Типовая технологическая карта (ТТК)

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 Типовая технологическая карта разработана на дноуглубительные работы.

Общие сведения

 С помощью дноуглубительных снарядов производятся следующие основные виды дноуглубительных работ:

 создание новых искусственных глубин на подходных каналах, акваториях портов и судоремонтных заводов, создание подводных котлованов для гидротехнических сооружений и плавучих доков, а также траншей для прокладки кабелей и трубопроводов (капитальные работы);

 поддержание заданных ранее существовавших глубин на каналах и акваториях для целей судоходства (ремонтные работы);

 разработка судоходных каналов;

 разработка подводных карьеров для добычи гравия и песка для строительных целей, ракушечника на корм домашней птицы и для получения извести и др.;

 добыча полезных ископаемых из подводных залежей прибрежного шельфа с применением дноуглубительной техники (титанового сырья, железной руды, золота, платины, алмазов, цементного сырья, фосфоритов и др.).

 Работы на существующих каналах и акваториях по удалению наносного грунта с одновременным увеличением габаритов пути по глубине и ширине в отличие от капитальных и ремонтных работ иногда называют смешанными.

 Для поддержания судоходных условий на подходных каналах и акваториях портов ежегодно выполняются дноуглубительные работы, измеряемые несколькими десятками миллионов кубометров грунта. Так, например, объем дноуглубления по подходному каналу к Угольной гавани порта Мариуполь (длина канала =17,5 км, ширина =100 м, глубина =8,6 м) составляет 1,7 млн. м в год, ежегодный объем ремонтного дноуглубления на подходном канале к Вентспилсскому порту (=6,4 км, =м, =,7 м) - 0,3-0,4 млн. м, на подходном канале к порту Херсон (=40 км, =100 м, =8,25 м) - 1,1 млн. м, к порту Ильичевск (=1,2 км, =140 м, =13,5 м) - 0,09 млн. м, к Красноводскому порту (=25,5 км, =м, =6,4 м) - 1,5 млн. м. В целом по странам СНГ только в морских каналах извлекается грунта свыше 40 млн. м в год, в том числе в Черноморско-Азовском бассейне около 14 млн. м при длине морских каналов 230 км.

Классификация грунтов

 В основу классификации положены физико-механические свойства грунтов.

 Все грунты делятся на 6 гранулометрических классов: I - галька (щебень); II - гравий (дресва); III - пески; IV - супеси; V - суглинки; VI - глины. При несвязных грунтах класс (I, II или III) присваивается по процентному содержанию фракций разной крупности, при связных грунтах класс (IV, V или VI) - по числу пластичности.

 Для песчаных грунтов учитывается плотность (наименование плотный, средней плотности или рыхлый присваивается по коэффициенту пористости, плотности или на основе результатов полевых исследований).

 Наименование связного грунта (от текучего до твердого) дается по показателю текучести (показателю консистенции).

 Прилипаемость можно охарактеризовать усилием, необходимым для отрыва от грунта металлической пластины, прижатой к его поверхности.

 На основе определения перечисленных количественных характеристик грунту присваивается группа по трудности разработки:

 I - илы скрытотекучие, суглинки и глины скрытотекучие;

 II - пески средней плотности, супеси пластичные, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных слабоприлипаемых;

 III - пески рыхлые, ракушечно-песчаные грунты, супеси текучие, илы текучие, ракушечно-илистые грунты;

 IV - гравий, ракушечниковые грунты, пески гравелистые, пески сгравием, супеси пластичные с гравием, пески плотные, супеси полутвердые, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных среднеприлипаемых;

 V - супеси твердые, суглинки и глины полутвердые сильноприлипаемые, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных сильноприлипаемых;

 VI - галька, грунты с галькой, гравийно-глинистые грунты, гравийно-супесчаные грунты, галечные грунты, суглинки и глины твердые, глины полутвердые особо прилипаемые;

