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)

П = Qгр×t×К, где (8.3)

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.

Таблица 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.

7500

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.

Рецензенты: зам. Генерального директора треста «Самаратрансстрой» Бубен Виктор Валентинович;

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.

Таблица 6.6

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 497;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

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.

Рецензенты: зам. Генерального директора треста «Самаратрансстрой» Бубен Виктор Валентинович;

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.

Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 1591;

Похожие статьи:

Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *