Закрытый способ разработки грунта это

ЗАКРЫТЫЕ СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА

В обычных условиях для прокладки трубопроводов, коммунальных и транспортных тоннелей и т. п. отрыва­ют траншею.

Иногда отрыть траншею невозможно, например, при пересечении трассой трубопровода транспортной маги­страли с интенсивным движением, которое невозможно прервать даже на относительно короткий срок. В этих условиях прибегают к закрытым методам работ: проко­лу, продавливанию, горизонтальному бурению и пневмо-пробивке.

Прокол основан на образовании отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником. Вдавливание произ­водят гидравлическим домкратом (рис. У.34, а). В кот­ловане укладывают звено трубы с наконечником и после выверки домкратом вдавливают в грунт на длину хода штока, а затем после возвращения штока в начальное положение вводят на их место нажимной патрубок (шом-

пол), и процессы повторяются. По окончании вдавлива­ния первого звена трубы на полную длину шомпол уби­рается, а в котлован опускается следующее звено, кото­рое приваривается встык к уже задавленному в грунт. После этого задавливают наваренное звено, и циклы по­вторяются до выполнения прокола на всю требуемую длину (передвижение за каждый цикл равно 150 мм). Этот метод позволяет прокалывать в хорошо сжимаемых

У.35. Пневмопробойник

/ — корпус; 2 —съемный расширитель; 3 —ударник; 4 — окна; 5 —золотник; 6 — реверсивное устройство; 7 — шланг

грунтах отверстия для труб диаметром 100. 400 мм на глубине более 3 м. В мало

сжимаемых грунтах (песке, супеси) для обеспечения устойчивости стенок дополни­тельно к горизонтальному

усилию необходимо применять поперечное и вибрационное воздействие, что позволяет получать отверстия

диаметром до 300 мм.

Продавливание (рис. У.34, б) применяют для проклад­ки стальных труб диаметром 500. 1800 мм либо коллек­торов квадратного или прямоугольного сечения на рас­стояние до 80 м. В грунт последовательно вдавливают звенья труб со сваркой, разработкой грунта внутри тру­бы и удалением его через прокладываемую трубу посред­ством шнековой установки или гидромеханическим ме­тодом — путем размыва грунта внутри трубы струей воды и последующей откачки пульпы насосом (при легко размываемых грунтах) или желонками с нара­щиванием рукоятки их. Трубы используют часто как футляры для размещения в них основных трубопрово­дов.

Бурение (рис. У.34, в) применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 800. . 1000 мм на длину 80. 100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, и труба при­водится во вращение от мотора, установленного на бров­ке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться, как в предыдущем случае.

Пневмопробивку ведут при помощи специального про­ходческого снаряда виброударного действия — пневмо-пробойника. Пневмопробойник (рис. У.35) представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину, кор­пус которой является рабочим органом, образующим скважину. Ударник под действием сжатого воздуха со­вершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по переднему внутреннему торцу корпуса, забивая его в грунт. Пневмопробойник позволяет проходить скважины длиной до 50 м для трубопроводов диаметром до 300 мм. Применение пневмопробойников резко уве­личивает производительность труда по сравнению с тра­диционными методами бестраншейной прокладки под­земных коммуникаций.

§ 27. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ГРУНТА

Гидромеханический метод основан на использовании кинетической энергии потока воды для разработки, транспортировки и укладки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, уст­ройстве насыпей с минимальной осадкой, наличии доста­точных ресурсов воды и электроэнергии.

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

Разрабатывать грунт можно в надводных и подвод­ных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидро­мониторным способом. Основное технологическое сред­ство — гидромонитор, который представляет собой сталь­ной ствол с насадкой и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и го­ризонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя (рис. У.36, а). Вода поступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным на­пором (60. 80 м), создавая удельное давление на фронт забоя 0,5. 4,3 МПа. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В за­висимости от рода грунта и высоты забоя расход во­ды на 1 м 3 разрабатываемого грунта составляет 3. . 15 м 3 .

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.

В первом случае (рис. У.36, б) обеспечивается высо­кая производительность гидромонитора за счет периоди­ческих обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки грунта высоконапорной воды или взрывчатых веществ (взрывание грунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует на­правлять в обход гидромонитора. При попутных забоях (рис. У.36, в) производитель­ность гидромонитора ниже, но перемещается он по су­хому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной

Последнее изменение этой страницы: 2019-03-30; Просмотров: 445; Нарушение авторского права страницы

Источник

Какие есть закрытые способы производства земляных работ?

