книги из ГПНТБ / Бородулин, Я. Ф. Дноуглубительный флот и дноуглубительные работы учебник

На эффективную работу землесоса оказывает влияние консистен­ ция пульпы, поступающей в трюм. Для предотвращения поступления в трюм пульпы малой консистенции в напорном грунтопроводе уста­ навливают специальное устройство — автосброс жидкой пульпы.

Одним из способов повышения производительности самоотвозного землесоса является внедрение безотвозного метода работы, при котором пульпа разбрызгивается на некотором расстоянии от землесоса, а ча­ стицы грунта уносятся течением за пределы канала. Этот метод при­ меним при работе землесоса на участках, где имеется течение. При переоборудовании землесоса на работу безотвозным методом его на­ порный грунтопровод снабжается разбрызгивающим устройством, разделяющим поток пульпы на отдельные струйки (брызги).

Рефулирование грунта самоотвозными землесосами на береговую или подводную свалки позволяет расширить диапазон их использова­ ния. Для этого при выполнении модернизационных работ землесос снабжается устройством, позволяющим осуществить забор грунта из грунтового трюма собственной насосной установкой и грунтопрово­ дом для соединения судового напорного грунтопровода с береговым или плавучим.

Оперативные лебедки якорных землесосов оказывают большое влияние на эффективность работы, так как они непосредственно влияют на непрерывность грунтозабора. При осуществлении модернизацион­ ных работ их тяговое усилие и диапазон изменения скорости приводят­ ся в соответствие с требованиями эксплуатации. Модернизируют обыч­ но привод, канатоукладчик, муфту свободного хода и систему управ­ ления.

Непременной частью модернизационных работ является оснащение землесосов современными контрольно-измерительными приборами.

§ 86. Модернизация рабочих устройств черпаковых снарядов

Модернизация рабочих устройств черпаковых снарядов позволяет повысить производительность, а также приспособить их для более эффективной работы на различных грунтах.

Ч е р п а к о в ы е у с т р о й с т в а . При модернизации черпа­ кового устройства усовершенствуют не только привод, но и все элемен­ ты черпаковой цепи. Исследования показали, что почти на всех сна­ рядах привод имеет резерв мощности, поэтому при модернизации увеличивается скорость вращения верхнего черпакового барабана за счет уменьшения передаточного отношения от привода к барабану.

Модернизация привода на землечерпательнице «Нева-1» позволила увеличить ее производительность на 11,7%.

Другим способом увеличения производительности и возможности разрабатывать тяжелые грунты является замена обычной черпаковой

250

снабжают сменной черпаковой цепью, имеющей черпаки большей ем­ кости (для работы на легких или средних грунтах), чем черпаки основ­ ной цепи.

Замена черпаков литой конструкции литосварными или сварными, имеющими меньший вес, позволяет увеличить их емкость и, следова­

верхнего черпакового барабана возможно повысить производительность снаряда и равномерность движения черпаковой цепи.

При замене нижних пятиили шестигранных барабанов круглыми, как показывает опыт управления «Черазморпуть», уменьшает износ нижних барабанов.

При выполнении модернизационных работ большое внимание сле­ дует уделять созданию износоустойчивой конструкции верхнего бара­ бана и герметичной конструкции подшипников нижнего черпакового барабана.

Д е т а л и ч е р п а к о в о й ц е п и . При движении черпаковой цепи опорная поверхность майонов интенсивно изнашивается. При модернизации увеличивается площадь опорной поверхности.

Замена кованых черпаковых штырей и втулок механически обрабо­ танными позволяет уменьшить их износ.

Заслуживает внимание применение плавающей конструкции шты­ рей, облегчающей их изготовление и дающей равномерный износ.

Для уменьшения износа деталей черпаковой цепи в целом необхо­

износа катушек покрывать их резиной или изготовлять целиком из резины. Для повышения надежности работы подшипников следует применять герметичные конструкции, препятствующие попаданию

снарядах зубчатые колеса передачи, имеющие литые зубья, при вы­ полнении модернизационных работ заменяют зубчатыми стальными колесами с механически обработанными шевронными или косыми зу­

снаряда грунтоотводные лотки и перекидной клапан подвергаются ин­ тенсивному износу, поэтому при модернизации для их защиты устанав­ ливают дублирующие листы.