 VII - грунты с пределом прочности при сжатии от 1,0 до 1,5 МПа и более прочные, предварительно разрыхленные, до 20 см в поперечнике.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Схемы выполнения дноуглубительных работ

 Дноуглубительные работы организуются комплексно по одной из следующих основных схем:

 разработка с доставкой грунта в трюме самоотвозного землесосного снаряда или в шаландах на подводную свалку или в подводное сооружение;

 разработка с доставкой грунта в трюме самоотвозного землесосного снаряда с дальнейшим рефулированием к месту укладки или разработка с отвозкой шаландами и выгрузкой рефулерным шаландоразгружателем;

 разработка грунта землесосным снарядом или комбинированным многочерпаковым снарядом с рефулированием грунта по трубопроводу в подводный или надводный отвал или в намываемое сооружение.

 Указанные схемы охватывают также способ образования и подъема территории рефулированием, который получил в портовом гидротехническом строительстве очень широкое применение. В подобных случаях грунт может также разрабатываться на береговых карьерах гидромониторами и по пульпопроводу подаваться на карты намыва.

 Типы дноуглубительных снарядов выбираются с учетом реальных возможностей на основе технико-экономических расчетов в зависимости от объема работ, природных условий и требований охраны окружающей среды, физико-механических свойств грунта, толщины снимаемого слоя, глубины, конфигурации и расположения выемки, дальности транспортирования грунта, сроков выполнения работ и других факторов.

 Указания по выбору типа земснаряда, подготовке к работам, технологии и организации, по хозяйственному расчету и техническому контролю за дноуглубительными работами приведены в РД.

Подготовительные работы

 Они осуществляются на основе разработанного технического проекта на капитальные работы или технического задания на ремонтные работы.

 Для обеспечения безопасности работы должно быть осуществлено траление рабочего участка, т. е. участка черпания, свалок и подходов к ним. Обнаруженные препятствия должны быть сразу же отвехованы, затем обследованы водолазами и удалены или ограждены знаками навигационного ограждения, которые при круглосуточной работе должны быть светящимися.

 Рабочие бровки прорези должны быть обозначены тремя светящимися створными вехами. При установке их на берегу достаточно две вехи. Начало, конец и места поворота прорези обозначаются вехами или буйками. При разработке грунта слоями должны быть обвехованы линии рабочих бровок каждого слоя.

 Вехи должны быть забиты в грунт; применение плавучих бровочных створных вех допускается только при ремонтном дноуглублении каналов.

 На участках большой протяженности, углубляемых папильонажными земснарядами, створные вехи устанавливают на расстоянии м от земснаряда; расстояние между вехами на линии бровки должно быть 100-200 м.

 Глубоководная свалка практически неограниченной вместимости обозначается одним светящимся буем. Разгрузка шаланд или самоотвозных землесосных снарядов осуществляется вокруг этого буя.

 Свалка ограниченной площади и ограниченной вместимости ограждается двумя светящимися буями, обозначающими наиболее удаленную от участка дноуглубления границу свалки. По мере заполнения свалки грунтом буи передвигают в сторону участка дноуглубления. Навигационное ограждение подходов к свалке должно обеспечивать круглосуточную работу грунтоотвозных средств.

 Если площадь береговой свалки ограничена, она должна быть обвалована по периметру и оборудована расчетным количеством водосбросных колодцев или водосливов.

 В технической документации на производство дноуглубительных работ указывается проектная глубина черпания, отметка принятого в проекте отсчетного уровня и привязка этого уровня к нулю порта. Водомерные наблюдения организуются путем установки в непосредственной близости от участка работ рабочей водомерной рейки (отсчет по ней делается с помощью бинокля с борта земснаряда, а при отсутствии видимости к рейке периодически посылается шлюпка или катер) и контрольной рейки в защищенном месте. Наиболее удобными являются радиорейки.

