Гідромеханічний метод заснований на використанні води для переробки грунту. Застосування цього методу доцільно при великих обсягах робіт, яких необхідно влаштовувати насипів з мінімальною осадкою, при наявності достатніх ресурсів води і електроенергії.
Технологічний процес гідромеханізації включає розробку грунту в забої і переклад його в напіврідку масу (пульпу), транспортування і укладання (намив) пульпи в спорудження або у відвал.
За способом розробки грунтів методами гідромеханізації розрізняють гідромоніторний (розмив грунту струменем води) і Землесосний (засмоктування ґрунту з-під води). Перший спосіб застосовують при розробці грунту в надводних забоях, а другий - в підводних забоях.
Гідромоніторний спосіб - розмив сухого забою потужним струменем води з подальшим транспортуванням розрідженого грунту (пульпи) Застосовується при розкривних роботах (розробка верхніх шарів грунту для вільного доступу до корисних копалин з подальшою розробкою їх відкритим способом), розробці виїмок піску, суглинку, глини і т. д.
Землесосний спосіб виконується за допомогою розробки, всмоктування і транспортування по трубах розрідженого грунту з-під води. Спосіб знайшов застосування при влаштуванні каналів, намивання дамб, гребель, насипів, планування територій, влаштування морських і річкових споруд.
Гідромеханічна розробка грунту - найбільш зручний і економічний спосіб, при ньому відпадає необхідність в будівництві автомобільних доріг, залізничних колій і в транспортних засобах для перевезення грунту. Зволоження, розрівнювання і ущільнення грунту, неминучі при сухому способі виробництва робіт, тут відпадають, так як цю роботу виконує вода. Вартість розробки грунту на 30. 40% нижче в порівнянні з екскаваторним; вироблення також зростає в 1,5. 2 рази. Якщо взяти вартість всього циклу виробництва земляних робіт, то вартість при гідромеханізації нижче інших способів в 10. 18 раз.
Розробка грунту гідромоніторами застосовується в надводних забоях (рис. 5.1). Основним технологічним засобом є гідромонітор, який представляє собою сталевий стовбур з насадкою (50 ... 175 мм) і шарнірними зчленуваннями, що забезпечують обертання стовбура у вертикальній і горизонтальній площинах для направлення водяного струменя на фронт забою. Вода підступає до гідромонітором по трубопроводу під значним тиском (60 ... 80 м), створюючи швидкість руху струменя після виходу з насадки 10 ... 35 м / с. В результаті ударної дії струменя грунт руйнується і утворюється пульпа. Залежно від роду грунту і висоти забою витрата води на 1 м 3 грунту, що розробляється становить 3 ... 15 м 3.
Розробка грунту може проводитися зустрічним забоєм. коли гідромонітор розташовується на підошві забою, і розмив ведуть знизу вгору або попутним забоєм - з розташуванням гідромонітора над фронтом забою і розмивом грунту зверху вниз.
Мал. 5.1. Гідромоніторний спосіб розробки грунту: а) схема гідромонітора;
б) зустрічний забій; в) попутний забій; 1 - водовід; 2 - гідроциліндри управління;
3, 4 - шарнірне зчленування стовбура з водоводом; 5 - важіль; 6 - стовбур;
7 - насадка ствола; 8 - гідромонітор; 9 - фронт забою; 10 - канава відведення пульпи
У першому випадку забезпечується висока продуктивність гідромонітора за рахунок періодичних обвалів грунту, що нависає над зоною підмиву (вруби). Цей ефект досягається при застосуванні для відбивання грунту води під високим напором або вибухових речовин (підривання ґрунту). Так як гідромонітор може виявитися серед потоків пульпи, її слід направляти в обхід гідромонітора.
При попутних забоях продуктивність гідромонітора нижче, але переміщається він по сухому грунту, а потік пульпи, набуваючи від водяного струменя достатню початкову швидкість, забезпечує інтенсивний стік.
При сприятливому рельєфі місцевості, розмитою гідромонітором, грунт по трубопроводу або лотків самопливом направляється до місця освіти насипу. При несприятливому рельєфі пульпа спочатку надходить по канавах в зумпф або приймальний колодязь, а потім по напірному трубопроводу перекачується землесосом в насип.
Розробка грунту землесосними способом проводиться в підводних забоях з використанням земснарядів (рис. 5.2). В процесі розробки грунту проводиться всмоктування грунтовій маси з-під води за допомогою всмоктуючої труби землесоса, як з попередніми розпушуванням для щільних глинистих ґрунтів, так і без нього для піщаних і мулистих грунтів.
Труба землесоса підвішена до спеціальної стрілі, з'єднаної з щоглою і встановленої на баржі (земснаряді). При розробці щільних грунтів всмоктувальну трубу постачають спеціальної обертової розрихлювальне головкою або вібраційним розпушувачем.