251

Часть вторая

Дноуглубительные работы

РАЗРАБОТКА ГРУНТОВ

Г л а в а XIX

ГРУНТЫ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ МОРСКИМИ СНАРЯДАМИ

§ 87. Свойства и классификация грунтов

В зависимости от физико-механических свойств природные грунты классифицируются по трудности разработки грунтодобывающими зем­ снарядами (и разгрузки шаландоразгружателями) на семь групп.

Классификацией грунтов, в основу которой положены данные изы­ сканий, полевых и лабораторных исследований, учитывают следующие основные физико-механические свойства грунтов: гранулометрический состав; прочность (плотность, консистенция грунта в условиях есте­ ственного залегания); прилипаемость.

Гранулометрический состав и прилипаемость определяются лабора­ торным путем. Прочность грунта оценивается либо косвенным образом по показателям плотности (консистенции), определяемым также в ла­ боратории, либо путем динамического зондирования грунта в естест­ венных условиях на участках предстоящих дноуглубительных работ.

Классификацией предусмотрены следующие виды грунтов: связ­ ные, малосвязные и несвязные.

С в я з н ы м и называются грунты с пластичной связью между ча­ стицами. К ним относятся глины, суглинки и те разновидности илов, которые при извлечении их земснарядами сохраняют в некоторой сте­ пени агрегатное состояние (комья, глыбы, грунтовую стружку и т. п.). Зерновой (гранулометрический) состав связных грунтов характери­ зуется преобладанием глинистых частиц размером меньше 0,005 мм, илистых — 0,005—0,01 мм и пылеватых — 0,01—0,05 мм.

Физическое состояние связных грунтов характеризуется консис­ тенцией, под которой понимается степень подвижности частиц грунта под воздействием внешних деформирующих усилий при различной влажности.

В зависимости от влажности связного грунта различают три ос­ новные формы консистенции: твердую, пластичную и текучую. Кон­ систенция является свойством, в основном определяющим трудность разработки земснарядами связных грунтов. Поэтому для суждения о степени трудности разработки данного грунта земснарядами прежде всего необходимо определить, в каком физическом состоянии (конси­ стенции) находится грунт в условиях естественного залегания.

252

Формы консистенции грунтов определяют путем сопоставления их естественной влажности с влажностями на верхней и нижней границах пластичности.

Характеристикой консистенции грунта принят коэффициент кон­ систенции Ки

теризуются отрицательным показателем консистенции и пределом прочности при сжатии до 2 кгс/см2.

Кроме глин и суглинков, к связным грунтам относятся и некоторые разновидности морских илов. Илами называются морские отложения, имеющие в момент извлечения из воды темный, почти черный, цвет, слабоуплотненные, обладающие высокой влажностью. Физико-меха­ нические свойства илов характеризуются рядом особенностей, отли­ чающих их от других разновидностей связных грунтов.

Гранулометрический состав илов очень разнообразен. Содержание глинистых частиц (размером меньше 0,005 мм), определяющее при­ надлежность грунта к данному гранулометрическому классу, встре­ чается в илах в количестве 0—40% и более. Характерным для грануло­ метрического состава илов является содержание более 50% пылеватоилистых фракций (0,05—0,005 мм).

При нормировании работ ил должен обозначаться номером того класса, которому соответствует его фактический гранулометрический состав, например, при содержании в иле глинистых частиц (меньше 0,005 мм) больше 30% — IV класс, 10—30%—V, 3—10%— IV. По фактическому состоянию в условиях естественного залегания разли­ чают две разновидности илов — структурные и неструктурные. К струк­ турным относятся текучие илы, у которых /Ск > 1 и которые обладают структурными связями.

Наличие структурности устанавливается по следующему техноло­ гическому признаку: при извлечении черпаковыми снарядами струк­ турных илов наполнение черпаков грунтом обычно больше их водо-

253

вместимости (шапкой). При этом излишек грунта, благодаря структур­ ным связям, не сливается.

