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

Площадь поперечного сечения одиночной траншеи с установивши­ мися откосами равна

и волнения 4—5, а в отдельных случаях и больше. Мгновенные откосы

302

в производственных условиях, проводившихся ЦНЙИЭВТом. По та­ кому графику и формуле (137) можно определить величину заглубле­ ния грунтоприемника траншейного землесоса.

Заглубление грунтоприемника ниже проектного дна изменяется в зависимости от коэффициента установившегося откоса. С увеличе­ нием скорости перемещения землесоса, т. е. с повышением произво­ дительности, заглубление грунтоприемника возрастает.

Свойства грунта по длине прорези могут изменяться. Поэтому для предотвращения излишнего переуглубления и связанного с этим не­ производительного извлечения грунта надлежит измерять глубины, получающиеся на гребнях траншей, и корректировать заглубление грунтоприемника.

Иногда траншеи разрабатывают с учетом оползания и размыва гребней между ними. В этом случае после прохода землесоса глубина на гребнях может быть меньше проектной. Большей частью оползание и размыв гребней происходят на протяжении 20—25 м, т. е. если в не­ посредственной близости от грунтоприемника глубины на гребнях меньше требуемых, то у кормы землесоса они соответствуют заданной глубине.

Иногда для частичного размыва гребней траншей используют энер­ гию потока реки. Последовательность разработки траншей в этом слу­ чае принимается в соответствии с производственными и гидрологиче­ скими условиями.

Работа широкими траншеями, равными ширине корпуса, имеет сле­ дующие преимущества:

обеспечивается контроль с борта землесоса за правильностью про­ движения его по створам, а также контроль за глубиной выработки путем измерения ее наметкой над гребнями траншей;

уменьшается число траншей по ширине прорези и, следовательно, число рабочих и холостых ходов землесоса;

уменьшается число выставляемых промежуточных продольных створов между траншеями;

обеспечивается продвижение землесоса по разрабатываемой тран­ шее при глубинах на перекате, близких или меньших осадки земле­ соса;

создаются благоприятные условия для автоматизации процессов грунтозабора;

создается значительный запас глубины прорези на заносимость. Вместе с тем работа с переуглублением приводит к извлечению до­ полнительно значительного объема грунта, что способствует повышен­ ному износу рабочих устройств землесоса, отодвигает сроки дости­ жения нужных глубин и повышает стоимость дноуглубительных

работ.

При работе траншейным способом следует работать с максимально возможной частотой вращения рабочего колеса грунтового насоса и скоростью продвижения землесоса по траншее.

Папильонажным способ работы. Этот способ работы землесосами без разрыхлителей обеспечивает, как правило, сравнительно низкую производительность по грунту в результате интенсивного подсоса воды

303

вгрунтоприемник со стороны, противоположной движению землесоса.

Всравнении с траншейным способом производительность при папиль­ онажной работе бывает в 1,25 — 1,5 раза ниже.

Папильонажный способ применяется на песчаных несвязных грун­ тах с незначительной толщиной удаляемого слоя грунта. В этом слу­ чае заданные глубины достигаются при меньшем переборе грунта, дно углубляемого участка имеет поперечное расположение гребней, ин­ тенсивнее размываемых течением, что обеспечивает более однообраз­ ные глубины.

Характер образования мгновенных и естественных откосов пример­ но такой же, как и при траншейном способе.

Величину заглубления грунтоприемника ниже проектного дна оп­ ределяют путем промеров в пределах разработанной прорези.

Величину подачи принимают равной 1,15—1,25 длины всасываю­ щего отверстия (зева) грунтоприемника.

Скорость папильонирования устанавливают, руководствуясь по­ казаниями вакуумметра, манометра и консистомера.

Работа землесосов с механическими разрыхлителями фрезерного типа. Среди механических разрыхлителей, применяемых на якорных землесосах, наибольшее распространение получили разрыхлители фре­ зерного типа.

Механические разрыхлители фрезерного типа, как правило, одно­ стороннего вращения преимущественно правого. Они применяются при работе землесоса на связных и несвязных грунтах. Глинистые и вообще плотно сложившиеся грунты отделяются разрыхлителями от дна прорези и перед всасыванием разрезаются на отдельные куски. Предварительная обработка глинистых грунтов нужна не только для возможности засасывания, но и для дальнейшей их транспортировки по грунтопроводу на место свалки. При работе на несвязных грунтах последние отделяются глубоко заглубленными разрыхлителями, в результате чего всасывается пульпа с большим содержанием грунта..

