Грейферы применяются в основном для разработки и извлечения из колодца песчаных грунтов, супесей, мягких глин, суглинков и реже для песчано-гравелистых грунтов.

Грейфер представляет собой специальный двух- или многостворчатый раскрывающийся ковш, который при помощи каната может автоматически открываться и закрываться.

Для разработки грунта в опускных колодцах применяют двух-, трех- и четырехлопастные грейферы емкостью 0,5-2 м³. Грейферы емкостью менее 0,5 м³ имеют незначительную массу, слабо врезаются в грунт и использовать их для разработки грунта в опускных колодцах нерационально. Грейферы емкостью более 2 м³ не используют, так как они имеют большие размеры и для работы с ними требуется тяжелое крановое оборудование.

Для более эффективной разработки грунта лопасти грейфера снабжены специальными зубьями.

Грейфер опускается в раскрытом положении при свободном разматывании каната (рис. 43), лопасти его врезаются в грунт, а при натяжении каната лопасти его закрываются, захватывая грунт. Наполненный грейфер затем поднимают.

Для разработки грунта в опускных колодцах предусмотрено три тира грейферов: одноканатные, моторные и многоканатные.

Одноканатные грейферы целесообразно применять при разработке грунтов I-II категории при небольших объемах работ. Преимуществом этих грейферов является возможность использовать для их подвески краны общего назначения (с однобарабанными лебедками).

Одноканатные грейферы не нашли широкого применения в строительной практике из-за относительно малой производительности, частого выхода из строя механизмов открывания и закрывания челюстей и ограниченных возможностей при разработке грунтов.

Моторные грейферы могут применяться в опускных колодцах для разработки грунта насухо и для выдачи его на поверхность при разработке экскаваторами и бульдозерами. Эти грейферы навешиваются на крюки кранов общего назначения.

Рис. 43. Схема работы двухлопастного грейфера
а - при опускании; б - при подъеме грунта; 1 - канат управления; 2 - подъемный канат

От одноканатных грейферов они отличаются наличием специальных механизмов с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом, которые раскрывают и закрывают челюсти. Возможность создания большого усилия, замыкающего грейферные челюсти, при работе с тяжелыми глинистыми грунтами и регулирования разгрузки грейфера являются положительными качествами грейферов этого типа. Основным недостатком этих грейферов является сложность устройства управления из кабины крана и невозможность разработки грунта из-под воды при электроприводе. Кроме того, эти грейферы имеют значительную массу, медленно открывают и закрывают челюсти, что снижает их производительность.

Для открытых разработок грунта наибольшее распространение получили многоканатные (двухканатные), двухчелюстные и многочелюстные грейферы. Эти грейферы могут применяться и при разработке грунта в опускном колодце, если на стройплощадке имеются краны с двухбарабанными лебедками.

Двухканатные грейферы могут применяться при разработке несвязных и связных плотных грунтов.

Челюсти двухканатного грейфера раскрываются в момент его подъема или опускания, торможения подъемного каната и свободного сбегания замыкающего каната либо при торможении замыкающего каната и свободном навивании на барабан лебедки подъемного каната.

В последнее время для разработки грунта в опускных колодцах стали применяться грейферы-долота и виброгрейферы. Грейфер-долото имеет значительную массу и зубья его (челюсти) при опускании врезаются в грунт вертикально, поэтому он и получил название «долото». Грейфером-долотом можно разрабатывать более плотные грунты III и частично IV категорий. Однако их производительность очень низкая.

Виброгрейфер имеет заборную часть в виде отрезка трубы диаметром 500-1000 мм, над которой находится вибропогружатель с герметично встроенным электродвигателем. Виброгрейферами разрабатывают пески, супеси, суглинки и легкие глины.

Грунт в опускных колодцах можно разрабатывать насухо и из-под воды. Разработку из-под воды применяют тогда, когда необходимо опустить колодец в водонасыщенных мелкозернистых песках с большой примесью пылеватых частиц (в плывунах), а также в песчаных или песчано-гравелистых грунтах с небольшой примесью гравия (до 20%).

