Способы разработки грунта гидромеханизированным способом

Гидромеханическая разработка грунта гидромониторами и землесосными установками

Гидромеханический метод основан на использовании воды для переработки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с минимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включает разработку грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортирование и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

По способу разработки грунтов методами гидромеханизации различают гидромониторный (размыв грунта струей воды) и землесосный (засасывание грунта из-под воды). Первый способ применяют при разработке грунта в надводных забоях, а второй – в подводных забоях.

Гидромониторный способ – размыв сухого забоя мощной струей воды с последующим транспортированием разжиженного грунта (пульпы) Применяется при вскрышных работах (разработка верхних слоев грунта для свободного доступа к полезным ископаемым с последующей разработкой их открытым способом), разработке выемок песка, суглинка, глины и т.д.

Землесосный способ выполняется посредством разработки, всасывания и транспортирования по трубам разжиженного грунта из-под воды. Способ нашел применение при устройстве каналов, намывке дамб, плотин, насыпей, планировке территорий, устройстве морских и речных сооружений.

Гидромеханическая разработка грунта – наиболее удобный и экономичный способ, при нем отпадает необходимость в строительстве автомобильных дорог, железнодорожных путей и в транспортных средствах для перевозки грунта. Увлажнение, разравнивание и уплотнение грунта, неизбежные при сухом способе производства работ, здесь отпадают, так как эту работу выполняет вода. Стоимость разработки грунта на 30…40 % ниже по сравнению с экскаваторной; выработка также возрастает в 1,5…2 раза. Если взять стоимость всего цикла производства земляных работ, то стоимость при гидромеханизации ниже остальных способов в 10… 18 раз.

Разработка грунта гидромониторами применяется в надводных забоях (рис. 1). Основным технологическим средством является гидромонитор, который представляет собой стальной ствол с насадкой (50…175 мм) и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя. Вода подступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным напором (60…80 м), создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10…35 м/с. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В зависимости от рода грунта и высоты забоя расход воды на 1 м3 разрабатываемого грунта составляет 3…15 м3.

Разработка грунта может производиться встречным забоем, когда гидромонитор располагается на подошве забоя, и размыв ведут снизу вверх или попутным забоем – с расположением гидромонитора над фронтом забоя и размывом грунта сверху вниз.

Рис. 1 — Гидромониторный способ разработки грунта: а) схема гидромонитора; б) встречный забой; в) попутный забой; 1 – водовод; 2 – гидроцилиндры управления; 3, 4 – шарнирное сочленение ствола с водоводом; 5 – рычаг; 6 – ствол; 7 – насадка ствола; 8 – гидромонитор; 9 – фронт забоя; 10 – канава отвода пульпы

В первом случае обеспечивается высокая производительность гидромонитора за счет периодических обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки грунта воды под высоким напором или взрывчатых веществ (взрывание грунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует направлять в обход гидромонитора.

При попутных забоях производительность гидромонитора ниже, но перемещается он по сухому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной струи достаточную начальную скорость, обеспечивает интенсивный сток.

При благоприятном рельефе местности, размытой гидромонитором, грунт по трубопроводу или лоткам самотеком направляется к месту образования насыпи. При неблагоприятном рельефе пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, а затем по напорному трубопроводу перекачивается землесосом в насыпь.

Разработка грунта землесосным способом производится в подводных забоях с использованием земснарядов (рис. 2).

В процессе разработки грунта производится всасывание грунтовой массы из-под воды с помощью всасывающей трубы землесоса, как с предварительным рыхлением для плотных глинистых грунтов, так и без него для песчаных и илистых грунтов.

Труба землесоса подвешена к специальной стреле, соединенной с мачтой и установленной на барже (земснаряде). При разработке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращающейся рыхлительной головкой или вибрационным рыхлителем.

