§ 27. Гидромеханическая разработка грунта

Гидромеханический метод основан на использовании кинетической энергии потока воды для разработки, транспортировки и укладки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, уст­ройстве насыпей с минимальной осадкой, наличии доста­точных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включа­ет: размыв грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортировку и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

Разрабатывать грунт можно в надводных и подвод­ных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидро­мониторным способом. Основное технологическое сред­ство — гидромонитор, который представляет собой сталь­ной ствол с насадкой и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и го­ризонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя (рис. У.36, а). Вода поступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным на­пором (60...80 м), создавая удельное давление на фронт забоя 0,5... 4,3 МПа. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В за­висимости от рода грунта и высоты забоя расход во­ды на 1 м³ разрабатываемого грунта составляет 3... ...15 м³.

Разработка грунта может производиться встречным забоем, когда гидромонитор располагается на подошве забоя и размыв ведут снизу вверх, или попутным забо­ем— с расположением гидромонитора над фронтом за­боя и размывом грунта сверху вниз.

В первом случае (рис. У.36, б) обеспечивается высо­кая производительность гидромонитора за счет периоди­ческих обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки грунта высоконапорной воды или взрывчатых веществ (взрывание грунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует на­правлять в обход гидромонитора. При попутных забоях (рис. У.36, в) производитель­ность гидромонитора ниже, но перемещается он по су­хому грунту, а поток пульпы, приобретая от водяной

У.37. Землесосный способ разработки грунта

1 — грунтозаборное устройство; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — грунтовый насос; 4 — напорный пульпопровод; 5 — свайный ход; 6 — плавучий пульпо­провод; 7 — береговой пульпопровод; 8—укладка грунта

струи достаточную начальную скорость, обеспечивает интенсивный сток.

Расстояние гидромонитора от забоя зависит от ро­да грунта, но должно быть не менее чем: при песке, суглинке и глине Ь = Н, при лессовидных грунтах Ь = = 1,2 Н.

При благоприятном рельефе местности размытый гидромонитором грунт по трубопроводу или лоткам са­мотеком направляется к месту образования насыпи. При неблагоприятном рельефе пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, а затем по на­порному трубопроводу перекачивается землесосом в на­сыпь. Землесос, перекачивающий пульпу из зумпфа, состоит из грунтового насоса большой мощности, кото­рый может пропускать камни диаметром 100... 400 мм. Подача землесосов составляет 400 ... 1200 м³ пульпы в час при напоре 20... 80 МПа. Пульпопроводы состоят из стальных труб, соединяемых между собой быстро-разъемными соединениями с резиновыми манжетами.

В подводных забоях грунт разрабатывают землесос­ным способом (рис. У.37), при котором он всасываетсяземлесосным снарядом и перекачивается к месту уклад­ки в виде пульпы.

Грунт со дна водоема всасывается при помощи вса­сывающей трубы землесоса, подвешенной к специальной стреле. Стрела соединена с мачтой, установленной на барже. При разработке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращающейся рыхли-тельной головкой или вибрационным рыхлителем. Зем­снаряд соединяют с магистральным пульпопроводом, про­ложенным по берегу, при помощи плавучего пульпопро­вода, смонтированного на плашкоутах, что позволяет ему передвигаться по забою вслед за движением земснаряда. Разработку начинают с заглубления всасывающей трубы с наконечником (или рыхлителем) на глубину снимаемо­го за одну проходку слоя. Затем начальную воронку рас­ширяют путем периодического отвода земснаряда назад и в сторону, следя за тем, чтобы при этом не прекратил­ся контакт всасывающей части с разрабатываемым

грунтом.

Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость дви­жения ее становится ниже критической величины. Воз­водимую насыпь разбивают в плане на карты — захват­ки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером возводят зем­ляной вал на высоту намываемого слоя пульты и нара­щивают установленный ранее в пределах карты водо­сбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой. При эстакадном способе подачи пульпы (рис. У.38, а) магистральный пульпопровод на участке намыва раз­мещают на эстакаде, превышающей по высоте возводи­мую насыпь, и выдают из него пульпу поочередно на карты намыва. При безэстакадном способе (рис. У.38, б) магистральный пульпопровод укладывают вдоль основа­ния возводимой насыпи (с одной или двух сторон в за­висимости от ее размеров и условий рельефа). Че­рез каждые 20 ...30 м на трубопроводе устанавлива­ют специальные выпускные патрубки, через которые пульпа поступает на карту намыва. В первом случае возведение эстакады представляет собой относительно дорогую и трудоемкую работу, но зато в дальнейшем дополнительные работы сводятся к минимуму, а сам процесс намыва значительно ускоряется. При втором

У.38. Намыв грунта

а —эстакадным способом;

б — безэстакадным способом;

/ — водовыпускная труба;

2 — грунтовые валы (обваловывание);

3 — водосборный колодец (дре­наж);

4 — магистральный пульпопровод

способе стоимость и трудоемкость начальной проходки трубопровода незначительны, но в дальнейшем прихо­дится периодически наращивать и перемонтировать выпускные патрубки, что задерживает процесс намыва. Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем к искус­ственному уплотнению грунта не прибегают, а придают насыпи небольшой запас высоты — 1,5% при суглини­стых и супесчаных грунтах и 0,75 % при песчаных на последующую усадку.