Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Возведение земляного полотна автомобильных дорог с применением средств гидромеханизации. Учебное пособие
.pdf
11
Скорость течения воды из насадки гидромонитора V, м/с, может
gHV 2ϕ=
gHQ 2⋅ω⋅µ=
ϕ⋅α=µ
Q
V
d ⋅
⋅µ
=
27,1
Qkh ⋅=
г
быть найдена по формуле
где φ – коэффициент скорости, равный 0,92–0,96; g – ускорение силы
тяжести, м/с
ному напору – потеря в гидромониторе до насадки).
Расход воды Q, м
2
; H – напор воды у насадки гидромонитора (равен пол-
3
/с, равен:
где
– коэффициент расхода, для конусоидальных наса-
, (1)
, (2)
док – 0,92–0,96 (α = 1 – коэффициент сжатия струи); ω – площадь
выходного отверстия насадки.
Диаметр насадки, м, определяют из выражения
Потери напора в гидромониторе h
. (3)
– по формуле
г
, (4)
где k – коэффициент потери напора. При горизонтальном положении
ствола гидромонитора k = 0,82, поднятом вверх – 0,91, опущенном
вниз – 1,0.
По этим формулам подбирается диаметр насадки и давление
в зависимости от конкретных условий (типа гидромонитора, насоса
и т. д.). Для средних условий практикой выработаны рекомендации
о величинах оптимального напора и расхода воды при разработке
различных грунтов (табл. 1).
Грунт Давление, МПа
Песок мелкий 0,3–0,4 4–6
Песок крупный 0,3–0,4 5–7
Супесь рыхлая 0,3–0,5 4–6
Суглинок 0,5–1,0 5–10
Глина 0,6–1,5 7–15
Расход воды на размыв
и транспорт 1 м3 грунта, м
Таблица 1
3
12
13
Необходимо иметь в виду, что скорость струи воды V на выходе
из насадки должна быть на 10–15 % больше скорости, разрушающей
грунт (в месте соприкосновения с поверхностью грунта).
Успешная работа по размыву несвязных грунтов (в сухом забое)
зависит от нескольких условий:
конструкции гидромонитора, в значительной мере определяю-•
щей компактность выпускаемой им струи;
напора воды в водоводе;•
дальности установки гидромонитора от забоя.•
Основные характеристики гидромониторов, применяемых в транспортном строительстве, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Параметры
Диаметр, мм:
входного отверстия
насадков
Длина ствола, мм 2300 2283 4175 –
Масса с одной
насадкой, кг
Производительность
по воде, м
Рабочее давление, МПа – 1,2 1,0 –
3
/ч
ГМ-2 ГМН-250 ГДУ-250 ГМЦ-150
250
50; 65; 75
242 196 1013 230 (без
50; 70; 90; 100
– 20–160 300–1600 –
Гидромонитор
250
250
51; 63; 76; 89; 102
150
–
салазок)
Землесосные снаряды (установки) (см. рис. 2). В транспортном
строительстве, в том числе при строительстве автомобильных дорог, преимущественно применяют плавучие землесосные установки. Перемещают их обычно волоком при помощи тракторов либо на
плаву. В табл. 3 приведены основные технические характеристики
плавучих землесосных установок.
Независимо от конструктивных особенностей каждый землеснаряд состоит:
из корпуса снаряда, на котором размещены все элементы и •
устройства;
гидротранспортирующей установки, состоящей из грунтового •
насоса и привода;
грунтозаборного устройства (рыхлителя);•
13
Таблица 3
Тим земснаряда
Наименование
показателей
Единица из-
мерения
8Н3М
Производительность по грунту при 10%-ной консистенции
Дальность транспортирования
песчаных грунтов по горизонтали
Максимальная глубина разработки грунта
Максимальная ширина проходки при свайно-тросовом
папильонировании
Марка грунтового насоса – 8Н3У 12НЗУ 31М-1 20Р-11 20Р-11М
Корпус снаряда Разборный Неразъемный
Длина
Ширина
Масса
Фрезерный рыхлитель:
диаметр
мощность привода
Папильонажные устройства:
тип механизма – Шагающий
диаметр сваи
длина сваи
Плавучий пультопровод:
диаметр
число звеньев
Тип папильонажных лебедок – Однобарабанные электрические
Вспомогательные насосы:
число
марка
мощность
Установленная мощность
снаряда
м3/ч 80 205 140 375 400
м 600 2000 1600 2000 2300
м 6,5 7,5 7,5 11 11
м 25 35 35 40 45
м
16,2
т
9,1
т
20,76
м
0,7201,25401,25401,75
кВт
ммм38513325
мм
32010426
шт.
