Сооружение подводных трубопроводов

на траншеи по дну превышает 5 м, а также в связных и мало-

осыпающихся грунтах.

Параллельный папильонаж заключается в том, что снаряд пе­

расстоянии полуширины корпусов снаряда больше осадки зем­ снаряда. При небольшой осадке земснаряда (до 1 м) этот спо­ соб наиболее целесообразен. Для работы способом параллельно­ го папильонажа выставляют осевой и два боковых створа, огра­ ничивающих крайние положения перемещений земснаряда в преде­ лах ширины разрабатываемой карты грунта. В процессе переме­ щений земснаряда контролируют азимут по направлению продоль­ ной оси судна, который должен совпадать с азимутом по линии створа и крайними положениями замснаряда.

Крестовый п ап и л ьонаж заключается в перемещении земснаряда (см. рис. 3.5, в) таким образом, чтобы передняя часть зем­ снаряда перемещалась у одной кромки траншеи, а задняя - у противоположной. Крестовый папильонаж применяется в том слу­ чае, когда глубина на бровке траншеи меньше осадки земсна­ ряда. Использование крестового папильонажа требует специаль­ ных приспособлений для правильной ориентации корпуса снаряда и рамы с рабочим органом относительно оси траншеи. При раз­ работке траншеи этим способом необходимо, чтобы центр враще­

Рис. 3.6. Схемы раз­ работки подводных траншей папильонированием:

а - параллельный спо­ соб; б багермейстерский способ; I земснаряд; 2 - кромка траншеи; 3-8 - папильонажные ленты; I- III положения зем­ снаряда

Веерный папильонаж основан на том, что корма снаряда во время папильонирования удерживается на месте, а нос его пе­ ремещается от бровки к бровке (см. рис. 3.5, б). Веерный па­ пильонаж применяется в случае, коща глубина на кромках про­ рези меньше осадки снаряда. Ширина прорези по дну при этом обычно должна быть более 2 м. Для работы способом веерного папильонажа выставляется осевой створ. В процессе перемеще­ ний земснаряда для обеспечения разработки траншеи необходи­ мой ширины контролируют положение в створе фиксированной точки на корме судна и угол между продольной осью судна и створом, максимальное значение которого не должно превышать расчетного значения, определяемого из выражения:

где Ьо - ширина разрабатываемой карты грунта, равная ширине траншеи на рабочей отметке; /г длина части грунторазраба­ тывающей рамы, расположенной ниже уровня воды; Нг - глубина грунтозабора.

Для повышения точности установки земснаряда по осевому створу становые якоря перекладывают при хорошей видимости створных знаков. При определении глубины грунтозабора в ме­ сте забоя необходимо знать точное местоположение (пикетаж) грунторазрабатывающего органа, которое не совпадает с место­ положением фиксированной точки земснаряда, относительно ко­ торой производят и измерения и привязку расстояний к проект­

ному профилю. Отклонения фактических координат грунтозабор­ ного усройства относительно точки измерения на палубе зем­ снаряда могут быть учтены введением поправок Lx, Ду, опреде­ ляемых из выражений:

разность отметок оси шарнирной опоры рамы земснаряда и воды; а угол разворота оси земснаряда относительно проектного створа; Lo - длина рамы земснаряда от шарнирной опоры до крайней точки грунтозаборного устройства.

Коорднату х точки наблюдения определяют с помощью дально­ мера и указателя троса становой лебедки, глубину Z измеряют с помощью индикатора глубины или эхолота. На некоторых зем­ снарядах имеется система контроля заданного угла папильонирования а.

что глубины на крмоках прорези не ограничивают движение сна­ ряда.

