Технология гидронамыва

7.5. К подготовительным работам относятся: удаление леса, корчевка пней, снятие плодородного слоя почвы и общая подготовка карьеров к разработке, разбивка намываемых сооружений, устройство пионерной траншеи и пионерного котлована для ввода земснаряда, постройка при необходимости эстакады для пульпопровода и дренажных колодцев, установка на картах намыва грунтомерных реек для контроля объема выполненных работ, подводка электроэнергии и т.п.

При использовании плавучего земснаряда в порядке выполнения подготовительных работ поверхность подводной части забоя должна быть очищена от крупных камней, пней и других предметов, которые могут вызвать засорение всасывающей линии.

7.6. Производство сосредоточенных работ по гидронамыву земляного полотна или подходов к искусственному сооружению должно быть увязано с планом-графиком строительного объекта в целом и опережать общий темп строительного потока земляного полотна автомобильных дорог или моста.

7.7. При выборе способа гидромеханизированной разработки необходимо определить величину объемной массы грунта, по которой можно судить о степени его уплотнения, влажность и пористость грунта, его гранулометрический состав, что характеризует степень трудности разработки и пригодность грунта для возведения земляного полотна гидромеханизацией.

7.8. При гидромеханизированных работах должны соблюдаться требования к качеству намыва. К ним относятся пригодность грунта по гранулометрическому составу распределение его в теле насыпи по фракциям, скорость намыва, расположение, глубина и объем отстойных прудов.

Поверхность недостроенной насыпи перед длительным перерывом в работах должна быть спланирована для исключения возможности застоя воды.

7.9. При разработке грунта в затопленных забоях или подводной разработке используют плавучие землесосные снаряды.

Комплексная бригада на этих работах должна состоять из трех звеньев: по обслуживаю земснаряда, обслуживанию перекачивающей землесосной установки и по намыву грунта. На рабочем месте звена по обслуживанию земснаряда должен находиться оперативный запас сменных быстроизнашиваемых частей.

7.10. Рабочие перемещения землесосных снарядов в забое (папильонирование) выполняет бригада, обслуживающая земснаряд. Для папильонирования землесосные снаряды оборудуют свайно-троссовыми устройствами для крепления (заанкерования) машины при перемещении.

Разработку суглинистых и глинистых грунтов следует вести только послойно с папильонированием на полную ширину прорези. При особо тяжелых грунтах толщину разрабатываемого слоя за одну папильонажную проходку принимают исходя из условия полной загрузки рыхлителя.

7.11. При разработке земснарядом глинистых грунтов необходимо производить в зоне всасывания предварительное их рыхление механическим режущим органом (фрезерные, роторно-ковшовые рыхлители) или гидравлическим способом (струей под большим напором).

При работе земснарядов без рыхлителя на рыхлых песчаных грунтах необходимо обеспечить достаточную и возможно большую высоту забоя, так как чем она выше, тем выше производительность машины. Разработку подводного забоя следует вести по его подошве, а после обрушения массива (при этом происходит разрушение структуры грунта и смешивание его с водой) подбирать грунт всасывающей трубой с большей производительностью и зачищать забой для последующей подрезки.

Глубина разработки грунта плавучими земснарядами должна быть не менее величин, приведенных в табл. 7.1.

7.12. Для гидронамыва насыпи из мелкозернистых и пылеватых песков необходимо иметь не менее двух смежных карт, на одной из которых производят намыв, а на другой (поочередно) - обезвоживание грунта в результате фильтрации поды.

Таблица 7.1

Рис. 7.1. Схема организации работ при двустороннем безэстакадном намыве насыпи:

1 - земснаряд; 2 - плавучий пульпопровод; 3 - устройства для подключения плавучего пульпопровода к магистральному; 4 - магистральный пульпопровод; 5 - пульпопереключатель; 6 - распределительный пульпопровод; 7 - боковые призмы; 8 - ядро насыпи; 9 - кран (гусеничный) для перемещения пульпопровода; 10 - прудок-отстойник; 11 - водосборные колодцы; 12 - направление движения пульпы; 13 - трубы для наращивания распределительных пульпопроводов; 14 - водосборные трубы; 15 - бульдозер

Насыпи из гравелистого песка или грунто-гравийной смеси, а также из крупного и средней крупности песков можно намывать на картах без перерывов в работе для обезвоживания грунта.

