Гидромеханизация и область ее применения

Введение

Важнейшими народнохозяйственными задачами, стоящими перед транспортными строителями, являются: снижение стоимости производимых ими работ, сокращение трудовых затрат и внедрение ресурсосберегающих технологий.

Этим требованиям в полной мере отвечает гидромеханизация как один из эффективных и высокопроизводительных способов комплексной механизации земляных работ. Гидромеханизация обеспечивает ускорение и повышение эффективности транспортного строительства, благодаря чему находит все более широкое применение при производстве земляных работ.

Гидромеханизированный способ производства земляных работ применяется в транспортном строительстве с 1934 года. За это время гидромеханизация неизмеримо выросла, получила динамическое развитие и превратилась в крупное высокомеханизированное производство. Достигнута полная механизация работ, созданы новые высокоэффективные машины и механизмы, применяемые в этой области, модернизируются старые образцы, внедряются более совершенные технологические схемы возведения земляного полотна железных и автомобильных дорог.

В данных методических указаниях приведены сведения о назначении и конструктивных особенностях различных средств гидромеханизации, технологии гидромониторного размыва грунта, разработке грунта землесосными снарядами, способах намыва земляного полотна. Материал предназначен для использования его студентами в ходе выполнения лабораторной работы №9 на тему «Гидромеханизация земляных работ», приведенной в «Сборнике лабораторных работ» по дисциплине «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства», и подготовке к ее защите.

Лабораторная работа №9

«Гидромеханизация земляных работ»

Цель работы: ознакомление с технологическими вариантами гидромеханизированных земляных работ, основными и вспомогательными машинами и механизмами, задействованными при их выполнении.

Теоретическая часть

Гидромеханизация и область ее применения

Преимущества, методы, область применения гидромеханизации

Земляных работ

Гидромеханизация – один из способов комплексной механизации земляных, горных и других работ, при котором все или основная часть технологических процессов осуществляются движущимся потоком воды.

Гидромеханизация является одним из наиболее прогрессивных и эффективных способов производства земляных работ. Эффективность этого способа заложена в самой его сущности – в едином неразрывном технологическом процессе объединены разработка, транспортирование и укладка грунта. Трудозатраты на наиболее трудоемкой операции для сухоройного способа – транспортировке грунта, ничтожно малы, а, следовательно, достигается более высокая по сравнению с сухоройным способом производительность труда. В свою очередь, гидравлическая укладка грунта обеспечивает необходимую плотность его в сооружении без дополнительных трудовых затрат и уплотняющих средств, а в сочетании с возможностью попутного отмыва глинистых частиц вместе с отработанной водой позволяет получить земляное полотно очень высокого качества. При этом стоимость гидромеханизированных работ значительно ниже традиционного способа возведения земляного полотна с использованием экскаваторных модулей.

Кроме вышеуказанных, для гидромеханизации характерны следующие преимущества:

1. Простота по устройству и эксплуатации основного (землесосного) оборудования.

2. Более низкая энергоемкость с пересчетом на условное топливо.

3. Ускоренный процесс осадки сооружения на слабом основании благодаря более высоким нагрузкам в процессе намыва.

4. Возможность попутного, в процессе укладки, фракционирования грунта за счет естественного разделения, что используется при возведении намывных плотин и позволяет разложить грунт в теле плотины по крупности частиц так, как этого требует ее конструкция, и возводить плотины с ядром или оградительные дамбы.

5. Возможность подачи грунта с большой интенсивностью на ограниченные по площади и труднодоступные для автотранспорта участки сооружений, например в узкие каньоны, пазухи сооружений и др.

6. Возможность концентрации на одном земснаряде электропривода большой мощности в сочетании с высокопроизводительным землесосом позволяет выполнять очень большие объемы работ в короткие сроки.

7. При добыче нерудных строительных материалов в едином технологическом процессе производится разработка, транспортирование, фракционирование с использованием гидроклассифицирующих аппаратов и укладка грунта в штабель.

8. Возможность применения комбинированного способа, когда разработка грунта с загрузкой его в шлюзовые аппараты осуществляется сухоройным способом, а дальнейшее транспортирование и укладка – водой.