Отделение грунта от дна происходит в процессе папильонирования землесоса. На дне остаются поперечные борозды.

Рассмотрим схему работы цилиндрического фрезерного разрыхли­ теля. При перемещении землесоса поперек прорези отделяется лента грунта. В зависимости от толщины удаляемого слоя, глубины извле­ чения грунта (от которой зависит наклон продольной оси разрыхли­ теля) и величины подачи резание грунта производится или по всей длине L разрыхлителя (ножа) или же его частью (рис. 161).

В зависимости от величины подачи / землесоса изменяется ширина ленты: с увеличением подачи ширина ее возрастает, а с уменьшением — снижается. В каждом отдельном случае подачу нужно увязывать с до­ пустимой высотой гребней hr.

Величина подачи по авантовому тросу определяется свойствами грунта, толщиной удаляемого слоя, глубиной извлечения грунта (на­ клоном всасывающей трубы) и высотой остающихся гребней.

Скорость папильонирования vn, зависящая от величины подачи, определяется по формуле (55).

С увеличением подачи площадь папильонажной ленты (Fu) возра-

304

Расчетную скорость папильонирования вычисляют для принятой величины подачи по авантовому тросу и подсчитанной площади сече­ ния стружки.

Для того чтобы при папильонировании не было мятия грунта бо­ ковыми поверхностями ножей фрезы, должно быть удовлетворено сле­ дующее условие (рис. 163):

306

Лента образуется в результате отделения от дна стружек, ширина которых равняется длине погруженной в грунт части фрезы, а толщина зависит от соотношения скоростей папильонирования и частоты вра­

перемещается в сторону вращения нижней части фрезы, то резание грунта происходит «в подрез», тогда как при движении землесоса в противоположную сторону грунт режется «в накат».

При резании грунта «в подрез» скорость папильонирования может устанавливаться большая, чем при резании «в накат». В последнем случае при большой скорости папильонирования фреза выкатывается на поверхность грунта, приподнимает раму всасывающего грунто­ провода и катится по грунту, не отделяя его от дна. В таких случаях целесообразно работать только «в подрез». Работа с холостыми ходами будет целесообразной в том случае, если затрачиваемое на разработку прорези время окажется меньшим, чем время, необходимое для раз­ работки прорези с рабочими ходами «в накат» и в «подрез».

Целесообразность работы с холостыми ходами определяется нера­ венством:

стота вращения фрезы и скорость ее перемещения — папильониро­ вания.

В последние годы проведены лабораторные и производственные ис­ пытания нового типа разрыхлителя — фрезерно-гидравлического (ав­ торы В. И. Михайлов и В. А. Жученко). Производственные испытания этих разрыхлителей, проведенные авторами при разработке песчаных, гравийно-песчаных и глинистых грунтов, показали повышение про­ изводительности на 50—80% в сравнении с фрезерными и гидравли­

307

должно сопровождаться повышением мощности привода разрыхлителя. При до­ статочных мощностях привода и соответствующем весе и прочности фрезы можно разрабатывать очень плотные грунты. Например, в США, где удельная мощность привода разрыхлителя доходит до 2,18 квт/м3, т. е. в 5—6 раз превышает удель­ ные затраты мощности на привод разрыхлителя, имеется много примеров успеш­ ного использования фрезерных разрыхлителей на разработке полускальных и скальных пород.

Приведенные выше положения, определяющие режим работы земле­ сосов с фрезерными разрыхлителями, могут быть отнесены и к земле­ сосам со свайно-тросовым папильонажем.

Г л а в а XXII

САМООТВОЗНЫЕ ЗЕМЛЕСОСЫ

§ 97. Эксплуатационные особенности землесосов

Самоотвозные трюмные и трюмно-рефулерные землесосы исполь­ зуются на судоходных каналах при выполнении ремонтных дноуглу­ бительных работ по поддержанию достигнутых габаритов, работ по развитию существующих габаритов судоходных каналов и даже соз­ данию новых, при определенных грунтовых условиях. Этот тип земле­ сосов может использоваться практически на всех морских бассейнах Советского Союза.

