Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Разработка подводных траншей и котлованов


Разработка подводных траншей и котлованов

Заглубление трубопроводов и водоприемных сооружений в грунт имеет целью предохранение их от повреждений, придание трубопроводам требуемых уклонов и создание надежных оснований на устойчивом грунте.

При больших скоростях течения и значительном количестве наносов к окончанию прокладки траншеи часть ее может оказаться занесенной грунтом. В этом случае сечение траншеи заранее увеличивают, учитывая запас на зано-симость, что существенно сказывается на стоимости работ.

Минимальная ширина подводных траншей по дну принимается равной диаметру трубопровода с установленными грузами плюс 1 м.

Подводную разработку траншей следует начинать после подготовки трубопровода к укладке. Чаще всего разработка грунта под водой проводится дноуглубительными снарядами, скрепе-рами-волокушами, гидромониторами, отсасывающими агрегатами. Кроме того, этой цели могут служить взрывные работы.

Дноуглубительные снаряды, как правило, целесообразно использовать лишь при значительных объемах работ (разработках глубже 1,5-2 м). Они неудобны для эксплуатации на отмелях и у берегов, т.е. при глубинах, меньших, чем осадка судна. В этом случае приходится разрабатывать траншеи, достаточные для прохода самого снаряда.

Производительность землесоса 12Р-7 по грунту достигает 150 м3/ч, снарядов МРШ и МШ — до 600 м3/ч, а землесоса ЗР-Р — до 1200 м3/ч (в новейших типах — до 2000 м3/ч) при глубине разработки до 15 м от поверхности воды.

Для рыхления скальных грунтов и грунтов с крупными валунами производят взрывы.

Основными установками для разработки грунтов, покрытых водой, являются рефулеры (земснаряды) — плавучие механизмы с плавучим гибким пульповодом, что позволяет им легко перемещаться в процессе работы.

Недостаток такого земснаряда — невозможность тщательной регулировки консистенции пульпы, которая в среднем составляет 1:9 (при гидромониторном способе разработки грунта — 1:5). Кроме того, этот земснаряд не приспособлен для разработки грунтов с крупными включениями.

Землесосные установки бывают самоходные и несамоходные; они состоят из двух основных частей: всасывающей и напорной; их производительность по грунту обычно находится в пределах от 150 до 1000 м3/ч. При наличии в разрабатываемом грунте валунов и крупной гальки для перемещения добытой породы используют шаланды, причем на добыче эффективно работают многочерпаковые роторные (МРШ) и одночерпаковые штанговые (ОНШ) снаряды. Для извлечения отдельных камней и коряг служат грейферные снаряды (ГНШ).

Землесосы используются преимущественно для разработки больших котлованов и траншей, отсыпки прибрежной территории и дамб, а также для получения строительных материалов (гравия, песка). Для подготовки котлованов под оголовки и колодцы водоприемных сооружений они не применяются.

Хотя разработка подводных траншей земснарядами производится быстро и обходится сравнительно недорого, использование их допускается лишь тогда, когда они работают на том же водоеме и могут быть временно использованы для создания водозабора.

Пульповод служит для транспортировки пульпы. Чтобы грунт в трубах не осаждался, скорость транспортировки должна быть не ниже минимальной критической.

Целесообразность гидравлического перемещения грунта определяется наличием водных и энергетических ресурсов, стоимостью электроэнергии, объемом работ, рельефом трассы и т. п.

Канатно-скреперная установка относится к наиболее распространенным средствам по устройству подводных траншей шириной 0,7-1,8 м при объеме извлекаемого грунта до 10 000 м3. Она отличается простотой конструкции, дешевизной оборудования и относительно высокой производительностью; может быть использована на глубинах до 40 м, а иногда и более; применяется для грунтов всех категорий, в том числе скальных, разрыхленных взрывами, в любое время года. Грунт из траншеи выгружается в бункер, а затем вывозится автотранспортом или разрабатывается в подводный отвал; в последнем случае экономится время и средства, но может потребоваться дальнейшее перемещение грунта с помощью земснаряда или гидромонитора.

Там, где это возможно, надо использовать течение реки. Для этого загруженный ковш быстро поднимают вверх до уровня воды или чуть повыше, натягивая одновременно рабочий и холостой тросы установки. Значительная часть грунта вытекает в реку вместе с водой и уносится течением; в дальнейшем вымывается и остальная часть грунта. Если скорость течения не слишком велика, то добытый из траншеи грунт можно выгрузить ниже по течению при помощи того же ковша. Для этого, кроме рабочего троса, к ковшу крепится отводной трос под углом 30-45° к оси траншеи. Отводным тросом ковш, пройдя определенное расстояние по оси траншеи, оттягивается вниз по течению.

Ковши имеют емкость 0,25-3,5 м3 и даже более. Двухба-рабанная лебедка (для тягового и холостого тросов) устанавливается на одном берегу, а хвостовой блок — на противоположном или на надежно заанкеренной барже. Однако такое решение препятствует движению водного транспорта. Чтобы устранить это препятствие, Гидроспецфундаментстрой (Ленинград) предложил крепить хвостовой блок к опоре — металлической трубе диаметром 325 мм, погружаемой плавучим копром в удобном для ведения работ месте, не стесняющем судоходное русло.

Разработку траншей начинают с наиболее удаленных от берегов участков, постепенно приближаясь к нему; при значительных скоростях течения воды и большом количестве влекомых им наносов следует в первую очередь разработать прибрежную часть траншей, а затем — равномерно по всей ее длине.

