ОБОРУДОВАНИЕ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.

Общие сведения.

Гидромеханизация – особый способ производства земляных работ, при котором разработка, транспортирование и укладка грунта осуществляются при помощи воды. Гидромеханизация основана на свойстве быстродвижущейся воды размывать грунт и переносить его во взвешенном состоянии к месту укладки, где вследствие уменьшения скорости вода теряет несущую способность и частицы грунта оседают.

Этим способом в гидротехническом строительстве возводят платины, дамбы и насыпи, разрабатывают котлованы под различные гидромеханические сооружения, каналы, углубляют водоемы, добывают песчано - гравийные материалы.

Рис.12.1 Общая схема гидромониторной разработки грунта: 1 – источник водоснабжения; 2 – водозаборное устройство; 3 – насосная станция; 4 – напорный водопровод; 5 – гидромонитор; 6 – забой; 7 – размытый грунт (пульпа); 8 – зумпф (колодец для сбора пульпы); 9 – пульповсасывающее устройство; 10 – грунтовой насос; 11 – пульповод; 12 – участок укладки пульпы (карта); 13 – осевший грунт; 14 – осветленная вода; 15 – шандорный колодец для отвода осветленной воды; 16 – лоток для сброса осветленной воды.

Различают два способа гидромеханизации земляных работ: гидромониторный и землесосный. При гидромониторном способе разработка грунта осуществляется его размывом высоконапорной струей воды, формируемой и направляемой в забой 6 гидромонитором 5 (рис. 12.1). Требуемое давление воды создается водяным насосом 3, которая по напорному трубопроводу 4 подается к гидромонитору 5. Забор воды осуществляется из водоема через водозаборное устройство 2. Размытый грунт вместе с отработавшей водой – пульпа 7 – стекает в специальное углубление (зумпф) 8, откуда грунтовым насосом 10 через пульповсасывающее устройство 9 нагнетается в трубопровод–пульпопровод 11 и предварительно обвалованные участки – карты 12. Вследствие падения скорости движения пульпы взвешенные частицы грунта 13 оседают, а осветленная вода 14 через шандорный колодец 15 и лоток 16 отводится для сброса или повторного использования.

Рис.12.2 Общая схема земснарядной разработки грунта: 1 – забой; 2 – рыхлитель; 3 – всасывающее устройство; 4 – водоем; 5 – понтон; 6 – грунтовой насос; 7 – двигатель грунтового насоса; 8 – напорный пульповод; 9 – свайный аппарат; 10 – поплавки для удержания пульповода; 11 – сухопутная часть пульповода; 12 – карта; 13 – осевший грунт; 14 – осветленная вода; 15 – шандорный колодец; 16 – лоток для сбора осветленной воды

При землесосном способе разработки подводных грунтов применяют плавучие, землесосные установки (землеснаряды) (рис. 12.2). Плотные подводные грунты в забое 1 разрабатывают механическим способом с применением рыхлителей 2, а их транспортирование по всасывающему трубопроводу 3, напорному пульпопроводу 8 и сухопутной части пульпопровода 11, осуществляют грунтовым насосом 6, приводимым двигателем 7, расположенным на понтоне 5. Укладка грунта производится (позиции 12-18) также, как и при гидромониторном способе. Для удержания земснаряда на рабочем месте в водоеме 4 служит свайный аппарат 9.

Гидромеханический способ разработки грунтов отличается высокой эффективностью и производительностью, особенно при массовых объемах земляных работ. Однако для его реализации требуется большое количество воды, в связи с чем он применим для разработки грунтов вблизи водоемов, с береговых урезов и со дна водоемов. Кроме того, способ гидромеханизации применим не для всех грунтов. Плохо поддаются такой разработке грунты, содержащие большое количество камней, а также плотные глинистые.

Гидромониторы.

Гидромониторы – устройства, предназначенные для формирования высоконапорной водяной струи. Они превращают потенциальную энергию воды, подаваемой по напорному трубопроводу, в кинетическую энергию струи и направляют ее в нужную точку забоя.

Гидромониторы различают по способу управления (ручные и дистанционные), по подвижности (переставные и самоходные); по дальности действия (дальнего и ближнего действия), по напору воды (низконапорные с давлением до 1,2 МПа и высокомоторные с давлением более 1,2 МПа) .

Чтобы подавать водяную струю в разные точки забоя, в современных конструкциях гидромониторов предусмотрена возможность кругового поворота ствола в горизонтальной плоскости, а в вертикальной – на угол 45-75⁰.

Рис. 12.3 Конструктивная схема гидромонитора

Гидромонитор (рис. 12.3) состоит из нижнего колена 1, установленного на салазках 7, и верхнего колена 2, соединенного с нижним подшипниковым полноповоротным устройством Ι, уплотненным манжетой 6. Ствол 4 с насадкой 5 на конце соединен с верхним коленом шаровым шарниром 3 с сальниковым уплотнением для поворота в вертикальной плоскости. Для компактного формирования струи насадка сужается к выходному концу, а для направления струи без ее вращения внутренняя поверхность ствола имеет продольные ребра.

Гидромониторы питают водой с помощью насосных установок, состоящих из двух или более центробежных насосов. Вода поступает по напорному трубопроводу, присоединенному к фланцу нижнего колена 1.

Эффективность работы гидромонитора зависит от размывающей способности струи, характеризуемой давлением на забой, зависящим от ее давления из насадки, площади поперечного сечения последней, расстояния от насадки до забоя.

Производительность гидромонитора по воде определяют через расход:

; (12.1)

где μ – коэффициент расхода, μ = 0,9- 0,93; w – площадь поперечного сечения насадки, м²; g – ускорение свободного падения; Н – напор у насадки, м.

Для определения производительности по грунту используют нормы требуемого количества воды для размыва данного грунта.