Anleggsdrift : anleggsmaskiner og annet utstyr for anleggsdrift [4 ed.] 8200409279 [PDF]

Zitiervorschau

Lars Steensgaard

Anleggsdrift Anleggsmaskiner og annet utstyr for anleggsdrift 4. utgave

BOKMÅL

Universitetsforlaget

Universitetsforlaget, 1978 2. utgave 1983 3. utgave 1989 4. utgave 1993 2. opplag 1996 ISBN 82-00-40927-9

Det må ikke kopieres fra denne bok i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått med KOPINOR, Interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Henvendelser om denne boka kan rettes til:

U niversitetsforlaget Boks 2959 Tøyen 0608 Oslo Omslagsbildet er utlånt av Selmer Furuholmen.

Sats og montasje: A.s. Verbum, Stavanger Trykk: Aase Grafiske As, Stavanger 1996

Innhold 1 FJELLBORING......................................... 1.0 Oversikt over metoder for fjellboring . Slagboring ........................................... Rotasjonsboring .................................. Rullende borkrone.............................. Fullprofilboring av tunneler............... Skjæring med diamantwire................. 1.1 Borstål ..................................................... Borstål med fast skjær........................ Løse borkroner og skjøtestenger....... Spesielt borstålutstyr.......................... 1.2 Bormaskiner. Driftsprinsipper og virkningsgrad .........................................

Historikk ............................................. Driftsprinsipper .................................. Den trykkluftdrevne borhammerens konstruksjon og virkemåte................. Den hydraulisk drevne borhammerens konstruksjon og virkemåte................. Virkningsgrad......................................

1.3 Trykkluftutstyr....................................... Borsynk for luftdrevne borhammere . Kompressorer...................................... Slanger og rør...................................... Smøring og vannutskilling ................. Støvutskillere ...................................... Diverse utstyr for arbeider i fjell ........ 1.4 Borrigger................................................. Håndholdt boring, pallmatere og knematere ........................................... Hydraulisk boraggregat for håndholdt boring................................................... Hydraulisk borhammer montert på traktor eller gravemaskin ................... Hydraulisk pigghammer ..................... Borvogner ........................................... Tunnelrigger ....................................... Tunnelrigg med hydrauliske hammere ............................................. 1.5 Kapasiteter og driftskostnader............ Definisjoner ....................................... Borbarhet ........................................... Borslitasje ........................................... Kapasiteter ved fjellboring................. Sammenhengen mellom netto borsynk og skiftkapasitet ................... Kostnader ved fjellboring................... Boring med borvogn ..........................

9 9 9 9 9 10 11 12 12 14 19 20 20 22 24

27 28 29 29 30 34 37 38 39 43 43 45

46 48 50 55

Veiledende priser for en del trykkluftmateriell................................

1.6 Helsevern ved fjellboring....................... Støy .................................................... Forskrifter........................................... 2 GRAVE- OG LASTEMASKINER......... 2.0 Måling av masser. Kapasitetsbegreper Måling av masser................................ Kapasitet ............................................. 2.1 Gravemaskiner....................................... Framdrift og forflytning ..................... Anvendelsesområder .......................... Konstruksjon og virkemåte ............... Rekkevidde og skuffstørrelse............. Gravemaskinens kapasitet ................. 2.2 Traktorer................................................. 2.3 Bulldosere ............................................... Utstyr og anvendelsesområder........... Kapasitet ............................................. 2.4 Belteshovler............................................. Utstyr og anvendelsesområder........... Kapasitet............................................. 2.5 Hjullastere............................................... Konstruksjon og anvendelse ............. Kapasitet ............................................. 2.6 Skrapere ................................................. Utstyr og anvendelsesområde ........... Kapasitet ............................................. 2.7 Traktorgraver......................................... Traktor med bakgraver....................... Traktor med frontlaster ..................... Traktorgraverens kapasitet................. 2.8 Driftskostnader og kapitalkostnader for

75 75 75 76 76 77 77 78 79 81 83 88 88 89 90 90 91 92 92 92 94 94 95 95 95 97 97

entreprenørmaskiner .............................