9. Не требуется строительства подъездных автодорог от карьеров к месту возведения сооружения.

10. Значительное снижение отвода площадей под карьеры за счет глубины их отработки.

11. Возможность применения в необжитых, труднодоступных районах при отсутствии дорог и коммуникаций. В отдельных случаях гидромеханизация является единственно возможным способом работы.

Наиболее полно преимущество гидромеханизации по сравнению с сухоройным способом проявилось в процессе освоения Западно-Сибирского нефтегазового региона. Земляные работы при строительстве железных дорог, магистральных и внутрипромысловых автодорог, отсыпке площадок под кустовое бурение скважин, а также территорий под жилищное и промышленное строительство из-за обводненности и заболоченности территории Западно-Сибирской низменности являлись проблемой номер один. Карьеры, пригодные для разработки сухоройным способом, располагались на повышенных участках местности, покрытой лесом, и были значительно удалены от мест укладки грунта (на 5…50 километров). Кроме того, для их закладки требовался отвод больших площадей из-за незначительной мощности слоя. На первом этапе освоения нефтяных месторождений Среднего Приобья (60-е – начало 70-х годов) до одного миллиона кубометров леса расходовалось ежегодно при устройстве основания таких дорог.

Положительный результат применения в те же годы гидромеханизации на строительстве ж.д. Тюмень – Сургут и магистральной автодороги Нефтеюганск – Сургут, речных портов в Тобольске и Сургуте позволил начать ее использование в нефтепромысловом освоении. Намыв в короткий срок с высоким качеством внутрипромысловой дороги и площадки кустового бурения на Солкинском месторождении в 1972 году положил начало широкому применению гидромеханизации при освоении Западно-Сибирского нефтегазового комплекса.

Различают три метода гидромеханизированных работ: гидромониторный, землесосный и комбинированный.

Гидромониторный метод производства работ в надводном забое имеет два технологических варианта:

- разработка грунта гидромониторно-насосными установками с самотечным (безнапорным) гидротранспортированием пульпы к месту укладки грунта (применяется при наличии необходимых уклонов для создания требуемой скорости движения пульпы);

- разработка грунта гидромониторно-насосно-землесосными установками с принудительным (напорным) гидротранспортированием пульпы к месту укладки грунта.

Землесосный метод производства работ состоит в подводной разработке грунта и гидротранспортировании пульпы плавучими землесосными снарядами к месту укладки грунта.

Комбинированный метод производства работ заключается в разработке и рыхлении грунта сухоройными машинами и самотечном или напорном гидротранспортировании пульпы к месту укладки грунта.

Наиболее распространенным и эффективным из вышеперечисленных методов является землесосный.

В практике гидромеханизации земляных работ применяют две основные схемы водоснабжения: прямое и с оборотом воды.

Прямое водоснабжение гидромониторных и землесосных работ возможно в тех случаях, когда источник питания водой (какой-либо водоем) имеет дебит, существенно превышающий расход воды, необходимый для нормальной работы средств гидромеханизации. Прямое водоснабжение дополняют устройством прудов-отстойников для осветления отработанной воды перед сбросом ее в реку или другой водоем. При сбросе воды в местные водоемы необходимо руководствоваться Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Водоснабжение с оборотом воды (рис. 1.1) применяют при недостаточном дебите источника питания. В этих случаях отработанная вода из водоемов-отстойников насосами подается обратно в гидромониторный забой или в разрабатываемый земснарядами карьер.

Рис. 1.1. Схемы водоснабжения с оборотом воды: а – участок гидромониторных работ; б – участок землесосных работ; 1 – водоем – отстойник; 2 – насосная станция; 3 – водовод; 4 – забой; 5 – гидромонитор; 6 – канава; 7 – зумпф; 8 – забойная землесосная установка; 9 – пульпопровод; 10 – карта намыва; 11 – водосбросный колодец; 12 – отстойный прудок; 13 – поток пульпы; 14 – открытый выпуск; 15 – штольня; 16 – водовод для возврата воды; 17 – закрытый выпуск; 18 – подводный карьер; 19 – плавучий землесосный снаряд; 20 – плавучий пульпопровод

Гидромеханизация широко применяется в народном хозяйстве. В транспортном строительстве данный способ используется для разработки выемок и намыва насыпей земляного полотна железных и автомобильных дорог, особенно на подходах к мостам, намыва дамб, регуляционных сооружений, площадок при строительстве аэродромов, для производства дноуглубительных работ, добычи балласта, песка, гравия, производства вскрышных работ и т.д.

