Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Подводные взрывные работы


Подводные взрывные работы

Многолетняя практика по разработке грунтов под водой показала, что из всех способов наиболее производительным и дешевым является метод взрывных работ.

Взрывы под водой. Они бывают двух видов: при помощи сосредоточенных (шпуровых) зарядов и накладных зарядов — для устройства траншей в нескальных мягких грунтах, а также на заболоченных и мелководных участках, где механизация затруднена и нецелесообразна. Наиболее пригодны для всех видов подводных взрывов некристаллизованный прессованный тротил и аммонал.

Необходимо учитывать, что данная формула не устанавливает точной массы заряда, а потому получаемый по ней результат надо уточнять пробными взрывами; в первом приближении можно принять / = 8. При малой глубине и, следовательно, малом давлении на заряд снижение силы взрыва от охлаждающего действия воды больше, чем увеличение силы взрыва от давления воды; поэтому требуются заряды большей массы, чем на воздухе, в глубоких же местах — наоборот.

Удлиненные заряды дают наилучший эффект при глубине траншеи до 1,5 м; при большей глубине рекомендуется последовательно взрывать два заряда. На малых глубинах полезно предварительно пройти небольшую канавку. Глубина воды над зарядом должна быть не менее 0,5 м. Чтобы не уменьшать глубину траншеи, лучше принимать несколько больший расчетный заряд.

В последние годы подводные накладные заряды широко применяются для разработки грунта под водой при устройстве подводных траншей, котлованов и других выемок. Ниже приведены примеры эффективного использования накладных зарядов из опыта Гидроспецфундаментстроя.

На оз. Имандра возводили водозабор. Предстояло устроить ряжевый оголовок объемом 75 м3 и проложить две нити трубопровода диаметром 427 мм, протяженностью от оголовка до берегового приемного колодца 285,6 м. Проектные отметки: низа трубопровода у оголовка 121,37 м, при входе в приемный береговой колодец 122,12 м; отметки грунта: у оголовка 120,75 м, у приемного колодца 127,3 м. Горизонт воды озера в районе укладки трубопровода составлял 126,3 м. Траншея по проекту была трапецеидальной формы, шириной понизу 2,5 м, с откосами 1: 3; общий объем земляных работ составлял 7000 м3.

Исключительно тяжелые метеорологические и геологические условия в районе озера (внезапные порывистые штормы; моренные суглинки с валунами) мешали ритмичной работе. Короткие сроки строительства водозабора обязывали монтажников искать наиболее эффективные методы разработки грунта под водой. Для устройства траншеи (общей для обеих ниток трубопровода) и был применен метод накладных взрывов. Применялись аммонит-3 в бумажных мешках массой 40 кг, аммонит-6 в ящиках размером 55x35 см и тротил. Ящики под аммонит покрывали гидроизоляцией, для чего перед укладкой на дно их опускали в котел с кипящим нефтебитумом. Затем ящики с аммонитом водолазы укладывали по оси траншеи впритык ящик к ящику с пригрузкой, чтобы предотвратить их всплытие.

Для гарантии взрыва устанавливали три запала (в трех точках). Взрыв первой очереди обеспечивал образование траншеи глубиной до 1,5-2 м, следующий — до 2,5-3 м. Расход взрывчатки в первом случае составлял 3,5-4 кг, во втором 4,5-5 кг на 1 м3 разработанного грунта. Этот метод значительно сократил срок и втрое снизил стоимость устройства траншеи.

На другом объекте, в районе р. Шексны, предстояло оборудовать подводную траншею для стального трубопровода (длиной от оголовка водозабора до насосной станции 225 м), состоящего из двух ниток диаметром 250 мм. Объем подводной разработки грунта определялся проектом в 4500 м3. Предполагалось вынуть грунт гидромониторами и скреперами при участии водолазов. Для ускорения работ был применен метод накладных зарядов. Взрывчатку (аммонит-3) укладывали по оси траншеи на длину 15-20 м. Подводная траншея была готова за 9 дней вместо 115, предусмотренных проектом.

