ПРИКЛАД 4 страница
Значення коефіцієнта Кр залежно від виду ґрунту
Рух по «вісімці» рекомендується при зведенні високих насипів, розташуванні резервів як з однієї, так і з двох сторін або при розробці виїмок, коли кавальєри розташовуються з обох сторін. При русі по схемі «вісімка» на один цикл доводяться два набори, два розвантаження і два повороти на 180°. Повороти чергуються то вліво, то вправо, що виключає односторонній знос ходового устаткування. При русі по еліпсу на одне розвантаження і одне завантаження скрепер робить два повороти на 180°. Для того, щоб при цьому не зношувалася одна сторона ходової частини, напрям руху скрепера міняють: половину зміни скрепер повертається в один бік, а другу половину зміни — в інший. Спіральна і зигзагоподібна схеми руху є різновидами відповідно еліптичної і «вісімки». Спіральна схема використовується при зведенні насипів з двосторонніх резервів, коли ширина насипу більша довжини розвантажувального шляху (рис. 10.33). Зигзагоподібна застосовується при зведенні насипів з одностороннього або двостороннього резерву великої протяжності. При цій схемі скорочується число поворотів і чергується їх напрям (рис.10.36).
Рис 10.32. Заходи по збільшенню продуктивності скреперів: а — бір грунту з штовхачем; б — набір грунту під укос; в, г — схеми зрізу грунту з постійною товщиною стружки і відступами; д — шахматно-гребічата схема різання з перемінною шириною стружки
Рис. 10.33. Схеми руху скрепера: а — по еліпсу; б — по «вісімці»
Рис. 10.34.Схема завантаження скреперів «по ланцюжку»
Конфігурація земляних споруд істотно впливає на область застосування скреперів. Виїмки, котловани, що мають форму прямокутника без виступів і кишень у плані і без перепадів у профілі, є найбільш характерними земляними спорудами, розробка ґрунту в яких може бути повністю виконана скреперами. При наявності виступів і кишень розробка ґрунту в останніх виконується екскаваторами. Поздовжньо-човникова схема використовується при зведенні насипів з двосторонніх резервів і розробці каналів з переміщенням ґрунту в двосторонні відвали, при розробці виїмок і каналів завглибшки 1…1,5 м з переміщенням ґрунту в двосторонні відвали. При роботі скрепера за будь-якою схемою крутизна в’їздів на насип не повинна перевищувати 20%, а ширина їх — бути меншою 4 м. Відстань між з’їздами і в’їздами при робочих відмітках насипу від 2 до 5 м відповідно 50 і 100 м. Таблиця 10.12 Техніко-експлуатаційна характеристика скреперів
10.8. Розроблення ґрунту гідромеханічним способом Гідромеханічним називають такий спосіб виконання земляних робіт, за яким розроблення, транспортування та укладання ґрунту виконують за допомогою води. Його застосування потребує наявності насосної станції, прокладки напірних трубопроводів, улаштування обвалування, естакад, водовідвідних канав та інших споруд. Тому цей спосіб розробки ґрунтів вигідний, якщо є значні обсяги земляних робіт, легкорозмивні ґрунти та достатні ресурси води. Гідромеханічним способом ґрунт розмивають на ділянках виїмок та укладають його в насип. Однак найчастіше намивають великі території ґрунтом із кар’єрів, розміщених на суші, чи з дна водойми. Розробляючи ґрунт на суші, застосовують гідромоніторні установки (рис. 10.37), а при підводному розробленні — землесосні снаряди (рис. 10.38). Гідромоніторна установка складається з гідромоніторів, з’єднаних з магістральним трубопроводом, по якому із насосної станції подають воду. Гідромонітор — це сталевий ствол, коліна якого дають змогу повертати його у вертикальній та горизонтальній площинах під великими кутами у напрямку потрібної точки забою. На кінець ствола кожного гідромонітора накручується насадка, що формує струмину, яка викидається з великою кінетичною енергією. Ця струмина перетворює ґрунт на гідросуміш — пульпу, яка спрямовується самопливом по лотоках чи канавах у насип. У разі розміщення насипу вище рівня забою, а також для збільшення дальності подачі пульпи її перекачують по пульпопроводу землесоса. Питомі витрати води на 1 м3 ґрунту залежно від висоти забою становлять: для дрібнозернистих пісків 4...6 м3, великозернистих пісків 7...9 м3, суглинків та глин 7...14 м3. Для розроблення