При большом наполнении черпаков грунтом со слабым сопротив­ лением срезыванию обеспечивается высокая производительность черпа­ ковых снарядов при разработке структурных илов. Неструктурные илы не способны заполнять черпаки больше их водовместимости, легко

Учитывая, что при дноуглублении в основном встречаются пески подводного залегания и термин «рыхлое состояние» не совсем точно характеризует физическое состояние неслежавшихся наносных пе­ сков, пески с /Сп < 0,30 обозначаются как «Пески слабой плотности».

Физическое состояние гальки и гравия классификацией грунта не регламентируется. Эти грунты относят к группам по трудности разработки на основании данных об их гранулометрическом составе.

М а л о с в я з н ы м и называются грунты со слабой связью между частицами. К ним относятся супеси и илы, имеющие слабые структур­ ные связи. Гранулометрический состав малосвязных грунтов харак­ теризуется небольшим (3—10%) содержанием глинистых частиц и пре­ обладанием либо пылевато-илистых, либо мелкопесчаных частиц.

Физическое состояние малосвязных грунтов может характеризо­ ваться показателями консистенции {Кк), если в гранулометрическом составе преобладают пылевато-илистые частицы, или показателями плотности (Кп), при преобладании песчаных фракций.

254

По гранулометрическому составу грунты разделяются на классы в зависимости от процентного содержания и соотношения частиц раз­ личной крупности (табл. 5).

Связные грунты (глины, суглинки) твердой консистенции могут быть отнесены к V I группе по трудности разработки на основании одного из двух показателей: коэффициента консистенции в интервале значений от 0,0 до минус 0,5 или предела прочности при одноосном

Необходимо отдельно остановиться на разновидностях малосвяз­ ных и несвязных грунтов, обладающих некоторыми технологическими свойствами, затрудняющими разработку их черпаковыми снарядами. В практике дноуглубительных работ встречаются случаи, когда при разработке плывунных песков и илистых грунтов с показателем плот­ ности Кп — 0,61 -f- 0,80 наблюдается явление «присоса» черпаков к грунту. Это проявляется в резком возрастании усилий на отделение черпаков от массива грунта, черпаковая цепь работает рывками, ско­ рость ее движения и наполнения черпаков уменьшаются. «Присос» черпаков вызывается, по-видимому, образованием вакуума между стенками черпака и плоскостью среза грунта.

Прочность грунтов характеризуется показателями, полученными: при полевых исследованиях — величиной сопротивления внедре­ нию зонда; при лабораторных исследованиях: для несвязных (песча­ ных) грунтов — коэффициентом плотности в условиях естественного залегания и для связных (глинистых) грунтов — коэффициентом кон­

систенции для тех же условий.

В качестве показателя прилипаемости связных грунтов принята сила прилипания грунта (г/см2), определяемая экспериментальным путем.

§88. Определение свойств грунта

впроизводственных (полевых)

и лабораторных условиях

Необходимость определения свойств грунта возникает, как прави­ ло, в связи с предстоящими капитальными дноуглубительными рабо­ тами. Точность этого определения позволяет сделать правильный вы­ бор типа земснаряда, обоснованно установить его производительность, определить стоимость и сроки выполнения дноуглубительных работ.

Определение свойств грунта в производственных условиях. Разра­ ботанная в лаборатории дноуглубления центрального научно-исследо-

255

вательского института экономики водного транспорта (ЦНИИЭВТ) методика основана на определении основных свойств грунта на месте его залегания.

Группу грунта по трудности разработки, в соответствии с класси­ фикацией грунтов, определяют на основании полевых исследований. Для работы дноуглубительных снарядов основное значение имеет гра­ нулометрический состав и прочность грунта, а для глинистых грунтов еще прилипаемость.

сопротивляться разрушающим усилиям; она обусловливается его плот­ ностью и силами сцепления между частицами. По методике ЦНИИЭВТа прочность грунта определяется способом зондирования, основанным на измерении сопротивления грунта внедрению в него штанги с кониче­ ским наконечником.

Принципиальной основой этого метода является существование связи между сопротивлением грунтов внедрению наконечника зонда и физико-механическими свойствами грунта: сопротивление грунта ударному зондированию, как показали исследования, пропорциональ­

нивается условным измерителем, в качестве которого принято число ударов груза на единицу погружения зонда, равную 10 см.

