Вопрос 16. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами

К землеройно-транспортным машинам относят погрузчики, скрепе­ры, бульдозеры, грейдеры и грейдер-элеваторы Несмотря на ряд огра­ничений по их применению, связанных с геометрическими размерами и пространственной формой землялого сооружения, дальностью транс­портировки грунта, узкой специализацией отдельных типов машин, при помощи землеройно-транспортных машин можно выполнять боль­шинство основных, вспомогательных, подготовительных процессов при различных условиях производства работ. Бульдозеры и скреперы за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают на насыпи и возвращаются в забой порожняком Стоимость работ, выпол­няемых этими машинами, в 3… 4 раза меньше стоимости работ, выпол­няемых одноковшовыми экскаваторами

Вопрос 17. Разработка грунта гидромониторами в надводных забоях су­хой грунт размывают гидромониторным способом. Основным техно­логическим средством такой разработки является гидромонитор, ко-142

торый представляет собой стальной ствол с насадкой диаметром 50... 175 мм и шарнирными сочленениями, обеспечивающими враще­ние ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях для направ­ления водяной струи в нужном направлении (рис. 5.32). Вода посту­пает к гидромонитору по трубопроводу под большим напором. Необ­ходимый напор воды определяется напором воды для размыва грунта (для песка 25...50 м, для глины - до 80 м) и напором, учитывающим потери в сети водопровода, сочленениях и т. д. Скорость струи воды, вылетающей из насадки гидромонитора, зависит от размываемого грунта и находится в пределах 10...40 м/с. В результате ударного дей­ствия струи воды на грунт существующий монолит грунта разруша­ется на более мелкие составляющие, которые в смеси с водой образу­ют пульпу. Разжижение грунта (состав пульпы) осуществляется в пропорции от I: 8 до 1: 15, т. е. на 1 м разрабатываемого грунта приходится от 8 до 15 м¹ воды.

Размыв грунта гидромониторами производится снизу вверх и сверху вниз. При размыве снизу вверх (встречный забои) гидромони­тор устанавливается на подошве забоя, струя воды подмывает ниж­нюю часть забоя, под действием собственной массы верхняя часть регулярно обрушается. Обрушенный грунт легко размывается, обра­зуя пульпу, которая по специально подготовленным лоткам легко пе­ремещается под уклон к отстойнику или месту укладки. При наличии отстойника грунт цз него насосом по трубопроводам перемещается к месту укладки в насыпи.

Рис 5 32. Гидромониторный способ разработки грунта

а - схема гидромонитора б - встречный забой, в - попутный забой / - водовод, 2 - гидроци­линдры управления, 3, 4 - шарнирное сочленение ствола с водоводом 5 - рычаг, 6 ~ ствол, 7 -насадка ствола, 8 - гидромонитор, 9 - фронт забоя, 10 - канава отвода пульпы

143

Способ встречного забоя является наиболее производительным способом. Высокая производительность гидромонитора обеспечивает­ся за счет периодических обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва. Этот эффект достигается путем смачивания верхних слоев грунта впереди забоя, что приводит его к преждевременному обруше­нию или путем взрывания грунта по фронту забоя. Для того чтобы гидромонитор не оказался среди потоков пульпы, необходимо перио­дически контролировать направление ее в обход с двух сторон рабо­тающей установки.

При размыве грунта сверху вниз (попутный забой) гидромонитор устанавливается в верхней части забоя. В этом случая вначале размы­вается траншея для стока пульпы, а затем действием струи на боковые стенки траншеи, разрабатывается и весь забой. Этот способ обеспечи­вает лучшие условия труда рабочих, однако энергия напора воды ис­пользуется не полностью. При попутных забоях производительность гидромонитора оказывается значительно ниже, но механизм перемеща­ется по сухому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной струи достаточную начальную скорость, обеспечивает ей интенсивный сток.

В обоих случаях оптимальный горизонтальный угол разработки грунта находится в пределах 90... 120°.

Для экономичного производства работ подбирают насос необходи­мой подачи, для которого по каталогам определяют форсунку с опти­мальным диаметром выходящего сопла. От форсунки зависит расход воды, от насоса - необходимый напор.

Пульпа от забоя по лоткам стекает в отстойник (зумпф), который обычно располагается на расстоянии 10...50 м от забоя. Из зумпфа пульпа откачивается насосом к месту укладки закрытым способом по трубам под давлением. При соответствующем уклоне местности пуль­па без зумпфов по лоткам, имеющим уклон не менее 1/100 стекает к месту распределения (укладки) грунта.