Рабочие перемещения земснарядов папильонажным способом

 Рабочими перемещениями называют движение дноуглубительного снаряда (грунтозаборного органа) в определенной последовательности, при которой обеспечивается постоянный контакт грунтоприемника с грунтом и наиболее эффективное использование снаряда.

 Разрабатывают прорези в основном двумя способами: папильонажным (поперечным) с помощью якорного, свайно - безъякорного и свайно-якорного папильонирования и траншейным (продольным).

 При папильонажном способе посредством оперативных канатов, закрепленных за рабочие якоря (выбирание канатов с одного борта и травление с противоположного), снаряд перемещают поперек прорези. При этом диаметральная плоскость снаряда может быть параллельна оси прорези или наклонена к ней под углом. В зависимости от этого различают четыре способа папильонирования: параллельный, веерный, крестовый и багермейстерский.

 Перемещаясь поперек прорези, снаряд разрабатывает полосу грунта, так называемую папильонажную ленту, шириной 0,5-2 м в направлении длины прорези, затем происходит подача снаряда вперед вдоль прорези на 0,5-2 м и в процессе перемещения поперек прорези в обратном направлении разрабатывается новая полоса и т. д.

 В процессе параллельного папильонирования (рис.1, а) диаметральная плоскость снаряда все время параллельна оси прорези. Таким образом, снаряд должен выходить за бровку прорези. Поэтому забровочные глубины должны быть больше осадки снаряда и шаланды.

 

Рис.1. Схемы папильонирования:

а -параллельный; б -веерный; в -крестовый; г- багермейстерский; / - левая бровка; // - правая бровка; /// - направление течения; IV- направление движения земснаряда

 Этот способ может применяться в закрытых акваториях, при наличии легких грунтов и небольшой толщины снимаемого слоя; в основном этот способ применяется при использовании землесосных снарядов.

 При веерном папильонировании (рис.1, б) корма снаряда перемещается незначительно (в предельном случае остается на месте), а нос перемещается от одной кромки прорези к другой. Подобные перемещения напоминают движения веера. Этот способ применяется при отсутствии достаточных забровочных глубин: здесь снаряд подходит к мелкой бровке не корпусом, а грунтоприемным устройством. При приближении к кромке прорези снаряд разворачивают так, чтобы нижний конец черпаковой рамы (всасывающей трубы) и скула снаряда находились на линии кромки прорези. Веерный способ применяется на нешироких прорезях при

 ,

 где  - ширина прорези;

  - длина снаряда вместе с выступающей из корпуса черпаковой рамой или всасывающей трубой; 30°35°.

 При значительном сужении прорези веерный способ становится неприменимым и приходится использовать крестовое папильонирование (рис.1, в),при котором носовую часть снаряда перемещают к одной кромке, а кормовую - к другой, выбирая два накрест лежащих боковых каната. Таким образом, нос и корма все время перемещаются в противоположные стороны: когда нос подходит к левой бровке, корма будет у правой и наоборот, т. е. снаряд как бы вращается вокруг некоторой средней точки.

 При таком способе возможно разрабатывать прорези, за кромками которых глубины меньше осадки земснаряда. Этот способ применяется сравнительно редко, например при разработке снарядами больших размеров узких входов в затоны и ковши для отстаивания судов. Минимальная ширина прорези для этого случая

 .

 При багермейстерском (комбинированном) папильонировании (рис.1, г) диаметральная плоскость снаряда при перемещении поперек прорези наклонена к оси прорези под одним и тем же острым углом ; в зависимости от условий 15°35°.

 Двигаясь вправо под постоянным углом  (положение А) и подойдя к бровке, снаряд разворачивается параллельно оси прорези, делает подачу вперед, затем отводит корму за бровку. Когда его диаметральная плоскость окажется под углом  к бровке, снаряд начинает перемещаться к левой бровке, соблюдая при этом угол  (положение Б),и т. д. Такова схема перемещений, если глубина на бровке больше осадки снаряда.