Подводные траншеи и котлованы были выполнены способом накладных зарядов с массовым взрывом и на других объектах, где объемы разрабатываемого грунта равнялись нескольким десяткам тысяч кубических метров. Следует отметить, что наилучший результат достигался с помощью удлиненных зарядов, так как при этом не возникали земляные перемычки, которые обычно образуются, когда заряды укладывают с промежутками. Расход взрывчатых веществ (ВВ) на 1 м3 грунта составлял: при слое воды от 1 до 3 м — 4,5-6,5 кг/м3, от 3 до 5 м -4,5- 6,2 кг/м3. Углубление траншеи свыше 2-2,5 м обеспечивалось повторными взрывами. При первом взрыве образовалась траншея глубиной 1,5-2,5 м и шириной поверху 4-8 м, при втором взрыве — глубиной до 3-5 м и шириной до 12 м.

В тяжелых моренных суглинках и супесях, а также в глинистых грунтах образовать траншеи глубиной более 5 м трудно. Опыты показали, что ВВ, уложенные на дно траншеи глубиной 5 м, при взрыве не производят дальнейшего углубления: сила взрыва резко падает, усиливается замыв траншеи грунтом, нарушается ее форма. При разработке глубоких котлованов под водой для установки оголовка на глубине 4-5 м, площадью до 150 м2 в различных геологических напластованиях расход ВВ (аммонита-3, аммонита-6, а также тротила на 1 м3 разработанного грунта, включая легкосцементированный песчаник) составлял 4-6 кг/м3 при одновременном взрыве. Заряды укладывались равномерно в средней части котлована. После взрыва водолазы гидромониторами производили незначительную подчистку основания.

Преимуществами подводных взрывов являются выброс грунта и его одновременное уплотнение, что придает разработке значительную устойчивость от размыва и заплывания. Так, на одном из объектов на р. Шексне при устройстве канализационного выпуска протяженностью 1200 м участки подводной траншеи (глубиной 2-2,5 м), грунт которой разрабатывался экскаваторами, скреперами и гидромониторами, сохраняли свою форму лишь в течение трех-шести суток при уклоне откосов траншей 1: 1,75. На участке, где разработка грунта производилась накладными взрывами, примерно при таких же подводных откосах никаких изменений в форме траншей не наблюдалось в продолжение двенадцати суток.

Следует, однако, отметить, что способ накладных взрывов не всегда дает положительные результаты. Так, на одном из объектов на р. Волхове нужно было разработать под водой траншею длиной около 160 м, глубиной 2,5-4,5 м и шириной понизу 4-6 м. По геологическому строению участок представлял собой трещиноватые песчаники темно-серого цвета, чередующиеся с опокой и глиной. Разработка траншеи (при данном геологическом строении) без предварительного рыхления взрывами исключалась. Рыхление производилось накладными зарядами аммонита-3 в бумажных мешках (масса каждого заряда колебалась от 30 до 40 кг). Заряды укладывались на расстоянии 50 см друг от друга на протяжении 10-15 м. После одновременного взрыва зарядов зона рыхления оказалась незначительной по глубине (0,3-0,6 м). Расход ВВ на рыхление 1 м2 грунта составил 6-8 кг. Неэффективность использования накладных зарядов при разработке подводных траншей в данных породах очевидна (из-за неоднородного строения грунтов).

Взрывание камней и скальных пород. Крупные камни (валуны), объем которых не превышает 15 м3, могут быть разбиты или отброшены в сторону зарядами ВВ. Для разбивки камня применяются удлиненные заряды из тротила, масса которых определяется из расчета 5 кг ВВ на 1 м3 камня. Для отбрасывания камня в сторону величина заряда принимается такой же, как и при разбивке камня.

