рис. 45.

скребковый цепной траншеекопатель

Рис. 45. Схема скребкового цепного траншеекопателя с поперечным скребковым цепным устройством для отодвигания вынутого грунта: а – вид сбоку; б – вид спереди

Внешний вид скребкового экскаватора-траншеекопателя ЭТЦ-208 с поперечным скребковым цепным конвейером для отодвигания вынутого грунта показан на рис. 46. Будучи дополнен трубоукладчиком, он превращается в экскаватор-дреноукладчик.

Экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-208

Рис. 46. Экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-208: 1 – противовес; 2 – трактор базовый; 3 – редуктор привода; 4 – гидросистема; 5 – рабочее оборудование; 6 – рама; 7 – поперечный скребковый конвейер

Известны подобные траншеекопатели с роторным метателем, отбрасывающим грунт в сторону. Существуют траншеекопатели, у которых вынутый грунт отбрасывается струей сжатого воздуха.

Одним из недостатков скребковых рабочих органов является сложность перемещения в отвал извлеченного грунта. Для использования ленточного транспортера для этих целей создан скребковый цепной траншеекопатель с подъемным лотком. Схема его рабочего органа показана на рис. 47.

Скребки 3 своими зубьями рыхлят грунт, который перемещается вверх транспортирующей лобовой частью последующего скребка. Грунт скребками перемещается вверх по забою, затем – по стальному подъемному лотку 8, с которого ссыпается на поперечный конвейер 1. Транспортер отбрасывает грунт в сторону от траншеи. Скребки крепятся к рабочей цепи 4, приводимой в движение ведущей звездочкой 2. При большой глубине траншеи она может обрушиться, поэтому на рабочем органе устанавливается оборудование для обрушения откосов, т. е. откосообразователи, состоящие из балансира 6 и цепей 7 с ножами. Нижние концы цепей 7 соединены с эксцентрично установленными в натяжных колесах 5 осями 9. При вращении натяжного барабана оси 9 заставляют штанги совершать колебательное движение и подрезать кромки траншеи. При этом балансир вынужден совершать колебательное движение.

скребковый цепной траншеекопатель с подъемным лотком и откосообразователями

Рис. 47. Схема скребкового цепного траншеекопателя с подъемным лотком и откосообразователями: 1 – поперечный ленточный конвейер; 2 – ведущая звездочка; 3 – скребки; 4 – рабочая цепь; 5 – натяжные колеса; 6 – балансир; 7 – цепь; 8 – подъемный лоток; 9 – ось

Такую схему работы имеет экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-252 на базе трелевочного трактора ТТ-4 (рис. 48).

Скребковый цепной траншеекопатель ЭТЦ-252

Рис. 48. Скребковый цепной траншеекопатель ЭТЦ-252: 1 – базовый трактор; 2 – гидропривод; 3 – трансмиссия; 4 – механизм подъема и опускания рабочего органа; 5 – поперечный ленточный конвейер; 6 – подъемный лоток; 7 – рабочий орган

Он имеет бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода, гидравлический привод ленточного отвального конвейера и механизма подъема-опускания рабочего органа. Привод рабочего органа механический. Экскаватор состоит из базового трактора 1, гидропривода 2, трансмиссии 3, механизма подъема и опускания рабочего органа 4, поперечного ленточного конвейера 5, подъемного лотка 6, рабочего органа 7.

Технологическая схема работы экскаватора ЭТЦ-252 приведена на рис. 49.

Технологическая схема работы экскаватора ЭТЦ-252

Рис. 49. Технологическая схема работы экскаватора ЭТЦ-252

С целью повышения проходимости по слабонесущим грунтам могут применяться четырехгусеничные машины (рис. 50).

Скребковый цепной экскаватор-траншеекопатель VERMEER RTX1250

Рис. 50. Скребковый цепной экскаватор-траншеекопатель VERMEER RTX1250

Для рытья траншей и устройства дренажа в грунтах первой – четвертой категорий, а также в мерзлых грунтах сезонного промерзания предназначен экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-250 производства Российского ОАО «ИРМАШ». Он имеет собственную базу и цепной скребковый рабочий орган с системой стабилизации его вертикального положения. Отваливание грунта в сторону осуществляется ленточным транспортером. На рис. 51 показан экскаватор в транспортном положении, а на рис. 52 – в процессе укладки дренажной трубы.

Скребковый цепной экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-250

Рис. 51. Скребковый цепной экскаватор-траншеекопатель ЭТЦ-250

Многие современные экскаваторы-траншеекопатели и дреноукладчики с цепными рабочими органами имеют ходовое оборудование, способное наклоняться в продольной и поперечной плоскостях относительно всей конструкции экскаватора.

При таком устройстве в конструкции рабочего оборудования не возникают напряжения, изламывающие его при движении экскаватора по неровной поверхности (рис. 2. 52, а) или при прокладке траншеи по дуге.

Вид экскаватора-траншеекопателя ЭТЦ-250 в рабочем положении Рис. 52. Вид экскаватора-траншеекопателя ЭТЦ-250 в рабочем положении: а – вид сзади (укладка дренажа на косогоре); б – вид сбоку

Основные технические данные наиболее распространенных скребковых цепных траншеекопателей приведены в табл. 6.

Таблица 6. Основные технические данные цепных скребковых экскаваторов-траншеекопателей

Показатели ЭТЦ-165А ЭТЦ-208В ЭТЦ-208Д ЭТЦ-250 ЭТЦ-252
Глубина траншеи, м До 1,6 До 2,0 До 2,0 До 2,5 До 2,5 и

3,5

Ширина траншеи, м 0,20; 0,27;

0,40

0,60 0,14 0,25;

0,40; 0,50

0,80; 1,0
Техническая производительность в

грунтах 1-й категории, м3

85 120

(в грунтах

2-й категории)

21

(в мерзлых

грунтах)

220
Базовый трактор БЕЛАРУС 82 Т-170МГ-1 Т-170МГ-1 Собственная ТТ-4
Номинальная мощность двигателя, кВт 55 118 118 154,4 81
Скорость цепи рабочего органа, м/с 0,80; 1,2;

1,5; 2,1

1,7; 2,4 1,63; 2,65 До 3,6 0,80; 1,25
Конструктивная масса, кг 6300 24200 20000 19500/

20100

Одним из основных недостатков скребковых рабочих органов является потеря энергии при преодолении сил трения грунта, перемещаемого по забою. Этого недостатка лишен цепной траншеекопатель с обратным наклоном рабочего органа. Схема его работы показана на рис. 53.

Схема цепного траншеекопателя с обратным наклоном рабочего органа

Рис. 53. Схема цепного траншеекопателя с обратным наклоном рабочего органа: а – схема рабочего органа; б – схема скребка; 1 – поперечный конвейер; 2 – ведущая звездочка; 3 – рама; 4 – скребки; 5 – режущая кромка

Рама 3 рабочего органа наклонена назад по ходу движения, а скребки 4 имеют форму ковшей без передней стенки. Срезанный режущей кромкой 5 грунт собирается в скребке и не трется о забой. Выгрузка грунта происходит при огибании скребком ведущей звездочки 2. Грунт высыпается на поперечный конвейер 1.

При необходимости обратной засыпки траншеи, например, если в нее одновременно с отрывкой укладывается дренажная труба, поперечный отвальный транспортер не устанавливается.

Для использования в зоне орошения предназначены скребковые экскаваторы-дреноукладчики ДУ-3502 и ДУ-4003, выполняющие обратную засыпку траншеи. Они монтируются на собственной базе, созданной с использованием агрегатов тракторов Т-170 и К-701.

Основные технические данные указанных экскаваторов приведены в табл. 7.

Таблица 7. Основные технические данные скребковых экскаваторов-дреноукладчиков для зоны орошения

Показатели ДУ-3502 ДУ-4003
Глубина траншеи, м До 3,5 До 4,0
Ширина траншеи, м 0,35 0,40
Диаметр труб с изоляцией, мм 240 240
Скорость прокладки траншеи, м/ч:

при глубине 3,0 м

при глубине 3,5 м

213

250

Скорость цепи рабочего органа, м/с 2…7 2…7
Конструктивная масса, т 29 28
Длина машины, мм 17000 11700
Номинальная мощность двигателя, кВт 220 220

Обратная засыпка дрены обеспечивается благодаря тому, что расположенный за скребковым рабочим органом трубоукладчик имеет меньшую ширину, чем прорезаемая скребками траншея. Выносимый скребками грунт ссыпается в щели между боковыми стенками трубоукладчика и траншеи, частично засыпая ее.