Траншейный и папильонажный способы перемещения земснаря­ дов осуществляются при помощи рабочих тросов, один конец ко­ торых удерживается якорями-анкерами, а другой - закрепляется на папильонажных лебедках земснарядов. Число и расположение якорей (анкеров) должны обеспечивать возможность легкого пе­ ремещения земснаряда по всей площади прорези с минимальными затратами времени на перекладку якорей. Для перемещения зем­ снаряда вдоль прорези и для восприятия продольных сил, дей­ ствующих на снаряд в процессе разработки грунта, укладывает­ ся передний (носовой) рабочий (становой) трос, конец которо­ го крепится к якорю или ’’мертвяку” (анкеру). Длина рабочего (станового) троса должна быть такой, чтобы он не создавал усилий, вырывающих якорь из грунта, и обеспечивал минималь­ ное число перекладок в процессе разработки грунта. Обычно длина вытравливаемого троса должна быть не менее расстояния, равного утроенной ширине траншеи, а конец троса, примы­ кающий к якорю, должен лежать на грунте.

Для перемещения земснаряда поперек прорези и предотвраще­ ния его сноса со створа течением и ветром с носа и кормы земснаряда закладываются боковые тросы с якорями. Расстоя­ ния, на которые закладываются боковые якоря, зависят от ус­ ловий работы и, в первую очереди, от забровочного рельефа дна. При нормальных условиях эти расстояния должны быть достаточно большими. Угол опережения и отставания передних

Рис. 3.7. Схема разработки траншеи при большой скорости течения:

1 - буй, указывающий места укладки становых якорей; 2 вспомогательные знаки; 3 - карта; 4 - буй, ограничивающий движение земснаряда при данном

имеет значение правильный выбор типа и размера (массы) яко­ ря. Якоря с недостаточной удерживающей силой будут ’’ползти” и не обеспечат нормальных рабочих перемещений; излишне тяжелые якоря увеличивают затраты на их извлечение и пере­ кладку.

Завозка, подъем и перекладка якорей производятся на спе­ циально оборудованных завознях или приспособленных для этих целей других плавсредствах. При значительных скоростях тече­ ния, когда установить земснаряд поперек течения невозможно, так как снаряд сильно кренится и его не удерживают якоря, разработку подводных траншей производят картами (рис. 3.7). При разработке грунта картами границы карты на воде обозна­ чаются буями, устанавливаемыми с земснаряда. Для установки верхней и нижней грани (по течению) карты на берегах выстав­ ляются дополнительные створы. Расстояния от оси до дополни­ тельного створа определяется для каждой карты отдельно. Ши­ рина карты а в плане зависит от длины станового ipoca L и проектной ширины траншеи по дну Ъ л принимают следущим образом:

Разработка подводной траншеи производится в следующем порядке:

передний становой якорь размещают в створе укладки стано­ вых якорей у буя, соответствущего разрабатываемой карте;

земснаряд устанавливают на линии нижнего дополнительного створа у правой или левой границы створа;

земснаряд при помощи папильонажных тросов, передвигаясь от левой границы к правой и ориентируясь на буи соседней карты, производит разработку карты подводной траншеи; при достижении границы карты земснаряд делает передвижку по ста­ новому тросу вперед и начинает разработку карты от правой границы к левой и т.д.

При выходе земснаряда за линию верхнего дополнительного створа разработка карты заканчивается. Становой якорь заво­ дится в следующую точку на створе укладки становых якорей, а земснаряд занимает исходное положение для разработки следую­ щей карты.

Перед 'началом разработки подводной траншеи выполняются следующие работы:

инструментальная разработка бровочных линий; установка створных знаков на разбивочных линиях со свето­

выми излучателями для ориентирования по ним в темное время суток; в условиях плохой видимости должны быть установлены, на расстоянии друг от друга не более 50 м, плавучие вехи или буи, освещаемые в темное время суток;

удаление обнаруженных водолазами подводных препятствий; устройство анкеров (мертвяков), используемых в качестве

якорей; установка сигналов в соответствии с действующими правила­

ми судоходства.

