Гидромеханические способы разработки и намыва грунта

Различают два основных способа гидромеханической разработки грунта: 1) гидромониторный, при котором грунт в открытом забое разраба­тывают мощной узконаправленной струей воды, выбрасываемой под боль­шим давлением из насадки специальной гидравлической установки - гидро­монитора (рис. 4.22, а); 2) землесосный, при котором разработку грунта на дне реки или водоема производят землесосными снарядами (см. рис. 4.22, ж).

Разработка грунта гидромониторами. По трудности разработки гидромониторами песчаные грунты относятся к I и II, а глинистые - к III и IV группам. Удельный расход воды на 1 м³ песчаных грунтов составляет 3,5…9 м³ при рабочем давлении 0,25 МПа, а для глинистых – 5…14 м³ при давлении 0,2…0,7 МПа Расход воды и скорость струи регулируют с помо­щью сменных насадок.

Различают две схемы размыва грунта гидромониторами встреч­ным забоем - «снизу вверх» (см. рис. 4.22, б, в) и попутным забоем - «свер­ху вниз» (рис. 4.22, г). Встречным забоем обычно разрабатывают плотные грунты, а попутным - рыхлые, несвязные. Размывать грунты можно одновременно несколькими гидромониторами с фронтом работ для каждого – 15... 30 м.

Расстояние гидромонитора от забоя L зависит от вида грунта: при разработке песка, суглинка и глины L ≥ Н, а лессовых грунтов - L ≥ 1,2Н (Н- высота забоя). При благоприятном рельефе участка размытый гидромо­нитором грунт в виде пульпы отводится по лоткам или трубопроводу само­теком, а при неблагоприятном рельефе пульпу перекачивают грунтовым на­сосом (рис. 4.22, б).

Рис. 4.22 – Разработка грунта гидромониторами и земснарядами

а - гидромонитор, б, в - разработка грунта гидромонитором встречным забоем, г - то же, попутным, д - расположение гидромониторов, е - общая организация гидромониторной разработки грунта, ж - разработка грунта под водой земснарядом, з - рыхлитель ковшового типа; 1 - насадка, 2 - ствол гидромонитора, 3 - шарнир, 4, 6 - приводы перемещения ствола в вериткальном направлении, 5, 7 - верхнее и нижнее колено, 8 - водяная струя, 9 - всасывающая труба, 10 - зумпф, 11 - грунтовый насос, 12 - пульпопровод, 13 - дамбы обваловывания, 14 - насосная, 15 - рубка и пульт управления земснарядом, 16 - рамоподъемная лебедка, 17 - двухроторный рыхлитель, 18 - главный насосный агрегат, 19 - напорная свая, 20 - фрезы, 21 - ковши, 22 - ограничитель, 23 - бункер, 24 - вал рыхлителя

Разработку грунта землесосными снарядами осуществляют за­сасыванием грунта со дна или подводных откосов водоема. Земснаряд (рис. 4.22, ж) смонтирован на барже. При работе земсна­ряда во всасывающей трубе грунтового насоса создается разряжение, под действием которого засасывается вода вместе с частицами грунта (пульпа). В плотных и связных грунтах применяют различные рыхлители (фрезер­ные, роторные, ковшевые и др.). В подводных забоях грунт начинают разра­батывать земснарядами с погружением грунтозаборного всасывающего ус­тройства с наконечником (или рыхлителем) (рис. 4.22, з) на глубину снима­емого за одну проходку слоя. В процессе его заглубления земснаряд перио­дически перемещают для расширения забоя. Для дальнейшей разработки подводной выемки земснаряд папильонируют, т.е. перемещают в забое свайно-канатным способом с помощью тросов по дуге окружности, цент­ром которой является одна из папильонажных свай. Поворачиваясь веерооб­разно в плане, земснаряд засасывает пульпу и перекачивает ее на берег по плавучему пульпопроводу.

Ширина прорези В, разрабатываемой земснарядом,

(4.46)

где R - горизонтальное расстояние от сваи до разрыхлителя, м; φ - угол поворота земснаряда вокруг сваи (обычно 70 - 80°).

Намыв насыпей производят при устройстве водохранилищных плотин и дамб (например, для шлаконакопителей), а также при заполнении грунтом пазух сооружений, подготовке и планировке площадок. Намыв осу­ществляют путем организованного выпуска пульпы и принудительного ог­раничения контуров возводимой насыпи. Поток пульпы поступает на внут­реннее пространство сооружения, называемое пляжем намыва. При двух­стороннем намыве в центре образуется отстойный прудок, регулированием уровней в котором обеспечивают необходимое время отстоя и нужную сте­пень осаждения частиц грунта. Осветленную воду с помощью сборных колодцев и трубопроводов отводят за пределы участка или карты намыва. Во избежание растекания пульпы за пределы возводимой насыпи и для форми­рования ее внешних откосов устраивают обвалование. Причем до начала на­мыва отсыпают дамбочки первичного обвалования, а в процессе намыва -попутного обвалования.

Насыпи из пульпы намывают слоями толщиной 20... 25 см. Рас­пределительные пульпопроводы при намыве периодически перекладывают по высоте в соответствии с принятой разбивкой на ярусы намыва. Высота яруса и, следовательно, частота перекладки труб зависят от способа намы­ва. На практике применяют три основных способа - эстакадный, низкоопор­ный и безэстакадный. Намыв насыпей обеспечивает значительную плот­ность грунта, что в большинстве случаев не требует проведения работ по искусственному его уплотнению.

Эстакадный способ намыва (рис. 4.23, а) является наиболее рас­пространенным. Распределительный трубопровод (пульпопровод) на картах намыва укладывают на деревянных эстакадах высотой 5 м. В трубопроводе через каждые 6 м по длине имеются специальные выпуски в виде патрубков с регулируемыми задвижками, через которые гидросмесь выпускают на пляж намыва. По мере намыва стойки эстакады оставляют в грунте, а гори­зонтальные ее элементы удаляют. После намыва одного яруса высотой 4...5 м устраивают эстакады следующего, на которые перекладывают распределительный трубопровод, и начинают намыв следующего яруса. К не­достаткам этого способа относятся: необходимость устройства деревянных эстакад, значительные безвозвратные потери лесоматериалов, трудоемкость работ.

Рис. 4.23 – Намыв грунта

а - эстакадным способом, б - безэстакадный способ, в – низкоопорный

Безэстакадный способ (рис. 4.23, б) является основным при возве­дении намывных сооружений. Распределительный трубопровод укладыва­ют непосредственно на поверхность намываемого грунта, а гидросмесь вы­пускают из торца трубопровода. Трубы стыкуют с помощью быстроразъемных соединений и в процессе намыва наращивают с помощью крана. По мере намыва трубопровод перемещают параллельно бровке наружного от­коса насыпи, сохраняя в течение всего намыва постоянное расстояние от бровки, равное 7...8 м. При использовании безэстакадного способа не тре­буется расход лесоматериалов, процесс намыва полностью механизирован, вследствие чего повышается производительность труда.

Низкоопорный способ применяют редко. Распреде­лительный трубопровод укладывают на инвентарных низких опорах, а гид­росмесь выпускают из торца этого трубопровода, разбираемого в процессе намыва. Толщина намываемого слоя грунта составляет 1... 1,2 м. По степе­ни механизации этот способ приближается к безэстакадному, а характеру намыва и распределения грунта - к эстакадному.