Р и с 5 33 Землесосный способ разработки грунта

/ - сосун (устройство для забора грунта), 2 - всасывающий трубопровод, 5 - грунтовый насос, 4 - напорный пульпопровод, 5 - свайная опора, 6 - плавучий пульпопровод, 7 - береговой пульпо­провод 8 - место укладки грунта (отстоя пульпы)

144

В подводных забоях грунт разрабатывают землесосным способом с использованием земснарядов. В процессе разработки грунта произво­дится всасывание грунтовой массы из-под воды с помощью всасываю­щей трубы землесоса, как с предварительным рыхлением для плотных глинистых грунтов, так и без него для песчаных и илистых грунтов. Труба землесоса (рис. 5.33) подвешена к специальной стреле, соеди­ненной с мачтой и установленной на барже (земснаряде). При разра­ботке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращающейся рыхлительной головкой или вибрационным рыхлителем. Земснаряд соединяют с магистральным пульпопроводом, проложен­ным по берегу. Благодаря плавучему пульпопроводу, смонтированно-

му на специальных поплавках (плашкоутах), осуществляют его пере­движение вслед за перемещающимся по забою земснарядом. Разработ-| ку грунта начинают с заглубления всасывающей трубы с наконечни­ком (или рыхлителем) на глубину снимаемого за одну проходку слоя грунта.

Глубина разработки грунта определяется величиной опускания вса­сывающего устройства земснаряда. Пульпа засасывается и подается по трубопроводам под давлением 20...80 м вод. ст. (200...800 Па), произ­водительность (масса перемещаемой пульпы по трубопроводу) изменя-I ется в пределах 0,4... 12 тыс. м³/ч.

Рабочим органон землесосного снаряда является засасывающее устройство. В зависимости от связности грунта к этому устройству пе­ред его зевом прикрепляют в легких грунтах раструбы, а в глинистых и суглинистых грунтах - фрезерные разрыхлители. Под действием центробежного насоса в засасывающем устройстве образуется вакуум, под влиянием которого вода с грунтом (пульпа) поступает во всасы­вающую трубу, затем нагнетается в напорные пульповоды, которые уже перемещают пульпу к месту укладки.

Намыв насыпей Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее стано­вится ниже критической.

Первоначально обваловывают площадь (с помощью бульдозера создают валы грунта заданной высоты по периметру этой территории), на которую будет поступать пульпа, так называемую карту намыва. i Ширину карты намыва назначают равной ширине основания возводи­мой насыпи, а длина карты принимается в пределах 100...200 м Опти­мальными отношениями ширины карты намыва к длине считаются со­отношения от 1: 3 до 1: 8. В этой связи длина карты часто подгоняется под эти отношения, т. е. уменьшается или увеличивается.

Одновременно в работе должно находиться не менее трех карт-за­хваток, на одной - отстой пульпы, на второй - подача пульпы, на третьей - обваловывание На этих картах поочередно выполняют на­мыв грунта, отстой (обезвоживание) и подготовительные работы к на­мыву следующего слоя. По контуру каждой карты бульдозером возво­дят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах этой карты дренажный (водосбор­ный) колодец с выпускаемой за пределы карты трубой.

Из существующих способов намыва и транспортирования пульпы чаще других применяются эстакадный и безэстакадный (рис. 5.34).

Эстакадный способ намыва грунта состоит в том, что магист­ральный пульповод располагают по продольной оси насыпи на инвен­тарных эстакадах, которые превышают по высоте возводимую насыпь.

145

а

Рис 5 34 Намыв грунта

эстакадным способом б - безэстакадным способом, / - водоотводящая труба 2 - обваловы вание грунтом 3 - водосборный колодец (дренаж), 4 - магистральный пульпопровод

Из пульповода пульпа поочередно направляется на карты или участки намыва Применяют этот способ для намыва широких насыпей. Воз­можны два способа намыва - низкоэстакадный намыв, производимый из торца пульпопровода и высокоэстакадный намыв, осуществляемый через боковые отверстия последнего звена пульпопровода. При эста­кадном способе намыва средняя часть насыпи оказывается более проч­ной, так как здесь оседают наиболее крупные и прочные составляю­щие части пульпы.

Безэстакадный способ отличается тем, что магистральные пульпопроводы располагаются вне насыпи, т. е. их укладывают у по­дошвы будущей насыпи с двух сторон карты намыва и через каждые 10 20 м к пульпопроводу присоединяют патрубки, к которым в свою очередь подсоединены горизонтальные трубы с отверстиями, из кото­рых пульпа растекается по намываемой плоскости. Этот способ более прогрессивен, так как позволяет экономить около 1000 кубометров ле­соматериалов, необходимых для устройства эстакад на каждый милли­он кубометров намыва грунта Более крупные частицы грунта при этом способе оседают вдоль боковых частей насыпи, что делает их бо­лее прочными, а значит и более устойчивыми при сооружении дамб, плотин и других сооружений, противостоящих подпору воды

Земляные валы вокруг насыпей устраивают высотой 1,0 .1,5 м для одной очереди намыва, сам же намыв выполняют слоями от 20 до 100 см высотой в зависимости от способности укладываемого грунта к дренированию Для ускорения удаления воды с намываемой насыпи устраивают сбросные колодцы, из которых осветленная вода (освобо­дившаяся от намываемого грунта) отводится за пределы насыпи По мере намыва слоев грунта на карте колодцы наращиваются по высоте

146

Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем не требуется его искусственного уп- лотнения, а насыпи придают небольшой запас по высоте (1,5% для суглинистых и супесчаных и 0,75% для песчаных грунтов) на после- дующую естественную усадку.