Земснаряд з'єднують з магістральними Пульпопроводи, прокладених по берегу. Завдяки плавучому пульпопроводу, змонтованому на спеціальних поплавцях (плашкоути), здійснюють його пересування слідом за переміщається по забою земснарядом. Розробку грунту починають з заглиблення всмоктуючої труби з наконечником (або розпушувачем) на глибину знімається за одну проходку шару грунту. Пульпа засмоктується і подається по трубопроводах під тиском 200. 800 Па, продуктивність (маса переміщуваної пульпи по трубопроводу) змінюється в межах 0,4. 12 тис. М 3 / ч.
Мал. 5.2. Землесосний спосіб розробки грунту:
1 - грунтозаборное пристрій; 2 - всмоктувальний трубопровід; 3 - грунтовий насос;
4 - напірний пульпопровід; 5 - фундамент хід; 6 - плавучий пульпопровід;
7 - берегової пульпопровід; 8 - укладання грунту
Робочим органом землесосного снаряда є засмоктує пристрій. Залежно від зв'язності ґрунту до цього пристрою перед його зевом прикріплюють в легких ґрунтах розтруби, а в глинистих і суглинних грунтах - фрезерні розпушувачі. Під дією відцентрового насоса в засмоктує пристрої утворюється вакуум, під впливом якого вода з грунтом (пульпу) надходить у всмоктувальну трубу, потім нагнітається в напірні пульповоди, які вже переміщують пульпу до місця укладання.
Намив насипів з пульпи. Укладання (намив) грунту відбувається в результаті осідання частинок грунту з пульпи, коли швидкість руху її стає нижче критичної. Спочатку обваловивают площа (за допомогою бульдозера створюють вали грунту заданої висоти по периметру цієї території), на яку буде надходити пульпа, так звану карту намиву.
Ширину карти намиву призначають рівною ширині підстави будується насипу, а довжина карти приймається в межах 100. 200 м.
Одночасно в роботі повинно знаходитися не менше трьох карт - захваток: на одній - відстій пульпи, на другий - подача пульпи, на третій - обвалування. На цих картах по черзі виконують намивання грунту, відстій (зневоднення) і підготовчі роботи до намиву наступного шару. По контуру кожної карти бульдозером зводять земляний вал на висоту намивають шару пульпи і нарощують встановлений раніше в межах цієї карти дренажний (водозбірний) колодязь з продукції, що випускається за межі карти трубою. Залежно від фільтраційних властивостей грунту шар пульпи, що укладається за один прийом, може становити 0,5 ... 2,5 м.
З існуючих способів намивання і транспортування пульпи частіше інших застосовуються естакадний і безестакадний (рис. 5.3).
Мал. 5.3. Намивання грунту: а) естакадний способом;
б) безестакадним способом; 1 - водовідвідні труба; 2 - обвалування ґрунтом;
3 - водозбірний колодязь (дренаж); 4 - магістральний пульпопровід
Естакадний спосіб намиву грунту полягає в тому, що магістральний пульповоди розташовують по поздовжньої осі насипу на інвентарних естакадах, які перевищують по висоті возводимую насип. По всій довжині пультопровод має отвори або патрубки для зливу пульпи. З пульповоди пульпа по черзі направляється на карти або ділянки намиву. Застосовують цей спосіб для намиву широких насипів.
У зв'язку з труднощами отримання нижньої частини опорних рам естакади вони зазвичай залишаються в грунті. Це знижує якість насипу і призводить до значної витрати деревини. Крім того, перестановка естакади і її нарощування, демонтаж монтаж пультопровода вимагають значних затрат ручної праці. Все це звужує сферу застосування естакадного способу.
При безестакадном способі магістральний пульпопровід укладають уздовж підстави будується насипу (з одного або двох сторін в залежності від її розмірів і місцевих умов рельєфу). Через кожні 20 ... 30 м на трубопроводі встановлюють спеціальні випускні патрубки, через які пульпа надходить на карту намиву.
Цей спосіб є більш прогресивним, тому що дозволяє економити близько 1000 кубометрів лісоматеріалів, необхідних для пристрою естакад на кожен мільйон кубометрів намиву грунту.
Земляні вали навколо насипів влаштовують висотою 1,0. 1,5 м для однієї черги намиву, сам же намив виконують шарами від 20 до 100 см заввишки в залежності від здатності укладається грунту до дренування. Для прискорення видалення води з намивають насипу влаштовують скидні колодязі, з яких освітлена вода (яка звільнилася від намивають грунту) відводиться за межі насипу. У міру намиву шарів грунту на мапі колодязі нарощуються по висоті.
Зведення насипів методом намиву забезпечує значну щільність грунту, в зв'язку з чим до штучного ущільнення грунту вдаються, а надають насипу невеликий (1,5% при суглинних і супіщаних і 0,75% при піщаних фунтах) запас висоти на подальшу усадку.