Гідромеханічна розробка грунту.
Гідромеханічний метод заснований на використанні води для переробки грунту. Метод передбачає розробку грунту гідромоніторним, землесосними і комбінованим способом.
Гідромеханічний метод розробки грунту включає наступні операції: розмив грунту під тиском і переклад його в напіврідку масу, звану пульпою; переміщення і укладання (намив) пульпи в спорудження або відвал. Після доставки пульпи до місця освіти насипу вода з неї фільтрується, а грунт осідає. Цей спосіб розробки застосовують при влаштуванні каналів, гребель, дорожніх насипів і виїмок, розкривних роботах на кар'єрах. Вартість розробки, переміщення і укладання ґрунту в цьому випадку нижча, ніж при розробках механізованим способом. При використанні цього способу необхідно прокладати трубопроводи, влаштовувати естакади та інші споруди. Тому гідромеханізованим метод розробки грунтів найбільш ефективний при великих зосереджених обсягах земляних робіт.
Розробляти грунт гидромеханическим методом можна в надводних і підводних забоях. Сухий грунт розмивають гідромонітором. який представляє собою сталевий стовбур з насадкою і колінами, що забезпечують обертання стовбура у вертикальній і горизонтальній площинах для направлення водяного струменя. Гідромонітори монтують на рамах, що дозволяють переміщати їх в забої. Вода надходить до гідромонітором по трубопроводу під значним тиском (2,5. 15 МПа в залежності від роду грунту, що розробляється). Виходячи з насадки з великою швидкістю, вода вдаряє в грунт, змішується і руйнує його, утворюючи пульпу. Залежно від роду грунту і висоти забою витрата води на 1 м3 грунту, що розробляється становить 3..15 м3. Щільний грунт розмивають гідромонітором переважно зустрічним забоєм, пухкий непов'язаний грунт - попутним забоєм.
Малюнок 1. Способи розмиву грунту гідромонітором: а - зустрічним забоєм (від низу до верху); б, в - попутним забоєм (зверху вниз); 1 - гідромонітор; 2 - канава для відводу, пульпи; 3, 4 - послідовність розробки забою.
Технологія будівельних процесів.
У першому випадку (рис. 1a) забезпечується висока продуктивність гідромонітора через періодичні обвали ґрунту, що нависає над зоною підмиву (вруби). Цей ефект досягається при отбойке грунту високонапірної водою або при підриванні грунту. Так як гідромонітор може виявитися серед потоків пульпи, її слід направляти в обхід гідромонітора.
При попутних забоях (рис. 1б) продуктивність гідромонітора нижче, але переміщається він по сухому грунту, а потік пульпи, набуваючи від водяного струменя достатню початкову швидкість, забезпечує інтенсивний стік.
Відстань гідромонітора від забою залежить від роду грунту, але має бути не менше для піску, суглинку і глини L = H, при лесовидних грунтах L = 1,2H. При сприятливому рельєфі місцевості розмитий 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 земснарядом в насип. Земснаряд, що перекачує пульпу з зумпфа, забезпечений відцентровим насосом великої потужності, який може пропускати камені діаметром 100. 400 мм. Подача земснарядів 400. 1200 м 3 пульпи в 1 ч при натиску 2. 8 МПа. Пульпопроводи - це сталеві труби, що укладаються на дерев'яні лежня або вертикальні опори. Труби зістиковано швидкороз'ємними сполуками з гумовими манжетами.
Розмив грунту зустрічним забоєм починають з підрізування уступу (вруби). Так як ця операція є найменш продуктивною, то висота вруби, а отже, і його обсяг повинні бути мінімальними. Змив обваленого грунту починають в зоні, найближчій до пульпосточной канаві. Не слід різко перекидати струмінь гідромонітора з однієї ділянки на іншу, так як це порушує рівномірний надходження пульпи в зумпф і викликає замулювання грунту в канаві.
Для зниження вартості розробки і забезпечення заданого ритму роботи машин продуктивність земснаряда по відкачці пульпи з зумпфа повинна відповідати продуктивності гідромоніторів, що працюють в забої. Для регулювання режиму роботи земснарядів розроблені автоматичні системи з застосуванням радіоактивних плотномеров, контролюючих щільність пульпи, що йде по трубопроводу, і регулюють швидкість розмиву грунту в забої.
Малюнок 2. Землесосний спосіб розробки грунту: 1 - всмоктуючий пристрій; 2 - судно з насосною установкою; 3 - опорна паля; 4 - плавучий пульповоди; 5 - берегової пульповоди; 6 - обвалування; 7 - намивають земляна споруда.
Технологія будівельних процесів.
У підводних забоях грунт розробляють плавучими земснарядами. що представляють собою баржу із змонтованим на ній земснарядом. Грунт з дна водойми всмоктується трубою земснаряда, підвішеною до спеціальної стрілі, з'єднаної з щоглою, встановленої на баржі. При розробці щільних грунтів трубу земснаряда постачають спеціальної обертової розрихлювальне головкою або вібраційним розпушувачем (рис. 2). Земснаряд з'єднують з магістральними Пульпопроводи, прокладених по березі, за допомогою плавучого пульпопроводу, змонтованого на плашкоути, що дозволяє йому пересуватися по забою слідом за рухом земснаряда. Земснаряд для перестановки підтягують лебідками, які перебувають на баржі, до заздалегідь встановленим якорів або паль. Розробку починають з заглиблення всмоктуючої труби з наконечником (або розпушувачем) на глибину знімається за одну проходку шару. Потім початкову воронку розширюють шляхом радіального переміщення земснаряда в сторони щодо опорної палі або періодичного щодо якорів, не допускаючи при цьому припинення контакту всмоктуючої частини із технічною характеристикою грунтом.
Малюнок 3. Схеми зведення насипу методом намиву: а - в - способами відповідно естакадний, безестакадним і комплексним; 1 - водовипускні труба; 2 - грунтові вали; 3 - дренажний колодязь. 4 - магістральний пульпопровід; 5 - випускний патрубок; 6 - бульдозер.
Намив насипів виробляють естакадний, нізкоопорним, безестакадним і комбінованим способами. При безестакадном і нізкоопорном способах грунт укладають через торець пульпопроводів. Місце намиву визначається довжиною пульпопроводів.
Насипу з пульпи намивають шарами по 20. 25 см. Возводимому насип розбивають в плані на карти-захватки, на яких по черзі виконують намивання грунту та підготовчі роботи до намиву наступного шару. По контуру черговий карти бульдозером зводять земляний вал на висоту намивають шару пульпи і нарощують встановлений раніше в межах карти водозбірний (дренажний) колодязь з продукції, що випускається трубою. При Естакадний способі подачі пульпи (рис. 3a) магістральний пульпопровід на ділянці намиву розміщують на естакаді, що перевищує по висоті возводимую насип, і видають з нього пульпу по черзі на карти намиву.
У транспортному будівництві застосовують в основному безестакадний спосіб (рис. 4). Осветленную воду відводять з карт намиву самопливом в скидні колодязі, відкачують насосами або використовують принцип сифона. Відпрацьована вода залишає земляне полотно також шляхом фільтрації через основу насипу і укоси.
Намив насипів доцільно починати від країв карти. Для цього пульпу подають до країв, водовідвідні колодязі розташовують в центрі карт. Для відведення води з них влаштовують штольні з кутом дна не менше 50% в низовий бік. Штольню і колодязі влаштовують з водонепроникних матеріалів. На намитих ділянках насипу водовідвідні колодязі розбирають на глибину 1 м від верху насипу, а залишаються в тілі насипу нижні частини колодязів замивають дренирующим грунтом.
Технологія будівельних процесів.
Малюнок 4. Схема організації робіт при двосторонньому безестакадном намивання насипу: 1 - земснаряд; 2 - плавучий пульпопровід; 3
- пристрій для підключення плавучого пульпопроводу до магістрального; 4 - магістральний пульпопровід; 5 - пульпопереключатель; 6 - розвідні пульпопроводи; 7- бічні призми; 8 - ядро; 9 - кран; 10 - прудокотстойнік; 11 - водозбірні труби; 12 - труби для нарощування пульпопроводов; 13 - бульдозер; 14 - водозбірні колодязі; 15 - напрямок потоку пульпи.
Насипу намивають з запасом на осідання, рівним 0,75% висоти насипу при намивання з піщаних і 1,5% при намивання зі змішаних ґрунтів. Недом насипів по ширині не допускають, тому їх споруджують декілька ширше проектної ширини (на 0,2-0,4 м на кожну сторону). Надлишок грунту, намитий за межі проектного обриси, знімають бульдозером або екскаватором для досипання верхній частині або переміщують бульдозером на сусідні намивні ділянки насипу. Елементи дерев'яних естакад, що підтримують труби і лотки, у міру зростання насипу розбирають (за винятком стійок, які залишають в тілі споруди).
Верхню частину стійок і розкосів естакад після закінчення намиву насипу відкопують і зрізають на глибину не менше 1 м від проектної відмітки намивають споруди. Стійки інвентарних естакад з тіла споруди витягують повністю.
При безестакадном способі (рис. 3б) 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. При першому способі зведення естакади - відносно дорога і трудомістка робота, але в подальшому додаткові роботи зводяться до мінімуму, а сам процес намиву значно прискорюється. При другому способі вартість і трудомісткість початковій прокладки трубопроводу незначні, але в подальшому доводиться періодично нарощувати і перемонтувати випускні патрубки, що стримує процес намиву.
Нізкоопорний спосіб застосовують рідко. Розподільний трубопровід укладають на інвентарних низьких опорах, а гідросуміш випускають з торця цього трубопроводу, що розбирається в процесі намиву. Товщина намивають шару грунту становить 1 ... 1,2 м. За ступенем механізації цей спосіб наближається до безестакадному, а характером намиву і розподілу грунту до Естакадний.
При намивання насипів з добре дренуючих грунтів застосовують комплексний спосіб. в якому поєднуються гидромеханічеський спосіб і робота бульдозерів (рис. 3e). На черговій карті пульпу випускають з патрубків, розташованих на невисоких коротких естакадах. В результаті утворюються піщані купи, між якими повинен бути
Технологія будівельних процесів.