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
21
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)
8
8
Рис. 7. Схема разработки грунта гидромониторами: а – встречным забоем («подмыв»); б – попутным забоем («смыв»); 1 – гидромонитор; 2 – напорный водовод;
3 – землесосная установка; 4 – зумпф; 5 – обрушаемый грунт; 6 – плоскость обрушения; 7 – канава для отвода пульпы в зумпф; 8 – подошва забоя; 9 – напорный
магистральный пульпопровод; 10 – струя воды
22
23
но производительность резко снижается. Грунт размывается в нена-
)1( α+= Hl
ϕ⋅= sin2RB
ϕ⋅= sinbS
2
В
R
а)
б)
б)
а)
2ϕ
ϕ
рушенном состоянии, что ведет к перерасходу воды, поэтому во всех
возможных случаях гидромеханизированные работы осуществляются методом встречного забоя; применение попутного забоя ограничивается, главным образом, вскрышными работами и разработками
малой высоты.
По мере размыва грунта расстояние от забоя для гидромонитора увеличивается, снижается размывающая способность струи
воды, поэтому требуются передвижки гидромонитора на расстояние
– L
l = L
max
. Расстояние, на которое осуществляется передвижка,
min
называется шагом гидромонитора. При средней высоте забоя 4–5 м
шаг равен примерно высоте забоя H. При других значениях высоты
забоя расстояние передвижки, м, определяют по формуле
. (6)
На практике шаг гидромонитора принимается равным длине звена трубы водовода, т. е. примерно 6 м.
Для повышения производительности гидромониторов и снижения
расхода воды часто применяют предварительное рыхление плотных
и сухих грунтов при помощи механических средств (бульдозеров
и т. д.) и воды (см. рис. 5, а и б), а также взрывным способом. Рыхление взрывами зарядов взрывчатых веществ применяется при разработке плотных грунтов.
При разработке грунта из-под воды (закрытым способом) используют плавучие землесосные снаряды (см. табл. 3). Землесосный снаряд
разрабатывает грунт под водой специальным рыхлителем фрезерного, гидравлического или другого типа, засасывая образовывающуюся
пульпу при помощи землесоса, всасывающее оборудование которого размещено внутри рыхлителя (рис. 8). Глубина подводных забоев,
разрабатываемых землеснарядами, достигает 10 м и более.
Ширина забоя определяется по формуле
, (7)
где R – расстояние в плане от папильонажной сваи (см. рис. 8, а) до
всасывания при заданной глубине разработки, м.
23
Землесосный снаряд работает по схеме, показанной на рис. 8, б:
ϕ⋅= sinbS
2
В
R
а)
б)
б)
а)
2ϕ
ϕ
землеснаряд поворачивается в плане (в обе стороны от оси прорези)
на угол 2φ вокруг опущенной папильонажной сваи. После поворота
примерно на 70° опускается вторая свая, а первая вынимается. Затем
снаряд делает обратный поворот.
В результате двухстороннего движения земснаряда разрабатывается забой шириной B. Вторая папильонажная свая устанавливается от первой на расстоянии шага земснаряда S, величину которого
определяют по формуле
, (8)
где b – расстояние между папильонажными сваями (по оси прорези), м.
Рис. 8. Схема разработки грунта в водоеме землесосным снарядом: а – разрез;
б – план
24
25
Необходимая часовая производительность землеснаряда по пуль-
Т
qnV
Q
⋅
+−
=
и
K
)1(
з
з
Q
Q
N =
3
пе Q (м
/ч) определяется по формуле
К
где V – объем грунта, подлежащего разработке, м
ристость грунта в забое (выемке), %; q – удельный расход воды, требуемый по нормам на разработку и транспортировку 1 м
– коэффициент использования земснаряда во времени; Т – период
К
и
, (9)
3
; n – средняя по-
3
грунта, м3;
производства работ, ч.
Количество землесосных снарядов на выполнение объема работ
V равно:
– производительность принятого землесосного снаряда по
где Q
з
3
пульпе, м
/ч.
, (10)
Аналогично определяется и потребность гидромониторов.