шт.
кВт
кВт 250 650 425 1450 2000
–
–
3К-6
20
12А-4
19,26
9,1
28,6
13
15
1
4КМ-8
28
12А-5
19,26
9,1
28,7
32513631
37615530
1
4КМ-8
28
30
9,5
63,0
135
20
30
2
4НДв
75
300-40
300-
33,6
9,5
68,5
1,9
170
560
20
530
30
2
4НДв
75
40М
14
15
всасывающего пульпопровода (трубопровод, соединяющий •
грунтозаборное устройство с грунтовым насосом);
напорного пульпопровода (трубопровод на корпусе земснаря-•
да, соединяющий грунтовый насос с плавучим пульпопроводом);
папильонажных свай и устройств, обеспечивающих перемеще-•
ние земснаряда при разработке грунта;
пульта управления;•
обстройки для защиты обслуживающего персонала;•
вспомогательного водоснабжения для промывки, уплотнения и •
охлаждения рабочих элементов;
плавучего пульпопровода, который является частью напорного •
пульпопровода, соединяет земснаряд с береговым пульпопроводом
и обеспечивает возможность перемещения земснаряда в забое;
вспомогательных устройств.•
Земснаряды должны быть прочными, надежными в работе, простыми и безопасными в обслуживании и удобными для транспортирования. Основными характеристиками земснарядов являются:
производительность по грунту; напор грунтового насоса, установленного на земснаряде; глубина разработки – расстояние от поверхности воды до подошвы забоя.
Плавучими землесосными снарядами грунт может разрабатываться путем всасывания его из-под воды либо с предварительным
рыхлением, либо без рыхления. При разработке без рыхления рабочим органом земснаряда служит конечная часть всасывающей трубы
грунтового насоса – сосун, который закрепляется на раме и шарнирно соединяется с этой всасывающей трубой.
Пульпа образуется у зева наконечника сосуна, где в результате
всасывания создаются большие скорости течения воды (свыше 3
м/с). Вода, движущаяся с такой скоростью к наконечнику сосуна,
увлекает за собой частицы грунта. При разработке грунта с предварительным разрыхлением у конца сосуна устанавливают разрыхлитель (фрезерный, роторный, скребковый, гидравлический и др.),
который разрыхляет грунт и способствует всасыванию его сосуном.
Применение землесосных снарядов с обычными грунтозаборными устройствами эффективно при разработке несвязных песчаных
и супесчаных грунтов. Тяжелые (трудноразрабатываемые) грунты
разрабатываются земснарядами, дополнительно оборудованными
механическими или гидравлическими рыхлителями.
15
Насосные станции (установки). Для подачи воды гидромониторным устройствам используются насосные станции (передвижные или стационарные), оборудованные центробежными насосами.
В табл. 4 приведены технические характеристики центробежных насосов, используемых в гидромеханизации. Наибольшее распространение получил насос 8НДв. В движение насосы приводятся электромониторами, двигателями внутреннего сгорания, часто для этой
цели используют тракторы ДТ-75 и др.
Таблица 4
Диаметр
трубопровода, мм
напор-
ного
всасы-
вающего
Вес
насоса,
кг
Марка
насоса
4НДв 150 104 3,3 75 100 150 190
6НДс 250 77,5 5 75 150 200 300
6НДв 325 49 5 75 150 200 300
8ДНв 720 89 1,4 240 200 250 1000
12НДс 1260 64 3,2 250 300 350 1400
14НДс 1620 90 2 500 350 400 2050
14Д-6 1250 125 4,6 630 – – –
20Д-6 2300 89 4,2 840 – – –
Подача,
м3/ч
Напор,
м
Максималь-
ная высота
всасывания,
м
Мощность
двигателя,
кВт
Все передвижные насосные установки должны быть снабжены
приемным и обратным клапанами, задвижкой, манометром, вакуумметром, а также комплектом легких сварных труб длиной не менее
100 м с быстроразъемными соединениями. Грунтовые насосы являются разновидностью центробежных насосов, используются для
перекачки гидросмеси (пульпы) землесосной установкой из зумпфа
к месту намыва (см. рис. 3).
Из существующих грунтовых насосов для передвижных землесосных установок наибольшее распространение получили насосы
6НЗ и 8НЗ, основные параметры которых приведены в табл. 5.
Передвижные землесосные установки на базе тракторов, используемые для перекачки пульпы, сооружаются и монтируются гораздо
16
17
ось моста
14
намытая
насыпь
12
13
10
11
9
8
2
6
1
3
4 5
7
река
2
5 4 3
10
1 8 9
7
6
11
12
13
14
Намытая
насыпь
Ось моста
Река
быстрее и легче, и стоят дешевле, чем плавучие землесосные снаряды и стационарные землесосные установки. Доставка передвижных
установок к месту работ и переброска их с объекта на объект не вызывает больших затруднений.
Таблица 5
Тип
насоса
Расход,
6НЗ
8НЗ
Напор, мПотребляемая
л/с
130
114
99
120
140
160
26,4
20,3
15,4
16,2
15,6
15,0
мощность, л. с.
77,7
52,5
34,5
44,2
48,8
53,5
n, об/
мин
КПД
980
860
750
560 0,6 ДТ-54(75)
0,59
Тип трактора
(привод)
Т-100
ДТ-54(75)
КД-35 (КДМ-35)
Основными техническими показателями насосов являются: объемная подача (производительность), давление на входе и выходе из
насоса, напор, допускаемая вакуумметрическая высота всасывания,
полезная мощность и коэффициент полезного действия (КПД).
Гидроэлеваторы – водоструйные насосы (см. рис. 4) – предназначаются для всасывания и транспортирования различных гидросмесей (пульпы). Они отличаются простотой и надежностью конструкции (отсутствие вращающихся и подвижных частей), обладают
самовсасывающей способностью, не боятся попадания воздуха. Существенным недостатком их является низкий КПД (20–30 %). Довольно часто также происходит забивка гидроэлеваторов посторонними включениями всасываемого материала.
Трубопроводы и арматура при гидромеханическом способе производства земляных работ играют важнейшую роль, являясь основными
магистралями как для гидротранспорта грунта (пульпопроводы), так
и для подачи воды к гидромониторам (водоводы). Водоводы и пульпопроводы разделяются на магистральные и разводящие (рис. 6).
Трубы для водоводов выбирают в зависимости от напора, развиваемого насосом, и максимально допустимых скоростей движения воды. Как правило, для магистральных водоводов от насосных
станций применяются бесшовные металлические трубы диаметром
от 300 до 500 мм. Трубы для пульпопроводов выбирают в зависимости от условий гидротранспорта, т. е. от принятых скоростей движе-
17
ось моста
14
намытая
насыпь
12
13
10
11
9
8
2
6
1
3
4 5
7
река
2
5 4 3
10
1 8 9
7
6
11
12
13
14
Намытая
насыпь
Ось моста
Река
Рис. 6. Схема организации намыва насыпи на подходе к мосту: 1 – водозабор; 2 –
насосная станция; 3 – напорный водовод; 4 – гидромонитор; 5 – карьер; 6 – зумпф;
7 – перекачивающая установка; 8 – магистральный пульпопровод; 9 – разводящий
пульпопровод; 10 – карта намыва; 11 – водосбросный колодец; 12 – водосбросная
труба; 13 – водосбросная канава; 14 – намытая насыпь
ния пульпы. Так, при перекачивании абразивных гравийных пульп,
имеющих повышенные скорости движения, что вызывает быстрый
износ стенок труб, необходимо применять бесшовные толстостенные трубы, с толщиной стенок до 12 мм, и наоборот, при перекачивании глинистых пульп с малыми скоростями, когда износ стенок
труб будет незначительным, можно применять тонкостенные сварные трубы, с толщиной стенок 4 мм. Кроме металлических труб, для
разводящих пульпопроводов при транспортировании неабразивных
материалов применяют фанерные трубы. Магистральные водоводы и пульпопроводы при длительной эксплуатации прокладывают
из труб со сварными стыками, а разводящие водоводы собирают из
труб, соединенных на фланцах с резиновыми прокладками. Для защиты наружных стенок труб от коррозии магистральные водоводы и
пульпопроводы необходимо периодически окрашивать.
18
19
При прокладке трубопроводов по пересеченной местности необходимо перед укладкой труб предварительно выровнять поверхность
земли. Желательно, чтобы уклон трубопровода был в одну сторону.
При транспортировании и хранении труб необходимо следить за
тем, чтобы не деформировались их торцы, а при перемещении труб
по трассе тракторами следует закрывать трубы пробками от забивки
грунтом.
Арматура трубопроводов. В процессе эксплуатации трубопроводов возникает необходимость регулирования расхода жидкости, переключения разводящих водоводов и пульпопроводов, предотвращения обратного потока в магистралях, опорожнения трубопроводов,
выпуска их них воздуха и т. д. Кроме того, необходимо оберегать
трубопроводы от напряжений, возникающих при температурных
деформациях. Все это обеспечивается при помощи специальных
устройств, называемых арматурой трубопроводов.
К арматуре относятся:
задвижки для регулирования расхода воды и пульпы в трубо-•
проводах и для переключения водоводов;
обратные клапаны для предотвращения обратного потока жид-•
костей при остановке насоса или землесоса;
переключатели пульпы для переключения потока пульпы в тот •
или иной пульпопровод;
компенсаторы для устранения возможности появления темпе-•
ратурных деформаций в трубопроводах;
вантузы для автоматического выпуска воздуха из трубопрово-•
дов.
19
Производство работ способом гидромеханизации состоит из сле-
дующих основных технологических операций:
а) разработка грунта (размыв и превращение его в пульпу);
б) транспортирование грунта (пульпы) к месту укладки (намыва)
или в отвал;
в) намыв грунта в насыпь.
Разработку грунта производят двумя способами:
в сухом забое при помощи гидромониторов, используя энергию •
струи воды;
в мокром забое (под водой) – засасыванием разжиженного грун-•
та вместе с водой со дна водоема (забоя) при помощи землесосных
снарядов.
В отдельных случаях оба способа применяются одновременно.
Это происходит тогда, когда место разработки грунта находится на
большом удалении от места намыва и когда место намыва находится
ниже места забоя. Тогда грунт в забое (карьере) разрабатывают гидромониторами, пульпа стекает в специальные котлованы (зумпфы),
откуда она при помощи землесосов перекачивается под напором к
месту намыва.
При разработке грунтов открытым способом для образования
струи воды под высоким давлением применяют гидромониторы с
ручным и дистанционным управлением. Гидромониторами грунт
размывается компактной струей воды, имеющей скорость от 20 до
50 м/с. Образовавшаяся пульпа стекает сперва по склону подошвы
20
21
забоя (средняя скорость 3–5 м/с), а затем по лоткам или канавам в
HL ⋅α=
min
6
5
1
2
3
4
7
1 П
Н заб
L min
L max
План
3
2
1
5
10
7
4
9
Разрез
2
1
пульпа
План
пульпа
2
1
б)
а)
2
5
4 3 10 1 9
7
6
L
max
2
5
4
3
1
Н
заб
7
2
1
2
1
L
min
План
План
Разрез
Пульпа
Пульпа
1 П
б)
а)
приямок зумпф, откуда перекачивается насосом в пульпопроводы.
Размыв грунта гидромониторами производится двумя способами:
встречным (подмыв) или попутным (смыв) забоем. В первом случае гидромонитор устанавливается у подошвы забоя (рис. 7, а). Для
разработки забоя сначала пробивается узкая горизонтальная щель,
как бы подрезывающая стенку забоя. Затем вызывается обрушение
подрезанного массива. Обрушившийся грунт быстро размывается
водой, превращается в пульпу и направляется к отвалу. После размыва забоя на глубину 6–10 м производится передвижка гидромонитора вперед. Гидромонитор для повышения производительности
должен располагаться возможно ближе к забою, однако по условиям
техники безопасности не ближе чем на расстояние высоты забоя в
песчаных грунтах и не менее полуторной его высоты в плотных глинистых грунтах.
Минимальное расстояние до забоя L
определять по формуле
, м, ориентировочно можно
min
где H – высота забоя, м; α – коэффициент, учитывающий свойства
грунта.
Максимальное удаление гидромонитора L
воды и диаметра насадки. Ширину забоя назначают из расчета 20–30 м
на каждый гидромонитор. Гидромониторы дистанционного дей-
, (5)
зависит от напора
max
ствия («глухие» мониторы) могут вплотную продвигаться к забою
и подрезать грунт в упор. Эти гидромониторы наиболее часто используются совместно с обычными мониторами: глухие мониторы
вызывают обрушение грунта, а обычные его размывают.
При способе размыва встречным забоем снизу вверх обеспечивается наибольшая производительность, так как струя воды встречается с забоем под прямым углом. Однако при этом способе трудно управлять пульпой, рабочая площадка обычно заливается водой,
приходится уделять повышенное внимание технике безопасности
работ.
Во втором случае гидромонитор находится на поверхности забоя
(рис. 7, б). Работы производятся в две стадии: сначала промывается
продольная наклонная траншея, по которой стекает пульпа; затем
производится уширение траншеи в стороны. Гидромонитор в этом
случае находится в сухом месте; облегчается управление пульпой,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]