Наиболее эффективны заряды из пороха, укладываемые под камень в предварительно отмытые траншеи. Взрывание скальных пород, объем которых превышает 15 м3, ведется так же, как рыхление грунтов. Различают следующие способы взрывания: выброс и разрушение породы; образование пустот в массивах породы; рыхление и разрушение породы без выброса.

Глубина воды над зарядами должна быть не менее 2 м; при меньшей глубине массу заряда нужно увеличить до 50% по сравнению с расчетной. Расстояние между зарядами принимают (1,5-3) h, а между рядами (1-2)h.

Массу шпуровых зарядов ориентировочно можно определить из условия — 1 кг тротила для дробления 2-2,5 м3 сплошного скального грунта. Заряд при укладке в шпур должен занимать две трети глубины шпура.

К подводным взрывным работам допускаются только водолазы, прошедшие специальную подготовку и имеющие Единую книжку взрывника. При подводных взрывах необходимо особенно строго придерживаться правил, изложенных в соответствующих инструкциях. При подводных взрывах различают безопасные зоны под и над водой. Под водой опасность возникает от действия ударной волны.

Работа водолазов и пребывание людей в воде допускаются на расстоянии от места подводного взрыва: при массе заряда Зкг — не менее 2 км; при массе заряда от 3 до 50 кг или при групповом взрыве общей массой до 50 кг — не менее 6 км;

при массе одиночного заряда и групповых зарядов до 250 кг — не менее 10км.

Комбинированная разработка. Часто сочетание нескольких способов разработки траншей оказывается эффективнее, чем применение только одного. Например, работа гидромониторов зачастую сочетается с различными способами устройства траншей и котлованов; при разравнивании дна выемок, расчистке препятствий (камней, тепляков), рыхлении грунта для лучшего его засасывания, размыве подводных отвалов; при скальных и каменистых грунтах успешно используется чередование взрывов с работой скреперов и т. д. В отдельных случаях, когда чисто взрывной способ подводной разработки грунта не давал удовлетворительных результатов, Гидроспецфундаментстрой применял комбинированный способ, сочетая работу экскаваторов, грейферных кранов, скреперов и других механизмов с взрывными работами.

Для питания водой насосной станции первого подъема ТЭЦ металлургического комбината была выполнена первая очередь подводящего канала. Затем к месту работ второй очереди подошла землечерпалка. Однако все попытки произвести дноуглубительные работы землечерпалкой не имели успеха, так как грунты были представлены суглинками и моренными глинами, перемешанными с валунами. На второй день землечерпалка вышла из строя и работы были прекращены; в проект пришлось внести поправки и дополнения.

Устройство сооружений второй очереди решили производить зимой. Однако ожидаемое снижение горизонта воды не произошло, и горизонт воды в зимний период на реке в районе металлургического комбината постоянно держался на отметке 102,00. Стало ясно, что разработать грунт в подводном канале и в котловане оголовка насухо невозможно.

Следует отметить, что разработка исключительно тяжелого грунта под водой на глубине 8-9 м с устройством трапецеидального канала размерами поверху до 50 м, понизу 3 м, с откосами 1: 3 являлась весьма сложной задачей. Поэтому строители решили отказаться от ручного водолазного труда и перейти к разработке грунта под водой индустриальным методом. На специальных эстакадах были установлены драглайны, но эффективность их оказалась очень низкой из-за наличия в грунте (до 25%) камней крупностью до 60 см. Тогда одновременно с работой экскаваторов начали производить накладные взрывы, что дало хороший результат: до взрывов производительность одного экскаватора с драглайном (емкость ковша 0,75 м3) составляла за смену 35-50 м3, после взрывов — 100-130 м3.

При прочных гравийно-галечниковых грунтах, плотных моренных глинах с валунами целесообразнее комбинированный метод, сочетающий взрывы с работой экскаваторов, грейферных кранов или скреперов.



Похожие статьи:
Устранение фильтрации в бетонных колодцах

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум