Основные параметры.

Земснаряды. Их компоновочные схемы. Рабочие органы.

Основные параметры.

Гидромеханизация — способ производства земляных работ, при котором разработка, транспортирование и укладка грунта осуществляются при помощи воды. Гидромеханизация основана на свойстве быстродвижущейся воды размывать грунт и переносить его во взвешенном состоянии к месту укладки, где вследствие уменьшения скорости вода теряет несущую способность и частицы грунта оседают.

Разработка грунта осуществляется его размывом высоконапорной струей воды, направляемой в забой гидромонитором, или при помощи землесосного снаряда. Для интенсификации размыва грунт обычно предварительно разрыхляют.

Образующаяся в забое водно-грунтовая смесь (пульпа) транспортируется по трубам при помощи специальных грунтовых насосов, а при благоприятном рельефе местности - самотеком в открытых каналах.

Грунт укладывается в отвал или намываемое сооружение сбросом пульпы на предварительно обвалованные участки - карты. Вследствие падения скорости движения пульпы взвешенные частицы грунта оседают, а осветленная вода отводится для сброса или повторного использования (при гидромониторной разработке).

Укладка грунта может сопровождаться сортировкой его по крупности частиц, что имеет большое значение при намыве плотин и обогащении нерудных полезных ископаемых (песка, гравия и т.п.).

Гидромеханизация отличается высокими эффективностью и производительностью труда (до 300 тыс.м³ грунта в сутки) при относительно простом оборудовании и ограниченном фронте работ. Особенно широко этот способ применяется в гидротехническом строительстве. На крупных гидротехнических стройках им выполняется до 70-80 % общего объема земляных работ. Кроме того, гидромеханизация применяется в специальных областях строительства и горных работ (для добычи и обогащения песка и гравия, при кессонных работах, вскрытии месторождений полезных ископаемых, намыве площадок под строительство гражданских и промышленных объектов, добыче угля, торфа).

Грунтовой насос является основным агрегатом для перекачки пульпы, который представляет собой одноступенчатый центробежный насос одностороннего всасывания. Его конструктивное отличие от центробежных насосов для чистой воды состоит в приспособлении всех пульпопроводящих каналов к пропуску включений грунта. Кроме того, в грунтовых насосах предусмотрен ряд конструктивных особенностей, направленных на снижение износа деталей, которые не всегда согласуются с требованиями оптимальных гидравлических условий. Поэтому КПД грунтовых насосов обычно несколько ниже, чем насосов, предназначающихся для перекачки чистой воды.

Для перекачки пульпы из зумпфов к месту укладки служат передвижные забойные землесосные установки, которые монтируются обычно на санях. Основные части установки - грунтовой насос, электродвигатель, всасывающий патрубок и электролебедка с укосиной для подъема, опускания и удержания всасывающего патрубка. Для гидротранспорта грунта из экскаваторного забоя используются также землесосные установки с гусеничным, шагающим и железнодорожным ходовым оборудованием.

Плавучая землесосная установка, оборудованная рядом специальных устройств, называется земснарядом. Благодаря подвижности и высокой производительности земснаряды успешно применяют в естественных водоемах, при искусственном затоплении разрабатываемого участка и отрывке каналов. Являясь пла­вучими агрегатами, земснаряды не ограничены массой, размерами, давлением на грунт, что позволяет использовать на них оборудование самой большой мощности. Благодаря этому земснаряды относятся к самым производительным агрегатам гидромеханизации земляных работ, однако по сравнению с гидромониторами они транспортируют пульпу с большим содержанием воды.

По силовому оборудованию земснаряды классифицируются на электрические и дизельные; по производительности - на земснаряды малой мощности (до 100 м³/ч), средней (100-500 м³/ч) и большой (более 500 м³/ч).

Корпус земснаряда представляет собой разделенный на отсеки понтон 6 (рис.7, а). Вего передней части шарнирно укреплена рама 2, несущая на конце фрезу 1 (на некоторых земснарядах, кроме того, гидромонитор) и грунтозаборник. Фрезу приводят во вращение через систему карданных валов и механических передач от электродвигателя 8, установленного на понтоне. Грунтозаборник сообщается с всасывающим трубопроводом 5, которым пульпа подается к землесосу 7 и далее в пульповод 10, проложенный по водоему на поплавках и по суше на инвентарных опорах. В зависимости от глубины разработки раму 2 опускают и поднимают лебедкой 4 посредством полиспаста, верхние блоки которого закреплены на стойке 3.

Для работы на водоеме земснаряд уста навливают на одну из двух расположенныхв его кормовой части свай 9.Канаты 12 лебедок 11 (рис.7, б)бокового (папильонажного) перемещения оттягивают в стороны от земснаряда и заякоривают на дне водоема, а если позволяет длина канатов, огибаемые ими блоки 13 укрепляют на береговых якорях. Грунт разрабатывают вращающейся фрезой, отсасывая пульпу землесосом, при непрерывном вращательном в плане движении (папильонировании)корпуса земснаряда относительно опущенной сваи. Это движение обеспечивается одной из папильонажных лебедок при. сматывании каната с другой лебедки. При разработке грунта на дне водоема по достижении головой рамы 2 границы полосы разработки опускают на дно вторую сваю, а прежнюю поднимают в нерабочее положение. Включением второй лебедки (со стороны опушенной сваи) и реверсированием первой достигают возвратного папильонажного движения и т. д. Схема положений А и В, соответствующих последовательным траекториям движения головы стрелы, показана на рис. 7, б.

Рис. 7. Принципиальная схема земснаряда (а) и схема папильонажа (б).

При разработке береговых урезов, которую начинают обычно с наиболее высокого уступа, после граничного папильонажного перемещения земснаряда в одну сторону раму опускают на нижележащий уступ и разрабатывают его возвратным папильонированием. Так, с одной свайной стоянки разрабатывают все уступы до дна водоема, после чего переставляют сваи (зашагивают). В некоторых случаях при разработке слабых грунтов в береговых урезах, особенно при узких полосах папильонирования, земснаряд устанавливают в новое положение после нескольких последовательных шагов. По мере продвижения земснаряда по водоему требуется периодически перекладывать якоря, используя для этого моторную лодку или катер.

Для разработки траншей на дне водоемов глубиной до 25 м при строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов применяют бессвайные земснаряды производительностью до 200 м³/ч, оборудованные четырьмя папильонажными и двумя становыми лебедками. Одну становую лебедку располагают в носовой части понтона, а вторую — на корме. Этими лебедками земснаряд перемещают вдоль отрываемой траншеи.

Техническая производительность земснаряда (м³/ч)

П = Q.k,

где Q — подача грунтового насоса по объему пульпы, м³/ч; k — средний коэффициент консистенции грунта в пульпе k = 0, 1...0.25 — нижний предел соответствует разработке гравийно-галечных, а верхний — песчаных грунтов).