Обвалование карт как начальное, так и в процессе намыва выполняют бульдозерами. При этом наружный откос вала грунта должен иметь крутизну, соответствующую крутизне проектных откосов сооружения.

7.13. При гидронамыве насыпи из мелкозернистых песков необходимо обеспечивать быстрый и полный отток воды; всякая задержка приводит к образованию водяных мешков в теле насыпи, что может, в свою очередь, привести к разуплотнению грунта. Каждый участок намыва должен иметь самостоятельный водосброс.

В зависимости от размеров насыпи и условий сброса осветленной воды участок намыва должен иметь длину 100-300 м. Отдельные участки намыва могут быть расположены уступами, высоту которых определяют в проекте.

7.14. При гидронамыве необходимо непрерывно следить за тем, чтобы грунт непрерывно уплотнялся под действием оттока воды.

Песчаные насыпи, возводимые гидронамывом, обычно не требуют дополнительного уплотнения. Если используются мелко зернистые пески, то для повышения плотности насыпи (до К_у=1,05 во II и III дорожно-климатических зонах) рекомендуется дополнительно их уплотнять при помощи виброфлотации и гидровибрационным способом. Следует учитывать, что равномерная осада песков возможна только на ровном и равнопрочном основаниях.

Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку: 1,5% высоты насыпи при намыве из смешанных (супесчаных, суглинистых) грунтов и 0,75% при намыве из песчаных и песчано-гравийных грунтов.

7.15. Насыпи, особенно на дорожных работах, следует намывать, как правило, безэстакадным способом (рис. 7.1) или с низких инвентарных эстакад.

При эстакадном способе намыва насыпи элементы деревянных эстакад, а также части деревянных конструкций, поддерживающих пульпопроводы и лотки при намыве с высоких эстакад, оставляют в теле земляного полотна, что должно быть обосновано в проекте организации строительных работ. Верхнюю часть стоек и раскосов эстакады необходимо отрыть и срезать на глубине не менее 1 м от проектной отметки насыпи, так как они могут загнивать и создавать неровность поверхности земляного полотна. При намыве насыпи с инвентарных мелких эстакад высотой до 2 м стойки следует извлекать на тела насыпи.

Применение того или иного способа (безэстакадного или эстакадного) должно быть обосновано в проекте организации работ.

7.16. Намыв насыпей при эстакадном способе следует начинать от краев карты, для чего пульпу направляют к краям по разводящим лоткам. Глубину отстойного прудка на карте регулируют шандорами колодца в зависимости от крупности фракций грунта. Намыв регулируют открытием и закрытием выпусков разводящего пульпопровода, установкой распределительных лотков, а также установкой переносных направляющих щитов.

7.17. При намыве насыпей высотой более 2 м рекомендуется применять безэстакадный торцовый тонкослойный способ намыва. Применение этого способа обеспечивает снижение затрат на лесоматериалы и сокращает трудовые затраты на подготовительные работы, обвалование, укладку пульпопроводов и т.п. Вместе с тем применение безэстакадной технологии намыва требует обязательного наличия машин для выполнения всех вспомогательных работ.

При намыве указанным способом подходов к крупным мостам необходимо предотвратить возможность растекания пульпы по затяжному уклону в местах примыкания к береговым устоям, для чего у берегового устоя следует создавать различные задерживающие устройства (боковые и торцовые открылки-стенки, обвалование и т.п.).

7.18. Водоотводный колодец следует устраивать в центре карты. Сечение кольца рассчитывают на максимальный расход пульпы, подаваемой на карту. Для отвода воды из колодца устраивают штольню с уклоном дна не менее 50 ‰ в низовую сторону. Штольня и водоотводный колодец должны иметь стенки из водонепроницаемых материалов и не пропускать воду в местах сопряжения.

