2.7. Закриті та гідромеханічні методи розробки ґрунту
Закриті методи розробки ґрунту або безтраншейна прокладка комунікацій застосовуються, якщо відкриті технічно неможливі або економічно невигідні (як правило, для прокладання комунікацій під будівлями та спорудами). Застосовують проколювання, продавлювання, горизонтальне буріння, пневмопробивку («кріт»), щитову проходку.
Суть способу проколу – вдавлювання труби з конусовидним загостреним наконечником. Обов'язкове влаштування котловану з опорною стінкою. Котлован влаштовується на довжину секції труби і домкрата з опорною частиною. Перша секція труби вдавлюється на довжину штока домкрата, потім шток повертають у попередній стан, вставляють патрубок на довжину штока і так повторюють, поки не вдавлять всю секцію труби. Тоді трубу нарощують новою секцією і цикли продовжують до повного продавлювання до протилежної траншеї. У процесі проколу ґрунт біля труби ущільнюється, тому краще застосовувати цей спосіб у ґрунтах, які добре стискаються. Діаметр може бути до 500 мм. Проходку можна робити за декілька разів, спочатку «піонерну» проходку невеликого діаметра, а потім збільшувати її до потрібної.
Спосіб продавлювання принципово відрізняється тим, що труба не має наконечника, вона пола, а тому ґрунт не ущільнюється, а виймається із середини труби у міру її вдавлювання. Тому є додаткова операція з розроблення та видалення ґрунту з полості труби. Цю операцію виконують шнековим буром, гідромонітором (вимиванням) або іншими зручними засобами. Таким способом можна збільшити діаметр проходки до 1400 мм.
Горизонтальне буріння застосовують у щільних ґрунтах із використанням труби з ріжучою кромкою, якій передаються оберти від екскаватора або іншої машини через спеціальний пристрій.
Для пневматичної пробивки використовують спеціальний снаряд («кріт»), який приводиться в дію стиснутим повітрям, що під тиском 6…8 атмосфер подається по шлангах від компресора. Робочий снаряд («кріт») являє собою трубу із загостреним наконечником довжиною 0,5…1,5 м діаметром 0,1…0,5 м, у середині якої під дією стиснутого повітря переміщається металевий циліндр. За рахунок різної швидкості його руху та різної сили удару в тому чи іншому напрямку відповідно задається напрямок руху снаряда, який, стискуючи ґрунт, робить в ньому потрібні отвори. Снаряду можна задавати різні напрямки руху, тому проходки (отвори) можуть бути не тільки прямолінійні, а й під будь-яким кутом як по горизонталі, так і по вертикалі. Тому цей спосіб широко застосовується з метою улаштування отворів для прокладки різноманітних комунікацій.
Щитова проходка застосовується для влаштування отворів великих розмірів (підземних переходів, проїздів і т. ін.). Ґрунт різними механізованими способами розробляють і переміщують під захистом спеціальної оболонки-щита із захисним козирком. У міру виїмки ґрунту монтують залізобетонне оздоблення, об яке опирають домкрати для подальшого вдавлювання щита та подальшої розробки ґрунту під його захистом.
Гідромеханічна розробка ґрунту дуже високопродуктивна, має низькі відносні енерговитрати. Ефективна при великих об’ємах робіт і значних запасах води (треба 3…15 м3 води на 1 м3 ґрунту). Ґрунт розмивають спеціальними моніторами (рис. 2.7), які подають воду під великим тиском (2…15 МПа), отримують суспензію з досить високою концентрацією завислих у воді часток ґрунту (пульпу). За допомогою земснаряда, який, як правило, розміщується на плавзасобах, цю суспензію подають до місця укладання (на баржі або площі, що намиваються), зайву воду відводять, а частки ґрунту осідають. Продуктивність 400…1200 м3 пульпи за годину.
Рис. 2.7. Розроблення ґрунту гідромоніторними пристроями: а – зустрічним забоєм знизу вверх і транспортуванням пульпи землесосом; б – попутним забоєм зверху вниз; в – зустрічним забоєм знизу вверх із додатковим розмиванням через свердловину; г, д – гідромонітори ближнього бою на гусеничному ходу; 1 – насосна станція; 2 – магістральний водовід; 3 – землесосна установка; 4 – колодязь (зумпф); 5 – гідромонітори; 6 – забій; 7 – канава для відведення пульпи