Диаметр опускного колодца при разработке грунта из-под воды не должен превышать 10-12 м. Нож колодца должен иметь банкетку шириной не более 0,15-0,2 м при угле наклона скошенной части к горизонту 120-130°. При большом диаметре колодца его опускание затрудняется ввиду того, что приходится применять мощные краны при незначительном коэффициенте использования их мощности. Кроме того, управлять погружением больших колодцев при разработке грунта из-под воды крайне сложно.

В песчаных грунтах и плывунах грунт разрабатывают в центре колодца. Постепенно очертание поверхности грунта в колодце принимает форму обратного конуса с вершиной в центре колодца. При интенсивной разработке грунта в центре колодца нож его постепенно оголяется, уменьшается поверхность опирания колодца на грунт и происходит посадка колодца. При подводной разработке грунты не должны содержать крупных включений, препятствующих погружению колодца (валунов, топляков и др.). При разработке плывунов рекомендуется поднимать уровень воды в колодце на несколько метров выше существующего уровня грунтовых вод путем закачки в колодец воды специальными насосами. Горизонт воды в колодце выше уровня грунтовых вод создает обратное течение воды (из колодца), препятствующее интенсивному наплыву грунта в него.

Если после этого резко понизить уровень воды в колодце путем интенсивной откачки ее насосами, собственная масса колодца увеличится, и он будет погружаться в грунт.

Разработку мелкопесчаных грунтов необходимо вести как можно интенсивнее, чтобы опускание колодца был непрерывным. Каждая задержка в работе служит причиной наплывов грунта в колодец и, следовательно, ведет к увеличению стоимости работ и сроков строительства.

При погружении опускных колодцев в слабоувлажненных грунтах или при возможности и целесообразности осушения грунтов применяют грейферную разработку грунта насухо. При этом диаметр колодца не должен превышать 10-15 м. В больших опускных колодцах диаметром более 16 м грунт разрабатывают экскаваторами или бульдозерами. В этом случае иногда представляется рациональным выдавать грунт на поверхность земли грейфером.

Перед началом разработки грейфером сухого грунта всю площадь внутри опускного колодца разбивают на отдельные зоны, устанавливают места стоянки кранов или экскаваторов, оборудованных грейферами, и определяют количество грунта, подлежащего разработке из каждой отмеченной зоны и с каждой стоянки крана. В опускных колодцах круглой формы грунт разрабатывают способом круговых или радиальных траншей с постепенным перемещением от центра колодца к его стенам (рис. 44). В квадратных и прямоугольных колодцах грунт разрабатывают равными квадратами или прямоугольниками с таким расчетом, чтобы расстояния от стен колодца до бровки котлована в любом направлении были равны между собой. Ширина круговых и радиальных траншей определяется шириной раскрытого грейфера. Для опускных колодцев диаметром до 15 м ширина траншей принимается равной одной ширине раскрытого грейфера, а при больших диаметрах ширина увеличивается вдвое.

После разработки грунта грейфером по всей площади опускного колодца у стен его остаются бермы в связных грунтах или завалины в несвязных, которые разрабатывают вручную равномерно по всему периметру опускного колодца.

Если после разработки берм нож колодца не врезается в грунт, разрабатывают грунт под ножом колодца участками так же, как в плотных связных грунтах.

Грейферы навешивают в основном на краны-экскаваторы.

При разработке грунта насухо последний с поверхности земли подается в специальный отвал, из которого грунт забирают автосамосвалы.
Разжиженный грунт (при подводной разработке) выбрасывают в отвал и затем после просушки отвозят на свалку или разравнивают бульдозером на месте, если требуется выполнить планировку площадки. Низ откоса отвала должен находиться от колодца на расстоянии, равном глубине опускания колодца.

Рис. 44. Схема разработки грунта в опускных колодцах грейферами
а - способом круговых траншей; б - способом радиальных траншей; в - в квадратных и прямоугольных опускных колодцах; 1 - круговые траншеи; 2 - берма шириной 0,5-1 м; 3 - направление движения при разработке грунта под ножам; 4 - радиальные траншеи

Если при опускании колодца встречаются валуны или крупногабаритные камни, то необходимо подрабатывать грунт вокруг них с таким расчетом, чтобы они скатывались к середине колодца. Крупные валуны и камни удаляют грейфером с предварительной разбивкой их на части взрывным способом (мелкими накладными зарядами). Взрывные работы под водой следует производить особенно осторожно из-за опасности повреждения колодца.