Необходимо тщательно наблюдать за ходом работ, чтобы не повредить установку; при задевании ковша за какое-либо препятствие (камни, коряги и т. п.) надо немедленно дать ковшу обратный ход и затем снова его включить. Если препятствие вновь возникает, то это место нужно обследовать.

Для уменьшения заносимости траншей в мягких грунтах назначают крутизну откосов 1: 3 и запас на заносимость до 35% от требуемой глубины траншеи. Скорость выбирания рабочего троса принимают от 0,6 до 1,5 м/с, холостого троса — в два раза больше. При такой скорости грунт из скрепера не вымывается. Разработка грунта скреперами в три-пять раз дороже, чем земснарядами. Узкая хорошо ориентированная траншея легко получается при работе с ледяного покрова.

Гидромеханический скрепер должен заменить малопроизводительные скреперные установки при разработке несвязных и полусвязных грунтов; этот скрепер характерен тем, что работает в обоих направлениях без холостого хода. Ножи срезают ленту грунта толщиной 100-300 мм; подвергаясь воздействию струи нагнетаемой воды, он размывается и переносится течением на бровку траншеи. Производительность снаряда при разработке тяжелой глины с включениями гравия равна 40 м3/ч, а илистых грунтов — 120 м3/ч.

Экскаваторы со сменным оборудованием — драглайном или грейфером — служат большей частью для разработки прибрежных траншей и котлованов водозаборных сооружений. Чтобы увеличить радиус действия, ковш драглайна оттаскивают тросом с лебедки, находящейся на противоположной стороне (на берегу, барже и т. п.).

Гидромониторы целесообразны при небольших объемах разработки (200-300 м3) илистых, песчаных и слабосвязных грунтов; при разработке траншей глубиной 0,75-1 м; размыве грунта в отвалах под водой; при подчистке траншей; при разработке котлованов под оголовки в открытых котлованах; при ремонтных работах, а также в местах, где не могут быть использованы иные средства.

При небольших объемах работ применяют ручные гидромониторы (гидропульты), которые благодаря своей портативности позволяют водолазу работать на глубинах до 40 м в стесненных условиях, на близком расстоянии от места размыва. Недостатком гидропульта является воздействие реактивной силы на водолаза. При расходе воды до 100 м3/ч и напоре до 1 МПа водолаз ведет размыв, используя агрегат ГИМ-100 с расходом воды 100 м3/ч, под давлением 0,9 МПа, смонтированный на одной раме с двигателем номинальной мощности 80,9 кВт.

Уменьшение реактивной силы струи воды достигается применением безреактивных гидропультов, в которых количество воды, подаваемой через основное отверстие, составляет 60- 65%.

Расход воды гидропультами зависит от ее напора, внутреннего диаметра выходного отверстия насадки и скорости струи, зависящей от производительности насоса.

Необходимость переработки больших объемов подводного грунта, снижения стоимости и сроков строительства привела к созданию мощных гидромониторных установок, в том числе универсального подводного гидромонитора УПГМ-360 (рис. 1). Двигатель — дизель ЗД-12 мощностью 265 кВт — позволяет работать на собственном источнике электроэнергии. Агрегат смонтирован на пяти понтонах. Насос типа ЗВ200Х4 при напоре 160 м подает 360 м3/ч воды. Максимальная толщина срезаемого слоя за один проход достигает 1,8 м, скорость перемещения — 30-60 м/ч.

Предельная скорость течения, при которой размыв грунта не наступает, составляет: для мелкого песка 0,24-0,37, для среднего 0,37-0,65, для крупного 0,65-0,70, для мелкого гравия- 0,75-0,90, для среднего — 0,9-1,1, для крупного 1,1- 1,3 м/с. Очевидно, что для размыва грунта требуются скорости выше указанных.

Разработка грунта отсасыванием производится в илистых, песчаных, мелкогравелистых и слабых глинистых грунтах на глубинах до 30 м; эту работу надо сочетать с рыхлением грунта гидромонитором, применяя водоструйные и гидропневматические эжекторы.



Рис. 1. Разработка грунта универсальным подводным гидромонитором УПГМ-360
1 — корпус; 2 — становой трос; 3 — напорный трубопровод; 4 — четырех сопловая насадка


Принцип работы водоструйного эжектора (гидроэлеватора) заключается в том, что струя воды, вырывающаяся под значительным давлением из сопла, образует в камере смешения разрежение из-за потери скорости и расширения струи (рис. 2, а). В результате образования вакуума вода поступает в камеру смешения через приемное отверстие вместе с взмученным грунтом. Производительность водоструйного эжектора невелика и в среднем составляет: по грунту — от 4 до 20 м3/ч, по пульпе — примерно в 10 раз больше.

Работа пневматической установки (эрлифта) основана на законе равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах и заключается в том, что воздух в виде пузырьков насыщает воду, уменьшая объемную массу смеси и вызывая движение жидкости.

Малые эрлифты производительностью до 200 м3/ч по воде, содержащей до 15% грунта, применяют только для удаления небольших объемов мелкопесчаных и илистых грунтов из колодцев, камер насосных станций и оголовков.



Рис. 2. Механизмы для разработки грунта отсасыванием
а — гидроэлеватор производительностью 30-40 м/ч; б -эрлифт 0 254 мм


В последние годы выпущено много новых мощных снарядов, например плавучая гидроэжекторная установка УПГ ЭУ-3.



Похожие статьи:
Устранение фильтрации в бетонных колодцах

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум