Подводно-технические работы, водолазное дело и мониторинг морских нефтегазовых сооружений (стр. 10 )

Рис. 49. Саморазгружающиеся плавсредства:

а — шаланда с открывающимися бортами; б — саморазгружающиеся пон­тоны; /—понтон; 2—наклонный настил; 3 — ручная лебедка; 4 — трос,

пропущенный через трубу в понтоне.

Рис. 50.Схема несамоходной речной саморазгружающейся баржи грузоподъемностью 250 т:

а - запирающее устройство закрыто; б — запирающее устройство открыто; 1-понтоны; 2 — шарниры; 3 — фермы

Применение палубных и трюмных барж требует более дли­тельного времени на перегрузку, однако позволяет выполнить каменную отсыпку более тщательно.

При отсыпке камня в постели набережных, оградительных со­оружений, строящихся вблизи берега, иногда сооружают вре­менные подмости на сваях.

Целесообразней устройство плавучего мостика из понтонов, в котором устраиваются специальные люки для отсыпки камня. По мере отсыпки профиля постели люки перекрываются щитами, а отсыпка производится в последующие люки. Мостик устанавли­вается на якорях и передвигается вдоль берега.

Можно отсыпать также камень и щебень при помощи транс­портерных лент, установленных на подмостях.

В зимнее время целесообразно использовать грузоподъем­ность льда, организовав подачу камня в постель при помощи ав­томобилей. Со льда легче выполнять разбивку и вести контроль за качеством отсыпки.

В подпричальный откос отсыпку камня рекомендуется осу­ществлять непосредственно с причала при помощи наклонной площадки, закрепленной на понтоне.

Выравнивание постелей

Выравнивание постелей осуществляется после промеров, в результате которых определяется соответствие проектным отмет­кам. Различаются следующие разновидности выравнивания по­стели: грубое, тщательное и весьма тщательное. Вид выравни­вания назначают в зависимости от конструкции возводимого со­оружения.

Грубое выравнивание откосов и поверхности постелей выпол­няется при устройстве сооружений из массивовой наброски. От­клонение от проектной отметки допускается не более ±20 см.

Тщательное выравнивание применяется при устройстве осно­ваний для установки массивов-гигантов и ряжей, по площади берм постелей набережных и для укладки бордюрных массивов, ограничивающих профиль массивовой наброски. Допускаемое отклонение от проектной отметки ±8 см.

Весьма тщательное выравнивание постели выполняется для возведения на ней стенок из правильной массивовой кладки, а также под защитные массивы, укладываемые на бермы и отко­сы. Допускаемое отклонение от проектной отметки ±3 см.

Грубое выравнивание выполняется водолазом: впадины за­брасываются камнем, излишки удаляются за пределы участка или поднимаются на поверхность. Отметки проверяются фут­штоком. В случае необходимости дополнительную подсыпку камня выполняют только после команды водолаза. Во время подсыпки камня без направляющих устройств (лотков, труб) водолаз должен быть поднят на поверхность. При подъеме кор­зины с камнем на поверхность водолазу находиться под ней за­прещается.

Тщательного выравнивания каменной постели под водой дости­гают установкой направляющих из узкоколейных рельсов (рис. 51). Для определения места укладки и направления рель­сов устанавливают буйки или вешки, затем забивают под водой колья и по ним натягивают проволоку, которая служит ориенти­ром для установки рельсов. Точность установки последних осу­ществляется футштоком. По направляющим укладывается конт­рольная рейка, которая по мере разравнивания постели переме­щается вдоль фронта работ. При устройстве наклонных посте­лей положение реек контролируется ватерпасом или плотнич­ным уровнем, установлен­ным на клинообразную под­ставку.

Иногда вместо реек при выравнивании постели под отдельно стоящие опоры при­меняют шаблоны — метал­лические рамы, размеры ко­торых соответствуют разме­рам постели. Применение их целесообразно при значи­тельном количестве отдельно стоящих опор.

Рис. 51. Равнение каменных постелей:

1— контрольная рейка; 2—натянутая про­волока; 3—направляющие.

Весьма тщательное выравнивание осуществляется водолазом, который подсы­пает мелкий камень или щебень (гальку) во все впадины и про­межутки между крупными камнями, выравнивая поверхность под нижнюю кромку контрольной рейки. Камень и щебень подают в корзинах или непосредственно сбрасывают в места, указанные водолазом.

При выравнивании каменных отсыпей под водой удобно поль­зоваться специальным бункером с отводной трубой. Бункер раз­мером 1 х 1 м укрепляют на барже со щебнем (или крепят к по­плавкам) и к нему присоединяют гофрированный шланг диамет­ром 15—20 см, по которому подают щебень. Длина шланга за­висит от глубины, на которой находится выравниваемая постель, так как конец шланга должен на 25—30 см не доходить до верха постели. Отдельные звенья шланга соединяются на фланцах. При выгрузке щебня водолаз направляет шланг и по окончании ра­боты в одном месте дает команду на передвижение баржи со щебнем вместе с бункером и шлангом в другое место.

Начиная с 1959 г., в строительных организациях, осуществля­ющих морское гидротехническое строительство, начали приме­нять механические подводные планировщики для выравнивания каменных постелей. Применение планировщиков позволило уве­личить производительность работ водолазной станции и сокра­тить сроки строительства в 2—3 раза, а также повысить качест­во работ.

Примером может служить механический планировщик (рис.52), разработанный и изготовленный в тресте Новороссийскморстрой [10].

Все оборудование планировщика смонтировано на понтоне грузоподъемностью 300 тс. На корме понтона к корпусу шарнирно прикреплены два направляющих патрубка из труб диаметром 320 мм, в которых при помощи стопорных винтов закрепляются штанги из труб диаметром 300 мм и длиной 20 м, к нижней ча­сти штанги прикреплен нож шириной 6 м.

Рис. 52. Механический плани­ровщик каменных постелей: / — направляющие патрубки; 2 — подъемный механизм стрелы; 3 — реверсивная электролебедка; 4 — понтон; 5—швартовые электроле­бедки; 6—кнехты; 7 — нож.

В рабочем положении направляющие патрубки стоят верти­кально и нож устанавливается на заданную глубину при помо­щи подъемного механизма стрелы и реверсивной электролебед­ки, укрепленных на понтоне. После окончания работ по равне­нию постели, а также при транспортировке планировщика рабо­чее устройство поднимают в верхнее положение и укладывают горизонтально на борту понтона.

Усилия ножа воспринимаются системой тросов. Передвижение планировщика вдоль каменной постели и маневрирование его осуществляется через кнехты при помощи швартовых лебедок, за­крепленных стальными канатами за мертвые якоря весом до 12 тс.

Для энергоснабжения лебедок на понтоне установлена элек­тростанция.

Техническая характеристика планировщика треста Новороссийскморстрой

Другим примером может служить планировщик типа СПУ-1, применяемый в тресте Балтморгидрострой (табл. 20).

Таблица 20. Основные технические характеристики планировщика СПУ-1

Производительность всех типов планировщиков зависит от крупности камня и высоты срезаемых бугров. На графиках (рис.53) показана эта зависимость для планировщика СПУ-1.

Рис. 53, Графики зависимости производительности пла­нировщика СПУ-1 от крупности камня и уровня пере­сыпки.

Возведение гидротехнических сооружений допускается только после уплотнения постелей.

Уплотнение постелей и набросок

Наиболее распространенным способом уплотнения подводных каменных постелей при строительстве гидротехнических соору­жений является статическая огрузка (СНиП III-И. 1—62). Так, огрузка основания секций гравитационных сооружений произво­дится массивами, изготов­ленными заранее для кладки последующих сек­ций.

На части секций огрузочные массивы уклады­вают с эксцентриситетом, чтобы создать равномер­ные напряжения по по­дошве сооружения и избе­жать его наклона во вре­мя огрузки. Если при огрузке возникают недо­пустимые неравномерные осадки, которые в даль­нейшем могут вызвать расстройство массивовой кладки сооружения, то со­ответствующие массивы после огрузки переклады­вают.

Под огрузкой соору­жение выдерживается до полного затухания осадок. Анализ фактических оса­док части сооружения по­зволяет составить прогноз возможных величин и длительности осадок от огрузки для всего сооружения, а также определить данные, которые можно учиты­вать при составлении календарных графиков производства работ для конкретных условий строительства.

Недостатками этого способа являются длительность време­ни ожидания до затухания осадок, слабое уплотнение, большие трудоемкость и стоимость.

Статическая огрузка требует дополнительной постановки и по­следующего удаления из сооружения огрузочных массивов (20— 40% всех массивов, остающихся в сооружении).

