Дноуглубительные работы

Различают: капитальные, выполняемые при сооружении гидротехнических объектов и для улучшения судоходных условий на водных путях, и эксплуатационные, производимые ежегодно с целью удаления наносов, нарушающих нормальную эксплуатацию гидротехнических сооружений и судоходных путей. Наибольший объём дноуглубительных работ приходится на внутренние водные пути (реки, водохранилища, каналы), где посредством дноуглубительных работ величивают глубину и ширину судовых ходов в морских и речных портах осуществляют с целью углубления и расширения их акваторий для подхода гружёных судов к причалам. На мелиоративных каналах и озёрах дноуглубительные работы выполняются для очистки их от заиления. Дноуглубительные работы производятся также для углубления водопроводящих каналов к отдельным промышленным предприятиям и дна водозаборных сооружений, для прорытия подводных траншей, прокладки трубопроводов, кабелей и др.

Основные средства для дноуглубительных работ — дноуглубительные суда. Дноуглубительные работы на участках со скальными грунтами обычно выполняются с применением взрывных работ.

Дноуглубительные суда, самоходные и несамоходные суда, служащие для выемки и удаления грунта на судоходных путях, у причалов, на портовых и внепортовых акваториях и при других гидротехнических работах с целью увеличения или поддержания необходимых глубин. Часто дноуглубительные суда объединяют общим термином "технический флот". К дноуглубительным судам относятся дноуглубительные снаряды (земснаряды), грунтоотвозные шаланды, шаландоразгружатели, скалодробители, карчеподъёмницы и др. Дноуглубительные снаряды по способу выемки грунта делят на землечерпательные снаряды (одно- и многоковшовые) и землесосные снаряды, а по способу транспортировки грунта на место укладки — на самоотвозные, шаландовые (сваливающие грунт в грунтоотвозные шаланды), рефулерные (удаляющие грунт в виде пульпы по грунтопроводу).

Землечерпательный снаряд, плавучая землеройная машина с черпаковым устройством для извлечения грунта из-под воды; один из типов судов технического флота. Землечерпательный снаряд применяют в основном при дноуглубительных работах, для устройства подводных котлованов, добычи полезных ископаемых. В последнем случае на землечерпательном снаряде устанавливаются обогатительные устройства; такой землечерпательный снаряд называют драгой. Современные типы землечерпательных снарядов: одночерпаковый штанговый, грейферный, многочерпаковый. Грейферные землечерпательные снаряды (с трюмом для грунта) и морские многочерпаковые землечерпательные снаряды обычно самоходные.

Одночерпаковый штанговый землечерпательный снаряд представляет собой плавучий экскаватор с черпаком ёмкостью до 12 м³, иногда снабжается скалодробильным устройством. Предназначается главным образом для извлечения каменистых (тяжёлых) и засорённых грунтов. Перемещается при помощи подъёмных свай. Извлечённый грунт подаётся непосредственно в отвал или погружается в грунтоотвозную шаланду.

Грейферные землечерпательные снаряды имеют от 1 до 4 поворотных грейферных кранов. В зависимости от свойств грунта, подлежащего извлечению, и грузоподъёмности кранов применяют 2- или 4-створчатые грейферы ёмкостью 1—4 м³. Грейферные землечерпательные снаряды приспособлены в основном для дноуглубительных работ у причалов; они перемещаются на тросах с помощью судовых лебёдок. Извлечённый грунт перевозится в собственном трюме или грунтоотвозной шаландой.

Многочерпаковый землечерпательный снаряд — машина непрерывного действия, извлекающая грунт черпаками ёмкостью до 1,2 м³, соединёнными в замкнутую цепь; последняя охватывает 2 барабана, верхний из которых имеет привод. Перемещается снаряд при помощи судовых лебёдок. Производительность современных многочерпаковых З. с. при разработке лёгкого грунта достигает 1500 м³/ч, тяжёлого — до 750 м³/ч. Извлечённый грунт перемещается грунтоотвозными шаландами, грунтовыми насосами или конвейерными устройствами.



Земснаряд — общее название судов технического флота, применяемых для подводной разработки и выемки грунта при дноуглубительных работах, в гидротехническом строительстве.

По способу забора и перемещения грунта земснарды подразделяют на:

землесосные — извлекающие и перекачивающие грунт в виде водно-грунтовой пульпы с помощью грунтового насоса;

Землечерпальные — являющиеся разновидностью экскаваторов, поднимающие и перемещающие грунт посредством ковшей или черпаков. В свою очередь землечерпальные снаряды подразделяются на:

Одночерпаковые штанговые, представляющие собой одноковшовый экскаватор, установленный на понтоне;

Одночерпаковые грейферные, представлюящие собой подъемный кран, оборудованный грейфером;

Многочерпаковые, представляющие собой машину непрерывного действия, с черпаками, закрепленными на бесконечной цепи, натянутой между двумя барабанами.