Опыт показывает, что разработка грунта землесосными снарядами по сравнению с гидромониторами имеет следующие преимущества:
меньший удельный расход электроэнергии (в 2–2,5 раза);•
отсутствие насосных станций и водопроводных коммуникаций, •
необходимых для питания гидромониторов;
больший коэффициент использования рабочего времени.•
При строительстве автомобильных дорог и регуляционных сооружений в районах мостовых переходов должно отдаваться предпочтение разработке грунта землесосными снарядами. Гидромониторы более целесообразно применять в карьерах, в грунте которых
содержится большой процент крупных включений, а также при невозможности затопления забоя для ввода плавучего земснаряда.
Транспортирование пульпы от забоя к месту укладки может производиться либо самотеком (безнапорный способ) по земляным канавам или открытым лоткам, либо под напором по трубопроводам
(см. рис. 6). Безнапорный транспорт применяется преимущественно
25
для перемещения пульпы от места размыва грунта гидромониторами к зумпфам, а также к местам отвала при благоприятных условиях
рельефа местности, когда оказывается возможным устроить лотки
или канавы для пропуска пульпы самотеком. Этот способ является
самым рентабельным и экономичным, так как не требует затрат на
перекачку пульпы. Транспортирование самотеком возможно лишь
тогда, когда уклон местности или лотка достаточен для того, чтобы
частицы грунта находились во взвешенном состоянии и не оседали.
Величины минимальных уклонов для различных пульпопроводов
приведены в табл. 6.
Таблица 6
Продольные уклоны
Грунт
Мелкий гравий 0,05–0,1 – 1,5
Песок 0,035–0,05 0,04–0,06 0,6
Супесь 0,03–0,035 0,04–0,05 0,4
Глина 0,015–0,025 0,02–0,03 0,2
в тысячных долях
лотков земляных канав
Средняя скорость
движения пульпы, м/с
Лотки устраивают деревянные или металлические, часто на эстакадах. Магистральные лотки также устанавливают на эстакадах, а
при высоте 3–4 м их ограждают перилами. Напорный гидротранспорт применяется при разработке грунта как гидромониторами, так
и землесосными снарядами. Необходимый напор создается грунтовыми насосами. Для транспортирования пульпы под напором применяются металлические (реже фанерные) трубы. Фанерные трубы
пригодны при напорах, не превышающих 0,5–0,6 МПа. Следует
отметить, что скорость движения пульпы по трубопроводам должна быть выше, чем по открытым лоткам, во избежание заиливания
труб. Однако не следует сильно завышать скорости движения пульпы, так как это увеличивает сопротивление движения и износ труб.
В табл. 7 приводятся выработанные практикой ориентировочные
значения критических скоростей движения гидромассы по инвентарным трубопроводам.
26
27
Таблица 7
мтвтгм
hhhhH +++=
+
⋅
⋅⋅= 725,0
03,0
585,0
в
в
2
вт
D
l
vh
п
2
шарм
2
γ⋅⋅ε=
∑
v
h
трт
iLh ⋅=
п
2
кр
тр
2γ⋅⋅
⋅λ=
gD
L
i
−=
H
H
La
з
п
1
Грунт Скорость, м/с Диаметр труб, м
Песок мелкий и супеси 2–3
Песок крупный с небольшим количеством гравия
Гравий с песком 4–6
3–4
0,35–0,6
Если разработка ведется гидромониторами, а для перекачки пульпы используют насосы, то в непосредственной близости от забоя
устраивается бассейн (зумпф) для сбора пульпы. Горизонт пульпы в
зумпфе должен быть не менее 1 м во избежание всасывания воздуха.
Магистральные пульпопроводы обязательно должны укладываться на эстакады небольшой высоты, порядка 0,5 м. Размеры конструктивных элементов эстакад определяются расчетом. Уровень
их задается с учетом уклонов, обеспечивающих движение пульпы
самотеком через специальные задвижки в случае установки землесосов. Для современных землесосов диаметры магистральных пульпопроводов установлены заранее. В задачу расчета гидротранспорта
входит определение потерь напора в линиях и сравнение с напором,
развиваемым грунтовым насосом землесоса. Если окажется, что принятый грунтовый насос землесоса развивает недостаточный напор,
то в схему гидротранспорта вводятся промежуточные перекачивающие установки (станции). Для расчета необходимо иметь данные,
характеризующие гранулометрический состав разрабатываемых
грунтов, среднюю геометрическую и гидравлическую крупность частиц грунта, геодезическую высоту подачи пульпы, предполагаемую
консистенцию пульпы, предполагаемую консистенцию пульпы, напор, развиваемый землесосом, и длину транспортирования.