піщано-гравелисто-галькових сумішей потрібно до 22 м3 води. Витрати води та швидкість струмини регулюють змінними насадками діаметром 50...200 мм, на виході з яких робочий тиск становить для різних типів гідромоніторів від 3,5 до 15 МПа. Розрізняють дві схеми розмиву ґрунту гідромоніторами: зустрічним забоєм — знизу вверх (рис. 10.37, а) та попутним забоєм — зверху вниз Найбільш поширений зустрічний забій, коли гідромонітор встановлюють на підошві забою і розмивають у напрямку, зворотному стоку пульпи. Процеси розроблення пісків та глин значно відрізняються один від одного. У незв’язних ґрунтах струминою змивають ґрунт з усієї ширини укосу, крутість якого дорівнює куту природного укосу. У зв’язних ґрунтах робочий укіс забою наближається до вертикалі. У цьому випадку забій спочатку підрізають знизу до його обвалення, після чого змивають обвалений ґрунт. Виходячи з вимог техніки безпеки, мінімальне наближення гідромонітора до забою беруть не меншим висоти забою. Рис. 10.37. Розроблення ґрунту гідромоніторними установками: Найбільшу руйнівну силу струмина має на відстані 3...4 м від насадки. Тому раціонально застосовувати гідромонітори ближнього бою, якщо висота забою не менше, ніж 3 м. Зі збільшенням відстані розмивна здатність струмини зменшується. Недоліком розроблення ґрунту зустрічним забоєм є створення недомивів, для зачищання яких додатково потрібен бульдозер. Якщо забій попутний, гідромонітор встановлюють на верхній бровці забою. Напрямок струмини гідромоніторів збігається з напрямком переміщення пульпи. Струминою води спочатку розмивають осьову канаву для відведення пульпи, потім — забій біля гідромонітора та укосу канави. Ширина елемента забою, що розмивається, становить 10...15 м. В останніх моделях гідромоніторів ефективність їхнього використання досягається за рахунок дистанційного керування та гусеничного ходу
Рис. 10.38. Розроблення ґрунту плавучим землесосним пристроєм а — схема роботи земснаряда; б — загальна схема намивання майданчика; в — те саме, безестакадним способом; г — те саме, естакадним способом; І — всмоктувальний пристрій; 2 — баржа з насосним пристроєм; Транспортувати пульпу можна самопливом, коли укіс стоку, який залежить від виду ґрунту та крупності його частинок, забезпечує переміщення її з частинками ґрунту в завислому стані. Транспортовану під напором пульпу збирають у колодязі (зумпфи), перекачують ґрунтовим насосом або гідроелеватором у насип. Ґрунтовий насос — це відцентровий насос для перекачування води з твердими частинками. Гідроелеватор — це водоструминний насос, у корпусі якого через велику швидкість переміщення води створюється розрідження. Під його впливом гідросуміш всмоктується в насос, змішується зі струминою води та подається напірним трубопроводом до місця укладання ґрунту. Щоб уникнути замулювання труб, швидкість руху пульпи в пульпопроводі має бути вище критичної, тобто тієї, що відповідає початку осідання твердих частинок на дно. Землесосними снарядами (земснарядами) майданчики намиваються завдяки подачі пульпи з дна водойм по напірних трубопроводах у насип. Земснаряд (рис. 10.38, а) — це баржа, оснащена ґрунтозабірним устаткуванням для вільного всмоктування чи всмоктування з одночасним розпушуванням (фрезами, гідророзпушувачами тощо), ґрунтовим насосом, плавучим пульпопроводом на понтонах, з’єднаних із береговим пульпопроводом, папільонажними палями та лебідками з якорями для фіксування робочого положення. Розроблення ґрунту починають із заглиблення до заданої позначки всмоктувального пристрою. У процесі його заглиблення земснаряд час від часу відводять назад та вбік для розширення воронки. Для подальшого розроблення виїмки земснаряд папільонують, тобто переміщують його в забої пальово-канатним способом за допомогою канатів по дузі кола, канатним способом — маніпуляцією лебідками з періодичним перекладанням якорів чи пальово-безканатним способом — обертанням ґрунтозабірного пристрою навколо вертикальної осі з подачею земснаряда вперед відштовхуванням від напірної палі. Для розроблення 1 м3 піщаних ґрунтів витрачається 7... 