97

2.9 Komprimering og komprimeringsutstyr .......................................................

Kapasitet ved komprimering ............. 55 58 58 58 59 60

62 64 70

71 72 72 74

102 106

3 TRANSPORT ........................................... 107 3.0 Innledning.............................................. 107 3.1 Tillatt vognstørrelse på offentlige veier 107 3.2 Kj'øretøytyper og -størrelser for masse­ transport ................................................. 111 3.3 Veibane og terminalpunkter................ 114 3.4 Beregning av omløpstid og valg av antall og type transportenheter .......... 117 3.5 Omkostninger ved massetransport.... 124

126 Maskinblanding .................................. 4 BETONGUTSTYR................................... Transport med trillebår...................... 4.1 Betongblandere...................................... 126 Krantransport..................................... Håndblanding..................................... 126 Rørtransport....................................... Blandemaskiner ................................. 126 Sprøytebetong ................................... Blandetiden......................................... 129 4.4 Kalkulering av betongarbeider............ 130 Blanderigger ....................................... Veiledende priser for en del Betongstasjoner ................................. 132 betongutstyr ....................................... Flytting og montering av betong136 4.5 Diverse betongutstyr ............................. blandestasjoner ................................. Tobb (heisetobb) ................................ 4.2 Betongtransport .................................... 137 Betongbåre ......................................... Trillebår.............................................. 137 Betonglomme ..................................... 138 Biltransport......................................... Saks og bøyemaskin for armeringsstål Krantransport..................................... 140 Betongvibrering .................................. Rørtransport....................................... 141 142 Vakuumbehandling av betong........... Pumpebetong ..................................... Betongglattemaskiner ........................ Sprøytebetong ................................... 144 Sliping, boring og saging..................... 4.3 Kapasiteter og ytelser ved betong145 arbeider ................................................... Håndblanding..................................... 145 STIKKORD ....................................................

146 147 148 148 149 149 152 152 152 152 153 153 154 156 157 158 159

Forord Boka er primært skrevet for å dekke pensum i faget anleggsdrift på bygg- og an­ leggslinja i teknisk fagskole, men skulle også være velegnet for ingeniørhøgskolen. Boka er delt inn i fire hovedkapitler: trykkluftutstyr og fjellboring, grave- og lastemaskiner, transport og betongutstyr. I hvert hovedkapittel har en tatt for seg mange typer maskiner og utstyr. Et av de siste avsnittene i hvert hovedkapittel tar for seg kapasiteter og driftsut­ gifter ved bruk av de ulike typene drifts- og anleggsutstyr. Dette er nødvendige kunnskaper for en arbeidsleder i bygg- og anleggssektoren. Målsettingen for denne del av faget anleggsteknikk er å gi elevene kunnskaper om maskinenes og utstyrets anvendelsesområder, kapasiteter og økonomiske for­ hold. Undertegnede er takknemlig for merknader, kommentarer og forslag til endringer som kan være aktuelle i samband med eventuelle revisjoner av denne boka. Oslo, 1978

Lars Steensgaard

4. utgave

Den voldsomme utvikling innen fjellboringsteknikk de siste årene har gjort det nødvendig med en grundig omarbeiding av bokens første kapittel. I de øvrige ka­ pitler er det i denne utgave bare foretatt mindre ajourføringer. Alle priser i utstyrslister og kalkulasjonseksempler er gjeldende priser i januar 1993. Oslo, 1993

Lars Steensgaard

1 Fjellboring 1.0 Oversikt over metoder for fjellboring Sprengningsarbeider er en dominerende aktivi­ tet i de fleste anleggsarbeider i Norge. Utstyr for fjellboring skal derfor behandles inngå­ ende. Trykkluftdrevet utstyr var enerådende i etterkrigstiden fram til ca. 1970. Etter hvert har hydraulisk drevne maskiner overtatt, og i dag er trykkluft nesten helt ute av bildet. Før vi tar for oss selve maskinene, skal vi imidlertid se på hvorledes stålet arbeider i fjel­ let og hvorledes borstålutrustningen ser ut.

Slagboring Den eldste boremetode er vekselvis slag og dreiing. Denne metoden ble benyttet ved håndboring, se figur 1.1. Prinsippet er beholdt i de moderne slagboringsmaskiner. Ved mindre bormaskiner blir borstanga automatisk vridd Vio omdreining for hvert slag. Ved større bormaskiner er det ofte en egen driftsmotor for vridning av boret. Slagboring er den mest benyttede metode.