Самоотвозные землесосы обладают повышенной способностью в сравнении с другими типами земснарядов работать на участках, под­ верженных воздействию ветра и волнения, в условиях пониженной ви­ димости; трюмно-рефулерные землесосы могут использовать глубоко­ водные и мелководные подводные свалки, а также береговые. Наличие бортовых грунтозаборных устройств и носового подруливающего уст­ ройства в сочетании с хорошей управляемостью позволяет этим земле­ сосам успешно работать по всей ширине прорези при довольно значи­ тельных ветре и течении.

Знание степени влияния различных условий на работу самоотвозного землесоса и правильный выбор технологического режима позво­ ляют наиболее эффективно использовать его в самых различных произ­ водственных условиях.

§ 98. Влияние производственных условий на работу землесосов

Гидрометеорологические условия. К гидрометеорологическим фак­ торам относятся: ветер, волнение, течение, туман, температура возду­ ха, колебание уровней воды, ледовая обстановка.

Современные самоотвозные землесосы оборудованы пневмогидрокомпенсаторами (волновыми компенсаторами), позволяющими произ­ водить дноуглубительные работы при значительном волнении. Так,

308

для землесосов типа «Черное море» работа возможна при высоте волны до 3,5 м, а для типа «Выборгский» или «Арабатский»—до 2,5 м. Ука­ занная высота волны относится к волнению, вызывающему килевую качку судна в момент грунтозабора; при бортовой качке высота волны, ограничивающая работу землесосов, равна примерно половине ука­ занной.

Самоотвозные землесосы, не оборудованные пневмогидрокомпенсаторами и имеющие грунтозаборное устройство в корме, обладают значительно меньшими возможностями производства дноуглубитель­ ных работ на волнении.

Ветер и течение, действующие под углом к оси углубляемой про­ рези, значительно усложняют процесс грунтоизвлечения, так как соз­ дают дополнительные трудности при удержании землесоса на курсе. Носовое подруливающее устройство (НПУ) позволяет выдерживать заданные курс и скорость при грунтозаборе, уменьшает возможность навала сосуном и корпусом на бровку канала. Применение НПУ ре­ комендуется в случаях, когда варьирование частотой вращения гребных винтов и рулями недостаточно для поддержания рациональной ско­ рости рабочего хода и удержания землесоса на курсе.

Действие поперечных ветров и течений имеет и положительное значение при разработке илистых и пылеватых грунтов, так как поз­ воляет применять метод работы с переливом водогрунтовой смеси за борт с целью использования транспортирующей способности потока для уноса извлеченного грунта за пределы углубляемой прорези.

На участках дноуглубительных работ, когда по условиям времени года возможны туманы, на знаках навигационной обстановки, ограж­ дающей границы участка, подходы к участку и к свалке грунта, уста­ навливают пассивные радиолокационные отражатели, которые улуч­ шают ориентацию землесоса при помощи судовой радиолокационной установки.

В процессе производства работ ведется постоянное наблюдение за изменениями уровня моря, что обеспечивает чистоту выработки дна и позволяет лучше использовать грузоподъемность землесоса с учетом фактических глубин на свалке и подходах к ней.

С понижением температуры воздуха ниже нуля и появлением пла­ вающего льда работа самоотвозного землесоса, как правило, прекра­ щается из-за опасности повреждения подвески сосунов, корпуса земле­ соса. При этом необходимо особенно тщательно соблюдать правила техники безопасности и технической эксплуатации.

Грунтовые условия. Знание физико-механических свойств грунтов, подлежащих разработке, позволяет командному составу землесоса своевременно провести ряд подготовительных работ.

Самоотвозные землесосы имеют сменные грунтоприемники, пред­ назначенные для работы на илистых или песчаных грунтах. Зная род грунта и его плотность, на установленном грунтоприемнике наве­ шивается пригрузок, соответствующий по весу плотности грунта; в ци­ линдрах пневмогидрокомпенсатора регулируется давление. Эти меро­

309

В зависимости от типа грунтоприемника и его заглубления в или­ стый грунт при грунтозаборе необходимо в определенных условиях подавать дополнительно воду в грунтоприемник, что обеспечивается регулировкой водовпускных отверстий, расположенных в верхней части грунтоприемника.

Илы и мелкозернистые заиленные пески обладают небольшим объ­ емным весом, и частицы этого грунта, поступающего в трюм земле­ соса, очень медленно осаждаются. Находящаяся в трюме вода снижает консистенцию грунта в трюме и ухудшает его уплотнение. Поэтому перед очередной загрузкой следует осушить трюм, т. е. удалить из него воду.