 Если глубина на бровке меньше осадки снаряда (этим способом можно разрабатывать даже сухой берег), то при приближении к бровке снаряд разворачивают так, чтобы нижний конец черпаковой рамы и скула снаряда находились на линии бровки прорези. В таком положении, не выдвигаясь за бровку, снаряд делает подачу вперед и, двигаясь влево, начинает разрабатывать следующий папильонажный ход. При этом снаряд разворачивает нос в сторону левой бровки, пока не займет положение Б,и т. д. Таким образом в этом способе как бы совмещаются параллельный и крестообразный папильонаж.

 При багермейстерском папильонаже улучшаются условия резания грунта (уменьшается мятие грунта боковой поверхностью черпака), создаются оптимальные условия для наполнения черпаков и резко уменьшается возможность сбрасывания черпаковой цепи с нижнего барабана: составляющая реактивного давления со стороны грунта прижимает черпаки к барабану. Этот способ, являющийся в дноуглублении основным, применяется в условиях интенсивного судоходства на участках дноуглубления при сравнительно широких прорезях, когда

 .

 При папильонировании прорезь разбивают на серии и разработку начинают с верхней по течению серии. При разработке каждой серии снаряд движется навстречу течению (технология, называемая сериями "сверху-вниз", а внутри серии - папильонажными лентами "снизу-вверх").

 При папильонировании в общем случае необходимо иметь шесть канатов и шесть якорей: передний (носовой) авантовый, задний становой (кормовой), два передних папильонажных (боковых) и два задних папильонажных (боковых).

 Землесосные снаряды, оборудованные папильонажными всасывающими грунтоприемниками и фрезерными рыхлителями, папильонируют аналогично многочерпаковым снарядам.

Дноуглубительные работы шаландовыми и шаландо-рефулерными многочерпаковыми снарядами

 Часовая производительность снаряда зависит от коэффициента наполнения черпаков, коэффициента разрыхления грунта и скорости движения черпаковой цепи (числа черпаков, проходящих в минуту). Полное наполнение черпаков можно достичь при достаточной толщине слоя срезаемого грунта: в тонких слоях в момент выхода черпаков из грунта плоскость зева занимает наклонное положение и наполнение уменьшается. С увеличением прилипаемости для улучшения опорожнения черпаков их наполнение уменьшают, а скорость движения черпаковой цепи снижают. В плотных грунтах наполнение черпаков уменьшают для облегчения отделения грунта от дна. При связных грунтах наполнение черпаков от глубины черпания не зависит.

 Производительность снаряда  зависит от толщины снимаемого слоя ,от подачи по становому канату , т. е. от ширины папильонажной ленты и от скорости папильонирования :  

 .

 При неизменной толщине  произведение  должно оставаться постоянным. Поэтому при изменении скорости папильонирования нужно изменить подачу, а в целом значения  и  должны обеспечить достижение максимального коэффициента использования вместимости черпака.

 По ходу работы снаряда следует систематически проверять: производительность снаряда, состояние створных знаков и плавучей обстановки, характеристики разрабатываемого грунта (по пробам), глубину прорези, ширину рабочей прорези по контрольным замерам между нижними бровками выемки. Пробы связных грунтов отбирают из черпаков или с разрыхлителя, а на самоотвозном землесосном снаряде - с грунтоприемника. Пробы несвязных грунтов отбирают водолазы, или используют для этого грунтоносы.

 Морские многочерпаковые шаландовые земснаряды очень широко применяются в РФ, их рекомендуется применять в основном на тяжелых грунтах V-VII групп по трудности разработки или на более легких, но засоренных грунтах, а также в стесненных условиях.

 Применение рефулерного способа удаления грунта от многочерпаковых снарядов более эффективно по сравнению с шаландовым в условиях, когда участок защищен от волн, а грунт не имеет крупных включений (более 100 мм в поперечнике).

 Многочерпаковые снаряды также получили распространение, например, во Франции, где их производительность достигает до 1200 м/ч и более при вместимости черпака до 1,5 м и более.