Rotasjonsboring Man kan også bore i fjell etter samme prinsipp som benyttes ved en fresemaskin, se figur 1.2. Borkronen, som er utstyrt med skjærende egg, roterer under stort trykk. Metoden passer best i kull og bløte bergarter og brukes ved boring av hull med diameter over ca. 80 mm.

Rullende borkrone

Figur 1.1 Slagboring.

Ved store diametere kan man benytte rullende verktøy, se figur 1.3. Inntrengning og avskal­ ling av fjell baseres på et kortvarig statisk trykk på en liten flate. Et tannhjul som presses hardt

10

mot underlaget samtidig som det ruller, vil for­ årsake avskalling av små, flate steinpartikler. Hvis dette tannhjulet har en konisk form, vil det rulle i ring. Dette er prinsippet for rullende borutstyr. Tre eller flere koniske «hjul» monte­ res sammen på en holder, som ruller rundt i hullet under et press på flere tonn.

Figur 1.3 Rullende borkrone.

Borkakset må samtidig blåses opp. Metoden brukes ved boring av hull over ca. 150 mm både i bløte og harde bergarter. Ved noen store norske dagbrudd har man benyttet denne driftsmetoden for boring av hull med ca. 40 cm i diameter.

Fullprofilboring av tunneler Boring i fjell er kostbart og tidkrevende. Det har derfor alltid vært god økonomi å bore minst mulig og la sprengstoffet utføre mest mu­ lig av arbeidet. I håndboringens dager gikk man så langt at man med sprengstoff utvidet volumet av det enkelte hull ved å detonere små sprengladninger. Det ble kalt for brenning. Etter gjentatt brenning fikk man en stor gryte, som ble fylt med sprengstoff. Etter innføring av maskinboring og hardmetall kunne man øke borearbeidet uten å øke de totale utgifter. Etter stadige forbedringer av maskiner og borstål er vi nå kommet så langt at vi ikke behøver å bruke sprengstoff i det hele tatt. Vi kan bore ut hele tunnelprofilet, se figur 1.4. Fullprofilboring er i dag teknisk mulig i alle bergarter. En fullprofilrigg krever stor investe­ ring (størrelsesorden 10 mill, kr), og i harde bergarter må man regne med hyppig stans i bo­ ringen for å skifte kuttere eller reparere borhodet. De framskritt som gjøres innen metal­ lurgien og konstruktive utforminger, flytter stadig lønnsomhetsgrensen. Ved visse prosjekter oppnås en rekke for­ deler, som gjør det hensiktsmessig å benytte fullprofilboring, selv om boringen i seg selv er meget kostbar. Fullprofilboring gir glatte vegger, som redu­ serer strømningsmotstanden i vanntunneler og gir store besparelser i betongforbruket ved

Figur 1.4 a) Maskin for fullprofilboring med rullende borkroner. Figur 1.4 b) Borhode med skjærende utstyr. Brukes i bløte bergarter.

11

eventuell påfølgende utstøping. Vi slipper rystelsesskader og reduserer det vanntilsig som følger med oppsprekking av fjellet. Nettoinndriften i eruptive bergarter kan ligge på ca. 1 meter pr. time, mens inndriften i sedimentære bergarter kan bli 2 meter eller mer pr. time. Bruttoinndriften har, alt etter forholdene, variert mellom 30 meter og 200 meter pr. uke. Fullprofilboring har i Norge vært gjennom­ ført for en rekke tunneler med diameter 3 til 4 meter og for enkelte større tunneltverrsnitt. Slagboring er den langt viktigste boremetode, og det er derfor bare den som skal be­ handles inngående i de følgende avsnitt.

Skjæring med diamantwire Saging i fjell med wire har vært utført i bløte bergarter siden 1920-årene. I dag kan man også skjære gjennom harde bergarter ved hjelp av wire, som er besatt med industridiamanter.

Under produksjon av pyntestein i syenitt har metoden vist seg økonomisk gunstig. I slik pro­ duksjon er mengden av avfall formidabel, og ved å skjære ut blokker direkte av fjellet, kan avfallsprosenten reduseres vesentlig, samtidig som sprengstofforbruket reduseres. Det bores først hull for gjennomtrekking av en wire. Se figur 1.5a. Fra A bores et loddrett hull, og fra B bores et horisontalt hull, som må få kontakt med det første hullet. En trekksnor kan da blåses gjennom fra A til B, og skjæring av en loddrett snittflate kan starte. Når man deretter fra C borer et horisontalt hull som treffer hullet fra B, kan det blåses en trekksnor gjennom fra C til B, og man har lagt grunnlag for å sage et horisontalt snitt. Figur 1.5b viser i prinsipp saging av de to nevnte snittflater. Diamantwiren, som er trukket igjennom, skjøtes sammen til en endeløs kjede, og snittet utføres omtrent som saging med båndsag i et snekkerverksted.