11 м3 води, піщано-гравійних та суглинистих — від 14 до 22 м3. Укладання ґрунту в насип засноване на випаданні завислих його частинок із пульпи під час зниження швидкості потоку до 0,3...0,03 см/с після випуску пульпи у відстійні басейни, що влаштовуються на місці майбутнього насипу (рис.10.38, б). Насипи, на яких передбачається будувати будь-які споруди, намивають шарами 0,5...2,5 м завтовшки з піщаних чи піщано-гравелистих ґрунтів. До початку намивання по контуру майбутнього насипу за допомогою бульдозера влаштовують обвалування з місцевого ґрунту. Якщо висота намивного шару менше ніж 2 м, заздалегідь, до початку намивання, зводять фундаменти, а по території, що намивається, прокладають водопровідні та каналізаційні мережі. Якщо рельєф території пересічений, то намивання починають від найнижчих позначок, де насип матиме максимальну висоту. Якщо висота насипу більш як 5,5 м, намивання проводять у два яруси. Намивають насипи безестакадним та естакадним способами. Безестакадний спосіб намивання (рис. 10.38, в) полягає в поступовому нарощуванні похилих патрубків (через 20...30 м) у міру зведення насипу. Патрубки прикріплюють до розподільного пульпопроводу, покладеному у підошви насипу, та підтримують переставними інвентарними козлами. На кінцях патрубків закріплюють дірчасті випускні труби. Естакадний спосіб намивання полягає у використанні спеціальної інвентарної металевої чи дерев’яної естакади, яку встановлюють як по осі, так і по периметру насипу, на якому розміщують пульпопровід (рис. 10.38, г). Цей спосіб менш економічний, і застосовують його переважно для влаштування значних за шириною насипів. Безперервне проведення робіт забезпечується намиванням ґрунту ділянками — картами. Під час перекладання труб та влаштування другого ярусу обвалування на одній карті на суміжній в цей час намивають ґрунт і т. д. Для відведення з карт освітленої води влаштовують водовідвідні колодязі, з яких вода стікає по трубах за межі насипу. 10.9. Підземні способи виконання земляних робіт Підземні способи виконання земляних робіт застосовують при необхідності прокладки трубопроводів при перетині з транспортною магістраллю з інтенсивним рухом, який неможливо перервати навіть на невеликий термін. У таких умовах прокладку трубопроводів, колекторів, підземних переходів, транспортних тунелів здійснюють безтраншейним (закритим) способом розробки ґрунту. Безтраншейний спосіб передбачає влаштування підземних виробок без розкопки ґрунту з поверхні землі, тобто прокладку комунікацій безпосередньо в товщі землі. Існує кілька способів підземної розробки ґрунтів — продавлювання, проколювання, горизонтальне буріння та ін. Продавлювання застосовують для прокладки сталевих труб діаметром 700...1800 мм і довжиною до 80 м. Установка для продавлювання труб
Рис.10.39. Розробка грунту продавленням на довжину штока домкрата (а) і з використанням патрубків довжиною L і 2L: 1 – опорна стінка; Після першого продавлювання труби на довжину штока домкрата і його зворотнього руху у вихідне положення, між натискним фланцем і торцем труби встановлюють нажимний патрубок, що дорівнює довжині штока домкрата, і повторюють цикл продавлювання. Патрубки бувають різними: рівні довжині штока і подвійній довжині штока домкрата. Коли в результаті продавлювання задній кінець труби досягне приямка, до труби приварюють додаткову (чергову) ланку труби. Ґрунт із труби видаляють совком, що має канатний привід від лебідки, або розмивають водою. Прокладання методом продавлювання труби використовують в основному для розміщення в них трубопроводів. Вони служать в якості футлярів для цих труб. Швидкість продавлювання становить 1,5…3 м у зміну. Враховуючи малу швидкість продавлювання виникає необхідність постійно міняти натискні патрубки і нарощувати відрізки труб (їх довжина не повинна перевищувати потрійну довжину штока домкрата або 3 м). Ґрунт з труби регулярно видаляють невеликими порціями, але перебування робочих всередині труби при роботі домкратів заборонено. Насоси гідравлічних домкратів розташовують на денній поверхні землі, сумарне зусилля домкратів зазвичай не перевищує 500 т. Більше зусилля при наявності опору грунту просуванню труби може призвести до деформації і викривлення траси трубопроводу.
