Тема 11.
Гідро-механізована розробка ґрунту
11.1. Види гідро-механізованої розробки ґрунту
Гідромеханічним називають
такий спосіб виконання земляних робіт, за яким розроблення, транспортування та
укладання ґрунту виконують за допомогою води.
Цей
спосіб розроблення ґрунтів вигідний, якщо є: значні обсяги земляних робіт; легкорозмивні
ґрунти; достатні ресурси води.
До
переваг даного способу розробки ґрунту в порівнянні з іншими можна віднести: високу продуктивність; безперервність подачі
ґрунту в зони насипу, в тому числі і у важкодоступні ділянки; можливість
розроблення перенасичених водою ґрунтів
та підводних виїмок без відведення поверхневих вод (дренаж) та проведеннях
водопонижуючих робіт (РГВ); низьку вартість в порівнянні з іншими методами;
Гідромеханічним
способом ґрунт розмивають на ділянках виїмок та укладають його в насип. Найчастіше
за допомогою даного способу намивають великі території ґрунтом із кар'єрів,
розміщених на суші, чи з дна водойми.
Для розроблення ґрунту на суші, застосовують гідромоніторні установки, а при підводному розробленні – земснаряди.
Гідромоніторна установка складається з гідромоніторів, з'єднаних з магістральним
трубопроводом, по якому із насосної станції подають воду.
Гідромонітор
– це сталевий ствол, коліна якого дають змогу повертати його у вертикальній та
горизонтальній площинах під великими кутами у напрямку потрібної точки забою.
На кінець ствола кожного гідромонітора накручується насадка, що формує струю
води, яка викидається з великою кінетичною енергією. Ця струя води перетворює
грунт на гідросуміш – пульпу, яка
спрямовується самопливом по лотоках чи канавах у насип.
Рис. 11.1 Гідромонітор
У разі
розміщення насипу вище рівня забою, а також для збільшення дальності подачі
пульпи її перекачують по пульпопроводу.Питомі витрати води на 1 м3
ґрунту залежно РІС–Рґ висоти забою стаВновлять:
- для
дрібнозернистих пісків 4...6 м3;
-
великозернистих пісків 7...9 м3;
-
суглинків та глин 7... 14 м3.
-
піщано-гравелисто-галькових сумішей до 22 м3.
Витрати води та швидкість напору регулюють змінними насадками діаметром 50...200 мм, на виході з яких робочий тиск становить для різних типів гідромоніторів від 3,5 до 15 МПа.
Розрізняють
дві схеми
розмиву ґрунту гідромоніторами – зустрічним забоєм (знизу вверх) та попутним забоєм (зверху вниз).
Найбільше
поширений зустрічний забій, коли гідромонітор установлюють на підошві забою і
розмивають у напрямку, зворотному стоку пульпи (а).
Рис. 11.2 Схеми розробки грунту при використанні гідромоніторів
Процеси розроблення пісків та глин значно відрізняються
один від одного. У незв'язних ґрунтах струменем води змивають грунт з усієї
ширини укосу, крутість якого дорівнює куту
РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ СѓРєРѕСЃСѓ. РЈ Р·РІ'СЏР·РЅРёС… Т‘СЂСѓРЅВтах робочий СѓРєС–СЃ забою наближається РґРѕ
вертикалі. У цьому випадку забій спочатку підрізають знизу до його обвалення,
після чого змивають обвалений ґрунт.
Виходячи
Р· РІРёРјРѕРі техніки безпеки, мінімальне наближення РіС–РґСЂРѕВмонітора РґРѕ забою беруть
не меншим висоти забою.
Найбільшу
СЂСѓР№РЅС–РІРЅСѓ силу напір РІРѕРґРё має РЅР° відстані 3...4 Рј РІС–Рґ насадВРєРё. РўРѕРјСѓ раціонально застосовувати
гідромонітори ближньої дії, якщо висота забою не менше ніж 3 м. Зі збільшенням
відстані СЂРѕР·РјРёРІРЅР° здатВність струї РІРѕРґРё зменшується. Недоліком розроблення
ґрунту зустрічним забоєм є створення недомивів, для зачищання яких додатково
потрібен бульдозер.