Figur 1.5a og b. Utskjæring av steinblokk med diamantwire.

12

1.1 Borstål Borstål med fast skjær

110°

Skjæret

Ved bruk av mindre bormaskiner er det vanlig å anvende borstål med fast meiselskjær, se figur 1.6 og figur 1.7. Figur 1.8a

a b c d

e krone

borstang nakke krave skaft

f hardmetallskjær g sentrumshull h spylehull

Figur 1.6 Borstang med fast skjær.

Eggvinkelen er også av stor betydning for borsynken. Den velges i alminnelighet mellom 105° og 115°. Man kunne tro at en egg som er fullstendig skarpslipt, vil gi best borsynk, men det er ikke tilfellet. Eggen må ha en liten fasbredde på minst 0,5 mm for å kunne tåle påkjenningen ved støtet mot hullets bunn. En skarpere egg vil raskt brytes ned, og inndriften vil ikke øke ved at fasbredden reduseres under 0,5 mm, se figur 1.8b.

nyslipt 0,5 mm

3 mm skal slipes a D R a

egg kronediameter skjærradius klaringsvinkel eggvinkel

Figur 1.7 Meiselskjær.

Fram til 1940-årene ble meiselskjæret smidd og herdet. På en moderne borstang består skjæret av et stykke hardmetall som er festet i et spor ved hjelp av lodding. Den mest effektive skjærradius varierer fra bergart til bergart, men man er kommet til at en radius på mellom 80 mm og 130 mm gir god inndrift i alle bergarter, se figur 1.8a.

Figur 1.8b

Når boret er brukt så lenge at fasbredden er kommet opp i 3 mm, skal boret slipes. Ved fas­ bredde på over 3 mm reduseres borsynken be­ traktelig (25 % reduksjon av borsynken ved 4 mm fasbredde). Skjæret må også rundes av i begge ender. Denne avrundingen skal gå så langt inn som til Vs av diameteren fra hver ende, dvs. at eggens skjærradius er konstant (ca. 100 mm) i en lengde av % D. Hvor langt kan man bore mellom hver sliping? Dette avhenger selvsagt av fjellets be-

13

skaffenhet, og antall bormeter mellom slipinger varierer innen meget vide grenser. Vi kan antyde 3 meter for særlig hardt og slitende fjell, og 80 meter for fjell med lav hardhetsgrad. Vi kan si at ved normal slitasje bør boret slipes etter ca. 15 til 25 bormeter, se figur 1.9.

mm, og den normale utførelse er det foran be­ skrevne meiselskjær. Krysskjær kan brukes ved diameter over 35 mm for å oppnå økning i bor­ synk og reduksjon av fastboring, se figur 1.10.

Figur 1.10 Krysskjær. Figur 1.9 Sammenheng mellom slitasje og borsynk. Hvis borsynkningen med et nyslipt bor er 40 cm/min, syn­ ker denne til ca. 37 cm/min (minsking med altså bare 78 %) når fasbredden går opptil 3 mm - det vil si når et bor skal slipes i henhold til reglene.

Allerede ved 1 mm overboring, 4 mm fasbredde, minsker borsynkningen til 30 cm/min (altså med i alt 25 %). Ved ytterligere slitasje avtar borsynkningen ennå raskere, og skjæret utsettes etter hvert for så dumpe slag at det kan briste.

Hardmetallskjærets høyde er vanligvis ca. 17 mm for et nytt borstål. Når skjærhøyden er slitt ned til ca. 5 mm, blir påkjenningen i festet så stor at skjæret ofte brekker eller løsner. Leve­ tiden for et borstål, brukt til liten borhammer, kan vi anslå til mellom 100 bm og 500 bm alt etter fjellets beskaffenhet, borutrustning og skjøtsel. Vi kan regne 170 bm som middel leve­ tid i gneiser og granitter ved håndholdt boring. Under boring i larvikitt med hydraulisk rigg og serie 11, har man oppnådd en levetid på over 400 bormeter. Effektiv utspyling av borkakset er av vesent­ lig betydning for å oppnå en god borsynk. Ved boring i dagen brukes trykkluft til spylingen. Under dagen (i tunneler og gruber) benyttes vannspyling. Spylelufta, eller vannet, presses ned gjennom senterhullet i borstanga og ut gjennom spylehullet i kronen. Dårlig spyling gir ikke bare mindre borsynk, men øker også slitasjen. Faste skjær brukes for diametere opp til 40