Всостав работ, выполняемых непосредственно при разработ­ ке подводного грунта, входят: установка земснаряда в створе траншеи с выкладкой якорей для рабочих тросов; разработка подводного грунта в прорези с поддержанием оптимального ре­ жима работы; перекладка якорей; контроль глубины разработки траншеи; обеспечение нормальной эксплуатации оборудования и механизмов путем проведения технических обслуживаний и ре­ монтов.

Впроцессе разработки подводного грунта особое внимание обращают на увеличение коэффициента использования земснаряда во времени, равного отношению времени работы по извлечению грунта к общему времени работы. Эта цель достигается сокра­ щением времени на:

установку средств механизации на месте работ;

закладку и перекладку якорей в процессе работы; передвижение по прорези в процессе разработки грунта; запуск и остановку двигателей; заправку двигателей горюче-смазочными материалами;

техническое обслуживание и ремонт механизмов; удаление препятствий, обнаруженных в процессе работы; пропуск судов и плотов;

выполнение промерных работ с целью контроля разрабатывае­ мой траншеи.

Сокращение времени на перечисленные выше работы достига­ ется привлечением к ним вспомогательных плавсредств (завоз­ ней, плавплощадок с кран-балками и др.), водолазной станции, полным обеспечением инструментом, производственным инвента­ рем, горюче-смазочными материалами и быстроизнашивающимися запасными частями.

При разработке параллельных траншей для укладки несколь­ ких (основной и резервной) ниток трубопровода работы обычно начинаются на нижней по течению траншее, что позволяет -ис­ пользовать часть грунта, извлекаемого при разработке верхней по течению траншеи, для засыпки уже уложенной нитки.

Наибольшую производительность землесосные снаряды с грун­ товыми и водоструйными насосами дают при разработке несвяз­ ных грунтов небольшой крупности, таких как песок и мелкий гравий. Землесосными снарядами разрабатывают также береговые (урезные) участки подводных траншей, на долю которых прихо­ дятся наибольшие объемы грунта на каждый погонный метр про­ рези.

Большим преимуществом землесосных снарядов является воз­ можность транспортирования разрабатываемого грунта на не­ большое расстояние от траншеи что в ряде случаев необходимо из-за недопустимости перекрытия русла реки или судового хода грунтом. При необходимости отвода пульпы от разрабатываемой траншеи плавучий грунтопровод заводится, как правило, вниз по течению. Если грунтопровод заводится вверх по течению, то для удержания грунтопровода в положении, обеспечивающем ма­ невренность земснаряда в процессе работы, закладывают один или несколько якорей.

При наличии достаточных для перемещения землесосного сна­ ряда глубин разработку несвязных песчаных, легко осыпающихся в процессе образования траншеи, грунтов осуществляют тран­ шейным способом, при котором обеспечивается наиболее полная загрузка всасывающего устройства. Для обеспечения равномер­ ности глубины разработки следят за тем, чтобы оси траншеи разных проходов отстояли друг от друга на требуемом рас­ стоянии. Образующиеся при этом гребни должны иметь одинако­ вую высоту.

Следует учитывать, что при разработке широких траншей и необходимости многократной прохрдки земснаряда вдоль прорези приходится значительно углублять траншею из-за большого за­

паса на неровности выработок, обусловливаемого образованием гребней между траншеями.

Землесосные снаряды с -грунтовыми насосами, как правило, оснащаются механическими, а с водоструйными насосами - гид­ равлическими рыхлителями грунта. Применение рыхлителей грун­ та значительно повышает возможности землесосных снарядов. Использование землесосных снарядов может быть значительно расширено использованием эжектирующих устройств на их всасы­ вающих линиях. Такие устройства позволяют вести глубинную разработку грунтов, что из-за недостаточной способности зем­ лесосов обычным оборудованием осуществлять невозможно.