Когда нет возможности осуществить производство земляных работ открытым способом, то они выполняются одним из наиболее приемлемых или экономически менее затратных закрытых способов.

Рассмотрим некоторые виды закрытых (подземных) способов земляных работ:

щитовая проходка (рис. а) — это один из бестраншейных способов земляных работ, при котором происходит врезание стального щита в грунт и его продвижение при помощи домкратов, которые упираются в установленную сзади щита обделку;

продавливание грунта (рис. б) — это тоже еще один способ закрытых подземных бестраншейных работ, при которых применяется закрытая прокладка металлических или железобетонных труб, либо прокладываются специальные футляры, в которых затем размещаются различные трубопроводы;

горизонтальное бурение (рис. в) — способ закрытой разработки грунта, при котором бурение осуществляется специальным устройством (сверлится отверстие нужного диаметра, в которое потом укладывается труба);

вибровакуумный способ (рис. г) — закрытый способ разработки грунта при помощи вибровакуумной трубы из стали , затем в образуемое отверстие укладываются трубы нужного диаметра;

прокалывание (рис. д) — при этом способе ввод трубы осуществляется без предварительного удаления грунта. Трубопровод вводится в грунт под давлением гидравлического домкрата.

Все эти способы закрытого (подземного) производства земляных работ изображены на схематическом рисунке внизу:

Источник

Закрытые способы разработки грунта

В обычных условиях трубопроводы прокладывают так: отрывают траншею, по ее дну укладывают трубу, затем траншею засыпают. Однако в некоторых случаях такая технология прокладки трубопроводов оказывается неприемлемой (например, трасса трубопровода пересекает транспортную магистраль с интенсивным движением или необходимо бурение скважин поиск воды в Свердловской области). Здесь применяют бестраншейные закрытые методы работ: продавливание, прокол, горизонтальное бурение, пневмопробивка или щитовая проходка.

Способом прокола образуют отверстия, вдавливая в грунт гидравлическим домкратом трубы, обладающие коническими наконечниками. Звено этой трубы укладывают в котловане, выверяют домкратами, и вдавливают в грунт на длину штокного хода. Когда шток возвратится в начальное положение, на его место вводят нажимной патрубок, и процессы повторяют. Вдавив первое звено трубы на всю длину, шомпол убирают. Затем опускают в котлован следующее звено. Его стыкуют с предыдущим звеном, который уже вдавлен в грунт, и сваривают их. В передней стенке котлована должен быть устроен приямок для сварных работ. После наваренное звено вдавливают, циклы повторяют до тех пор, пока прокол не достигнет требуемой глубины. Если использовать этот способ в хорошо сжимаемом грунте, то можно получать отверстия диаметром до 50 см. Чтобы обеспечить устойчивость стенок, в малосжимаемых грунтах (супесь, песок) к горизонтальному усилию применяют дополнительно вибрационное и поперечное воздействие, позволяющее получать отверстия с диаметром до 30 см.

Трубы с большим диаметром до 140 см прокладывают способом продавливания. В этом случае в грунт вдавливают звенья труб со сваркой, затем грунт разрабатывают внутри трубы и через прокладываемую трубу его удаляют шнековой установкой, после гидромеханическим методом, используя струю из воды, грунт размывают внутри трубы. В последующем пульпу откачивают насосом (в легко размываемом грунте) либо желонками, наращивая рукоятку. В трубах, служащих футлярами, часто размещают основные трубопроводы.

Для горизонтального бурения на конце трубы находится режущая коронка увеличенного диаметра. Двигатель, который установлен на бровке котлована, приводит эту трубу во вращение, а реечный домкрат, упирающийся в заднюю стенку котлована, обеспечивает трубе поступательное движение. При бурении труба заполняется грунтом. Его удаляют таким же способом, как и при продавливании.

Для пневматической пробивки используют пневмопробойник, имеющий специальный проходческий снаряд виброударного действия. Пневмопробойник – самодвижущаяся пневматическая машина, состоящая из корпуса, которая является рабочим органом и образует скважину. Ударник, совершающий возвратно-поступательные движения под воздействием сжатого воздуха, наносит удары по внутреннему переднему торцу корпуса, тем самым забивает его в грунт. Пневмопробойником для трубопроводов с диаметром 30 см проходят скважины длиной до 50 м. Существуют также реверсивные пневмопробойники, которые из пробитой скважины могут выходить обратным ходом.