Сопротивление грунтов зондированию может быть сравнимо лишь в том случае, если в опытах сохраняются постоянными основные пара­ метры зонда: вес и высота падения ударяющего груза, диаметр и форма

зондирования слоя большей толщины можно удлинить зондирующую штангу. Поскольку зондирование для целей дноуглубления в основном производится с поверхности воды, для уменьшения прогиба и деформа­ ции штанги удар по ней груза происходит в воде на небольшом рас­ стоянии от дна. Специальным механизмом обеспечивается подъем груза и его сбрасывание с постоянной высоты. Грузу придана обтекаемая форма.

В приборе достигнута независимость эффективности удара от не­ постоянного (из-за разной длины штанг) веса зонда.

Зонд-плотномер (рис. 135) состоит из следующих основных частей: лебедки / с тросом для подъема груза во время зондирования; зондирую­ щей штанги 2; размыкателя 5; захвата 4 груза; кольцевого молота обтекаемой формы 5; направляющей 6; подбабка 7; наконечника 8 и конуса 9.

Зондирующая штанга представляет собой усиленную газовую тру­ бу диаметром"3/4 дюйма и длиной 2 м. Внизу на штангу через соедини­ тельный штифт навинчен наконечник конической формы с максимальным

258

стигается Постоянная высота удара. После удара линь ослабляется, захват под собственной тяжестью падает, зацепы лапок скользят по верхней узкой части груза и входят в его кольцевую выточку. Натяги­ ванием линя груз снова подымают вверх.

В верхней части размыкателя имеется резьба для присоединения штанг. Штанги длиной 1 м изготавливаются из трубы и соединяются наружными муфтами. Количество штанг зависит от столба воды. Штан­ ги размечены через 5 см черной и белой краской, градуировка нанесе­ на в дециметрах.

Зондирование грунта производится летом с судна, зимой — со льда. Судно (лодка, катер) для зондирования должно быть снабжено несколькими якорями (желательно четырьмя). Лучший результат по­ лучается при использовании легкого оборудованного понтона.

На месте зондирования судно прочно закрепляют на якорях и про­ веряют, не сносится ли судно (или понтон) течением или ветром.

При зондировании зимой во льду необходимо сделать лунки диа­ метром 12—15 см.

Убедившись в устойчивости судна, замеряют глубину в данной точ­ ке с точностью не менее 5 см. В районах, где наблюдаются колебания

Затем приступают к сборке зонда: навинчивают наконечник на зондирующую штангу; соединяют зондирующую штангу с направляю­ щей. Устанавливают подъемную лебедку, прикрепив ее к борту или к балке судна. Трос лебедки при помощи планки присоединяют к зон­ дирующей штанге и начинают опускать зонд в воду. При этом один человек удерживает зонд в вертикальном положении, а другой осторож­ но вытравливает трос лебедки. По мере опускания зонда навинчивают отрезки штанги, предварительно пропустив внутрь ее линь от груза. Опустив зонд до упора в грунт, привинчивают последнюю штангу так, чтобы она возвышалась над водой не менее чем на 1 м. Конец линя пропускают через трубку малой лебедки (лебедки сменные), наматы­ вают линь на барабан и насаживают лебедку на конец штанги.

Во время зондирования необходимо соблюдать строго вертикаль­ ное положение зонда.

Малой лебедкой, наматывая линь на барабан, поднимают груз до упора в размыкатель. После удара быстро разматывают линь, давая возможность захвату спуститься и лапками зацепить груз.

Зонд забивают одиночными ударами, если грунт рыхлый, или зало­ гами по 10 ударов. Перед забивкой зонда берется отметка уровня воды по штанге. От этой отметки ведется отсчет толщины слоя зондирова­ ния с точностью до 1 см после каждого залога. Глубина зондирования зависит от толщины слоя грунта, который подлежит извлечению. Если толщина слоя больше 1 м, то после прохождения первого метра грунта малую лебедку снимают, навинчивают следующую штангу, заправив в нее линь, и снова насаживают лебедку.

Во время работы производится запись в Журнал зондирования грунтов (табл. 6).

260