Рис. 2. Земснаряд (баржа) для землесосный разработки грунта

Земснаряд соединяют с магистральным пульпопроводом, проложенным по берегу. Благодаря плавучему пульпопроводу, смонтированному на специальных поплавках (плашкоутах), осуществляют его передвижение вслед за перемещающимся по забою земснарядом. Разработку грунта начинают с заглубления всасывающей трубы с наконечником (или рыхлителем) на глубину снимаемого за одну проходку слоя грунта. Пульпа засасывается и подается по трубопроводам под давлением 200…800 Па, производительность (масса перемещаемой пульпы по трубопроводу) изменяется в пределах 0,4… 12 тыс. м3/ч (рис. 3).

Рис. 3 — Землесосный способ разработки грунта: 1 – грунтозаборное устройство; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – грунтовой насос; 4 – напорный пульпопровод; 5 – свайный ход; 6 – плавучий пульпопровод; 7 – береговой пульпопровод; 8 – укладка грунта

Рабочим органом землесосного снаряда является засасывающее устройство.

В зависимости от связности грунта к этому устройству перед его зевом прикрепляют в лёгких грунтах раструбы, а в глинистых и суглинистых грунтах — фрезерные разрыхлители. Под действием центробежного насоса в засасывающем устройстве образуется вакуум, под влиянием которого вода с грунтом (пульпа) поступает во всасывающую трубу, затем нагнетается в напорные пульповоды, которые уже перемещают пульпу к месту укладки.

Намыв насыпей из пульпы

Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической. Первоначально обваловывают площадь (с помощью бульдозера создают валы грунта заданной высоты по периметру этой территории), на которую будет поступать пульпа, так называемую карту намыва.

Ширину карты намыва назначают равной ширине основания возводимой насыпи, а длина карты принимается в пределах 100…200 м.

Одновременно в работе должно находиться не менее трех карт – захваток: на одной – отстой пульпы, на второй – подача пульпы, на третьей – обваловывание. На этих картах поочередно выполняют намыв грунта, отстой (обезвоживание) и подготовительные работы к намыву следующего слоя.

По контуру каждой карты бульдозером возводят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах этой карты дренажный (водосборный) колодец с выпускаемой за пределы карты трубой. В зависимости от фильтрационных свойств грунта слой пульпы, укладываемый за один приём, может составлять 0,5…2,5 м.

Из существующих способов намыва и транспортирования пульпы чаще других применяются эстакадный и безэстакадный (рис. 4).

Рис. 4 — Намыв грунта: а) эстакадным способом; б) безэстакадным способом; 1 – водоотводящая труба; 2 – обваловывание грунтом; 3 – водосборный колодец (дренаж); 4 – магистральный пульпопровод

Эстакадный способ намыва грунта состоит в том, что магистральный пульповод располагают по продольной оси насыпи на инвентарных эстакадах, которые превышают по высоте возводимую насыпь. По всей длине пультопровод имеет отверстия или патрубки для слива пульпы. Из пульповода пульпа поочередно направляется на карты или участки намыва. Применяют этот способ для намыва широких насыпей.

В связи с трудностью извлечения нижней части опорных рам эстакады они обычно остаются в грунте. Это снижает качество насыпи и приводит к значительному расходу древесины. Кроме того, перестановка эстакады и ее наращивание, демонтаж монтаж пультопровода требуют значительных затрат ручного труда. Всё это сужает область применения эстакадного способа.

При безэстакадном способе магистральный пульпопровод укладывают вдоль основания возводимой насыпи (с одной или двух сторон в зависимости от ее размеров и местных условий рельефа). Через каждые 20…30 м на трубопроводе устанавливают специальные выпускные патрубки, через которые пульпа поступает на карту намыва — рис. 5.

Этот способ более прогрессивен, так как позволяет экономить около 1000 кубометров лесоматериалов, необходимых для устройства эстакад на каждый миллион кубометров намыва грунта.