Экскаватор-дреноукладчик, отличающийся наличием бункера для обсыпания дренажной трубы и перемещающейся кабины, представлен на рис. 54.

Цепной скребковый экскаватор-дреноукладчик

Рис. 54. Цепной скребковый экскаватор-дреноукладчик с бункером для обсыпания дренажной трубы и перемещающейся кабиной

Перспективной конструкцией экскаватора-дреноукладчика является цепной узкотраншейный экскаватор-дреноукладчик, создаваемый в ОАО «Амкодор-КЭЗ» на базе одной из моделей машин английской фирмы Mastenbroek. Предполагается, что экскаватор-дреноукладчик

сможет устраивать дренаж на глубине до 1,8 м. Общий вид модели приведен на рис. 55.

Перспективный цепной скребковый экскаватор-дреноукладчик

Рис. 55. Перспективный цепной скребковый экскаватор-дреноукладчик

На рабочее оборудование действуют большие нагрузки. Для снижения их воздействия на ходовую часть рабочие органы некоторых траншеекопателей (рис. 56) снабжаются опорными устройствами в виде лыж.

Цепные скребковые экскаваторы-дреноукладчики с опорными устройствами рабочего органа Рис. 56. Цепные скребковые экскаваторы-дреноукладчики с опорными устройствами рабочего органа

Рабочие органы, предназначенные для прорезания узких щелей в твердых и мерзлых грунтах, называются баровыми. Они прорезают одну или две, иногда три щели. Как правило, это цепные вертикальные (рис. 57, а), крутонаклонные (рис. 57, б) или дисковые (рис. 57, в) рабочие органы.

Схемы баровых рабочих органов

Рис. 57. Схемы баровых рабочих органов: а – цепной вертикальный; б – цепной крутонаклонный; в – дисковый

На рис. 58 показан дисковый скребковый рабочий орган экскаватора-дреноукладчика фирмы Cosmeco.

Дисковый скребковый рабочий орган

Рис. 58. Дисковый скребковый рабочий орган экскаватора-дреноукладчика фирмы Cosmeco

В качестве траншеекопателей и дреноукладчиков применяют также шнековые рабочие органы вертикальные (рис. 59, а) и наклонные (рис. 59, б).

Схемы шнековых рабочих органов

Рис. 59. Схемы шнековых рабочих органов: а – вертикального; б – наклонного; 1 – шнек; 2 – дренажная труба; 3 – полость в грунте

Вертикальный шнековый рабочий орган должен иметь скорость вращения, достаточную для того, чтобы поднятый витками шнека грунт приобретал окружную скорость, достаточную для отбрасывания его от бровки траншеи. Сзади по ходу движения шнека может быть установлено приспособление для опускания на дно траншеи дренажных трубок.

У наклонного шнека 1 частота вращения небольшая, но достаточная для того, чтобы при его вращении происходило приподнимание грунта. При этом грунт из траншеи не извлекается, но в нижней ее части образуется полость 3, перемещающаяся под землей позади шнека. В эту полость сквозь полый вал шнека подается дренажная труба 2. Таким образом обеспечивается укладка дренажа одним из наиболее экономичных способов.

Для отрывки траншей с наклонными стенками или каналов для предварительного осушения может использоваться рабочий орган с коническим шнеком (рис. 60).

Схема рабочего органа с коническим шнеком

Рис. 60. Схема рабочего органа с коническим шнеком: а – вид сбоку; б – вид сверху; 1 – верхний кожух; 2 – лопастный метатель; 3 – боковой кожух; 4 – шнек; 5 – боковые окна

Шнек 4, имеющий форму усеченного конуса, при вращении вырезает в грунте траншею с наклонными стенками. Вырезаемый грунт поднимается вверх к лопастному метателю 2, охваченному верхним кожухом 1. Метатель через боковые окна 5 выбрасывает грунт вдоль траншеи. Для того чтобы грунт не осыпался позади шнека снова в траншею, сзади он охвачен боковым кожухом 3.

Для нарезания щелей в грунте с целью обеспечения отвода поверхностных вод в нижележащие слои грунта применяется щелерезный дисковый рабочий орган, схема которого показана на рис. 61.

Схема дискового рабочего органа для щелевого дренажа

Рис. 61. Схема дискового рабочего органа для щелевого дренажа: а – вид сбоку; б – вид сзади; 1 – диск; 2 – ножи; 3 – отражающий кожух

Диск 1 с жестко прикрепленными к нему изогнутыми ножами 2 вырезает грунт и благодаря высокой скорости отбрасывает его на отражающий кожух 3. Ударяясь о кожух, грунт отлетает в сторону. После прохода данного органа в грунте образуется открытая щель.

Щелевой дренаж строится обычно закрытым, так как щель не должна засыпаться грунтом, она должна быть безопасной для людей и животных. На рис. 62 показана схема цепного скребкового рабочего органа для закрытого прямоугольного щелевого дренажа.

цепной скребковый рабочий орган для щелевого дренажа

Рис. 62. Схема цепного скребкового рабочего органа для щелевого дренажа: а – вид сбоку; б – вид сзади; 1 – кожух; 2 – ведущая звездочка; 3 – рабочая цепь; 4 – закрывающий аппарат

Рабочая цепь 3 со скребками или резцами, приводимая в движение ведущей звездочкой 2, прорезает щель и отбрасывает выносимый грунт на кожух 1. Он направляет поток грунта за закрывающий аппарат 4, катушка которого осаживает грунт и закрывает щель. Таким образом, после прохода данного рабочего органа образуется прямоугольная щель, закрытая сдеформированным катушкой грунтом и присыпанная вынутым из щели рыхлым грунтом.

Для этих же целей применяется дисковый рабочий орган (рис. 63). Диск 3 (рис. 63, а) с ножами приводится во вращение приводом 5 (рис. 63, б). В процессе работы он опирается на две лыжи 1. Вращающийся диск вырезает прямоугольную щель, которую закрывает ножевой аппарат 4. Выносимый рыхлый грунт, направляемый кожухом 2, присыпает вырезанную щель.

дисковый рабочий орган для щелевого дренажа

Рис. 63. Схема дискового рабочего органа для щелевого дренажа: а – вид сбоку; б – вид сзади; в – прокладка треугольной щели; 1 – лыжи; 2 – кожух; 3 – диск; 4 – закрывающий аппарат; 5 – привод

Данным рабочим органом можно вырезать щель треугольной формы (рис. 63, в). В этом случае привод не только вращает диск, но еще и колеблет его из стороны в сторону, расширяя за счет этого нижнюю часть щели.

6. Механизация укладки керамических дренажных труб

Одним из недостатков строительства гончарного дренажа является его большая трудоемкость и необходимость предварительной раскладки трубок вдоль оси будущей траншеи с последующей ручной подачей трубок в трубоукладчик. Для облегчения работы по раскладке трубок с тракторного прицепа может использоваться приспособление, схема работы которого показана на рис. 64.

Приспособление для раскладывания трубок вдоль будущей траншеи

Рис. 64. Приспособление для раскладывания трубок вдоль будущей траншеи: 1 – трактор; 2 – контейнер с трубками; 3 – дренажная трубка; 4 – прицеп; 5 – желоб

Контейнер 2 с трубками устанавливается на прицеп 4, перемещаемый трактором 1. Трубки 3 вручную укладываются на желоб 5, сползают по нему и ложатся на землю вдоль будущей траншеи.

При втором способе укладки (рис. 65) к дреноукладчику 6 цепляется бункер 5 на полозьях с запасом трубок. Бункер имеет платформу 3 для рабочего 4, подающего дренажные трубки в спускной лоток трубоукладчика. Трубки под действием силы тяжести спускаются по лотку на дно траншеи, где рабочий-дреноукладчик 2 производит их изоляцию фильтрующим материалом и укладку в линию.

Схема работы с бункером для укладки трубок

Рис. 65. Схема работы с бункером для укладки трубок: 1 – дренажная труба; 2 – рабочий-дреноукладчик; 3 – прицепная платформа; 4 – рабочий, подающий дренажные трубки; 5 – бункер с запасом трубок; 6 – дреноукладчик

Приспособления для создания запаса трубок показаны на рис. 66.

Приспособления для накопления запаса трубок

Рис. 66. Приспособления для накопления запаса трубок: а – полочный накопитель; б – многополочный накопитель; в – многоярусный накопитель; г – бункерный накопитель; д – барабанный накопитель

Уложенные на полку накопителя (рис. 66, а) трубки скатываются и попадают к приспособлению для укладки трубок. Наклон полки составляет 10…12°, при этом запас трубок составляет 10…20 шт., что требует частого их пополнения.

Необходимый запас трубок (50…60 м дренажа) может быть создан в многополочном накопителе (рис. 66, б), однако здесь возможно заклинивание трубок при их перемещении.

Упорядоченное движение происходит в многоярусном накопителе (рис. 66, в). Наибольшей емкостью обладает бункерный накопитель (рис. 66, г). Из него трубки извлекаются вручную или специальным приспособлением. Для облегчения извлечения трубок бункер наклонен под углом 30°. При малых углах наклона возможно зависание труб.

В барабанном накопителе (рис. 66, д) трубки находятся между лентой или тросами. Приспособление имеет вал с рычагом. При укладке трубок вал с рычагом вращаются, трубки поступают на укладку, а лента или тросы наматываются на катушку.

Для механизированной укладки трубок разработаны специальные приспособления (рис. 67).

Приспособления для механизированной укладки трубок

Рис. 67. Приспособления для механизированной укладки трубок: а – вертикальный спускной желоб с торцевым поджимом подвижным шатуном; б – подача труб цепным транспортером с торцевым поджимом подвижным шатуном; в – наклонный спускной желоб с торцевым поджимом фрикционным роликом; г – подача и поджим труб ротором; д – подача труб гидроплунжером; 1 – дренажная трубка; 2 – вертикальный спускной желоб; 3 – отсекатели-гасители энергии; 4 – подвижной шатун; 5 – цепной транспортер со штырями; 6 – наклонный спускной желоб; 7 – прижимной фрикционный ролик; 8 – ротор с пластинами; 9 – кассетный ролик; 10 – гидравлический плунжер

7. Сравнительный анализ способов строительства дренажа

Основными способами строительства дренажа являются широкотраншейный, узкотраншейный, бестраншейный, кротовый и щелевой.

Сравнение этих способов можно произвести, сопоставляя их достоинства и недостатки. Для наглядности приведем их в табличной форме (табл. 8).

Таблица 8. Достоинства и недостатки основных способов строительства дренажа

Способ

строительства

дренажа

Достоинства Недостатки
Широкотраншейный Возможность укладки труб большого диаметра, низкое тяговое сопротивление, возможность работы в грунтах с древесными включениями и камнями, простота контроля качества укладки Большой объем земляных работ, потеря части почвенного слоя, низкая производительность, сложность рабочего органа, высокая себестоимость строительства
Узкотраншейный Низкое тяговое сопротивление, возможность работы в грунтах с древесными включениями и камнями, уменьшенный объем земляных работ, незначительные потери почвенного слоя, повышенная производительность Ограничена возможность укладки труб большого диаметра, затруднен контроль качества укладки, сложность рабочего органа, достаточно высокая себестоимость строительства
Бестраншейный Минимальный объем земляных работ, отсутствие потерь почвенного слоя, простота рабочего органа, высокая производительность, достаточно низкая себестоимость строительства Сильно затруднен контроль качества укладки, большое тяговое сопротивление, невозможность работы в грунтах с посторонними включениями
Кротовый Минимальный объем земляных работ, отсутствие потерь почвенного слоя, простота и малая масса рабочего органа, высокая производительность, минимальная себестоимость строительства Короткий срок службы дренажа, большое тяговое сопротивление, невозможность работы в грунтах с посторонними включениями
Щелевой Минимальный объем земляных работ, отсутствие потерь почвенного слоя, высокая водоприемная способность дрен, высокая производительность, низкое тяговое сопротивление, низкая себестоимость строительства Короткий срок службы дренажа, небольшая глубина дрен

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *