|
Гидромеханизация в строительстве —
это такой способ производства земляных работ или добычи нерудных строительных
материалов (песка, гравия), при котором все основные операции
технологического процесса или их значительная часть выполняются за счет
использования энергии потока воды. В гидротехническом строительстве
гидромеханизацию применяют при возведении намывом насыпей, плотин и дамб,
планировке площадки, образовании выемок, при вскрытии карьеров строительных
материалов и т. п.
Гидромеханизация обеспечивает комплексный процесс
производства земляных работ, складывающийся из трех следующих одна за другой
операций: 1) отделения частиц грунта от массива и образования гидросмеси; 2)
транспортирования гидросмеси к месту укладки грунта; 3) укладки и уплотнения
грунта в намываемые земляные сооружения или подачи его в отвал.
Гидромеханическая разработка грунта может быть
гидромониторной, землесосной и комбинированной.
При гидромониторном способе, применяемом в сухих забоях,
грунт размывается компактной струей воды, выбрасываемой из насадки
водобойного снаряда — гидромонитора под высоким давлением (10—30 ат) и с
большой скоростью (100—150 м/с). Вода к гидромонитору подается по трубам от
насосной станции. При ударе струи о грунт элементарные струйки воды проникают
между частицами грунта, нарушают взаимодействие сил трения и сцепления и
отрывают частицы от общей массы. Чем больше степень проникновения воды в
грунт (динамическая фильтрация), тем интенсивнее его разрушение. Вода,
смешиваясь с размытым грунтом, образует гидросмесь (пульпу), которая при
благоприятном рельефе местности отводится самотеком к месту укладки по лоткам
и каналам с большим уклоном или стекает в приямок — зумпф, откуда
перекачивается специальным грунтовым насосом.
При необходимости напорного транспортирования грунта
применяют гидромониторно-землесосные установки ( 158).
При землесосном (рефулерном) способе разработка грунта
производится в забоях под водой и в забоях, выходящих значительной частью
своей полезной толщи на поверхность. При этом грунт вместе с водой
засасывается специальными грунтовыми насосами, устанавливаемыми на плавучих
или передвижных землесосных снарядах. Для ускорения процесса разработки
грунта его разрыхляют механическими разрыхлителями, установленными так, чтобы
рыхление производилось вблизи входного отверстия всасывающей трубы насоса.
Землесосный снаряд засасывает грунт с водой и по трубопроводу транспортирует
эту гидросмесь на берег и далее по магистральному трубопроводу к месту
укладки ( 159). Землесосный способ производства земляных работ наиболее
распространен в гидротехническом строительстве.
При комбинированном способе разработка грунта производится
механически, а транспортирование разрыхленного и разжиженного грунта
осуществляется грунтовым насосом — землесосом.
Гидросмесь (пульпа), образующаяся при размыве грунта,
представляет собой механическую смесь жидкой и твердой фаз и может
существовать только в движении. Во всех случаях скорость потока воды должна
обеспечивать транспортирование частиц грунта во взвешенном состоянии.
Транспортирование гидросмеси к месту ее укладки может осуществляться под
напором по трубам или самотеком по лоткам, безнапорным трубам и канавкам,
имеющим уклон для создания необходимой скорости транспортирования.
Основными средствами гидромеханизации являются грунтовые
насосы, гидромониторы, землесосные установки, землесосные снаряды,
трубопроводы и различного типа вспомогательное оборудование.
Землесосными установками принято называть установки,
предназначенные для перекачивания гидросмеси, получаемой в результате работы
гидромониторов. Такие установки могут быть стационарными и передвижными.
Последние, в свою очередь, бывают плавучими или сухопутными.
Разработка и транспортирование грунта гидромеханическим
способом требуют определенного количества воды, которое зависит от способа
разработки грунта и его свойств. Количество воды, необходимое для разработки
и транспортирования 1 м3 грунта, называется удельным расходом воды. Этот
показатель является одним из основных определяющих факторов гидромеханизации.
Не менее важное значение имеют также консистенция и
концентрация гидросмеси. Консистенция гидросмеси — отношение массы или
объема грунта, находящегося в данном объеме гидросмеси, к массе или объему
воды, содержащейся в этом же объеме. Концентрация гидросмеси — отношение
массы (объема) грунта к общей массе (объему) гидросмеси.
Гидромеханизация при соответствующих грунтовых условиях,
пригодных как для разработки грунта этим способом, так и для укладки его в
сооружение, при наличии в достаточном количестве воды и электроэнергии
является одним из наиболее эффективных, экономичных и прогрессивных способов
комплексной механизации земляных работ. В широком масштабе гидромеханизация в
СССР была применена при сооружении почти всех земляных плотин на Волге, Каме,
Днепре и Нижнем Дону. На канале им. Москвы гидромеханизацией было выполнено
около 7%, на верхневолжских гидроузлах — 30% земляных работ, на Цимлянском и
Горьковском гидроузлах этот показатель вырос соответственно до 50 и 81%. На
строительстве Волжской ГЭС им. В. И. Ленина гидромеханизацией выполнено 103,5
млн. м8 земляных работ с интенсивностью до 300 тыс. м3 в сутки и 6 млн. м3 в
месяц. Этот пример не имеет прецедентов в мировой практике
гидростроительства.
К недостаткам этого способа относятся значительная
энергоемкость работ, которая в зависимости от характера разрабатываемых
грунтов колеблется от 3,5 до 15 кВт-ч и более на 1 м3 грунта, а также ограниченность применения в районах с суровыми климатическими и геологическими
условиями.
Основным механическим оборудованием гидромеханизации
земляных работ являются грунтовые насосы (землесосы), гидромониторы и плавучие
землесосные снаряды.
|