Общие потери напора в сети H
при гидротранспорте зависят от
м
частных потерь на разных участках:
где h
– геодезическая высота подачи пульпы от уровня в зумпфе до
г
отметки намываемой насыпи, м; h
щей трубе землесоса, м; h
– потери напора на трение в магистраль-
т
ном и плавучем трубопроводах, м; h
– потери напора по всасываю-
вт
– местные потери напора на
м
, (11)
шарнире, м.
27
Потери напора во всасывающей трубе землесоса h
+
⋅
⋅⋅= 725,0
03,0
585,0
в
в
2
вт
D
l
vh
п
2
шарм
2
γ⋅⋅ε=
∑
v
h
трт
iLh ⋅=
п
2
кр
тр
2γ⋅⋅
⋅λ=
gD
L
i
−=
H
H
La
з
п
1
по формуле
определяют
вт
где v – скорость движения пульпы, м/с; l
бы, м; D
– диаметр всасывающей трубы, м.
в
– длина всасывающей тру-
в
, (12)
Местные потери напора определяются по формуле
где ε
– коэффициент потерь на шарнире (обычно ε = 0,25); γп –
шар
удельный вес пульпы (в среднем 1,15 т/м
, (13)
3
).
Потери напора в магистральном пульпопроводе составляют ос-
новную часть всех потерь. Они подсчитываются по формуле
, (14)
где L – длина напорного пульпопровода от землесосного снаряда до
наиболее удаленной точки карты намыва, м; i
– сопротивление в
тр
пульпопроводе на трение, на один погонный метр длины,
, (15)
где λ – коэффициент шероховатости труб (около 0,015); D – диаметр
пульпопровода, м; v
– критическая скорость пульпы, м/с.
кр
Критической называется скорость, при которой обеспечивается
взвешенное состояние твердой фазы пульпы в движущемся потоке
по трубе. Эта скорость может рассчитываться или приниматься по
данным табл. 7. По формуле (11) находят общие потери H
окажется, что напор землесоса H
≤ 1,05Hм, то необходимо устанав-
з
. Если
м
ливать перекачивающую станцию, местоположение которой (расстояние от землесосного снаряда) определяют по формуле
– горизонтальная проекция длины пульпопровода, м; Hз – на-
где L
п
пор, развиваемый землесосным снарядом; H
, (16)
– суммарные потери в
м
пульпопроводе; a – расстояние, м, от землесосного снаряда до перекачивающей станции.
28
29
В заключение отметим, что напорный гидротранспорт составляет
10
3
8
1
2
4
9
11
7
5
6
1
:
m
до 1м
I - I
а)
12
8
7
6
3
5
4
1
2
10
150 - 300 м
б)
б)
а)
I–I
2
5
4
3
1
8
10 7 6 2 5
4
3
1 8 9
7
6
10
11
12
150–300 м
До 1 м
ориентировочно 30–35 % общей стоимости земляных работ, а в случае применения перекачивающих станций эта стоимость возрастает
до 40–80 %.
2.5. Намыв насыпей
С уменьшением скорости потока пульпы происходит выпадение
взвешенных частиц грунта. Снижение скорости потока достигается
созданием в месте намыва грунта отстойных бассейнов. Попадая из
пульпопровода в такой отстойный бассейн, пульпа разливается по
большой площади. Скорость ее резко уменьшается, частицы грунта
ее резко оседают, а осветленная вода стекает. При этом происходит
определенная сортировка (фракционирование) частиц по крупности.
У места слива отлагаются наиболее крупные частицы, далее более
мелкие. Наиболее мелкие глинистые частицы могут выноситься так
называемым хвостовым потоком за пределы насыпи. Этим можно
пользоваться для надлежащего распределения в теле насыпи частиц
различной крупности и для улучшения зернового состава грунта,
удаляя мелкие фракции.