Водоотводные колодцы на намытых участках насыпи разбирают на глубину не менее 1 м от верха насыпи, а оставляемые в теле насыпи нижние части колодцев замывают дренирующим грунтом.

7.19. Гидронамыв насыпей из мелкозернистых песков зимой не допускается, при отрицательных температурах отток воды из этих песков практически неосуществим.

7.20. При использовании гидромеханизации для намыва уширений земляного полотна дорожно-эксплуатационной организации необходимо следить за правильной укладкой и переносом пульпопровода вдоль откоса старой насыпи, иначе возможна утечка пульпы и возникновение в этих местах прудков с длительной задержкой воды, в результате чего в теле насыпи могут образоваться плывуны.

Необходимо принимать меры против размыва откосов намываемых насыпей и водоотводных канав. Для ускорения оттока воды из тела насыпи могут быть применены иглофильтры, устанавливаемые в откосах.

Разработка грунта

7.21. При разработке выемок для земляного полотна автомобильных дорог с выполнением планировочных работ можно допустить отклонения от проектного профиля не более величин (в метрах), указанных ниже:

Глубина.................................................................................... ±0,2

Ширина.................................................................................... ±0,5

Положение оси........................................................................ ±0,2

Рис. 7.2. Схема установки гидромонитора:

а - перемещение по верху забоя; б - перемещение по подошве забоя

Перемыв земляного полотна по ширине допускается до 0,2 м; досыпка грунта при недомыве не допускается; откосы планируют с плавным переходом к проектному очертанию.

7.22. При разработке грунтов гидромеханизированным способом необходимо периодически (1-2 раза в смену) проверять соответствие грунтов требованиям проекта и отсутствие в грунтах включений растительных остатков и корней деревьев. Кроме того, для проверки пульпы и сбрасываемой воды необходимо также периодически определять процент содержания в них грунта и его гранулометрический состав. На возводимой насыпи дорожной организацией должны быть установлены наблюдения за качеством укладки грунта (распределение, плотность).

7.23. При разработке грунта гидромониторами способ размыва зависит от характера грунта и определяется проектом производства работ. Разработку грунта при помощи гидромониторов осуществляют по одной из схем: встречным забоем или попутным забоем. Первой схеме отдается предпочтение.

Целесообразно в забое устанавливать два гидромонитора, из которых один разрабатывает грунт, а другой перемещает его на новую позицию; расстояние между гидромониторами должно быть равно половине ширины забоя. Шаг передвижки в среднем 6 м.

Из условий безопасного ведения работ в зависимости от вида разрабатываемого грунта гидромонитор следует устанавливать от забоя на следующих рекомендуемых расстояниях: при разработке песчаных грунтов - 0,8 его высоты, глин и суглинков - 1 и лёссовидных и пылеватых грунтов - 1,2.

7.24. При разработке выемок гидромониторы следует устанавливать в забое на уровне отметки основной площадки или на уровне бровки выемки. В первом случае грунт подрезают у подошвы забоя с обрушением и размывом верхней его части, во втором случае вначале выполняют разработку траншей по оси забоя на длину одной передвижки гидромонитора (16-22 м), а затем размывают остальную часть забоя (рис. 7.2). Ширину забоя в выемке назначают из расчета не более 20-30 м на каждый гидромонитор.

Разработку выемки следует начинать с той стороны, где будет обеспечен сток пульпы в требуемом направлении намыва насыпи, следующей за выемкой или в отвал. Грунт, обрушенный в забое, необходимо смывать, начиная с ближайшего к пульпопроводной канаве участка, равномерно, чтобы поступающая к зумпфу пульпа имела постоянную консистенцию. Не следует сразу проталкивать большую массу грунта силой струи к зумпфу, так как при этом канава и зумпф забиваются. Камни, мешающие размыву и транспортированию пульпы, необходимо периодически убирать.