Трюмы современных землесосов оборудованы устройством для слива осветленной смеси. Уровни сливных отверстий соответствуют объемному весу грунта и грузоподъемности землесоса. Так, на земле­ сосах типа «Черное море» объем трюма регулируется сливными отвер­ стиями от 3500 до 2200 м3, а грузоподъемность равна 4200 т, следо­ вательно, при объемном весе смеси грунта в трюме 1,2 т/м3 землесос перевезет 3500 м3 смеси, а при объемном весе 1,9 т/м3 — только 2200 м3. Для эффективного использования емкости трюма загрузку следует производить вначале с использованием верхнего уровня слива, а за­ тем, по мере увеличения загрузки трюма, уровень слива понижают до нормального, соответствующего объемному весу разрабатываемого грунта и полному использованию грузоподъемности землесоса.

Некоторые грунты, например мелкозернистый песок, могут настоль­ ко уплотниться в трюме, что их необходимо разрыхлить гидромонито­ рами при разгрузке на свалке.

Габариты участков дноуглубительных работ, свалки грунта. В прак­ тике дноуглубления встречаются отдельные участки с глубинами, равными или несколько меньшими осадки землесоса в грузу. В этом случае, пользуясь системой регулирования емкости трюма, умень­ шают осадку землесоса в грузу и углубляют в первую очередь лими­ тирующие места, после чего загрузку трюма увеличивают.

Если землесос необходимо разгружать на мелководных свалках, где глубина настолько мала, что при полной осадке землесоса невоз­ можно разгрузить трюм через створки дверец, то открывают сливные отверстия и выгружают грунт. Если эти меры не обеспечивают после­ дующую разгрузку через створки дверец, то начинают разгружать трюм рефулированием за борт до тех пор, пока не появится необходи­ мый запас под килем для разгрузки через створки дверец. На мелко­ водных свалках вначале используются удаленные участки, а трассы движения землесоса на свалку и обратно выбираются по наименьшему расстоянию с учетом забровочных глубин и колебаний уровня воды.

Условия судоходства. Самоотвозные землесосы обладают хорошей маневренностью и возможностью перехода с одной траншеи на другую во время грунтозабора. Однако на каналах с интенсивным судоход­ ством, маневры землесоса — развороты, заходы на траншею или выход на свалку должны производиться таким образом, чтобы не создавать помехи проходящим судам.

310

§ 99. Выбор оптимального режима грунтонасосной установки

О п т и м а л ь н ы м называют такой режим, при котором земле­ сос имеет наибольшую производительность по грунту. На произво­ дительность существенно влияют физико-механические свойства регугрун­ та, а при разгрузке трюма рефулированием — высота, дальность лирования и схема подключения грунтовых насосов.

Следовательно, для достижения наивысшей производительности насоса нужно получить максимально возможную величину произведения vnpR. Для самоотвозного землесоса эта производительность обеспечи­ вается: максимально возможной частотой вращения рабочего колеса грунтового насоса, рациональной скоростью рабочего перемещения землесоса, установкой оптимального давления в цилиндрах пневмогидрокомпенсаторов и применением грунтоприемника, соответствую­ щего роду разрабатываемого грунта.

Рациональная скорость рабочего перемещения землесоса опреде­ ляется для конкретных условий производства работ. Приступив к ра­ боте на заданном участке, выполняют несколько (3 5) опытных ра­ бочих ходов с различной скоростью перемещения. Для каждого хода определяют его продолжительность, среднюю скорость и эффектив­ ность загрузки трюма. Рациональная скорость определяется с помощью приборов следующими методами:

при наличии консистомера и расходомера рациональная скорость соответствует той скорости, при которой достигается наибольшая про­ изводительность землесоса (расход по грунтовой смеси, умноженный на консистенцию);

при наличии только консистомера расход определяется по времени заполнения трюма. За расчетный объем трюма принимается объем до использованного уровня перелива за вычетом объема воды, остав­ шейся в трюме до начала загрузки. Консистенция определяется по прибору. Наибольшая производительность по грунту покажет рацио­ нальную скорость, при которой она достигнута;

при оснащенности землесоса осадкомером с самописцем (осадкограф) рациональная скорость движения определяется по осадкограмме. Наибольшей крутизне линии загрузки в процессе перелива соответ­ ствует наивыгоднейшая скорость рабочего хода. Крутизна линии оп-

311