ГИДРОМЕХАНИЗАЦИЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Гидромеханизация земляных работ, основана на свойстве потока воды, при большой скорости оказывать разрушающее воздействие на грунт силой удара, давлением и размывом и перемещать взвешенные в потоке частицы грунта к месту укладки. На эффективность гидромеханизации большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов. По трудности разработки этим способом грунты делят на 6-ть групп.

Технологический процесс гидромеханизации земляных работ и его особенности. В комплексно-механизированный процесс гидромеханизации входят:

1. Разработка грунта разрушением его, которое производится двумя принципиально разными способами: размывом и ударом компактной водяной струи истекающей из насадки специального аппарата гидромонитора, или всасыванием в грунтозаборное устройство всасывающей трубы землесоса при обеспечении высоких скоростей потока у входа в нее, обычно после предварительного разрыхления грунта.

2. Транспортирование грунта с водой (гидромасса или пульпа) по канавам, лоткам или трубам к зумпфу или к месту укладки.

Зумпфом называется искусственно сделанная яма (котлован), куда стекает пульпа после ее разработки в забое. По канавам и лоткам гидромасса транспортируется обычно на незначительные расстояния. Например, от забоя до зумпфа. Если речь идет о транспортировке на большие расстояния, то тогда пульпа перемещается по трубам (пульповодам) под давлением, создаваемым специальным насосом. Требуемый уклон канав ί=0,02…0,07. Предельная скорость транспортирования устанавливается из условия недопущения размыва стенок канав и составляет примерно от 0,25 м/с при перемещении мелкозернистых песках до 0,9 м/с для плотной глины. Если необходимы более высокие скорости, то переходят к транспортированию по лоткам. При транспортировке необходимо, чтобы не происходило заиливание пульповодов, поэтому скорость не должна быть меньше критической.

U_кр=6,5 К_кп^0,36 (Д_т∙q) ^0,5 /С_ф^0,25 ,

где К_кп - коэффициент консистенции пульпы;

Д_т - диаметр пульповода, м;

q=9,8 м/с²;

С_ф - удельное сопротивление грунта при перемещении, м;

U_кр колеблется от 1 м/с - при перемещении глинистых и илистых грунтов до 10 м/с - при перемещении крупной гальки.

3. Укладка грунта, т.е. отделение грунта от воды, распределение его по телу возводимого сооружения в соответствии с заданной конфигурацией и отвод воды за пределы этого сооружения. При укладке грунта сооружение разбивается на участки (карты намыва). Применительно к земляному полотну длина такой карты примерно 200…500 метров.

Во избежание растекания пульпы по контуру карты устраивается обвалование представляющее собой валики высотой 1…1,5м. Оно может быть внутренним и внешним. Внешнее срезается в процессе планировки. В тех случаях, когда это не противоречит условиям охраны окружающей среды, допускают свободное растекание пульпы. В этом случае получаются насыпи с пляжными откосами крутизной 1:50 или частично обжатыми откосами крутизной 1:20. При таком способе откосы не требуют дополнительного укрепления, т.к. являются достаточно устойчивыми к внешним воздействиям.

Рис. 5.1. Низко опорный способ намыва:

1 – обвалование; 2 – опора; 3 – пульпопроводы; 4 – водосбросный колодец; 5 – ярусы намыва; 6 – водосбросная труба; 7 – водоотводная канава; 8 – поток пульпы; 9 – отстойный прудок; 10 – кран-трубоукладчик; 11 – трубы; 12 – бульдозер (разрез А-А увеличен)

Рис. 5.2. Схемы водоснабжения с оборотом воды:

а – участок гидромониторных работ; б – участок землесосных работ; 1 – водоем – отстойник; 2 – насосная станция; 3 – водовод; 4 – забой; 5 – гидромонитор; 6 – канава; 7 – зумпф; 8 – забойная землесосная установка; 9 – пульпопровод; 10 – карта намыва; 11 – водосбросный колодец; 12 – отстойный прудок; 13 – поток пульпы; 14 – открытый выпуск; 15 – штольня; 16 – водовод для возврата воды; 17 – закрытый выпуск; 18 – подводный карьер; 19 – плавучий землесосный снаряд; 20 – плавучий пульпопровод

В транспортном строительстве гидромеханизацию принимают при сооружении земляного полотна, планировке площадок, разработке котлованов, при добыче песка и гравия, смыве оползневых масс, при вскрышных работах и т. д. При увеличении трудности разработки грунта эффективность гидромеханизации резко падает. Так, например, при увеличении в песчаных грунтах гравелистых частиц с 5 до 45 % снижает эффективность гидромеханизации в 2 раза. В полускальных грунтах она не применима. Большое значение на эффективность этого метода оказывает наличие в районе производства работ дешевых источников энергии, а также разветвленность гидрографической сети.

Землесосные снаряды (3С) эффективны при наличии больших сосредоточенных объемов земляных работ (например, намыв высоких насыпей на подходе к мосту). При линейно-рассредоточенных объемов работ наиболее эффективны гидромониторно-насосно-землесосные установки. Неоспоримы преимущества гидромеханизации по сравнению с сухоройными способами при сооружении земляного полотна на болотах. Сооружения, возводимые данным способом, отличаются высокой плотностью и не требуют дополнительного уплотнения.

При возведении насыпей могут использоваться пылеватые мелкозернистые грунты, т. к. части мелких фракций уходит вместе со сбрасываемой водой. К недостаткам следует отнести значительную продолжительность подготовительных работ.