РџС–Рґ
час попутного забою гідромонітор встановлюють на верхній бровці забою (б). Напрямок струї води гідромоніторів
збігається Р· напрямком РїРµВреміщення пульпи. Напором РІРѕРґРё спочатку
розмивають осьову канаву для відведення пульпи, потім – забій біля
гідромонітора та укосу канави.
Р’ останніх моделях гідромоніторів ефективність С—С…РЅСЊРѕРіРѕ РІРёРєРѕСЂРёСЃВтання досягається Р·Р° рахунок дистанційного керування та гусеничного С…РѕРґСѓ, що дає Р·РјРѕРіСѓ постійно виконувати роботу безпосередньо біля самого забою С– СЃРїСЂРёСЏС” інтенсивному руйнуванню ґрунту.
11.4. Розробка ґрунту за допомогою земснарядів
Земснаряд – це
баржа, оснащена:
ґрунтозабірним
устаткуванням для вільного всмоктування чи всмоктування Р· одночасВРЅРёРј
розпушуванням ґрунту з дна водойми;
ґрунтовим насосом;
плавучим пульпопроводом на
понтонах, з'єднаних із береговим пульпопроводом;
лебідками з якорями для
фіксування робочого положення.
Для
розпушування використовуються спеціальні фрези та гідророзпушувачі.
Земснарядами
майданчики намиваються завдяки подачі пульпи з дна водойм по напірних
трубопроводах у насип.
Рис. 11.3 Розробка ґрунту за допомогою земснарядів
Розроблення ґрунту починають із заглиблення до заданої позначки
всмоктувального пристрою. У процесі його заглиблення земснаряд час від часу
відводять назад та вбік для розширення воронки. Для розроблення 1 м3
піщаних ґрунтів витрачається 7...11 м3 води, піщано-гравійних та
суглинистих – від 14 до 22 м3.
Транспортувати пульпу можна самопливом,
коли укіс стоку, який залежить від виду ґрунту та крупності його
частинок, забезпечує переВміщення С—С— Р· частинками ґрунту РІ завислому стані.
Транспортовану
під напором пульпу збирають у
колодязі (зумпфі), перекачують ґрунтовим насосом або гідроелеватором у насип.
Ґрунтовий
насос – це центробіжний насос для перекачування води з твердими частинками.
Гідроелеватор
– це водоструминний насос, у корпусі якого через велику швидкість переміщення
води створюється розрідження. Під його впливом гідросуміш всмоктується в насос,
змішується з водою та подається напірним трубопроводом до місця укладання
ґрунту.
Щоб
уникнути замулювання труб, швидкість СЂСѓС…Сѓ пульпи РІ пульпоВРїСЂРѕРІРѕРґС– має бути вище
критичної, тобто тієї, що відповідає початку осідання твердих частинок на дно.
Укладання ґрунту в насип засноване на випаданні завислих його
частинок із пульпи під час зниження швидкості потоку до 0,3...0,03 см/с після
випуску пульпи у відстійні басейни, що влаштовуються на місці майбутнього
насипу.
Насипи,
на яких передбачається будувати будь-які споруди, намивають шарами 0,5...2,5 м
завтовшки з піщаних чи піщано-гравелистих ґрунтів. До початку намивання по
контуру майбутнього насипу за допомогою бульдозера влаштовують обвалування з
місцевого ґрунту. Якщо висота намивного шару менше ніж 2 м, заздалегідь, до
початку намивання, зводять фундаменти, а по території, що намивається,
прокладають водопровідні та каналізаційні мережі.
Якщо
рельєф території пересічений, то намивання починають від найнижчих позначок, де
насип матиме максимальну висоту. Якщо висота насипу більш як 5,5 м, намивання
проводять у два яруси.
Для відведення з ділянок-карт освітленої води
влаштовують водовідвідні колодязі, з яких вода стікає по трубах за межі насипу.