Размывающие — вымывающие грунт струей воды. При этом грунт от места работ относится естественным течением.



Многочерпаковый снаряд



По способу транспортировки грунта земснаряды подразделяются на:

Рефулерный — транспортировка грунта осуществляется по наплавному трубопроводу — рефулеру. Применяется только для землесосных снарядов. Позволяет транспортировать грунт на значительные расстояния. В случае необходимости подачи пульпы на берег к рефулеру присоединяется береговой трубопровод.

Лотковый — транспортировка грунта осуществляется по наклонному лотку на небольшое расстояние (до 30 м).

Шаландовый — транспортировка грунта осуществляется шаландами — специальными судами, принимающими грунт в трюм и отвозящими его к месту свалки.

Самоотвозный — грунт принимается земснарядом в собственный трюм и отвозится к месту свалки.

С гидромониторным выбросом пульпы через конические насадки. Используется данный способ только для землесосных снарядов при работах на устьевых участках рек и на водохранилищах с частым волнением, а так же на каналах, где возможна укладка грунта на берег. 

Добыча земснарядом песка производится траншейным способом. Земснаряды позволяют добывать огромное количество песка. При этом они отличаются надежностью в эксплуатации. Траншеи разрабатываются снизу вверх против течения. После проходки первой траншеи по длине серии земснаряд возвращается назад, смещается на смежную траншею и таким же образом продолжает дальнейшую разборку всей серии, после чего переставляет на следующую серию. Добыча земснарядом песка по количеству серии определяется площадью и конфигурацией каждого отдельного участка, подлежащего разработке.

Если уровень земляного сооружения на­ходится ниже уровня разработки грунта, то образовавшаяся в результате размыва грунта водой смесь, называемая пульпой, может перемещаться к месту укладки са­мотеком по естественной поверхности или по искусственным каналам, желобам и трубам. Для перемещения пульпы выше уровня разработки грунта сначала ее са­мотеком собирают в специальном земля­ном углублении (зумпфе), из которого по трубам подают к месту укладки грунто­выми центробежными насосами (земле­сосами). Последние отличаются от во­дяных центробежных насосов тем, что их пропускные сечения и вращающиеся ло­пасти рассчитаны на пропуск пульпы с каменистыми включениями и изготовлены из износостойких материалов. При разра­ботке подводных грунтов пульпу отбирают из зоны разработки, а при разработке береговых урезов — из водоема вблизи этой зоны. При этом используют как зем­лесосы, так и гидроэлеваторы, реа­лизующие эжекторный способ поступле­ния пульпы в транспортный трубопровод.

В смесительную камеру / гидроэлева­тора (рис.9) по трубопроводу под на­пором поступает вода. Проходя через на­садку с большой скоростью, она создает в расширяющейся зоне разрежение, бла­годаря которому в смесительную камеру подсасывается пульпа и, разжижаясь в воде, подается в транспортный трубопро­вод (пульповод) 2. Гидроэлеваторы имеют низкий коэффициент полезного действия из-за малой доли грунта в составе пуль­пы (не более 2 %), но по сравнению с грунтовыми насосами они более долговеч­ны в связи с тем, что подвижные части входящего в состав гидроэлеватора насо­са для подачи воды в смесительную камеру непосредственно не контактируют с абра­зивными частицами пульпы.

Реже для подъема пульпы со дна водоема используют эрлифты, которыми в зону разработки грунта подают воздух, направ­ляя его в приемный грунтозаборник всасывающего трубопровода.

. Аэрирована смесь, обладая меньшей плотностью по отношению к окружающей среде, поднимается по трубопроводу, увлекая за собой твердые продукты разрушения грунта.

Чисто гидравлический (гидромониторный) способ может оказаться малоэффективным для разработки прочных грунтов. В некоторых случаях выгодно сочетание механического разрушения с транспортированием грунта в потоке воды. Так, подводной разработке грунтов для их разрушения применяют различного рода фрез с последующим транспортированием пульпы землесосами или гидроэлеваторам. Этот способ разработки грунтов, называемый гидромеханическим, широко применяют в гидротехническом, мелиоративном других видах строительства, в системе водного хозяйства, в горной промышленности. Этим способом сооружают и углубляют водоемы и водохранилища, намывают дамбы и плотины, добывают строительный песок и гравий, разрабатывают полезные ископаемые и т. п. Гидромеханический способ разработки грунтов отличается простотой оборудования, невысокой энергоемкостью (2...5 кВт·ч/м'¹) и материалоемкостью.

Рис.9 Принципиальная схема устройства работы гидроэлеватора

Рис.10. Принципиальная схема земснаряда (а) и схема папильонажа (б)

Рис.11. Принципиальная схема земснаряда (а) и схема папильонажа (б)

(на уровне экскаваторной разработки по массе машинного оборудования - самым низким уровнем после буро-рывой разработки), высоким качеством укладки грунта. Для его реализации требуется большое количество воды, в связи с этим способом разрабатывают грунты вблизи водоемов, с береговых урезов до дна водоемов.