Рис. 5 – Поступление пульпы на карту намыва

Земляные валы вокруг насыпей устраивают высотой 1,0…1,5 м для одной очереди намыва, сам же намыв выполняют слоями от 20 до 100 см высотой в зависимости от способности укладываемого грунта к дренированию — рис. 6. Для ускорения удаления воды с намываемой насыпи устраивают сбросные колодцы, из которых осветленная вода (освободившаяся от намываемого грунта) отводится за пределы насыпи. По мере намыва слоев грунта на карте колодцы наращиваются по высоте.

Рис. 6 – Обваловывание карты намыва

Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем к искусственному уплотнению грунта не прибегают, а придают насыпи небольшой (1,5 % при суглинистых и супесчаных и 0,75 % при песчаных фунтах) запас высоты на последующую усадку.

Источник

Гидромеханизация земляных работ

Условия и эффективность применения гидромеханизации земляных работ

Способ гидромеханизации земляных работ основан на размыве грунта водой, перемещении его в виде взвешенных частиц при определенной скорости течения, укладке в необходимом месте путем снижения скорости течения настолько, что частицы грунта начинают оседать. Гидромеханизацию применяют при наличии определенных условий: достаточные объемы воды вблизи объектов работ и благоприятные грунтовые условия — легкоразмываемые и быстроосушаемые песчаные или супесчаные грунты. Стоимость земляных работ по способу гидромеханизации может быть значительно меньше, чем при применении бульдозеров, скреперов или экскаваторов, а выработка на одного рабочего намного больше, чем при ведении земляных работ этими машинами. Однако ее целесообразно применять лишь на крупных объектах земляных работ (годовой объем больше 100 тыс. м3) в связи с применением специального оборудования, которое не может быть использовано на других видах работ [97].

Эффективность гидромеханизации в значительно большей степени, чем экскаваторных работ, зависит от геологических (грунтовых) и климатических условий. Так, увеличение содержания гравия в песке с 5 до 40 % снижает эффективность экскаваторных работ не более чем на 5 %, а гидромеханизированных — вдвое. Экономическая эффективность гидромеханизации определяется также наличием в районе производства работ дешевой электроэнергии, расход которой составляет 5-10 кВт·ч на 1 м3. Гидромеханизация может быть эффективна в случаях, когда нет притрассовых карьеров для сухой отсыпки земляного полотна. С помощью гидромеханизации грунт может быть получен в реках или других водоемах и уложен в виде резервов для последующего транспортирования его другими средствами.

Для сооружения земляного полотна автомобильных дорог по способу гидромеханизации применяют песчаные (гравелистые, крупные, средней крупности и мелкие пески) и глинистые грунты (легкие, тяжелые и пылеватые супеси). Лучшими считают песчаные грунты всех видов, при этом чем они крупнее, тем эффективнее применение гидромеханизации.

Производство земляных работ с помощью гидромеханизации подразделяют на три группы:

разработка грунта в карьерах напорной струей воды из гидромонитора (рис. 8.1);

разработка грунта под водой плавучим землесосным снарядом с применением механических или гидравлических рыхлителей (рис. 8.2);

разработка грунта сухим способом экскаваторами, а транспортирование — в виде гидросмеси с помощью передвижных землесосных установок.

Рис. 8.1. Схема производства гидромониторных работ:

Гидромониторная установка, 2 — задвижка с дистанционным управлением; 3 — водоводы; 4 — кабель дистанционного управления; 5 — приямок; 6 — гидроэлеватор; 7 — трубы напорного водовода; 8 — всасывающие трубы землесоса; 9 — всасывающая линия с пульповодом и водоводом, расположенными на понтонах; 10 — землесосная установка; 11 — пульт дистанционного управления

Рис. 8.2. Землесосный снаряд:

а — разрез; б — план; 1 — стрела подъема рамы рыхлителя; 2 — будка; 3 — надстройка; 4 — понтоны для плавучего трубопровода; 5 — папильонажные сваи; 6 — рамы рыхлительных устройств; 7- фреза-рыхлитель; 8 — откос; 9 — папильонажные тросы

Гидромониторную разработку грунта применяют в сухих карьерах или выемках с отметками на уровне или выше горизонта воды и водоисточника. В некоторых случаях для разработки верхней, необводненной части выемки применяют гидромониторы, для нижней, обводненной — плавучие землесосные снаряды. Разработку карьера гидромонитором производят двумя способами: с перемещением его по верху забоя и по подошве забоя (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Схема установки гидромонитора: а — перемещение по верху забоя; б — перемещение по подошве забоя

Грунт, обрушенный гидромониторной струей и превращенный в гидросмесь, движется от основания забоя к приямку. Гидросмесь может двигаться самотеком при достаточной разности отметок между карьером и местом укладки грунта или под напором по трубопроводам с помощью землесосной установки.

При гидромониторном способе разработки грунта решающее значение имеет интенсивность размыва, которую определяют количеством воды, расходуемой на 1 м3 разрабатываемого грунта. Интенсивность размыва зависит от характера месторождения, связности и крупности частиц и зерен разрабатываемого грунта, высоты забоя, давления у насадки гидромонитора, расхода воды через насадку в единицу времени. Расход воды зависит от напора, размеров и характеристики насадки:

где (8.1)

μ — коэффициент расхода, равный 0,92-0,96;

ω — площадь поперечного сечения насадки, м2;

g — ускорение силы тяжести, м/с2;

Н — напор перед насадкой, м.

Для размыва и транспортирования крупных и среднезернистых грунтов расход воды составляет примерно 4-6 м3 воды на 1 м3 грунта при давлении 0,3-0,4 МПа. Чем ближе к забою расположен гидромонитор, тем эффективнее его работа, однако по условиям безопасности минимальное расстояние допускается 1,2 h (h — высота забоя).

Землесосные установки применяют для разработки грунта под водой или для подачи в напорный трубопровод гидросмеси, полученной от размыва грунта гидромониторами.

Глубина подводных забоев достигает 15 м. Плавучий землесосный снаряд, поворачиваясь веерообразно в плане при помощи лебедок и тросов попеременно на одной из папильонажных свай, засасывает грунт с водой и перекачивает образовавшуюся гидросмесь к берегу по трубопроводу, смонтированному на плавающих понтонах. Производительность гидромониторов и землесосов:

(8.2)

Qгр — производительность по грунту, м3/ч;

Q — производительность по воде, м3/ч;

q — удельный расход воды, м3/м3 (в среднем 4-6);

П — производительность по грунту, м3/смену;

t — продолжительность смены, ч;

К — коэффициент использования времени (в среднем 0,85).

Разработка грунта способом гидромеханизации

6.2.1.1 Правила настоящего раздела распространяются на производство и приемку работ, выполняемых способом гидромеханизации при намыве сооружений, а также на добычных и вскрышных работах в строительных карьерах.

6.2.1.2 Инженерно-геологические изыскания грунтов, подлежащих гидромеханизированной разработке, должны отвечать специфическим требованиям СП 47.13330.

6.2.1.3 При содержании в грунте свыше 0,5 % объема негабаритных для грунтовых насосов включений (валуны, камни, топляки) запрещается применять землесосные снаряды и установки с грунтовыми насосами без устройств для предварительного отбора таких включений.

Негабаритными следует считать включения со средним поперечным размером свыше 0,8 минимального проходного сечения насоса.

6.2.1.4 При прокладке напорных пульпопроводов радиусы поворота должны быть не менее 3 — 6 диаметров труб. На поворотах с углом более 30° пульпопроводы и водоводы должны быть закреплены. Все напорные пульпопроводы должны быть испытаны максимальным рабочим давлением.

Правильность укладки и надежность в работе трубопроводов оформляются актом, составляемым по результатам их эксплуатации в течение 24 ч рабочего времени.

6.2.1.5 Параметры разработки выемок и карьеров плавучими землесосными снарядами и предельные отклонения от отметок и габаритов, установленных в ППР, следует принимать по таблице 6.5.