1.2. Основные понятия и термины

Рабочий блок – часть заходки по ее длине, разрабатываемая земснарядом без переключения плавучего пульпопровода (с одного спуска), гидромониторно-землесосной установкой с одного положения (без передвижки). Длина блока равна расстоянию между местами подключения (спусками) плавучего пульпопровода земснаряда и шагу передвижки землесосной установки. Фронт работ уступа – часть заходки по ее длине, подготовленная для разработки.

Папильонирование – рабочие перемещения земснаряда.

Пульпа – механическая смесь грунта с водой.

Консистенция пульпы – соотношение содержания грунта и воды. Объёмная консистенция К_об – это отношение объёма грунта в естественном состоянии или плотном теле к объёму воды. Массовая консистенция К_м – это отношение массы грунта в сухом состоянии к массе воды.

Зумпф – открытый пульпоприемник (яма или колодец), дно которого располагается на 1, 5…2 м ниже подошвы забоя, а емкость определяется из расчета обеспечения работы землесоса в течении, как минимум, 2 минут.

Карта намыва – намываемый участок насыпи длиной 50…500 м.

Первичное обвалование – обвалование по периметру намываемого сооружения в виде дамбы, высотой 1…1, 5 м, возводимой из местного или привозного грунта для обеспечения намыва первого яруса. Текущее обвалование – обвалование, возводимое в процессе намыва последующих ярусов сооружения.

Гидроотвал – массив грунта значительного объема, образуемый в результате гидравлической укладки вскрышных пород, шламов, золы и т. д. Упорная призма периферическая (внешняя) часть гидроотвала (плотины), образующаяся при надводном намыве из наиболее крупных частиц грунта. Упорная призма включает в себя все дамбы обвалования и дренажные устройства. Промежуточная зона гидроотвала – часть гидроотвала, находящаяся между упорной призмой и ядром. Ядро гидроотвала –внутренняя часть гидроотвала из пылевато-глинистых фракций, осажденных при намыве в прудках-отстойниках.

Прудок-отстойник – водоем на карте намыва у водосбросного колодца для осаждения мелких фракций.

Пляж – наклонная поверхность грунта при надводном намыве. Поверхность намыва – площадь, на которой происходит отложение частиц грунта при намыве. Ярус намыва – слой грунта, намываемый из одного положения намывного пульпопровода. Мощность яруса (слоя) намыва — мощность укладываемого на карте намыва слоя грунта из одного рабочего положения пульпопровода.

Пляжный откос – откос, крутизной 1: 40…1: 50, получаемый при свободном растекании пульпы, то есть при отсутствии обвалования.

Рабочая зона намывного пульпопровода – площадь, занимаемая грунтом при намыве из одного положения намывного пульпопровода (без перекладки труб). Цикл намыва – совокупность операций по намыву слоя на заданную величину.

Майна – незамерзающая часть водоема, используемая для ведения работ

зимой.

Высота рабочего уступа земснаряда – средняя мощность толщи пород, одновременно разрабатываемой земснарядом.

Начальный котлован – выработка для начального расположения землесосной установки или земснаряда и создания условий для работы.

Капитальная траншея – траншея для вскрытия месторождения и установления грузотранспортной связи рабочих горизонтов с поверхностью земли.

Разрезная траншея – горизонтальная траншея для нарезания первоначального фронта работ на каждом уступе.

Вскрышные работы – горные работы по выемке и перемещению пустых пород, покрывающих и вмещающих полезное ископаемое.

Добычные работы – горные работы по добыванию полезного ископаемого.

