Земснаряды для разработки траншей
1.
Классификация
земснарядов
Подводные земляные
работы при трубопроводном строительстве выполняются как дноуглубительной
техникой общего назначения (земснарядами), так и различными спецмашинами.
Земснаряды
классифицируются по следующим основным признакам:
1.
по
способу отделения грунта от дна и его подъема над уровнем воды;
2.
по
способу транспортирования извлекаемого грунта от снаряда к месту отвала;
3.
по
средствам перемещения снаряда при грунтозаборе;
4.
по
способу передвижения снаряда с одного участка работ на другой;
5.
по
производительности;
6.
по
роду энергетической установки;
7.
по
району выполнения дноуглубительных работ.
По способу отделения
грунта от дна и его подъема над уровнем воды дноуглубительные снаряды
подразделяются на снаряды с гидравлическим способом отделения и подъема грунта,
называемые землесосами, снаряды с механическо-гидравлическим способом отделения
и подъема грунта (землесосы с механическим или механическо-гидравлическим
способом разрыхления грунта), снаряды с механическим способом отделения и
подъема грунта (многоковшовые и одноковшовые).
По способу
транспортирования извлекаемого грунта от снаряда к месту отвала
дноуглубительные снаряды подразделяются на рефулерные, трюмные, шаландовые,
рефулерно-шаландовые, длиннолотковые и транспортерные.
Рефулерные снаряды
транспортируют грунт по грунтопроводу к месту подводного или берегового отвала.
Трюмные снаряды
транспортируют грунт к месту отвала в грунтовом трюме, который разгружается на
месте свалки или через разгрузочные отверстия в днище трюма собственной грунтонасосной
установкой.
Шаландовые снаряды
погружают грунт в трюм шаланд, которые своим ходом или на буксире
транспортируют грунт к месту отвала.
Рефулерно-шаландовые
снаряды могут транспортировать грунт от снаряда рефулерным и шаландовым
способом,
Длиннолотковые снаряды
транспортируют грунт к месту отвала по длинному наклонному лотку, куда для
улучшения перемещения грунта подается вода.
По средствам
перемещения снаряда при грунтозаборе различают якорные, свайно-якорные снаряды,
перемещаемые собственной гребной установкой.
Для перемещения якорные
снаряды оборудуются рабочими якорями, якорными канатами и оперативными
лебедками. Якорь завозят на определенное расстояние и при помощи канатов и
лебедок снаряд перемещается в нужном направлении.
Свайно-якорные снаряды
кроме рабочих якорей имеют также свайные аппараты.
По производительности
различают снаряды малой, средней и большой производительности; по роду
энергетической установки (приводящей в движение снаряд)—паровые, дизельные,
дизель-электрические, дизель-гидравлические, газотурбинные и электрические
дноуглубительные снаряды; по району выполнения дноуглубительных работ — снаряды
морского и речного типов. Морские земснаряды отличаются от речных конструкцией
корпуса и лучшей остойчивостью, позволяющей выполнять работы в условиях
волнения.
2.
Разработка
траншей
землесосными снарядами
Землесосные снаряды
целесообразно применять на несвязных грунтах небольшой крупности (песках и
мелком гравии): Принцип работы землесосов по извлечению грунта со дна акватории
заключается в отсасывании со дна акватории смеси частиц грунта с водой,
называемой пульпой. Схема землесосного снаряда показана на рис. 1.
Основной
рабочий орган землесоса — центробежный насос, создающий вакуум и всасывающий
пульпу через грунтозаборное устройство (сосун) 1. Сосун может изменять свое
положение (опускаться или подниматься) при помощи подъемного устройства. По
сосуну пульпа поступает в грунтовый насос 3, который подает ее в напорный
грунтопровод 4. Глубина всасывания современных землесосных установок изменяется
от 2—3 до 40—50 м, а производительность — 80—3000 м3/ч.
Сосуды
закрываются решеткой для предотвращения попадания больших камней либо длинных
предметов, которые могут повредить рабочее колесо центробежного насоса.