Производительность землесосного снаряда по воде, м3/ч	Наименьшая глубина разработки ниже уровня воды, м	Наименьшая толщина разрабатываемого под водой слоя, м	Наименьшая толщина защитного слоя грунта, м	Предельные отклонения, м	Предельный недобор до коренных (подстилающих) пород в карьере, м
песчаного	глинистого	по длине и ширине выемок; по дну и откосам (на каждой стороне выемки)	от проектной отметки защитного слоя	переработка дна каналов (в среднем)
Св.

1,1 ±2 ±0,9 0,9 1,5 4001 — 7500 4,5 1,5 0,9 ±1,8 ±0,7 0,6 1,0 2501 — 4000 3,5 1,25 0,7 ±1,5 ±0,5 0,5 0,7 1001 — 2500 2* 1,0 0,5 ±1,0 ±0,3 0,3 0,6 801 — 1000 1,6 1,5 0,7 0,5 ±0,8 ±0,3 0,3 0,6 400 — 800 1,5 1,3 0,6 0,4 ±0,7 ±0,2 0,2 0,5 Менее 400 1,5 1,0 0,5 0,3 ±0,6 ±0,2 0,2 0,5 * Для землесосных снарядов, оборудованных роторными рыхлителями, — 2,5 м.

Примечания 1 Для землесосных снарядов с удлиненным грунтозаборным устройством и с погружным грунтовым насосом при свободном всасывании предельные отклонения устанавливаются в ПОС. 2 При наличии в грунте крупных включений предельное переуглубление увеличивается при размере включений до 60 см — на 0,2 м, до 80 см — на 0,4 м, при более крупных включениях величина переуглубления устанавливается в ПОС.

3 Переборы по откосам и дну каналов, подлежащих креплению с откачкой воды, не допускаются. При разработке подводных выемок, расчисток, неукрепляемых каналов и каналов, укрепляемых каменной наброской в воду, недоборы по дну не допускаются. 4 При сложном рельефе подстилающих пород в карьерах величина предельного недобора должна уточняться в ПОС и ППР.

6.2.1.6 При разработке выемок средствами гидромеханизации состав контролируемых показателей, объем и методы контроля должны соответствовать указаниям таблицы 6.6.

Гидромеханизация

Гидромеханизированный способ, при наличии необходимых водных и энергетических ресурсов является одним из наиболее экономичных и эффективных способов выполнения земляных работ, объединяющий в единый производственный процесс разработку, транспортирование и укладку грунта.

Гидромеханизация как способ производства работ позволяет обеспечить максимальное качество выполнения земляных работ при минимальных трудозатратах.

Гидромеханизация землянных работ

Более того, гидравлическая укладка грунта обеспечивает необходимую плотность его в сооружении без дополнительных затрат на уплотнение, а так как при этом происходит отмыв глинистых и илистых частиц вместе с отработанной водой, то готовое земляное сооружение получается высокого качества. Следует отметить и тот факт, что данный способ производства земляных работ соответствует предъявляемым требованиям по экологической безопасности.

Помимо вышеуказанных особенностейгидромеханизированные работы имеют следующие преимущества:

• низкая энергоемкость с пересчетом на условное топливо;
• ускоренный процесс осадки сооружения на слабом основании в связи с более высокими нагрузками в процессе намыва;
• возможность попутного, в процессе укладки, фракционирования грунта за счет естественного разделения;
• возможность разработки, как обводненных карьеров, так и сухих (гидромониторно – землесосным способом) и, следовательно, возможность разработки выемок крупных котлованов, каналов без осушительных и водопонизительных работ;
• возможность подачи грунта с большей интенсивностью на ограниченные площади и труднодоступные для автотранспорта участки сооружений, например в узкие каньоны, пазухи сооружений и др.;
• не требуется строительство подъездных автодорог от карьеров к месту строительства сооружения;
• значительное снижение отвода площадей под карьеры за счет глубины их отработки.

Земснаряды АО «Сибгидромехстрой» работали в Новосибирской, Томской, Омской, Кемеровской и Свердловской областях, Алтайском и Красноярском краях, Ханты-Мансийском автономном округе, республике САХА (Якутия).