Щитовая проходка. Здесь разрабатывают грунт и устраивают стенки туннеля под защитой щита (цилиндрическая оболочка). Щит является кольцевой, открытой с обоих концов конструкцией. Внутренний диаметр конструкции равен наружному диаметру создаваемого туннеля. Спереди в верхней части щита имеется козырек-выступ, защищающий рабочих от возможного обвала грунта. Щит продвигается при помощи гидравлических домкратов, которые врезают его режущий край в грунт. Домкраты располагают по всему периметру щита, упираются они с одной стороны в край туннельной обделки, а с другой – в выступ режущего края. Обделку собирают из тюбингов (отдельные сегментные блоки). Их устанавливают на место специальным механизмом – эректором. Соединяют блоки болтами. Для разработки участка грунта, который расположен в головной части щита и окаймлен ее режущим краем, применяют в зависимости от типа грунта ручные машины – отбойные молотки или вручную. Участок скального грунта разрабатывают буровзрывным способом.

Источник

Закрытый способ разработки грунта

Прокалыванием укладываются трубы в суглинистых и глинистых грунтах исключающих наличие гравия, щебня и валунов (в песчаных грунтах этот способ менее эффективен). При прокалывании происходит уплотнение грунта вокруг образовавшегося ствола (см. рис. 10). При прокалывании грунта сразу же прокладываемой трубой ее диаметр составляет от 50 до 500мм.

Рис. 10 Прокладка труб методом прокалывания.

1 – насосная установка; 2 – рабочий котлован; 3 – приемный котлован; 4 – приямок для стыковки труб; 5 – прокладываемые трубы; 6 – направляющие рамы; 7 – удлинительный патрубок; 8 – гидродомкраты; 9 – упорные плиты; 10 – упоры свайные.

Основной недостаток данного способа состоит в отсутствии наружной изоляции трубы. На трубу насаживают и приваривают конический наконечник с диаметром, для уменьшения сил трения, на 20…25мм большим наружного диаметра трубы. Кроме этого на наконечнике высверливают отверстия диаметром 3…5мм, через которые под давлением 1…2атм подают воду, которая размывает и смачивает грунт. Также могут применяться вибронаконечники.

Для прокалывания используют гидравлические домкраты. Производительность работ составляет в среднем 5-12м в смену. Для прокладки труб с изоляцией (только в связных грунтах) прокол выполняют при помощи уширителей на штанге. Уплотненный грунт ствола имеет достаточную прочность, которая препятствует обрушению. В противном случае вслед за уширителем прокладывают железобетонные кольца.

Подготовительные работы включают: устройство рабочего и приемного котлованов длинной, соответственно, 8-13м и 1,5-2,5м; устройство упора из шпал или железобетонных блоков с металлической плитой; устройство приямка для сваривания наращиваемой трубы; укладку и закрепление направляющих из прокатных профилей с целью задания проектного уклона; установка и закрепление домкратов; укладку на направляющие первого звена трубы и крепление на ней насадки.

Прокол состоит: установка удлинительного патрубка длинной 1м между домкратом и вдавливаемой трубой; предельное вдавливание трубы; снятие давления, путем включения домкрата на обратный ход; замена 1м удлинительного патрубка на 2м; повторное выполнение всех операций при 3м и 4м длине удлинительного патрубка; наращивание прокладываемой трубы с проверкой качества сварного соединения; в дальнейшем давление вдавливания передается через приваренную трубу с повторением всех предшествующих операций; вместо удлинительного патрубка также используется шомпол-труба меньшего диаметра, короче вдавливаемой трубы на длину рабочего хода домкрата с отверстиями 50-60 мм для установки шпилек;

После окончания прокола срезают наголовник в приемном котловане. Для облегчения прокола иногда предварительно бурят лидерные скважины.

Сущность метода продавливания заключается в горизонтальном вдавливании стальной трубы с открытым концом диаметром от 529 до 1620 мм в песчаные или мало связные грунты, с периодическим или непрерывным удалением грунта, который при этом заполняет трубу ручным или механическим способом (см. рис. 11).

Рис. 11 Прокладка труб методом продавливания.

1 – масляный насос; 4 – приямок для стыковки труб; 5 – прокладываемые трубы; 6 – направляющие рамы; 8 – гидродомкраты; 10 – упоры свайные; 15 – шомпол; 18 – нажимная балка; 19 – наголовник; 20 – отверстия для штырей; 21 – открытый торец трубы.

Длинна горизонтального ствола может достигать 80м. Для продавливания используют гидравлические домкраты, количество которых зависит от диаметра трубы и свойств грунта. Данным способом прокладывают , как рабочие неизолированные металлические трубы, так и трубы-кожухи с последующей укладкой рабочих труб из возможных различных материалов.