На больших глубинах, в недоступных волнениям воды осно­ваниях, а также при замене слабых грунтов устраиваются отсыпи из песчаных или гравелистых грунтов. При замене грунтов до­пускается применение крупнозернистых песков с возможно боль­шим коэффициентом внутреннего трения, а также гравий и смесь песка с гравием. В таких случаях отсыпь выдерживается опреде­ленное время (на морских сооружениях — один штормовой се­зон) перед возведением на ней сооружения для того, чтобы она самоуплотнилась. Разравнивание вообще не производится или выполняется водолазами, выравнивающими поверхности гидро­механизированным способом до достижения проектных отметок.

Рис. 54. Виброуплотнитель каменных постелей: 1- беседка; 2 — оболочка;

3 — башмак; 4-водоотводящая трубка.

Современные объемы и темпы строительства потребовали соз­дания способов ускоренного уплотнения каменных набросок.

В тресте «Новороссийскморстрой» внедрен опытный образец виброуплотнителя каменных постелей (рис.54) [11].Виброуплот­нитель состоит из железобетонного башмака, жестко соединен­ного с пустотелой железобетонной колонной-оболочкой диамет­ром 1,6 м, к которой прикреплен вибропогружатель ВП-3. Для монтажа вибропогружателя и удобства его обслуживания к на­головнику прикрепляется беседка.

Техническая характеристика виброуплотнителя

При уплотнении каменной постели выровненная поверхность соответствует тщательному разравниванию. В связи с образова­нием местных углублений при перестановке виброуплотнителя на новое место необходимо соблюдать условие: чтобы башмак ставился от ранее уплотненной зоны на расстояние примерно 1 м. Осадка виброуплотнителя достигает 40 см при толщине камен­ной наброски из известняков до 4 м. Время уплотнения состав­ляет 2,5—3,5 мин, а с перестановкой — от 7 до 20 мин. Наблюде­ниями установлено, что осадка каменной постели составляет в среднем 8—8,5 %.

В последнее время наряду с механическими уплотнителями ка­менных набросок и постелей применяют описанный ранее метод уплотнения взрывами.

Укрепительные работы

Иногда в целях укрепления дна или откосов под водой произ­водится облицовка их путем одиночного мощения камнем боль­шого габарита и веса. Техническими условиями обусловлена не­обходимость укладки каждого камня или плиты, опускаемых краном, вручную.

Координацию работы крана, выполняющего укладку камней, осуществляет водолаз. Спуск камней выполняется, по команде, отдаваемой водолазом по телефону. При отсутствии видимости

место контакта укладываемого камня (плиты) с соседними про - щупывают руками. Убедившись в правильности установки камня, водолаз сигнализирует машинисту крана о возможности подъема захватного устройства.

По мере укладки камней (плит) на место находящийся на шаланде руководитель работ фиксирует их положение на чер­теже. Точные координаты местоположения каждого камня мож­но определять по специально смонтированному на кране гори­зонтальному транспортиру, который показывает горизонтальный угол отклонения стрелы от нулевого положения, и вертикально­му угломеру стрелы, с помощью которого определяется рассто­яние от крана до места укладки соответствующего камня.

В практике строительства, а еще чаще эксплуатации мостов, в результате русловых деформаций, вызванных увеличением ско­ростей под мостами при пропуске паводка или сжатия русел в связи с сооружением дамб, появляется необходимость укрепле­ния воронок размыва у опор. Воронки размыва забрасывают камнем, устраивают фашинные тюфяки или габионные покры­тия.

При устройстве укреплений из тюфяков с пригрузкой камнем, хворостяной выстилки и каменной отсыпки применяется камень различной твердости с объемным весом не менее 1,8 тс/м3. Ка­мень, укладываемый под водой при устройстве укрепительных сооружений, не должен сноситься течением. Вес отдельных кам­ней при скорости течения 1,5 м/сек должен быть не менее 3 кгс. При возрастании скорости течения вес камней повышается до 25 кг.

Хворост для мощения применяется из побегов ивовых пород длиной 2 м и диаметре в комле 4—5 см. Для надводных частей укрепительных сооружений применяется свежесрубленный хво­рост, желательно осенней рубки. При выполнении работ летом можно применять хворост летней рубки. Чтобы хворост мог про­растать, его складируют в тени или накрывают хворостом с боль­шим количеством листвы.

Тюфяки размером в плане до десятков-сотен квадратных мет­ров опускают на дно. Габионы — проволочные корзины объемом до 1 м3, заполненные камнем. Под воду габионы сбрасывают при сильном течении, когда наброска из отдельных камней становит­ся неэффективной.