Сухопутные средства гидромеханизации представляют собой комплекты описанного выше гидромониторного и землесосного оборудования, смонтированного на салазках 9 или самоходных, гусеничных, шасси. В первом случае его применяют на объектах с большими объемами работ, а для перемещения с одной стоянки на другую используют внешние транспортные средства. Самоходные установки используют в случае сосредоточенных работ в условиях частой смены строительных объектов. Для водной разработки грунтов описанное выше оборудование монтируют на специальных плавучих средствах, называемых снарядами. На мелиоративных и дноуглубительных работах применяют земснаряды производительностью до 100 м³/ч, оборудованные собственной силовой дизельной или дизель-электрической установкой приспособленные для работы при сильном течении воды и больших волнах. Намыв пло­тин и дамб, подводную добычу песка и гра­вия осуществляют земснарядами с электрическим приводом с питанием от внешних источников энергии производительностью 100...1000 м'/ч.

Корпус земснаряда представляет собой разделенный на отсеки понтон. В его передней части шарнирно укреплена рама, несущая на конце фре­зу / (на некоторых земснарядах, кроме того, гидромонитор) и грунтозаборник. Фре­зу приводят во вращение через систему карданных валов и механических передач от электродвигателя /<, установленного на понтоне. Грунтозаборник сообщается с всасывающим трубопроводом, которым пульпа подается к землесосу и далее в пульповод, проложенный по водоему на поплавках и по суше на инвентарных опорах. В зависимости от глубины разра­ботки раму опускают и поднимают лебед­кой посредством полиспаста, верхние блоки которого закреплены на стойке. Для работы на водоеме земснаряд уста­навливают на одну из двух расположенных в его кормовой части свай. Канаты лебедок бокового (па-пильонажного) перемещения оттягивают в стороны от земснаряда и заякоривают на дне водоема, а если позволяет длина кана­тов, огибаемые ими блоки 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 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.

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 м''/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 траншей.

Дноуглубительные суда вместе со вспомогательными судами (буксировщиками, промерным катером, плавучим грунтопроводом и др.), обеспечивающими проведение дноуглубительных работ на определённом участке, называются дноуглубительным караваном. Дноуглубительные работы, работы по углублению и расширению водоёмов и водотоков путём выемки грунта.

Дноуглубительные работы различают на капитальные, выполняемые при сооружении гидротехнических объектов и для улучшения судоходных условий на водных путях, и эксплуатационные, производимые ежегодно с целью удаления наносов, нарушающих нормальную эксплуатацию гидротехнических сооружений и судоходных путей.

Наибольший объём дноуглубительных работ приходится на внутренние водные пути (реки, водохранилища, каналы), где посредством дноуглубительных работ увеличивают глубину и ширину судовых ходов. Дноуглубительные работы в морских и речных портах осуществляют с целью углубления и расширения их акваторий для подхода гружёных судов к причалам. На мелиоративных каналах и озёрах дноуглубительные работы выполняются для очистки их от заиления. Дноуглубительные работы производятся также для углубления водопроводящих каналов к отдельным промышленным предприятиям и дна водозаборных сооружений, для прорытия подводных траншей, прокладки трубопроводов, кабелей и др.

Очистка водоемов от ила

Кроме основных дноуглубительных работ производятся и другие работы по очистке водоемов, прудов, рек, озер, каналов и судов, уборка бытового мусора, очистка от ила, а так же других наплавных загрязнений. Все эти природоохранные мероприятия значительно улучшают санитарное состояние водоемов, прудов, рек, озер и каналов, а так же внешний вид близлежащих территорий.

Большое значение для внешнего вида водоемов, прудов, рек, озер и каналов имеет очистка водной растительности. Как правило, в летний период активное развитие водной растительности значительно ухудшает экологические параметры водотоков и водоемов, затрудняет их проточность, вызывая заболачивание, и создает неприглядный облик каналов и рек.

Список литературы

1. Краковский И. И., Суда технического флота, Л., 1968.

2. Бычков Н. П., Суда технического флота, Л.—М., 1954;

3. Краковский И. И., Суда технического флота, Л., 1968.

4. Кубалов Б. Г., Пути развития взрывного дела в СССР, М., 1948;

5. Дашков А. Н., Взрывной способ образования котлованов под опоры контактной сети при электрификации железных дорог, М., 1959;

6. Акутин Г. К., Проведение выработок в мягких сжимаемых грунтах уплотнением их энергией взрыва, К., 1960;

7. Ассонов В. А., Докучаев М. М., Кукунов И. М., Буровзрывные работы, М., 1960;

8. Власов О. Е., Смирнов С. А., Основы расчета дробления горных пород взрывом, М., 1962;

9. Докучаев М. М., Родионов В. Н., Ромашов А. Н., Взрыв на выброс, М., 1963;