Современные
землесосные снаряды имеют специальные гидравлические, механические и
комбинированные устройства для разрыхления грунта.
Для
разработки плотных несвязных и связных грунтов конструкции всасывающих
устройств оснащаются механическими разрыхлителями грунта — фрезерными и роторно-ковшовыми.
Рис. 1.
Принципиальная
схема землесосного снаряда: 1 —
грунтозаборное устройство; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — грунтовый насос; 4 —
напорный грунтопровод; 5 — устройство для рабочих перемещений; 6 — корпус
Для легкоразмываемых
грунтов целесообразно использовать гидравлические разрыхлители, которые
обеспечивают подачу в сосун пульпы с более высоким содержанием грунта.
Гидравлические разрыхлители
делятся на три типа: размывающие грунт, размывающие и подгоняющие грунт к
сосуну и гидродиффузионные.
Наиболее эффективны
разрыхлители гидродиффузионного действия, они обеспечивают консистенцию пульпы
до 30—40%.
К комбинированным рыхлителям
относятся фрезерно-гидравлические. Эти рыхлители значительно повышают
производительность землесосов и расширяют область их применения.
Фрезерно-гидравлический рыхлитель состоит из фрезы и системы гидравлических
насадок, одна из которых (лобовая насадка) предназначена для разрыхления грунта
в передней части забоя, а остальные насадки находятся на ножах фрезы и
предназначены для смыва грунта с ножей фрезы, разрыхления и подгонки его к
сосуну.
С увеличением глубины разработки
подводного грунта производительность землесосных снарядов значительно
сокращается. Повышение производительности землесосных снарядов достигается
применением эжектирующих устройств на всасывающей линии землесоса.
Для разработки
подводных траншей можно использовать землесосы-эрлифты.
Принцип действия
эрлифта основан на том, что сжатый воздух, поступая через форсунку в нижний
конец трубы, опущенной в воду, смешивается с водой и образует водно-воздушную
смесь, плотность которой ниже плотности окружающей воды. Вследствие разности
плотностей и давления воды водно-воздушная смесь поднимается вверх. Если нижний
конец трубы соединить с грунтоприемником и приблизить к грунту, то вместе с
водой начинает поступать в трубу и грунт. У эрлифт- ного землесоса с
увеличением диаметра грунтопровода и глубины извлечения грунта повышается
производительность. Основное преимущество эрлифта — возможность извлечения
грунта с больших глубин.
ТЗР-12М—траншейный
земснаряд разборный, корпус его состоит из трех понтонов, соединенных между
собой сваркой. Для перевозки земснаряда автомобильным и железнодорожным
транспортом его корпус разделяют газорезкой на отдельные понтоны. Всасывание и
эвакуация разрабатываемого грунта осуществляются насосом 80МП 500-19. Земснаряд
оборудован рыхлителем РЭМ-1 в водонепроницаемой капсуле с электроприводом
мощностью 55 кВт, установленным на конце грунтозаборной рамы. Питание
электроэнергией осуществляется от дизель-генератора ДГР 100/750. Для
перемещения земснаряда во время работы установлены четыре папильонажные и две
становые лебедки. Земснаряд обслуживает экипаж из трех человек.
Траншейный земснаряд
ТЗР-151 предназначен для разработки траншей в грунтах I—IV
категорий. Представляет собой стальное, несамоходное, однопалубное
полукатамаранного типа судно. Всасывание и эвакуация разрабатываемого грунта
осуществляется грунтовым насосом 80МП 500-19. Разрыхляется грунт гидравлическим
или погружным электроприводным механическим рыхлителем с фрезой, которые в
зависимости от вида грунта могут монтироваться на конце грунтозаборной рамы.
Мощность привода каждого рыхлителя 55 кВт. Поднимается и опускается
грунтозаборная рама при помощи рамо- подъемного устройства с лебедкой, имеющей
тяговое усилие 7 тс и две скорости. Конструкция земснаряда предусматривает
возможность его разделения на транспортабельные блоки и части для перевозки по
железной дороге.