7.25. Если в месте перехода трассы через полную преграду берег песчаный и его согласно проекту необходимо срезать или устроить струенаправляющее обвалование, размыв берега следует производить гидромониторами с дальнейшим транспонированием пульпы самотеком по лоткам и канавам или с перекачиванием пульпы из приемного зумпфа, куда стекает пульпа от забоя, землесосными установками. Размеры зумпфа должны рассчитываться на обеспечение бесперебойной работы землесосной установки в течение 1-2 мин в случае перерыва поступления пульпы.

Если по местным условиям не представляется возможным разработать пионерную траншею в каменном или гравийном карьере с заполнением его водой из водотока, то разработка грунтового резерва или карьера целесообразна с применением гидромонитора. При этом следует следить за консистенцией пульпы, т.е. степенью насыщения потока грунтом. Чем больше грунта содержит поток пульпы, тем выше производительность всей установки. Кроме того, необходимо обеспечить подачу воды от насосной станции к гидромонитору под большим давлением (0,4-1,2 МПа).

7.26. Для обеспечения необходимой скорости течения пульпы от забоя до пульпоприемника подошве забоя должны быть приданы следующие уклоны:

Глинистый грунт.............................. 1,5%

Супесь и мелкий песок..................... 2-2,5%

Песок средней крупности................ 3%

» крупный................................. 5-6%

» гравелистый........................... не разрабатывают при помощи гидромониторов

7.27. Перемещение грунта при производстве работ средствами гидромеханизации осуществляют при помощи воды. При необходимости подать пульпу к карте намыва, в отвал на большие расстояния (1,5-2 км) или на подъем следует применить напорный гидротранспорт, который осуществляют по трубам при помощи землесосных снарядов. При необходимости подачи пульпы на расстояние свыше 2 км устраивают перекачивающие станции.

Пульпопроводы укладывают по заранее намеченной трассе без крутых поворотов и переломов. Перед пуском, а также перед остановкой землесосной установки пульпопровод следует промывать водой; то же необходимо выполнять при закупорке трубы. Напорный пульпопровод плавучих землесосных снарядов в пределах водоема необходимо укладывать на поплавках, оборудованных надежными перилами и трапами для прохода обслуживающего персонала.

При наличии необходимого уклона на трассе, т.е. когда отметка подошвы забоя достаточно превышена над местом укладки грунта, допускается безнапорный самотечный гидротранспорт. В этом случае в пониженных местах на пульпопроводе должны устанавливаться сборные выпуски с заглушками, а в повышенных - воздушные вантузы.

7.28. Для гидротранспортирования грунта необходимо создавать такую минимальную скорость потока (т.е. критическую), при которой частицы грунта не будут выпадать в осадок. Для транспортирования песка эта скорость потока должна быть 2-2,5 м/с, для песчано-гравийных смесей-3-4 м/с, а при наличии в пульпе включений крупного гравия - 6-8 м/с. Критическая скорость зависит от удельной массы пульпы - при более высокой консистенции пульпы критическая скорость транспортирования должна повышаться. Вместе с тем, чем больше в пульпе крупных включений частиц грунта, тем больше должна быть скорость потока.

Однако при повышении скорости транспортирования грунта увеличивается потребление энергии и повышается износ трубы или лотка. Возникающие в трубах, лотках и в канавах сопротивления движению пульпы определяют появлением местных и линейных потерь напора. При этом большое значение имеет, в частности, обоснованный выбор оптимального диаметра труб пульпопровода:

Резкие повороты магистральных пульпопроводов (как и лотков) не допускаются; радиусы поворота должны быть не менее трех-шести диаметров трубы.

7.29. Трубопровод, подводящий воду к гидромонитору и землесосным установкам, во избежание заливания следует укладывать в стороне от предполагаемого русла потока пульпы.

Для водоснабжения указанных работ применяют насосные станции, оборудованные центробежными насосами. Водоснабжение осуществляют по одной из наиболее распространенных схем: прямого водоснабжения (с однократным использованием воды), водоснабжения с кругооборотом и подпиткой свежей водой. Второй схеме - замкнутой системе водоснабжения - обычно отдают предпочтение.

Особо важно правильно организовать сброс воды. Учитывая требования охраны окружающей среды, необходимо обеспечить сооружение отстойников для слива воды и после осветления допускать ее сброс.