Способы разработки грунтов
Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству выемок является отделение грунта от массива (разрушение грунта), в связи с чем способы разработки грунтов различаются по способам их разрушения, характеризуемым видом энергетического воздействия.
Механическое разрушениегрунтов нашло наибольшее применение в строительстве. Оно основано на сосредоточенном контактном силовом воздействии рабочего органа машины на грунт, называемым также резанием.Для реализации этого способа рабочие органы грунторазрабатывающих машин оснащают клинообразными режущими инструментами, перемещаемыми относительно грунтового массива. В зависимости от скорости и характера воздействия режущего инструмента различают статическое и динамическоеразрушение грунтов. При статическом разрушении режущий инструмент движется равномерно или с незначительными ускорениями при скорости до 2... 2,5 м/с. Этот способ применяется как основной при разработке грунтов экскаваторами, землеройно-транспортными машинами, рыхлителями и буровыми машинами вращательного действия.
В машинах, разрабатывающих прочные скальные породы, реализуется как статический, так и динамический способы их разрушения, в частности, ударный. Известны также вибрационный и виброударный способы, которые пока еще не получили широкого промышленного применения. Энергоемкость механического разрушения песчаных и глинистых грунтов в зависимости от их крепости и конструкции режущих инструментов составляет 0,05... 0,5 (кВт-ч)/м3. Этим способом выполняют до 85 % всего объема земляных работ в строительстве.
Рабочий процессмашины для механической разработки грунта может состоять только из операции разрушения грунта, как, например, у рыхлителя при разрушении прочных грунтов, или включать эту операцию как составную часть рабочего процесса. В последнем случае одновременно с отделением от массива грунт захватывается ковшовым рабочим органом или накапливается перед ним — при отвальном рабочем органе, например, при разработке бульдозером, автогрейдером.
Перемещение грунта ковшовым или отвальным рабочим органом также является составной частью рабочего цикла машины, а отсыпка грунта, выполняемая в конце этой операции, заключается в целенаправленной его выгрузке из рабочего органа. Для увеличения дальности перемещения грунта некоторые машины оборудуют специальными транспортирующими устройствами, как например, экскаваторы непрерывного действия.
С той же целью такие машины как скреперы после отделения грунта от массива и заполнения им ковша перевозят грунт к месту отсыпки на значительные расстояния собственным ходом. При экскаваторной разработке для перевозки грунта используют специальные транспортные машины - землевозы, а также автосамосвалы, железнодорожные платформы или баржи.
Для интенсификации разрушения грунта используют комбинированные способы.Например, газомеханический способобеспечивает импульсную подачу газов под давлением в отверстия на землеройном рабочем органе. Выходящие через отверстия газы разрыхляют грунт, уменьшая этим сопротивление перемещению рабочего органа.
Сопротивляемость разрушению мерзлых водонасыщенных грунтов может быть понижена путем ввода в них химических реагентов с пониженной температурой замерзания (хлористого натрия, хлористого калия и др.).
При устройстве гидротехнических земляных сооружений (плотин, дамб), а также в некоторых других случаях на водоемах или вблизи них широко применяют гидравлическое разрушение грунтовструей воды с использованием гидромониторов и землесосных снарядов. Таким же способом добывают песок, гравий или песчано-гравийную смесь для их последующего использования. Энергоемкость процесса достигает 4 (кВт ч)/м3, а расход воды до 50 60 м3 на 1 м3 разработанного грунта. Тем же способом разрабатывают грунты на дне водоемов. Малосвязные грунты при этом разрабатывают всасыванием без предварительного рыхления, а прочные грунты предварительно разрыхляют фрезами.
Способ разработки грунтов с использованием напора струи воды и землесосных снарядов, которым разрабатывают около 12 % общего объема грунтов в строительстве, называют гидромеханическим.
Взрывомобычно разрушают крепкие скальные породы и мерзлые грунты под давлением газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ, которые закладывают в специально пробурённые скважины (шпуры), в прорезные узкие щели или траншеи.
Для бурения шпуров применяют машины механического бурения, а также термо- и термопневмобуры.Щели и траншеи обычно разрабатывают механическим способом. В термобуре реализуется термомеханический способ разрушения грунтапутемего прогрева (до 1800...2000°С) газовой струей и с последующим разрушением термоослабленного слоя грунта с помощью режущего инструмента. При термопневматическом бурении грунт разрушается и выносится из скважины высокотемпературной газовой струей со скоростью до 1400 м/с. Разработка грунтов взрывом наиболее энергоемкая, а, следовательно, наиболее дорогая из всех рассмотренных выше способов.
Для дробления валунов и негабаритных камней, образующихся в результате разрушения грунтов взрывом, применяют установки, реализующие электрогидравлический способразрушения грунтов, использующий ударную волну, которая образуется в искровом разряде в жидкости. При этом полученная в разрядном канале теплота нагревает и испаряет близлежащие слои жидкости, образуя парогазовую полость с высоким давлением, воздействующим на грунт.
Реже применяют физические способыразрушения грунтов без комбинирования с другими способами. Они основаны на воздействии на грунт температурных изменений (прожигание прочных грунтов, оттаивание мерзлых грунтов), токов высокой частоты, ультразвука, электромагнитной энергии, инфракрасного излучения и т. д.
Выбор способа разработки зависит, прежде всего, от прочности грунта, в том числе и от температурных условий, связанных с его промерзанием. При правильной организации плановых (не аварийных) работ можно избежать или свести к минимуму энергетические и другие затраты, связанные с разработкой мерзлых грунтов, выполняя земляные работы преимущественно до наступления зимы. В строительной практике используют также способы предохранения подлежащих разработке в зимнее время грунтов от промерзания путем их укрытия специальными матами или подсобными материалами (опилками, выпавшим до промерзания грунта снегом, разрыхленным слоем грунта и т.п.). Так, в трубопроводном строительстве во избежание обрушения траншеи выкапывают перед укладкой в них труб; подлежащие зимней разработке участки выкапывают до наступления морозов на неполную глубину и тут же их засыпают. Разрыхленный грунт предохраняет нижележащие слои от промерзания и позволяет повторно разрабатывать траншеи требуемой глубины при низких температурах окружающего воздуха.
Дата добавления: 2015-03-23; просмотров: 2267;