Подготовительные работы включают в себя: откапывание рабочего котлована, размеры которого должны быть больше на 2-3м по длине и на 1-2 м по ширине габаритов трубы предназначенной для продавливания. Дальнейшие подготовительные работы ни чем не отличаются от способа вдавливания.

Продавливание отличается от способа прокола лишь тем, что усилие на продавливаемую трубу передаются через шомпол со штырями на наголовник, который одевается на конец трубы не осуществляющий продавливание. Из-за этого цикл продавливания увеличивается по сравнению с циклом прокола за счет времени снятия и одевания наголовника и извлечения из трубы грунта. Грунт из трубы удаляется в основном вручную укороченной лопатой с тележкой или роликовым совком. Наиболее эффективно применение способа гидромеханизации, при котором воду подают к забою по трубам диаметром 38мм под давлением 2-4 атм. Пульпа самотеком стекает в приямок, откуда ее откачивают насосом.

Метод горизонтального бурения заключается в одновременном бурении горизонтальной скважины и прокладки в ней трубы (см. рис. 12). Диаметр прокладываемых труб составляет 100…1000мм. Длинна проходки от 20 до 45 м в песчаных грунтах и до 100м в связных. Поступательное усилие вдавливания и направление вдавливания передается через свай при помощи лебедок. Широко используется способ гидромеханизации.

Рис. 12 прокладка труб горизонтальным бурением.

2 – рабочий котлован; 5 – прокладываемая труба; 10 – сваи; 22 – буровая коронка; 25 – двигатель; 26 – полиспаст; 27 – лебедка; 28 – трубоукладчик; 29 – роликовая опора; 30 – шнек.

Вибропрокалывание пневмопробойниками используется в связных и несвязных грунтах при наличии в них камня, кирпича, обломков деревьев и т.д. при прокладке труб диаметром до 400 мм. Применение пневмопробойников также эффективно при замене старых труб (пневмопробойник располагают в торце трубы и выдавливают ее с противоположной стороны без вскрытия грунта). В пневмопробойнике создаются продольные колебания за счет ударника, находящегося в корпусе под действием сжатого воздуха, подаваемого по резиновому шлангу от компрессора. Пневмопробойник может сам образовывать уплотненный ствол в связных грунтах, забивать стальные трубы или кожухи, затягивать асбестоцементные трубы и т.д.

Щитовая проходка применяется при устройстве протяженных тоннелей диаметром до 5 метров на глубине до 25 метров – в несвязных и малосвязных грунтах. Последовательность выполнения работ можно разбить на три стадии.

Первая стадия (подготовительная) состоит в устройстве монтажной (начальной) шахты для опускания оборудования, подвода к забою электроэнергии, сжатого воздуха, воды и т.п., а также устройства вентиляции.

Вторая стадия включает в себя 1) разработку грунта в забое под прикрытием щита, 2) сборку обделки, 3) продвижение щита, 4) нагнетание цементного раствора за обделку.

Конструкция щита представлена на рис. 13, и состоит из режущей части (выполненной в виде режущего козырька препятствующего обрушению грунта во внутрь), системы домкратов предназначенной для вдавливания щита в грунт и хвостовой части позволяющей под прикрытием осуществлять монтаж сборной обделки. Домкраты упираются в собранную обделку выработки и позволяют корректировать направление проходки. Удаление грунта из забоя осуществляют при помощи ленточных транспортеров, а на поверхность его поднимают в бадьях или вагонетках. Сразу после устройства очередного кольца обделки, не допуская осадки породы, в заборное пространство нагнетают цементный раствор под давлением 5…6 атмосфер.

Третья стадия заключается в прокладке коммуникаций и устройстве постоянной обделки. Средняя скорость проходки за смену составляет 1,5…6 метров.

Рис. 13. Щитовая проходка. а) схема щита; б) размещение домкратов; в) схема щитовой проходки.

1 – нож; 2 – гидродомкраты; 3 – сборная крепь (тюбинги); 4 – золотниковый переключатель; 5 – ленточный скребковый конвейер; 6 – вагонетки; 7 – мотовоз; 8 – шахта.

Штольневая проходка выполняется при устройстве относительно коротких, но глубоких выработок (см. рис. 14). С этой целью устраивают опускные шахты, через которые подают необходимые механизмы и материалы, а также извлекают на поверхность разрабатываемый вручную в забое грунт. Средняя скорость проходки составляет 1…1,5 м в смену в зависимости от размеров штольни и типа грунта.

Рис. 14. Прокладка труб в штольне.

8 – шахта; 13 – кран; 14 – дорога; 15- крепление штольни; 16 – труба; 17 – тележка.

Источник