В последнее время для укрепления гидротехнических соору­жений и берегов водоемов применяется асфальтобетон. Обла­дая достаточной устойчивостью и прочностью, благодаря своей гибкости асфальтобетон приобретает особую ценность при креп­лении откосов, подверженных деформациям. Кроме того, покры­тия из асфальтобетона сравнительно недороги, поскольку для их изготовления используются в основном местные грунты: песок и суглинок и лишь 8—11% (по весу) составляет битум.

Интересные и большие работы по креплению асфальтобетоном подводных откосов берега от размыва были выполнены осенью 1962 и зимой 1963 г. на р. Дунае, в порту Рени, где было уло­жено 5,5 тыс. м2 покрытия. Асфальтобетонные маты изготовля­лись на берегу секциями длиной по 6 м, шириной 7,2 м, толщи ной 5 см. Секции армировались продольными (6 мм) и попереч­ными (12 мм) арматурными стержнями. Маты наматывались на плавучий барабан диаметром 3 м, длиной 7,8 м и весом 15 тс. После намотки мата общей длиной до 70 м вес барабана дости­гал 72 тс. Плавучий барабан транспортировался к месту укладки краном грузоподъемностью 100 т на главном и 25 тс на вспомога­тельном крюке.

Рис. 55. Схема устройства мощения под водой из

асфальтобетонных матов.

У кордона причала барабан погружался почти полностью в воду. Конец мата водолаз крепил пятью тросами к сваям при­чала. Для направления укладки матов выставлялись створные знаки. После установки крана на месте работ начинался спуск мата с барабана. Во время разматывания часть барабана (30 см) находилась выше уровня воды, что позволяло наблюдать за опус­канием с него мата.

В процессе размотки через каждые 15 м производилась пере­строповка спущенного под воду покрытия с помощью вспомога­тельного крюка крана (pиc. 55). По окончании размотки конец мата срывался с барабана и опускался на глубину 20 м.

4.5. ПОДВОДНАЯ СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Общие положения

Подводная резка и сварка применяются при ремонте трубо­проводов, усилении металлических конструкций, установке зап­лат на пробоины в шпунтовых ограждениях и плавучих средст­вах, при разделке металлоконструкций и т. д.

При организации и производстве работ по подводной сварке и резке металлов надлежит руководствоваться требованиями глав СНиП III-В. 5—62 «Металлические конструкции. Правила изго­товления, монтажа и приемки», «Едиными правилами охраны труда на водолазных работах» и соответствующими главами первой части СНиП.

Резка и сварка металлов под водой имеют свои характерные особенности и способы выполнения и отличаются от надводных.

В подводных условиях пока применяют только ручную элек­тродуговую сварку плавящимся электродом.

В последнее время начинают внедрять способ полуавтомати­ческой сварки тонкой проволокой с подачей в зону дуги углекис­лого газа.

Резка металла под водой осуществляется следующими спосо­бами.

Кислородная резка заключается в сжигании струей кислорода, нагретого пламенем металла. Для нагрева металла используется пламя жидких горючих (бензино-кислородная резка), водорода (водородно-кислородная резка) и ацетилена (ацетилено-кислородная резка).

Электродуговая резка заключается в выплавлении металла электрической дугой.

Электрокислородная резка основана на одновременном дейст­вии нагрева дугой и сжигании струей кислорода.

Воздушно-плазменная резка.

Сварка.

Сварка металлоконструкций под водой имеет свои особен­ности, требующие применения специфического оборудования и высокой квалификации водолаза.

Подводную сварку выполняют «мокрым» или «сухим» спосо­бом. При «мокрой» сварке свариваемые детали, держатель, электроды и сварщик находятся непосредственно в воде. «Су­хой» способ сварки предусматривает изоляцию от водной среды сварщика, электродов и места сварки путем применения специальных подводных камер или уплотнительных устройств.

Для «мокрой» сварки металлоконструкций под водой при­меняют дуговую сварку. Газовый пузырь (рис.56) при горении дуги под водой состоит из паров металла, продуктов горения электродной обмазки и водорода. Под действием дуги вода во­круг нее разлагается, в результате чего образуется водород и кислород. Водород поднимается на поверхность воды, а кисло­род соединяется с расплавленным металлом, образуя окислы.