Характеристика земснарядов

Землесосный снаряд (земснаряд) представляет собой плавучую машину (судно), предназначенную для выемки и гидротранспортирования грунта со дна водоемов, действующую по принципу всасывания и оборудованную средствами для рабочих перемещений, необходимых в ходе разработки грунта (рис. 3.1).

Земснаряды подразделяют в зависимости от конструкции корпуса – на разборные и неразборные; по типу привода – на электрические и автономные (дизельные и дизель-электрические); по способу грунтозабора – с непосредственным всасыванием грунта без рыхления и с предварительным рыхлением механическими, гидравлическими и другими средствами; по способу управления – с ручным, дистанционным и автоматическим управлением; по способу рабочих перемещений – якорные, свайно-якорные и безъякорные; по способу передвижения – несамоходные и самоходные (морские); по месту размещения грунтового насоса – на палубные, полутрюмные, трюмные и с погружным грунтовым насосом на раме рыхлителя. У большинства земснарядов грунтовой насос размещен в трюме. Палубное размещение грунтового насоса снижает интенсивность грунтозабора и производительность земснаряда, поэтому в настоящее время сохранилось лишь на устаревших типах земснарядов.

Рис. 3.1. Cхема землесосного снаряда и папильонажного устройства: 1 – вал разрыхлителя; 2 – стрела подъема рамы разрыхлителя; 3 – напорный пульпопровод; 4 – папильонажная свая; 5 – плавучий пульпопровод; 6 – грунтовый насос; 7 – рама разрыхлителя; 8 – корпус земснаряда; 9 – понтон плавучего пульпопровода; 10 – электродвигатель грунтового насоса; 11 – всасывающий пульпопровод; 12 – фреза разрыхлителя; 13 – электродвигатель с редуктором вала разрыхлителя; 14 – сваеподъемная лебедка

Рис. 3.2. Общий вид земснаряда

Каждому земснаряду (судну) присваивают класс Речного Регистра в зависимости от конструкции и разряда водного бассейна, в котором допускается его эксплуатация: класс «Л» - для плавания по рекам, где высота волны не превышает 0, 6 м (малые реки, верховья крупных рек); класс «Р» - для плавания на средних и нижних плесах рек, каналах и некоторых спокойных озерах, где высота волны не превышает 1, 2 м; класс «О» - для плавания при высоте волны до 2 м (некоторые водохранилища и низовья крупных рек); класс «М» - для плавания в устьях больших рек, озерах, водохранилищах, морских заливах при высоте волны до 3 м.

С учетом специфики транспортного строительства осуществляется коренное техническое перевооружение гидромеханизации за счет модернизации действующих и изготовления новых, более производительных грунтовых насосов и земснарядов повышенной единичной мощности с лучшими технико-экономическими показателями. С целью уменьшения разнотипности в качестве базовых приняты три типа земснарядов – 12А-5Д (дизельный), 180-60 и 300-40М (400-70). Земснаряды других типов модернизируются с заменой на базовые. Все земснаряды имеют электрический привод (за исключением 12А-5Д) и являются несамоходными.

В обозначении земснарядов первое число выражает условную производительность по грунту (при 10%-ной консистенции пульпы), м³/ч; второе – полный напор, развиваемый грунтовым насосом, м; буква М указывает на модернизацию. В обозначении земснарядов устаревших типов (12А-4 и т.д.): первое число – указывает уменьшенный в 25 раз диаметр всасывающего патрубка, мм; буква А – наличие элементов автоматического управления; цифра в конце индекса – порядковый номер модели.

Известно, что чем крупнее землесосный снаряд, тем выше его эффективность. Поэтому, казалось бы, и выбирать нужно всегда самые крупные земснаряды, используя мелкие лишь тогда, когда их сезонная производительность превосходит заданный объем работ. Однако такой подход к делу является неправильным, так как кроме факторов, непосредственно влияющих на себестоимость единицы работы, необходимо учитывать факторы, трудно поддающиеся экономическим расчетам:

- непригодность работы крупного земснаряда на ограниченном фронте работ и при малых глубинах разработки;

- полное прекращение работ в случае аварии;

- сложность обеспечения крупных земснарядов электроэнергией и запасными частями, изготовление которых, как правило, не может быть организовано силами мастерских
строительства.