Рис.10.40. Розробка грунту проколюванням:
Проколювання (рис.10.40) — метод утворення отворів в грунті за рахунок радіального його ущільнення при вдавлюванні труби з конічним наконечником. Такий метод, без видалення грунту із труби, застосовують під час прокладання труб діаметром 100...400 мм на глибині не більше 3 м в добре стиснутих грунтах і при довжині проходки до 60 м. Установка для проколювання складається з гідравлічного домкрата з ходом поршня в межах Після включення домкрата труба переміщається на довжину штока домкрата, потім домкрат перемикають на повернення штока у вихідне положення, разом з ним зміщується назад і шомпол, жорстко з’єднаний зі штоком домкрата, у якого по його довжині є ряд наскрізних отворів, просвердлених відповідно до довжини штока домкрата. Металевий штир виймають з одного і вставляють у сусідній отвір шомпола і знову включають домкрат. Після закінчення вдавлювання першої ланки труби на повну довжину, приварюють нову ланку такої ж довжини і процес повторюється. Спосіб застосовується в грунтах без каміння та гравію, а швидкість проходки може досягати Глибина котловану у вихідній точці на лінії траси залежить від розташування труби і конструкції напрямних влаштувань. Упорну стінку для гідравлічного домкрата влаштовують із брусів, залізобетонних плит або сталевого упору. Для зменшення сили тертя труби об грунт діаметр наконечника роблять більше діаметра труби прокола, просування труби в грунт здійснюється за рахунок ущільнення грунту конусоподібним наконечником. Помпи гідравлічних домкратів розташовують на поверхні землі. У малостиснутих грунтах (пісок, супісок) для забезпечення нормального переміщення труби необхідно додатково до горизонтального зусилля від домкрата додати поперечне і вібраційний вплив. В даний час все більше застосування знаходять більш передові методи безтраншейної технології. Загальне поняття цих методів полягає в тому, що спочатку в грунті виготовляють свердловину, а потім у ній прокладають комунікації. Для виготовлення у грунті свердловини використовують три основних види обладнання: установки горизонтального, похилого і спрямованого буріння, пневмопробійники і мікротріщини. Горизонтальне буріння (рис. 10.41) застосовують для прокладки в глинистих грунтах трубопроводів діаметром 800...1000 мм на довжину 80...100 м. Рис. 10.41. Спосіб прокладки трубопроводів методом 1 – кріплення передньої стінки котлована; 2 – упорне кріплення на задній стінці котловану; 3 – труба; 4 – приямок для нарощування труби; Кінець труби облаштовують ріжучою коронкою збільшеного діаметра, труба приводиться в обертання від двигуна, встановленого на поверхні землі біля бровки котловану. Поступальний рух труби забезпечується рейковим домкратом з упором в задню стінку котловану, посилену двома рядами брусів. Видалення грунту з труби аналогічно розглянутим вище способам. Продуктивність проходки 4...5 м/год. Горизонтальне буріння можна здійснювати і керованими бурильними машинами з розробкою свердловини механічним способом. Установки забезпечені ударним механізмом для розробки різноманітних грунтів з різними грунтово-механічними перешкодами. Перед початком буріння повинен бути проведений ретельний аналіз по вже наявних прокладених в грунті лініях у запланованій зоні проходу траси. У зв’язку з цим, після остаточного вибору напрямків і висоти прокладання траси, в початковій стадії буріння відбувається фіксація траси по вертикалі і горизонталі, вносяться необхідні корективи, так як по положенню похилої пластини бурильної установки можливе управління нею за різними напрямками. Залежно від грунтів, включаючи кам’янисті, можливі різні комбінації використання методу: застосування бурильної суспензії, використання крутного моменту, тягової сили, застосування ударного механізму, що робить можливим м’яке, але й одночасно потужне буріння. Ударний механізм може виробляти до 100 ударів/хв, число ударів може бути пристосоване до особливостей розробки грунту. Після закінчення буріння піку замінюють буровою головкою. При необхідності об’ємного буріння отвір пілотного буріння може бути розширено. Спочатку здійснюється пілотне буріння після цього проводиться розширення свердловини, бо в неї відразу затягується труба. У цьому випадку ззаду бурової головки встановлюють бурові штанги. Як і при бурінні пілотної свердловини буровий розчин проходить крізь розширювач і змішується з буровою сумішшю. Розширювач має трохи більший діаметр