Режим работы земснаряда назначается из условия достижения максимальной производительности, которая зависит от ряда факторов и может изменяться в процессе разработки грунта. Контроль за ходом разработки осуществляется непрерывно по установленным на земснаряде приборам, таким как вакуумметры, манометры насосных установок, консистомеры, тягомеры стано­ вых тросов, глубиномеры опускания рабочего органа, подачемеры и скоростомеры оперативь *х тросов, тахометры главных дви­ гателей и т.д.

Для буксировки, закладки и перекладки якорей земснарядам могут придаваться буксирный катер, моторная или немоторная завозня. Кроме того для периодических осмотров и контроля разрабатываемой прорези, удаления обнаруженных препятствий привлекается водолазная станция, для отдыха команды и рабо­ чих при необходимости - брандвахта.

Широкое применение при сооружении подводных переходов по­ лучили земснаряды типа ТЗР-151, УПГЭУ, ДГС-150. При помощи земснаряда ТЗР-151 разрабатывают и в последующем засыпают траншеи магистральных трубопроводов на дне водоемов и в бе­ реговых урезах. В грунтах I-IV групп на глубине до 15 м ра­ боты выполняются при помощи электропогружного электроприводного механического рыхлителя с фрезой, а на глубине до 18 м - при помощи гидравлического. Землесосный снаряд пред­ ставляет собой несамоходное однопалубное судно полукатамаранного типа с автономной энергетической установкой, пере­ мещающееся при помощи четырех папильонажных и двух становых лебедок, имеющих тяговое усилие по 50 кН каждая. Управление работой землесосного снаряда осуществляется централизованно из рубки, а при необходимости - с местных постов управления. Экипаж землесосного снаряда - 9 человек.

Универсальная плавучая гидроэжекторная установка (УПГЭУ) предназначена для разработки подводных траншей в грунтах I- IV групп на глубине до 20 м. Принцип работы УПГЭУ основан на рыхлении грунта гидравлической струей и отсосе разрыхленного грунта через кольцевой эжектор. На эжектор работает насос 8НДВ, на размыв - АЯП-150 или 6М6С, приводимые двигателем ЗД12. Транспортирование грунта осуществляется по плавучему пульпопроводу на расстояние до 80 м.

Месячная производительность Пм (в м3), земснарядов типа УПГЭУ, ДГС может быть определена:

Производительность земснарядов Министерства Речного флота определяют с использованием выражения:

коэффициент использования во времени; кс - коэффициент сни­ жения технической производительности.

Суточная эксплуатационная производительность земснарядов, применяемых для разработки подводных траншей в условиях ин­ тенсивной зависимости, должна быть не менее чем в два раза больше объема донных наносов, откладывающихся в траншею по всему ее фронту.

3.2.1. Разработка гидромониторными снарядами

Разработка подводного грунта гидромониторным снарядом производится путем разрушения грунта гидродинамической силой струи, формируемой гидромониторным насадком, и последующего выноса грунта струей и течением за бровки траншеи. Способ разработки подводного грунта гидромониторными снарядами наи­ более прост. При его использовании отсутствуют затраты на подъем грунта и его последующее транспортирование. Разработ­ ка грунта этим способом более эффективна при большой скоро­ сти течения, способствующей интенсивному выносу размытого грунта. К недостаткам гидромониторных снарядов, снижающим их производительность и ограничивающим применение, относятся:

быстрое затухание гидродинамической струи по мере увели­ чения расстояния от среза гидромониторного насадка до разра­ батываемого грунта;

оседание на дно траншеи части грунта, взвешенного струей, при отсутствии течения;

необходимость неоднократных промывов одних и тех же масс грунта при большой ширине и глубине траншеи;

отсутствие постоянных и непрерывно действующих средств контроля за эффективным использованием гидромониторного сна­ ряда в процессе работы, если они выполняются без участия во­ долазов;

значительное удорожание работ при разработке траншей гид­ ромониторами малой мощности с использованием труда водола­ зов.

Производительность и эффективность использования гидро­ мониторных снарядов зависит от конструкции применяемых на­

но