Траншейный земснаряд
ТЗР-251 предназначен для разработки траншей в грунтах I—IV
категорий. Представляет собой стальное, несамоходное, однопалубное
полукатамаранного типа судно. Всасывание и эвакуация разрабатываемого грунта
осуществляется грунтовым насосом 100МП-350. Разрыхляется грунт погружным
электроприводным механическим рыхлителем с приводом мощностью 75 кВт. Рыхлитель
смонтирован на конце грунтозаборной рамы, которая поднимается и опускается при
помощи подъемного устройства с лебедкой, имеющей тяговое усилие 10 тс и две
скорости. Для перемещений земснаряда установлены четыре папильонажные и две
становые лебедки с плавным регулированием скорости выбирания каната. Питание
электроэнергией всех потребителей в рабочих режимах земснаряда осуществляется
от двух дизель-генераторов ДГР 150/750 мощностью по 150 кВт каждый.
3.
Разработка
траншей
ковшовыми снарядами
Ковшовые снаряды
основаны на механическом способе отделения и подъема грунта. По конструкции они
разделяются на одноковшовые, разрабатывающие грунт одним ковшом, и
многоковшовые, разрабатывающие грунт ковшами, насаженными на бесконечную
ковшовую цепь.
Многоковшовые снаряды
целесообразно применять в основном на тяжелых грунтах V—VII категорий или на
засоренных грунтах.
Для разработки
подводных траншей в тяжелых грунтах применяются одноковшовые грейферные и
штанговые снаряды.
Грейферным называется
дноуглубительный снаряд, извлекающий грунт со дна водоема грейферным краном.
Грейферный снаряд при разработке грунта перемещается при помощи рабочих якорей,
канатов и лебедок. Грейферный кран отделяет грунт от дна водоема, поднимает из
воды н грузит его в свой грунтовый трюм или в шаланду, отвозящую груз, или
укладывает грунт в отвал. В отличие от других земснарядов грейферные могут
использоваться для разработки грунтов: легких, средних, тяжелых, с включениями
валунов, камней, топляков. Для этого грейферные краны комплектуют грейферами
(ковшами) различного типа. Легкие и средние грунты разрабатывают двухчелюстными
грейферами, подорванный скальный грунт — многочелюстными, валуны и другие
одиночные предметы — решетчатыми грейферами.
Штанговые снаряды
применяются в случаях, когда для извлечения грунта требуются большие режущие
усилия. Штанговый снаряд для извлечения грунта имеет одноковшовый экскаватор,
оборудованный прямой лопатой. Экскаватор режет грунт ковшом, поднимает его со
дна и разгружает в шаланду или в отвал. Во время забора грунта горизонтальная
составляющая реакции грунта через экскаватор передается корпусу судна и
стремится сместить его в сторону, противоположную движению ковша. Это усилие
достигает большой величины, поэтому, чтобы снаряд не смещался, его закрепляют
при помощи трех-четырех свай. При трех сваях две — закольные устанавливают в
носовой части снаряда (у экскаватора), а одну — упорную — в кормовой. При
четырех сваях по две устанавливают в носовой и кормовой частях. Носовые сваи
погружают в грунт вертикально, а кормовые — с некоторым наклоном для лучшего
восприятия горизонтального усилия. После разработки грунта у места стоянки
снаряд перемещается на новый участок. Для этого ковш заносят вперед и опускают
на дно, затем поднимают сваи лебедками и корпус снаряда подтягивают или
разворачивают. Штанговые снаряды различаются по производительности, глубине
черпания, объему ковша, вылету стрелы и высоте подъема ковша над водой.
Производительность штанговых снарядов в основном составляет 100—200 м3/ч,
а у мощных снарядов может достигать 600 м3/ч.
Максимальная глубина
черпания обычно не превышает 20 м. Объем ковша штанговых снарядов изменяется в
пределах 0,3—15 м3. Штанговые снаряды имеют сменные ковши для
разработки тяжелых и относительно легких грунтов.