11.15. Гидромеханические способы разработки и намыва грунта

Различают два основных способа гидромеханической разработки грунта: 1) гидромониторный, при котором грунт в открытом забое разрабатывается мощной узконаправленной струей воды, выбрасы­ваемой под большим давлением из насадки специальной гидравли­ческой установки - гидромонитора (рис. 11.20, а); 2) землесосный, при котором разработка грунта на дне реки или водоема производит­ся землесосными снарядами (см. рис. 11 20, 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 м³песчаных грунтов составляет 3,5-9 м³при 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. 11.20, б, в) и попутным забоем -«сверху вниз» (рис. 11.20, 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>H, а лёссовых 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. 11.20, б).

Разработка грунта землесосными снарядами осуществляется засасы­ванием грунта со дна или подводных откосов водоема.

Земснаряд (рис. 11.20, 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, ковшовые и др.)- В подводных

336

Рис. 11.20. 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 вертикальном на­правлении; 5, 7 — верхнее и нижнее колена; 8 — водяная струя; 9 — всасыва­ющая труба; 10 — зумпф; 11 — грунтовый насос; 12 — пульпопровод; 13 — дам­бы обвалования; 14 — насосная; 15 — рубка и пульт управления земснарядом; 6 — рамоподъемная лебедка; 17 — двухроторный рыхлитель; 18 — главный на­сосный агрегат; 79 —- напорная свая; 20 — фрезы; 21 — ковши; 22 — ограничи­тель; 23 — бункер; 24 — вал рыхлителя

337

забоях грунт начинают разрабатывать земснарядами с погружением грунтозаборного всасывающего устройства с наконечником (или рыхлителем) (рис. 11.20, 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 свай-но-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. Применяемые зем­снаряды различают по маркам, состоящим из двух чисел, из которых первое соответствует подаче по грунту, м³/ч, второе - развиваемому насосом напору, м (300-40; 500-60; 1000-80).

Ширина прорези В, разрабатываемой земснарядом,

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

Намыв насыпей производится при устройстве водохранилищных плотин и дамб (например, для шлаконакопителей), а также при за­полнении грунтом пазух сооружений, подготовке и планировке площа­док. Намыв осуществляется 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 обес-

338

печивает значительную плотность грунта, что в большинстве случа­ев не требует проведения работ по искусственному его уплотнению.

Эстакадный способ намыва (рис. 11.21, 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.

Безэстакадный способ (рис. 11.21, 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 (рис. 11.21, в) 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.