ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА

1. Вид продукции. Выемка в грунте в проектном месте на местности и имеющая проектные параметры (привязки, отметки, размеры и т.п.).

Значение. На этом этапе создается конечная продукция всего процесса возведения земсооружения: она сдается по акту, оплачивается и дает возможность вести следующие строительные процессы (устройство фундаментов и т.д.).

Возможна также разработка грунта для последующего устройства из него насыпи. В этом случае данный процесс является промежуточным в технологической цепочке: разработка – транспорт – отсыпка – уплотнение. Здесь конечная продукция процесса формируется после процесса уплотнения грунта.

2. Состав процесса. Разрушение естественной структуры грунта (разработка) техникой, работа которой основана на определенном физическом принципе.

Транспорт грунта из зоны разработки с помощью основной рабочей технологии (взрыв) или с использованием дополнительных транспортных систем (трубопроводов, ленточных транспортеров – конвейеров, систем автосамосвалов или землевозов).

3. Виды техники определяются видом технологии и будут рассматриваться вместе с ними.

4. Принципиальные виды технологий разработки грунта.

Основными видами разработки грунта в настоящее время являются:

- гидравлическая технология;

- взрывная технология;

- технология бурения;

- технология механической деформации грунта (вытрамбовывание);

- технология механического резания.

В промышленном и гражданском строительстве наиболее распространена (85-90%) технология механического резания, поэтому именно она будет рассмотрена во всех технологических деталях.

Описания других технологий даются для ознакомительной ориентации и возможности общих технических, экономических и экологических сопоставлений.

Такие специальные технологии, как группа технологий «закрытая проходка» (щитовая проходка, продавливание, прокол, горизонтальное бурение, прорез); «стена в грунте»; «опускной колодец» относятся к технологиям возведения подземных сооружений и в данной книге не рассматриваются.

1. Вид продукции. Котлованы больших размеров, искусственные водоемы, углубление судоходного хода в русле реки, траншеи больших размеров (каналы), насыпи больших объемов (плотины, полотно дорог, набережные, стенки портов, трибуны стадионов), технологические подсыпки – искусственные основания (замыв больших оврагов, намыв промплощадок, городских территорий для строительства на слабых грунтах).

2. Состав процесса.

Подготовительные процессы:

- обеспечение необходимой электрической мощности 1000– 5000 кВт для прокладки электролинии с устройством электроподстанции;

- доставка и проверка техники;

- установка техники, отладка на месте, пробная работа.

Основные процессы:

- размыв грунта струей воды. При смешанном способе разработки рыхление плотных грунтов ведется механическим резанием или взрывом;

- транспорт полученной селевой массы (пульпы) по трубопроводу до заданного места;

- укладка (намыв) грунта в заданном месте с образованием проектного земсооружения.

3. Вход в процесс. Общий (стр. 29).

4. Ресурсы. Материалы: несвязные грунты – пески, супеси. При дополнительном рыхлении возможен размыв связных грунтов: суглинков и глин даже с включением некрупных камней.

Техника: гидромонитор, землесос (грязевый насос), пульпопровод, система понтонов, система дренажа, бульдозер.

Энергоносители: вода (500–3000 м³/ч); электроэнергия 1000 – 5000 кВ/ч, т.е. в очень большом количестве.

5. Технология процесса по операциям (рис. 2.11).

Электрический центробежный насос гидромонитора мощностью 800 – 1500 кВ/ч подает забортную воду по рабочему трубопроводу диаметром Ø = 300–500 мм под давлением Р = 0,3–1,5 МПа. Рабочий трубопровод заканчивается соплом с насадками диаметром Ø = 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм, правильный подбор которых обеспечивает струе воды необходимую скорость.

Для успешного размыва разрабатываемого грунта требуются следующие скорости водяной струи:

- песчаные грунты – 10…12 м/с;

- супесчаные и суглинистые грунты – 18…25 м/с;

- средние и тяжелые глины – 30…35 м/с.

Под ударным воздействием водяной струи грунт теряет свою структуру, разрыхляется и, смешиваясь с водой, превращается в жидкую массу – пульпу.

Землесос с помощью грязевого насоса мощностью 1000…2500 кВт по заборной трубе засасывает пульпу. Далее грязевой насос перекачивает (транспортирует) пульпу по пульпопроводу к месту укладки на расстояние 500…2500 м. Пульпопровод собирается из отдельных секций стальных труб диаметром Ø = 300…800 мм и длиной секции 6,0…12,0 м. Соединение отдельных секций – на самоуплотняющихся замках. В земляное сооружение пульпа укладывается из передвижного концевого участка пульпопровода и, при необходимости, распределяется (разравнивается) бульдозером. Технологическая вода из пульпы стекает по дренажной системе в отстойник и, после отстоя, обратно в водоем.

Достоинства технологии:

- высокая производительность за счет непрерывности процесса – 5000…9000 м³/смену при малочисленном персонале;

- низкая стоимость – в 6…10 раз ниже, чем при технологии механического резания (экскаватор, скрепер, бульдозер);

- высокая степень уплотнения уложенного мокрого грунта;

- возможность транспорта грунта на большие расстояния, в труднодоступные места, а также через препятствия без устройства специальных дорог.

Рис. 2.11. Схема гидравлической разработки грунта

Недостатки:

- большие начальные затраты на организацию процесса;

- большой единовременный расход ресурсов – воды и электроэнергии;

- отрицательное влияние на экологию (обрушение берегов водоемов, замутнение воды).