Накопленный опыт, а также мощная материально-техническая база позволяют применять гидромеханизацию для успешного решения следующих задач:

• намыв земляного полотна автомобильных и железных дорог, плотин, подходов к мостам, площадок под промышленное и гражданское строительство;
• обустройство нефтегазовых месторождений;
• строительство судоходных и оросительных каналов, акваторий портов, углубление дна рек, очистке водоемов;
• добыча сапропелей;
• замыв оврагов, низин;
• намыв площадок над вредными захоронениями и местами складирования отходов;
• намыв дамб и пляжей для защиты берегов от размыва;
• возведение дамб золо- и шлакоотвалов, перекачка золошлаков, хвостохранилищ;
• вскрышные работы на месторождениях полезных ископаемых;
• добыча и классификация нерудных строительных материалов и железнодорожного балласта из обводненных месторождений;
• получение формовочных и стекольных песков;
• обустройство мест отдыха, создание искусственных водоемов, пляжей.

Кроме отечественных земснарядов, с электрическим и автономным приводом разной производительности, в работе используются финские многофункциональные землесосные снаряды WaterMaster Classic III и Classic IV, Classic V позволяющие выполнять земляные работы, которые раньше были либо очень трудозатратны и экономически не выгодны, либо просто невозможны.

Предлагаемое к работе оборудование содержит следующие навесные элементы: гидравлический экскаватор, землесос с фрезой, грабли, вибропогружатель шпунта и свай.

С приобретением этих земснарядов мы полностью закрыли любые потребности рынка в гидронамывных земляных работах, а именно:

• дноуглубительные и очистные работы на мелких реках, озерах, каналах, прудах, любых остальных водоемах;
• землечерпательные работы в невозможных для других машин условиях (заболоченная местность, мелководье, береговые линии, водохранилища);
• строительство причальных стенок для катеров и яхт;
• подготовка и облагораживание берега водоема;
• уборка кустарника, водорослей, любой растительности;
• расширение акватории;
• устройство лодочных и катерных каналов или их углубление;
• создание искусственных островков;
• создание заводей для рыборазведения.

Оборудование гидромеханизации земляных работ

Общие сведения.

Гидромеханизация – особый способ производства земляных работ, при котором разработка, транспортирование и укладка грунта осуществляются при помощи воды.

Гидромеханизация основана на свойстве быстродвижущейся воды размывать грунт и переносить его во взвешенном состоянии к месту укладки, где вследствие уменьшения скорости вода теряет несущую способность и частицы грунта оседают.

Этим способом в гидротехническом строительстве возводят платины, дамбы и насыпи, разрабатывают котлованы под различные гидромеханические сооружения, каналы, углубляют водоемы, добывают песчано — гравийные материалы.

Рис.12.1 Общая схема гидромониторной разработки грунта: 1 – источник водоснабжения; 2 – водозаборное устройство; 3 – насосная станция; 4 – напорный водопровод; 5 – гидромонитор; 6 – забой; 7 – размытый грунт (пульпа); 8 – зумпф (колодец для сбора пульпы); 9 – пульповсасывающее устройство; 10 – грунтовой насос; 11 – пульповод; 12 – участок укладки пульпы (карта); 13 – осевший грунт; 14 – осветленная вода; 15 – шандорный колодец для отвода осветленной воды; 16 – лоток для сброса осветленной воды.

Различают два способа гидромеханизации земляных работ: гидромониторный и землесосный.

При гидромониторном способе разработка грунта осуществляется его размывом высоконапорной струей воды, формируемой и направляемой в забой 6 гидромонитором 5 (рис. 12.1). Требуемое давление воды создается водяным насосом 3, которая по напорному трубопроводу 4 подается к гидромонитору 5. Забор воды осуществляется из водоема через водозаборное устройство 2. Размытый грунт вместе с отработавшей водой – пульпа 7 – стекает в специальное углубление (зумпф) 8, откуда грунтовым насосом 10 через пульповсасывающее устройство 9 нагнетается в трубопровод–пульпопровод 11 и предварительно обвалованные участки – карты 12.