Намыв насыпи производится следующим образом: предварительное место, где должна быть намыта насыпь, выравнивается бульдозерами. Чтобы пульпа не растекалась, по сторонам основания будущей насыпи устраивают земляные валы (h = 0,5–0,8 м).
Центральный пульпопровод устраивается обычно посередине насыпи на легкой эстакаде (рис. 9).
От него делаются ответвления в стороны в виде лотков; подача
пульпы в лотки регулируется заслонками. По мере намыва устройство валов возобновляется. Для отвода осветленных вод служит система колодцев и галерей. Вертикальные колодцы устраиваются по
оси примерно через 50–100 м. Галереям придается уклон 1,0–1,5 %.
Сечение колодца и галерей должно обеспечить пропуск всего количества поступающей воды, а конструкция колодца должна обеспечивать возможность его наращивания.
По окончании намыва колодцы и галереи тщательно заполняют
грунтом. Деревянные части колодцев и эстакад должны быть полностью разобраны не менее чем на 1,5–2,0 м от поверхности насыпи.
Длина карт намыва принимается обычно в 5–7 раз больше ширины
29
10
3
8
1
2
4
9
11
7
5
6
1
:
m
до 1м
I - I
а)
12
8
7
6
3
5
4
1
2
10
150 - 300 м
б)
б)
а)
I–I
2
5
4
3
1
8
10 7 6 2 5
4
3
1 8 9
7
6
10
11
12
150–300 м
До 1 м
Рис. 9. Эстакадный способ намыва: а – план; б – поперечный разрез; 1 – распределительный (разводящий) пульпопровод (лоток); 2 – сливной лоток; 3 – первичное
боковое обвалование (h = 0,7–1,0 м); 4 – эстакада; 5 – водосбросный колодец; 6 – во-
досбросная труба (галерея); 7 – намытый грунт; 8 – прудок; 9 – переносные опоры;
10 – отводная канава; 11 – обвалование из намытого грунта; 12 – бульдозер
30
31
6
8
4
5
3
2
1
7
150 - 300 м
150 - 300 м
а) Карта №1
б) Карта №2
в) Карта №3
г) Карта №4
2
5
4
3
1
8
7
6
150–300 м
150–300 м
г) Карта № 4
в) Карта № 3
б) Карта № 2
а) Карта № 1
11
d = 500 мм
1
2
4
5
10
6
до 1м
10
3
7
6
I
3
1
2
7
4
5
3
6
11
8
9
7
I
II
II
9
2
1
11
II - II
а)
б)
в)
2
5
4
11
1
10
6
2
5
4
3
1
8
3
11
6 2 10
11
3
1
9
9
7
6
б)
а)
в)
7
7
II–II
До 1 м
Рис. 10. Схема организации намыва насыпи: а – карта № 1. Планировочные работы после намыва; б – карта № 2. Консолидация грунта насыпи и разборка пульпопроводов; в – карта № 3. Намыв грунта; г – карта № 4. Подготовительные работы (выравнивание обвалования, укладка пульповода, устройство водосброса):
1 – магистральный пульповод; 2 – разводящий пульповод; 3 – боковое обвалование;
4 – перехватывающая перемычка; 5 – водосбросный колодец; 6 – водосбросная (ка-
основания насыпи. Работы приводятся двумя-тремя захватками: на
нава) труба; 7 – кран; 8 – бульдозер
первой – намыв, на второй – стабилизация, на третьей – подготовка
к намыву (рис. 10).
Недостатком намыва насыпи эстакадным способом является высокая стоимость работ из-за большого расхода лесоматериалов, которые после намыва остаются в теле насыпи. Иногда используют
инвентарные металлические эстакады из профильного металла или
труб, которые выдергиваются после окончания намыва из тела насыпи.
В настоящее время широко используется безэстакадный (тонкослойный) торцевой способ намыва насыпей. При этом способе
пульпа подается из торцов труб, укладываемых непосредственно на
поверхности намыва (рис. 11) или на подкладки (шпалы). После намыва слоя толщиной 15–20 см в радиусе до 10 м (от торца трубы),
не прерывая намыва, при помощи крана производят наращивание
следующего звена пульпопровода и до конца карты намыва. Затем,
также не прекращая намыва, производят последовательно разборку
труб пульповода.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]