Рис. 56. Схема горения сварочной дуги под водой:

1—пузырьки газа; 2 — непроницаемое по­крытие; 3— обмазка; 4— металлический стержень; 5 — облако из продуктов горе­ния; 6 — козырек; 7 — сварочная ванна; 8 — дуга; 9 — парогазовыи пузырь; 10. шлак

Электродная обмазка ме­нее теплопроводна, чем метал­лический стержень электрода, поэтому она плавится медлен­нее стержня, что, приводит к образованию козырька, под­держивающего устойчивость, газового пузыря.

Для подводной электросвар­ки применяют электроды марок ЛМС-5, ЦН-П, ЭПС-5, ЭПС-52, ЭПО-55 и Р-2 с эластичным непроницаемым покрытием, состоящим из смеси воска, парафи­на, железного сурика, мела, стекла, портландцемента, мрамора, полевого шпата и других веществ.

В качестве сварочного кабеля используются кабели марок: РШМ и НРШМ, рассчитанные на напряжение 500 В и имею­щие усиленную изоляцию. Сечение сварочного кабеля на участ­ке, находящемся в руках водолаза, должно быть не менее 70 мм2.

Режимы сварки металлоконструкций, определяемые силой сварочного тока, зависят от вида работ, толщины металла, диаметра электрода и могут быть определены по данным табл. 21.

На качество сварного шва существенное влияние оказывают окружающие условия. Сильное течение, пониженная темпера­тура воды в сравнении с воздухом и плохая видимость отри­цательно сказываются на производительности водолаза-сварщи­ка и на качестве сварки.

Контроль за сварочной дугой в подводных условиях также осложнен. Газовый пузырь, образующийся в результате гидро­лиза воды, увеличивает нестабильность дуги и вызывает ее сжатие. Тепловые потери в окружающую среду в сочетании с высокой проводимостью дуги вынуждают на 20—30% увеличи­вать силу тока для электродов одного и того же диаметра по сравнению со сваркой в атмосферных условиях.

Давление воды также оказывает влияние на качество свар­ного шва. Повышенное давление ухудшает металлургический состав наплавленного металла. Установлено, что с увеличени­ем глубины происходит заметное снижение содержания углерода, марганца и кремния в наплавленном металле сварного шва.

В последние годы наряду с совершенствованием ручной элек­тросварки под водой внедряют полуавтоматическую сварку, позволяющую облегчить и упростить труд водолазов-сварщи­ков. Для полуавтоматической сварки металлоконструкций под водой используют отечественный полуавтомат А1660 («Нептун 5») с основными характеристиками:

Напряжение питающей сети, В, 127)

Потребляемая мощность, кВт,6

Сила сварочного тока, А.

Диаметр электродной проволоки, мм 1,6—2

Скорость подачи электродной прово­локи, м/мин...1,5—11,5

Масса погружаемого контейнера в воде, кг 12

Глубина воды, м...... до 60

Полуавтомат «Нептун-5» состоит из источника питания, пульта управления, держателя с рукавами и контейнера с ка­тушкой для электродной проволоки и механизмом ее подачи.

В практике выполнения сварочных работ под водой, как ука­зано выше, применяют так называемый «сухой» способ с ис­пользованием подводных камер. В таких камерах, заполняемых сжатым газом, вытесняющим воду, используют чаще всего сварку вольфрамовым электродом в среде инертного газа.

Таблица 21

	Толщина	Диаметр	Сила сва'Роч-
Вид работ	металла, мм	электрода, мм	ного тока, А
Наплавка поверхностей	4—6	4	200—240
То же	6—12	5	250—300
»	Более 12	6	300—380
Заварка трещин и сварка стыковых	3—5	4	200—220
швов без разделки кромок
То же	6—8	5	250—270
»	Более 8	5	270—300
То же с разделкой кромок	6—8	4	200—220
»	Более 8
	1-й слой	4	220—240
	2-й слой	5	250—300
Сварка валиковых швов	4—6	4	200—230
То же	6—10	5	250—300
»	Более 10
	1-й слой	4	220—240
	2-й слой	5—6	300—400
Прихватка листов под валиковый	6 и выше	4	200—230
шов
Обварка головок заклепок и кро-	—	4	200—240
мок листов ниточным валиком

Обычные электроды для ручной сварки в подводных камерах не применяют, так как га­зы, образующиеся при рас­плавлении флюса, делают не­возможной работу сварщика в ограниченном пространстве ка­меры.