книги из ГПНТБ / Производство работ по строительству аэродромов

где / . —длина трубопровода от земснаряда до наиболее удален­

Здесь 7 -^коэффициент шероховатости труб (около 0,015), D — диаметр трубопровода в м,

v Kp — критическая скорость пульпы в м,сек.

К р и т и ч е с к о й с к о р о с т ь ю называется такая скорость, при которой обеспечивается взвешенное состояние твердой фазы в движущемся по трубе потоке. Отметим, что при скоростях ниже критических начинается интенсивное выпадение грунтовых частиц на дно трубопровода. Это при кратковременной оста­ новке землесоса может привести к закупорке трубы и выводу пульповода из строя на 8 — 10 и более часов. Кроме того, нали­ чие в трубе отложений переменной высоты вызывает изменение сопротивлений, что является причиной пульсирующей работы землесоса. При скоростях, превышающих критические, резко

102

возрастают потери на трение, Что следует из формулы (67), По­ этому гидротранспорт грунта следует производить на скоростях, равных или немного превышающих критические.

Для определения v Kp предложено много способов различными

систенции пульпы, диаметра трубопровода и его шероховатости. Так, например, по формуле, предложенной В. С. Кнорозом,

находят общие потери Н, которые должен преодолеть землесос.

103

После определения местоположения перекачивающей станции уточняются отметки и делается повторный расчет. При этом необходимо, чтобы напор при подходе к станции перекачки с учетом всех потерь был больше требуемого на 1 ,0 —1 , 5 л*.

Далее сравниваются скорости пульпы в магистральном трубо­

Рис. 40. Расположение перекачивающей станции но трассе тру­ бопровода в зависимости от уклона местности:

/.„—проекция трубопровода; а—расстояние до места установки перекачивающей станции; Я —необходимый напор; ш, и ?г—Углы наклона местности; <р—угол, образуемый уклоном между предель­ ным положением землесосного снаряда в карьере и необходимым напором на сооружении; 7—поверхность местности, круто подни­ мающаяся от уреза воды; 2—поверхность местности, полого под­

нимающаяся от уреза воды; 3—намываемая насыпь

Ориентировочные значения критических скоростей для инвен­ тарных трубопроводов приведены в таблице 26.

104

При значительной протяженности металлических трубопрово­ дов со сварными или фланцевыми соединениями требуется уста­ новка температурных компенсаторов на прямолинейных участках магистрали. Обычно применяются сальниковые компенсаторы. Ма­ гистральный трубопровод не должен иметь резких углов поворо­ та. Крепление поворотов требует особого внима­ ния. На рис. 41 показана конструкция поворота магистрального трубо­ провода под углом 90°.

Крепление колена рас­ считывается на силу, ве­ личина которой опреде­ ляется по формулам

где Pi—Рг — силы давле­ ния в трубопроводе, на­ правленные под углом а,

вкг/см2, D — диаметр

тах магистрального трубопровода возводятся специальные упоры из бетона и сварных металлических элементов (см. рис. 41).

В заключение отметим, что напорный гидротранспорт (с уче­ том работы землесоса) составляет 30—35% общей стоимости работ. В случае же применения станций перекачки эта стоимость воз­ растает до 45—80%. Величины отдельных слагающих стоимости гидротранспорта по данным Б. М. Шкундина приводятся в таб­ лице 27. Из таблицы следует, что для снижения стоимости гидротранспорта необходимо прежде всего правильно рассчитать пульповоды, сведя к минимуму потери напора в них. Кроме того,

105

Стоимость Гидротранспорта может быть резко Снижена, еслй условия рельефа позволяют осуществить, хотя бы частично, без­ напорный транспорт пульпы.

4. Укладка грунта в насыпь

При намыве насыпей па аэродромах важно получить насыпи, однородные по гранулометрическому составу, и тем самым обеспе­ чить одинаковую по всей площади несущую способность намытого грунта и фильтрационные его свойства. Поэтому при производстве намывных работ в аэродромном строительстве основным является регулирование процесса фракционирования грунта в целях одно­ родной раскладки частиц по фракциям на всей территории.

Вопросы фракционирования при намыве изучались многими со­ ветскими исследователями (Г. Н. Роером, В. А. Меленть&вым, Е. А. Гаврашенко, И. Я. Русиновым и др.). Однако в большинстве работ даются решения применительно к намыву гидротехнических сооружений в предположении, что частицы различной крупности вы­ падают постепенно и равномерно из растекающегося потока пульпы по мере уменьшения его скорости. Исходя из этого, делаются вы­ воды, что вблизи выпусков выпадают наиболее крупные фракции, а наиболее мелкие осаждаются на конечных участках карт намыва, где скорость движения потока наименьшая. Подобная точка зрения основана на закономерностях движения потока несущей жидкости.

И. Я. Русинов1), пользуясь математическим аппаратом теории вероятностей, исследовал’ непосредственно само движение частиц твердой фазы, а не движение потока несущей жидкости. В резуль­

106

а также представилась возможность выполнения практических рас­ четов (прогнозов) фракционирования по площади намыва и опре­ деления состава фракций, отмываемых за пределы карты намыва.

Согласно теории И. Я- Русинова, движение частиц грунта при намыве является неустановившимся прерывным движением. Основ­ ными формами этого движения являются:

а) перекатывание или иногда просто волочение частиц по на­ мываемой поверхности;

б) прерывное перемещение частиц во взвешенном состоянии, складывающееся из чередования коротких скользящих соприкосно­ вений частицы с поверхностью намываемого грунта и сравнительно длительных периодов нахождения частиц во взвешенном состоянии.

В результаФе такого-движения частиц процесс фракционирова­ ния является по своему физическому смыслу вероятностным (стоха­ стическим). Фактически отложение какой-либо частицы грунта мо­ жет произойти-на любом участке карты намыва. Мелкие, дисперсные частицы отлагаются не только на конечных участках карты намыва, но частично распределяются по всей ее длине. Частицы крупных фракций могут оказаться как вблизи выпуска, так и в некотором количестве и на других участках карты намыва.

Необходимо отметить, что плотность, деформативная способ­ ность и фильтрационные качества намытых насыпей зависят не только от гранулометрического состава, но также и от с т р о е н и я намытых грунтов.

Согласно исследованиям И. Я- Русинова, намытые грунты обладают тремя основными типами строения: макрослоистим, слоисто-грядовым и смятым ’). При этом строение грунта за­ висит от формы укладки твердых частиц при намыве и опреде­ ляется гидравлическими характеристиками потока пульпы, преж­

при различных формах укладки н близка к 0,95ошад.. Однако мо­ дуль деформации, характеризующий несущую способность грун­

107

чаными частицами за Счет глинистой фракции. При слоисто-грй- довом строении связность в слоях из крупных частиц почти полностью отсутствует. Поэтому модуль деформации здесь ока­

*мыве.

В л и я н и е у д е л ь н о г о р а с х о д а п у л ь п ы , под кото­ рым понимается расход, приходящийся на один погонный метр по

108

грунтов наблюдается при удельном расходе пульпы около 6 л/мсек. Дальнейшее увеличение удельного расхода приводит к некоторому уменьшению плотности намытого грунта. Объясняется это тем, что при малых расходах скорости частиц твердой фазы и величина гид­ родинамического давления несущей жидкости недостаточны для обеспечения плотной укладки частиц, а чрезмерное увеличение удельного расхода вследствие больших продольных скоростей пре­ пятствует избирательной укладке частиц.

Таким образом, для каждого намываемого грунта имеет место оптимальный удельный расход пульпы, при котором достигается

того грунта показано па рис. 42, б. Из рисунка следует, что с повы­ шением консистенции плотность намыва несколько снижается. Объясняется это тем, что при густой пульпе укладка частиц проис­ ходит в более стесненных условиях. Поэтому намыв следует вести при такой консистенции, которая обеспечивает требуемую техничес­ кими условиями плотность.

П р о и з в о д с т в о р а б о т пр и н а м ы в е н а с ы п е й . На­ мыв насыпей, как правило, производится на отдельных захватках, называемых картами намыва. Эти карты располагаются так, чтобы направление стока осветленной воды совпадало с направлением ук­ лонов местности, т. е. чтобы намыв начинался с наиболее возвы­ шенной части. Длину карты назначают в пределах 250—350 м.

Подача пульпы на карту намыва осуществляется от магистраль­ ною пульповода через систему разводящих пульповодов, проклады­ ваемых на карте намыва. В зависимости от способа выпуска пуль­ пы из разводящих пульповодов различают:

а) торцовый намыв с выпуском через торец трубы; б) намыв посредством распределительных выпусков, установ­

ленных на пульповодах отвесно или под углом к намываемой по­ верхности, а также посредством распределительных выпусков с до­ полнительными лотками.

Торцовый намыв является сосредоточенным, а намыв через рас­ пределительные выпуски и лотки — распределенным. Применение сосредоточенного намыва позволяет получить более высокое каче­ ство насыпей, так как появляется больше возможностей в регули­ ровании режимов намыва. Кроме того, облегчается отвод сбросной воды за пределы карты намыва.

При распределенном выпуске регулирование режимов намыва осложняется. Кроме того, сильно затрудняется сток сбросной воды, что приводит к созданию замкнут ал прудков, в которых осаж­ даются мелкие фракции, содержащиеся в сбросной воде. Таким об­ разом, получается весьма неравномерное фракционирование грун­ та, приводящее к неоднородным свойствам насыпей. Поэтому рас­ пределенный намыв оказался малопригодным в аэродромном стро­ ительстве.

109

При торцовом намыве вдоль карты прокладывается несколько параллельных распределительных пульповодов (рис. 43,а), кото­ рые равномерно наращиваются или укорачиваются по мере дости­ жения насы-пыо определенной отметки. Перед намывом произво­ дится обвалование карты, создаются перехватывающие перемычки и отводящие канавы (рис. 43,6). Обвалования устраиваются из местного грунта при помощи бульдозеров, многоковшовых экскава­ торов или специальных машин.

В зависимости от способа прокладки разводящих пульповодов различают э с т а к а д н ы й и б е з э с т а к а д и ы и намыв. В пер­ вом случае перед началом намыва на карте сооружаются деревян­ ные или металлические эстакады, по которым прокладываются раз­ водящие пульповоды. Высота эстакад превышает отметку возводи­ мых насыпей на 0,5—0,6 ж. Деревянные стойки остаются в теле на­ сыпи, так как извлекать их очень трудно. Расход лесоматериалов при этом составляет примерно 2,0 ж3 на 1000 м3 насыпи. Возведе­ ние эстакад требует значительных затрат ручного груда (около

30человеко-дней па 1000 ж3 намыва).

С1952 г. в строительстве начал широко применяться безэстакадный, или торцовый, тонкослойный намыв. Сущность его заклю­ чается в следующем.

Пульпа подается на карту из торца трубы, укладываемой непо­ средственно на поверхность иамыва или на инвентарные эстакады высотой не более 1 ж. После намыва слоя высотой 0,2--0,3 ж в ра­ диусе 7— 8 ж от выпуска производится наращивание следующего звена-трубопровода и т. д. В результате фронт намыва продви­ гается вдоль карты до ее конца. Затем производится поочередное отсоединение звеньев труб, т. е. происходит перемещение фронта намыва в обратном направлении. Во время наращивания и отсоеди­ нения звеньев подача пульпы не прекращается. Подобное челноч­ ное движение разводящего пульповода осуществляется до достиже­ ния проектных отметок.

Безэстакадный намыв может производиться по двум вариантам. При первом из них разводящий пульповод, состоящий из отдель­ ных звеньев раструбных труб (рис. 43,6), укладывается непосред­ ственно на намываемую поверхность. Наращивание трубопровода осуществляется при помощи кранов. Подав очередное звено, кран удерживает его под углом ~ 75° к горизонту, а рабочий накиды­ вает находящуюся на раструбном конце скобу на крюк ранее уло­ женного звена (см. рис. 43, е). В процессе опускания гладкий конец трубы не доводится до поверхности иамыва на 0,2—0,3 ж и в этом положении удерживается краном ко тех пор, пока не будет намыт конус высотой 0,2—0,3 ж. После этого подается очередное звено, и операция повторяется. Аналогично производятся работы при отсое­ динении звеньев.

При втором варианте намыва разводящий пульповод уклады­ вается на П-образные опоры высотой 1 м. Предварительно трубы раскладываются на всю длину карты над насадками опор. Работы

110