Вследствие падения скорости движения пульпы взвешенные частицы грунта 13 оседают, а осветленная вода 14 через шандорный колодец 15 и лоток 16 отводится для сброса или повторного использования.

Рис.12.2 Общая схема земснарядной разработки грунта: 1 – забой; 2 – рыхлитель; 3 – всасывающее устройство; 4 – водоем; 5 – понтон; 6 – грунтовой насос; 7 – двигатель грунтового насоса; 8 – напорный пульповод; 9 – свайный аппарат; 10 – поплавки для удержания пульповода; 11 – сухопутная часть пульповода; 12 – карта; 13 – осевший грунт; 14 – осветленная вода; 15 – шандорный колодец; 16 – лоток для сбора осветленной воды

При землесосном способе разработки подводных грунтов применяют плавучие, землесосные установки (землеснаряды) (рис.12.2). Плотные подводные грунты в забое 1 разрабатывают механическим способом с применением рыхлителей 2, а их транспортирование по всасывающему трубопроводу 3, напорному пульпопроводу 8 и сухопутной части пульпопровода 11, осуществляют грунтовым насосом 6, приводимым двигателем 7, расположенным на понтоне 5. Укладка грунта производится (позиции 12-18) также, как и при гидромониторном способе.

Для удержания земснаряда на рабочем месте в водоеме 4 служит свайный аппарат 9.

Гидромеханический способ разработки грунтов отличается высокой эффективностью и производительностью, особенно при массовых объемах земляных работ.

Однако для его реализации требуется большое количество воды, в связи с чем он применим для разработки грунтов вблизи водоемов, с береговых урезов и со дна водоемов. Кроме того, способ гидромеханизации применим не для всех грунтов. Плохо поддаются такой разработке грунты, содержащие большое количество камней, а также плотные глинистые.

Гидромониторы

Гидромониторы – устройства, предназначенные для формирования высоконапорной водяной струи.

Они превращают потенциальную энергию воды, подаваемой по напорному трубопроводу, в кинетическую энергию струи и направляют ее в нужную точку забоя.

Гидромониторы различают по способу управления (ручные и дистанционные), по подвижности (переставные и самоходные); по дальности действия (дальнего и ближнего действия), по напору воды (низконапорные с давлением до 1,2 МПа и высокомоторные с давлением более 1,2 МПа) .

Чтобы подавать водяную струю в разные точки забоя, в современных конструкциях гидромониторов предусмотрена возможность кругового поворота ствола в горизонтальной плоскости, а в вертикальной – на угол 45-750.

Рис.12.3 Конструктивная схема гидромонитора

Гидромонитор (рис. 12.3) состоит из нижнего колена 1, установленного на салазках 7, и верхнего колена 2, соединенного с нижним подшипниковым полноповоротным устройством Ι, уплотненным манжетой 6. Ствол 4 с насадкой 5 на конце соединен с верхним коленом шаровым шарниром 3 с сальниковым уплотнением для поворота в вертикальной плоскости. Для компактного формирования струи насадка сужается к выходному концу, а для направления струи без ее вращения внутренняя поверхность ствола имеет продольные ребра.

Гидромониторы питают водой с помощью насосных установок, состоящих из двух или более центробежных насосов.

Вода поступает по напорному трубопроводу, присоединенному к фланцу нижнего колена 1.

Эффективность работы гидромонитора зависит от размывающей способности струи, характеризуемой давлением на забой, зависящим от ее давления из насадки, площади поперечного сечения последней, расстояния от насадки до забоя.

Производительность гидромонитора по воде определяют через расход:

; (12.1)

где μ – коэффициент расхода, μ = 0,9- 0,93; w – площадь поперечного сечения насадки, м2; g – ускорение свободного падения; Н – напор у насадки, м.

Для определения производительности по грунту используют нормы требуемого количества воды для размыва данного грунта.

Источник