Намыв грунта в земляные сооружения

 

Осаждение частиц грунта из пульпы происходит в процессе ее растекания по площади, что приводит к образованию пологих откосов свободного намыва, сортировке (фракционированию) частиц грунта в пределах намываемого сечения.

 

Рис. 1. Схема гидравлической разработки грунта

 

Непосредственно у места вылива пульпы оседают наиболее крупные частицы, а мелкие уносятся и оседают дальше. Для оседания самых мелких частиц (илистых, глинистых) требуются практически нулевые скорости и длительное время. В связи с этим полностью задержать их не удается и они уходят вместе с осветленной водой в отмыв (до 5…10% общего объема грунта).

После образования слоя осадка дальнейшее уплотнение его происходит под действием силы тяжести отложений, гидродинамических сил фильтрующей воды и сил капиллярного натяжения при усыхании.

Наибольший эффект уплотнения глинистых и пылеватых отложений дает усыхание при условии периодического обнажения осадка, возможное только при намыве в воздушной среде. На месте намыва грунта в настоящее время применяют два способа размещения пульповодов: на эстакадах и без эстакад. В первом случае вдоль участка намываемого сооружения распределительный пульповод укладывают на деревянные или металлические опоры – эстакады: низкие – до 1,5 м или высокие – до 5…6 м (рис. 1.11, а, б, в).

Опоры постепенно замываются грунтом и по мере необходимости трубы перекладывают на новые устанавливаемые выше опоры. Деревянные опоры остаются в намытом грунте, металлические извлекают для повторного применения. При эстакадном намыве пульпа выливается через выпускные отверстия, располагаемые по длине трубопровода через 3…6 м.

При безэстакадном способе (рис. 1.11, г) пульпу выпускают сосредоточенно из торца распределительного трубопровода, который непрерывно наращивают, а затем разбирают без перерыва подачи пульпы.

Звенья распределительного пульповода с быстроразъемными соединениями подают с помощью крана – трубоукладчика на уширенном гусеничном ходу (рис. 1.11, д). За один этап сборки или разборки пульповода намывают слой 0,15…1 м. Трудоемкость безэстакадного намыва в 3…3,5 раза ниже, чем эстакадного.

Для формирования откосов сооружения заданной крутизны и удержания пульпы от растекания по периметру намываемой площади устраивают обвалование из привозного или намытого ранее грунта с помощью обычных землеройных машин (рис. 1.11, е, ж).

Высоту первичных дамб обвалования на уровне основания намываемого сооружения принимают до 5…6 м. В дальнейшем высоту дамб промежуточного обвалования ограничивают величиной 1…1,5 м.

Для управления потоком пульпы иногда применяют переносные инвентарные деревянные или металлические щитки высотой около 0,5 м.

С учетом требований к поперечному профилю намываемого сооружения, его размеров и свойств используемых грунтов применяют разные способы намыва (рис. 1.12).

Двухсторонний намыв ведут с формированием внешних откосов отсыпкой дамб промежуточного обвалования с заданной крутизной без образования или с образованием центральной зоны из мелких частиц. Подачу пульпы ведут с двух сторон от внешних откосов (рис. 1.12, а).

Односторонний (косослойный) намыв ведут с формированием одного откоса сооружения дамбами промежуточного обвалования, а второго – за счет свободного растекания пульпы. При намыве под воду крупнозернистых грунтов можно получить сравнительно крутой откос. Пульпу подают из одного распределительного пульповода со стороны дамбы обвалования (рис. 1.12, б).

 

Пионерно-торцевой продольный намыв с выпуском пульпы из торца труб и постепенным наращиванием пульпопровода вдоль оси намываемого сооружения применяют при подводном намыве, при наличии крупнозернистых грунтов, на больших площадях намыва и для намыва узкопрофильных сооружений при условии ограничения растекания пульпы дамбами обвалования (рис. 1.12, ж).

Мозаичный способ намыва ведут с сосредоточенным выпуском пульпы в тело отдельных конусов, с перекрытием их расположения в плане и по высоте в шахматном порядке (рис. 1.12, д).

Комбинированные способы намыва получаются при сочетании названных выше способов с учётом изменения размеров поперечного сечения сооружения по высоте, условий намыва (под воду или на воздухе), свойств грунтов в разных карьерах. При намыве высоких плотин нижнюю подводную часть намывают поперечно-торцевым или мозаичным способом, затем переходят на двухсторонний намыв, а самую верхнюю часть намывают продольным способом или отсыпают с помощью землеройно-транспортных машин (рис. 1.12, е).

Для намыва профильных земляных сооружений с заданной крутизной внешних откосов следует применять двухсторонний намыв, при котором пульпу подают на участок, со всех сторон ограниченный дамбами обвалования. Распределительные пульповоды целесообразно закольцевать и периодически менять направление подачи пульпы в них для уменьшения фракционирования грунта в теле сооружения.

Следует отметить, что доставленная на карту намыва пульпа состоит на 85…90% из воды. Расход воды на 1 м³ доставленного и уложенного грунта в зависимости от рода грунта и способа рыхления составляет от 5,0 до 20,0 м³. Воду по возможности осветляют в специальных отстойниках или с помощью дренажей и сбросных колодцев.

Для отвода осветленной воды при двухстороннем намыве устраивают специальные сбросные сооружения: сбросные колодцы и отводящие трубы (рис. 1.12, а, г).При высоте до 6 м принимают упрощенные конструкции сбросных колодцев из дерева, а при бóльшей высоте – конструкции с вертикальной металлической водоприемной трубой из секций по 20…30 см.

Для сброса больших расходов осветленной воды применяют двух- и трехсекционные колодцы.

После намыва сооружения сбросные колодцы заполняют грунтом, а торцы отводящих трубопроводов бетонируют и заваривают заглушками.

При намыве грунта другими способами, когда обеспечен свободный отток осветленной воды, сбросные сооружения не нужны.

В тело сооружений грунт намывают отдельными участками – картами намыва, обслуживаемыми одним-двумя земснарядами. Размеры карт должны быть увязаны с потоком грунта и геометрическими размерами сооружения.

Достоинства технологии:

– высокая производительность за счет непрерывности процесса –5000...9000 м³ в смену при малочисленном персонале;

– низкая стоимость – в 6...10 раз ниже, чем при технологии механического резания (экскаватор, скрепер, бульдозер);

– высокая степень уплотнения уложенного мокрого грунта;

– возможность транспорта грунта на большие расстояния, в труднодоступные места, а также через препятствия без устройства специальных дорог.

Недостатки:

– большие начальные затраты на организацию процесса;

– большой единовременный расход ресурсов (воды и электроэнергии);

– отрицательное влияние на экологию (обрушение берегов водоемов, замутнение воды);

– эффективна лишь для несвязных и малосвязных грунтов.