Skaft og nakke

For borstenger med fast skjær anvendes et sekskantet profil i dimensjon 7/8" (= 22,2 mm) eller 3/4" (= 19,0 mm) nøkkelvidde, se figur 1.11.

Nøkkel­ vidde

Figur 1.11 Snitt gjennom borskaft.

Skaftets tykkelse skal være avpasset slik at det gis godt avløp for borkakset som blåses opp fra hullets bunn. På grunn av den voldsomme påkjenning av slag og vridning kan man ikke velge for tynne skaft. Borstangas øvre del, nakken, må være stan­ dardisert, slik at den passer til bormaskinene. Nakken framstilles i dimensjon %" eller 3/4". Et bor med %" skaft utstyres med %" nakke. Borstang med 3/4" skaft framstilles både med 3/4" nakke og %" nakke. Dette gjør det mulig å bruke samme bormaskin til tynne og tykke borstenger. Nakkens lengde er av stor betydning for bo­ rets innspenning i borhammeren. Hvis nakken er kort, får man lett en knekk på aksen borstang-hammer. Slitasjen i hammerens hylse og

14

på nakkens øvre og nedre ende blir stor, hvil­ ket igjen fører til enda større knekk på nevnte akseretning. På den annen side vil en lang nakke føre til stor lengde på borhammeren. Vanskeligheten med å treffe et gunstig valg har ført til at vi finner borstenger med tre forskjel­ lige nakkelengder: Kort nakke, 82 mm lang Lang nakke, 108 mm lang Nakke til riggbåren hammer, 159 mm lang. Den mest anvendte er såkalt «lang nakke», 108 mm. Nakkelengde 159 mm brukes til tunge hammere, montert på bevegelige bommer. Kort nakke, 82 mm, brukes ved boring av små kilhull med diameter ca. 20 mm. Boringen foregår da med lette borhammere. Borserier

Det er ikke hensiktsmessig ved håndholdt borhammer å løfte denne mer enn 80 cm hvis ham­ meren skal betjenes effektivt. I overensstem­ melse med dette setter man inn en ny stang med 80 cm lengre skaft hver gang man øker hulldybden med 80 cm. Vi må imidlertid sam­ tidig sikre oss mot at en nyinnsatt stang kiler seg fast i borhullet. Derfor må kronediameteren reduseres etter hvert som hulldybden øker. Et sett borstenger (med økende lengde og avtagende diameter), som brukes for boring av et hull, kalles en «borgang». Borganger fram­ stilles i forskjellige serier. Data for de mest brukte serier vises i tabell 1.1.

Tabell 1.1 De mest anvendte borserier Serie 11

Serie 12 7/S" skaft

W

Serie 21 leveres med nakkedimensjoner både 3/4" • 108 mm og %" • 108 mm. De to andre seriene leveres bare med nakke %" • 108 mm. Stenger med meiselskjær ble i sin tid utviklet for små borhammere, som ble brukt håndholdt eller i kombinasjon med enkle materstativer. Serie nr. 11 og nr. 12 benyttes leilighetsvis til riggboring, men da er det unødvendig å bruke alle lengdene, fordi materen kan ta en stang som er 2,4 m eller 3,2 m lang.

Løse borkroner og skjøtestenger Når vi borer med maskiner montert på rigger, bruker vi skjøteutstyr (unntatt for småhull i lave paller). Skjøteutstyret består av borkrone, en eller flere skjøtestenger, skjøtemuffer og nakkeadapter, se figur 1.12.

Figur 1.12 Skjøteutstyr. 1 borkrone, 2 skjøtestang, oftest 3,05 meter lang, 3 skjøtehylse, 4 nakkeadapter, 5 gjenget parti.

Skjøteutstyr kan brukes fra 38 mm og opp­ over. Dog kan vi bore 35 mm når hullet er så grunt at vi bare trenger en skjøtestang, det vil si ca. 3 m dypt. Borkroner

Serie 21 3/