Такимобразом, при составлении вариантов производства работ не рекомендуется увлекаться крупными земснарядами, а выбирать тип земснаряда и потребное их количество в зависимости от объема работ в сезон.

Выбор и расчет карьеров

При любом способе разработки карьеры следует располагать так, чтобы забор грунта не повлек за собой нарушения устойчивости насыпи или мостовых опор.

С этой целью при намыве пойменной насыпи из береговых карьеров (открытый забой) между насыпью и карьером необходимо оставлять берму не менее четырехкратной глубины заложения карьера, а при наличии грунтовых вод карьер можно закладывать только с верховой стороны во избежание выноса грунта из основания насыпи в карьер.

При намыве насыпи со дна водоема (закрытый забой) карьеры необходимо закладывать с верховой стороны и лишь в виде исключения при соответствующем обосновании – с низовой стороны.

Объем карьера V_K необходимо определять с учетом запаса грунта на уплотнение его в теле насыпи, возможный перемыв профиля в пределах допускаемых отклонений, унос грунта ветром и технологические потери грунта в процессе грунтозабора, транспортирования пульпы и сброса осветленной воды (унос глинистых и пылеватых частиц), а также на осадку основания под сооружением

, (3.16)

где V_п –профильный объем сооружения, м³;

К_пг– коэффициент потерь грунта;

, (3.17)

- суммарный процент потерь грунта при транспортировании и укладке его в насыпь.

Потери грунта при намыве насыпей необходимо принимать в пределах следующих нормативных значений (в процентах от профильного объема):

- потери грунта при гидравлическом транспорте – в размере 0, 25%;

- потери грунта за счет выноса его фильтрационной водой за пределы проектного контура сооружения – в размере 0, 5% для крупного и средней крупности песка и 1% для мелкого и пылеватого песка;

- потери грунта при сбросе с водой – в размере, зависящем от содержания в намываемом грунте пылеватых и глинистых частиц и от предусмотренного проектом процента задержания их в теле насыпи, но не менее 3%;

- потери, учитывающие унос грунта ветром – в размере 0, 5…2%, в зависимости от вида сооружения, его профиля и района производства работ.

Подсчет профильного объема сооружения V_n следует производить с учетом возможного перемыва поперечного профиля в пределах допускаемых отклонений, запаса на осадку, величина которого принимается равной 1, 5% от высоты сооружения при намыве из супесчаных и суглинистых грунтов и 0, 75% при намыве из песчаных грунтов, и осадки основания под сооружением, определяемой проектом.

Площадь карьера F_K устанавливается расчетом отдельно для обводненного (открытый забой) и подводного (закрытый забой) карьеров

, (3.18)

где К_К - коэффициент, учитывающий, какая часть общего потребного объема грунта берется из рассматриваемого карьера;

h_K – максимально возможная глубина карьера, м.

Рис. 3.5. Схемы к определению глубины карьера: а – при открытом забое; б – при закрытом забое; 1 – земснаряд; 2 – папильонажные сваи; 3 – всас

Как видно из рис. 3.5, максимально возможная глубина карьера h_K зависит от способа разработки (открытым илизакрытым забоем), глубины водоема h_в и максимально допустимой высоты всасывания Н_в, определяемой по справочным данным в зависимости от консистенции пульпы и конструкции земснаряда. При этом минимальная глубина разработки грунта ниже уровня воды не должна быть меньше величин, указанных в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Минимально допустимая глубина разработки грунта ниже уровня воды

Производительность земснаряда по воде, м³ /ч	Минимальная глубина разработки грунта ниже уровня воды, м
Свыше 7500
7500-3500
3500-2000	3, 5
2000-1000	2, 5
1000-800	1, 8
Менее 800	1, 5

Глубина разработки, а, следовательно, и величина h_K диктуются геологическими данными, например толщей залегаемого грунта, пригодного для намыва.

Намыв сооружений

Схемы намыва

Намыв сооруженийможет быть осуществленразличными способами. Ниже приведены характеристики отдельных из них.