порівняно з трубопроводом, що дозволяє вільно вичавлювати розчин з свердловини. Після буріння пілотної свердловини знімається бурова колонка, встановлюється розширювач зворотної дії, що простягається з одночасним обертанням, розширюючи пілотну свердловину. Одночасно слідом за розширювачем протягується трубопровід крізь підготовлену свердловину. Розширювач з’єднується з трубою або кабелем відповідного розміру і типу за допомогою шарнірної серги. Пневмопробійники застосовують для проходки в грунті свердловин діаметром 50...400 мм. Практика показує, що при зустрічі пневмопробійника з твердими включеннями (гравієм, щебенем, будівельним сміттям та ін.) або при проходці свердловин в грунтах з прошарками різної щільності він відхиляється від проектної осі свердловини, і повернути його назад на денну поверхню часто виявляється неможливим. Тому пневмопробійники можна ефективно використовувати для проходки свердловин тільки в однорідних грунтах і на відстань не більше 50 м. Головною перевагою пневмопробійників є їх широка область застосування. Їх використовують не тільки для пробивання свердловин, але також і для забивання горизонтальних труб відкритим кінцем під автомобільними дорогами і залізницями, з подальшим витяганням грунту з труби стиснутим повітрям або желонкою (совком на приводі). Найпотужніший пневмопробійник діаметром 400 мм може забити трубу діаметром до 2 м на відстань 30... 40 м. Пневмопробійники широко застосовують для руйнування зношених трубопроводів і одночасного затягування в їх порожнину нових трубопроводів, а також для забивання шпунта і паль, влаштування набивних паль, глибинного ущільнення грунту та ін. Мікрощити (рис. 10.42) використовують для проходки в грунті свердловин діаметром до 300 мм. Відмінною особливістю мікрощитів є можливість влаштовувати свердловини практично в усіх грунтах і необхідної довжини. Мікрощити забезпечені комп’ютерною лазерною системою наведення, яка забезпечує досягнення високої точності проходки свердловини. Мікрощит комплектується обладнанням, яке знаходиться на поверхні для приготування та подачі бентонітового розчину в забій і видалення шламу з свердловини. Установки похилого (горизонтального) направленого буріння (рис. 10.43) знайшли застосування при проходці свердловин діаметром 50...1420 мм на довжину до 0,5 км. Відмінною особливістю цих установок є те, що вони дозволяють виготовляти свердловини по криволінійній трасі, обходячи перешкоди, і одночасно затягувати у них будь-які види комунікацій, в тому числі і по дну (під дном) водних перешкод. Сутність даної технології полягає в наступному. На першому етапі робіт на запланованій трасі за допомогою комп’ютерної системи контролю буриться пілотна свердловина буровою головкою або різцем діаметром 60...150 мм, яка змонтована на приводній порожнистій штанзі. При виході бурової головки на поверхню в заданій точці її знімають і до приводної штанги приєднують розширювач діаметром від 200 до 1420 мм (залежно від діаметра затягується в свердловину комунікації), до якого за допомогою вертлюга (серги) приєднують трубопровід або кабель. Потім при витягуванні з обертанням штанги розробляють розширення пілотної свердловини і одночасне затягування в розширену свердловину комунікації. У процесі буріння пілотної свердловини за порожнистою приводною штангою до бурової голівки подається під високим тиском (до 800 атм) бентонітовий розчин. Аналогічно, при зворотному русі до розширювача також подається такий же розчин, який запобігає обвалу стінок свердловини і полегшує затягування у свердловину прокладуваних комунікацій. Рис.10.42. Загальний вид (а) і принципова схема (б) роботи мікрощита Рис.10.43. Схема проходки свердловин установкою направленого а – загальний вигляд установки; б – проходка пілотної свердловини; Управління рухом бурової головки по заданій траекторії при утворенні пілотної свердловини здійснюється за допомогою локаційної системи, що включає зонд, вмонтований всередині бурової головки і приєднаний кабелем до комп’ютерної системи, встановленої в кабіні оператора. Високочастотні комп’ютерні системи контролю передають на дисплей оператора необхідну інформацію про траєкторію руху бурової головки і про місце її знаходження в даний момент. Якщо рух починає відхилятися від проектної траєкторії, то оператор припиняє обертання приводних штанг і здійснює їх задавлювання без обертання, чим добивається повернення бурової колонки до потрібного напрямку.
|