При безэстакадном способе намыва (рис. 4.1) производится сосредоточенный выпуск пульпы из торцов раструбных труб, укладываемых непосредственно на намытый грунт краном-трубоукладчиком повышенной проходимости без прекращения процесса намыва, который ведут слоями (ярусами) высотой до 1…1, 5 м и более (при необходимости на проектную высоту насыпи) при наращивании труб и при укорачивании трубопровода – до 0, 7 … 1 м. Этот способ применяют при намыве сооружений из гравелистых, крупно- и среднезернистых, мелких, реже пылеватых песков, обладающих достаточной несущей способностью. Безэстакадный способ является наиболее эффективным, так как обеспечивает полную механизацию работ и непрерывность процесса намыва, увеличивает коэффициент использования земснаряда по времени, обеспечивает тонкослойный намыв, не требует расхода лесоматериалов.

Рис. 4.1. Намыв узкопрофильной насыпи безэстакадным способом: 1 - первичное обвалование; 2 – намывной пульпопровод; 3 – «шапка» насыпи, формируемая экскаватором из резерва грунта 4

При безэстакадно-тонкослойном способе намыв ведут слоями 0, 15…0, 6 м. Для наращивания намывного пульпопровода с быстроразъемными раструбными соединениями в процессе намыва применяют кран (трубоукладчик) с удельным давлением на грунт не более 0, 02 … 0, 025 МПа.

При безэстакадно-торцовом способе (рис. 4.2) пульпопровод укладывают на намытый грунт, намыв ведут слоями высотой 1, 5 м и более до проектной высоты сооружения.

Рис. 4.2. Безэстакадно-торцовый способ намыва: 1 и 2 – первичное и текущее обвалование; 3 – положения намывного пульпопровода; 4 – водосбросный колодец; 5 – водосбросная траншея; 6 – кран-трубоукладчик; 7 – бульдозер

При безэстакадно-встречно-торцовом способе (рис. 4.3) намыв каждого очередного слоя ведут в направлении, противоположном намыву предыдущего слоя, при

работе одного из двух попеременно работающих водосбросных колодцев, что позволяет рассредоточить скопление мелких фракций грунта у водосборных колодцев и значительно облегчить выполнение обвалования. Этот метод можно применять при повышенных требованиях к плотности и равномерности распределения грунта по фракциям, при намыве линейных сооружений и штабелей песка для всех способов намыва, кроме продольно-торцового. Метод применяют также при намыве слоями до 1, 5 м, выполняемом попеременно с обоих концов карты по направлению к одному колодцу в середине.

При безэстакадно-продольно-торцовом бесколодцевом способе (рис. 4.4) производится сосредоточенный выпуск пульпы из торцов труб, укладываемых на отметке гребня сооружения, а осветленная вода сбрасывается через временные трубчатые водосбросы в дамбе первичного обвалования. Этот способ намыва обеспечивает неограниченное продвижение фронта намыва по длине сооружения без деления его на карты намыва, что достигается сопряжением первичного обвалования с гребнем сооружения посредством устройства наклонных дамб вторичного обвалования и постепенным перемещением временного трубчатого водосброса по мере намыва. Способ получил развитие при намыве насыпей железных и автомобильных дорог в Западной Сибири, где имеет широкое применение.

При послойно-грунтоопорном способе намыва (рис. 4.5) производится сосредоточенный выпуск пульпы из торцов труб, укладываемых на создаваемые бульдозером из намытого грунта земляные валы высотой до 1, 5 м, заменяющие деревянные опоры. Этот способ применяется в целях экономии материалов, а также в случаях, когда не рекомендуется оставлять в теле насыпи стойки опор. Недостатком способа является необходимость дополнительного перемещения грунта бульдозером для создания земляных валов.

Рис. 4.3. Безэстакадно-встречно-торцовый способ намыва: 1 и 2 – первичное и текущее обвалование; 3 – положения намывного пульпопровода; 4 – кран-трубоукладчик; 5 – водосбросный колодец; 6– прудок; 7 – бульдозер

Рис. 4.4. Безэстакадно-продольно-торцовый бесколодцевый способ намыва: 1 – намывной пульпопровод; 2 – первичное обвалование; 3 – перемычка; 4 – бульдозер; 5 – прудок-отстойник; 6 – водосбросная канава

Рис. 4.5. Послойно-грунтоопорный способ намыва: 1 - насыпь; 2 - намывной пульпопровод; 2’ - участки наращивания пульпопровода; 3 - валы грунта

Продольно-встречный безэстакадный намыв насыпи производят потоком пульпы попеременно с двух торцов карты (рис. 4.6). Землесосный снаряд 14 разрабатывает подводный карьер 13 и нагнетает пульпу на карту намыва по плавучему пульпопроводу 12 и магистральному пульпопроводу 7, заканчивающемуся тройниковым отводом 8, от которого к торцам карты отходят две линии разводящего пульпопровода 4. В начале этих линий установлены задвижки 9, позволяющие переключать поток пульпы. Каждая линия заканчивается стояком 20, уложенным под углом 45⁰ на двух опорах 19 высотой 1 и 2 м. К стояку присоединены выпуск 1 и патрубок 2, уложенные на одной двухметровой опоре 18. В середине карты устраивают колодец 11, из которого через трубу 10 отработанная вода сбрасывается в канаву 5. Обвалование 16 возводят бульдозером 15.

Рис. 4.6. Продольно-встречный безэстакадный намыв насыпи

Намыв из выпуска и патрубка на одной стороне карты ведут до тех пор, пока не будет достигнута полная высота первичного обвалования яруса 17 у места выпуска пульпы. После этого намыв ведут на другой стороне карты, а на намытой стороне производят обвалование следующего яруса и наращивание стояка. Так как грунт откладывается с уклоном к колодцу, то для намыва верха насыпи до проектной отметки на последнем ярусе наращивают разводящий пульпопровод, присоединяя трубы 3 с каждой стороны карты, пока не дойдут до прудка-отстойника 6.

Безэстакадный односторонний намыв выполняют с устройством водосбросного колодца в противоположном выпуску пульпы конце карты. Пульпопровод укладывают в начале карты на проектной отметке и пульпу выпускают из его торца. Этот способ может применяться и в таком варианте, когда по мере намыва две нити пульпопровода, укладываемые на слой намываемого грунта, поочередно наращивают в сторону колодца, а затем разбирают в обратном направлении. Пульпу выпускают из торцов звеньев труб. В последнем случае необходимо иметь на карте в течение всего периода намыва кран-трубоукладчик и комплект быстроразъемных соединений для труб. Обвалование наращивают бульдозером.

Двухколодцевая схема намыва (рис. 4.7) отличается от продольно-встречного способа намыва тем, что растекание пульпы происходит при попеременном закрытии колодцев и подаче ее с торцов карты до более отдаленного колодца. Благодаря этому путь движения пульпы удлиняется, осаждаются более мелкие фракции грунта и уменьшается унос грунта с отработанной водой.

Рис. 4.7. Намыв второго яруса насыпи по двухколодцевой схеме: 1 – пульпопровод; 2 – колодцы; 3 – бульдозер; 4 – уровень подъема пульпопровода; 5 – ярусы намыва; 6 – опоры; 7 - обвалование

При бесколодцевой схеме с поперечным обвалованием (рис. 4.8) вначале на всю длину участка намыва при помощи бульдозера устраивают продольное первичное обвалование высотой 2 м, а затем участок намыва делят поперечным обвалованием 3 на карты намыва длиной 200 м. Пульпопровод 1 укладывают на проектной отметке насыпи, намыв ведут из его торца. Отработанная вода вместе с глинистыми и илистыми частицами сбрасывается через трубы 4 и 5, уложенные в теле поперечного и продольного обвалований на высоте 0, 3…0, 4 м от его верха, и по водоотводной канаве 6 удаляется за пределы возводимой насыпи 7.

Рис. 4.8. Бесколодцевый намыв с поперечным обвалованием

Поперечное обвалование служит гасителем скорости пульпы 2 при ее растекании, вследствие чего происходит осаждение мелких частиц, а отработанная вода вместе с глинистыми и илистыми частицами уходит на следующую карту намыва через сбросную трубу, уложенную в поперечном обваловании. Когда через нее пойдет насыщенная песком пульпа, намыв прекращают, сбросную трубу удаляют из поперечного обвалования на границе первой карты и устанавливают в первичном обваловании, ограничивающем следующую карту.

Намыв ведут до тех пор, пока за трубой на другой карте начнет откладываться грунт. После этого сбросную трубу удаляют, бульдозером возводят обвалование следующего яруса, в которое укладывают сбросную трубу на более высокой отметке, и намыв продолжают.

Рис 4.9. Низкоопорный способ намыва: 1 – обвалование; 2 – опора; 3 – пульпопроводы; 4 – водосбросный колодец; 5 – ярусы намыва; 6 – водосбросная труба; 7 – водоотводная канава; 8 – поток пульпы; 9 – отстойный прудок; 10 – кран-трубоукладчик; 11 – трубы; 12 – бульдозер (разрез А-А увеличен)

При низкоопорном способе производится сосредоточенный выпуск пульпы из торцов труб, укладываемых на опорах высотой до 1, 5 м. Намыв осуществляется слоями толщиной до 1, 5 м (рис. 4.9). Область применения этого простого и удобного способа практически неограничена. Недостатками являются большой объем монтажных работ и значительный расход материалов, т.к. опоры часто замываются в теле сооружения, а инвентарные опоры применяются не всегда.

При эстакадном способе производят рассредоточенный выпуск пульпы из отверстий в трубах, укладываемых на эстакадах высотой от 2 до 6 м с подачей пульпы к основанию обвалования при помощи подвесных лотков; регулирование намыва по длине карты осуществляют с помощью специальных шиберных задвижек. В транспортном строительстве этот способ намыва не применяется.

При методе «набивки гребня» (рис. 4.10) верхняя часть насыпи («шапка») высотой 1, 5 … 2 м образуется намытым грунтом, «набиваемым» при помощи бульдозера в направлении, противоположным намыву. Этот метод применяют при намыве узкопрофильных насыпей шириной по верху 6…10 м. После набивки верхней части насыпи наращивают 2…3 трубы пульпопровода, и продолжают намыв. Следует отметить, что при работе в этих условиях происходит быстрый износ ходовой части бульдозера.

Рис. 4.10. Намыв методом «набивки гребня» узкопрофильной насыпи: 1 – бульдозер; 2 – намывной пульпопровод; 3 – опора трубопровода узкопрофильной насыпи или вал грунта; 4 – обвалование

В транспортном строительстве наиболее распространены безэстакадно-торцовый, безэстакадно-встречно-торцовый и послойно-грунтоопорный способы намыва.

По расположению намываемого пульпопровода и формированию поперечного профиля сооружения различают схемы с односторонним, двусторонним и центральным намывом.

При двустороннем намыве (рис. 4.11) обычно широкопрофильных насыпей (сооружений) пульпа подается из двух пульпопроводов, расположенных параллельно по краям карты намыва.

Рис. 4.11. Схема организации работ при двустороннем безэстакадном намыве насыпи дороги: 1 – земснаряд; 2, 3 и 5 – плавучий магистральный и намывной пульпопроводы; 4 – пульпопереключатель; 6 – трубоукладчики; 7 – бульдозеры; 8 – границы прудка-отстойника; 9 – водосбросные колодцы с трубами; 10 – трубы для наращивания пульпопровода

При одностороннем намыве пульпа подается из одного пульпопровода на краю карты намыва, она образует с одной стороны пологий (свободный) откос, с другой – откос с обжатием. Односторонний намыв применяют при намыве насыпей в условиях подтопления в пойме рек, перемыве водотоков и т.п., а также при намыве дамб, плотин.

В ходе намыва необходимо следить за тем, чтобы расчетная транспортная скорость движения пульпы v_тр была равна или больше критической скорости v_кр, обеспечивающей бесперебойное транспортирование пульпы без заиления пульпопровода.

Если полученная расчетом v_тр окажется ниже v_кр, необходимо уменьшить диаметр пульпопровода Д_п до таких размеров, чтобы скорость движения в пульпопроводе была выше критической, или принять земснаряд с более высокой производительностью.

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