Скалодробильные снаряды

 Трещиноватые породы иногда можно разрабатывать земснарядами без предварительного разрушения. Однако в большинстве случаев прямая разработка скальных пород земснарядами невозможна, поэтому приходится предварительно дробить скальные грунты специальными снарядами. Вблизи от гидротехнических сооружений, от мест прокладки трубопроводов и т. п., где взрывные работы недопустимы, этот способ единственно возможен.

 Скалу разрушают тяжелыми долотами или пневматическими молотами. Простейшее скалодробительное устройство представляет собой долото массой 5-30 т, подвешенное к концу стрелы штангового снаряда. Долото под действием своего веса скользит вниз по направляющей обойме и дробит грунт на глубине 6-17 м. Частота ударов составляет 50-180 в час.

 Для дробления большого объема грунта применяют специальные скалодробильные снаряды, работающие совместно со штанговым, грейферным или многочерпаковым снарядом. Скалодробильный снаряд с падающим тяжелым долотом оборудован перемещающейся по вертикали трубой, в которой обеспечивается свободное падение долота с частотой 45-50 ударов в час. Необходимая глубина дробления обеспечивается несколькими ударами долота с одной позиции снаряда, после чего снаряд оперативными канатами перемещают на следующую позицию и серию ударов повторяют. В этом случае дробление скалы в прорези осуществляется поперечными лентами. Долотами разрушают толстые слои грунта на сравнительно крупные обломки. В зависимости от прочности скалы производительность снаряда составляет 3-30 м/ч.

 Скалодробильные снаряды с пневматическими молотами имеют вырез в средней части корпуса, над которой вдоль выреза по рельсам перемещаются два мостовых самоходных крана. По каждому из кранов поперек выреза перемещается электротележка с пневматическим молотом и долотом. Оба молота работают одновременно.

 По достижении заданной глубины дробления молоты поднимают и передвигают на размер шага, зависящий от толщины разрушаемого слоя и прочности скалы. В скале X-XI категории шаг  (рис.2) равен 30 см, запас на неровность выработки - 20-30 см.

 

Рис.2. Две схемы перемещений пневматических молотов в пределах позиции длиной  и шириной ,при которых молоты не мешают один другому:

а- первая схема: б- вторая схема; 1- начало работы первого молота; 2 -начало работы второго молота; 3- участки, разрабатываемые молотами во вторую очередь

 При выполнении скалодробильных работ прорезь разбивают по длине на участки-серии, длина которых  равна длине рабочего хода молотов в пределах выреза корпуса (20 м). При работе по первой схеме (рис.2, а)молоты могут перемещаться также поперек позиции, т. е. по линиям 1-1’, 2-2’.Снаряд раскрепляют на двух становых и четырех боковых якорях. После разработки скалы в пределах одной позиции оба молота ставят на дно вдоль того борта, в сторону которого будет произведено перемещение снаряда. Боковыми канатами снаряд перемещают поперек выреза до тех пор, пока оба молота окажутся у противоположной кромки выреза. Разработав все позиции серии, снаряд переводят на следующую серию.

 Масса пневматических молотов может составлять, например, 1800, 3500 и 6000 кг; масса долот соответственно 220, 435 и 1200 кг.

 Толщина разрабатываемого слоя 0,5-1,8 м, производительность одного молота 5-20 м/ч, размер фракций при дроблении не превышает 20-40 см.

Землесосные снаряды

 Пульпа может существовать только в движении. Подачей или расходом называют объем пульпы (или воды), проходящей через насос или трубопровод за единицу времени. В верхних слоях сечения трубы движутся мелкие частицы, в нижних слоях - крупные фракции, а часть из них может перемещаться не только во взвешенном состоянии, но и волоком.

 С возрастанием насыщенности пульпы грунтом в нижней части грунтопровода образуется слой осадка, который называют "мертным". При наличии такого слоя (высота его не должна превышать четверти, в крайнем случае, трети диаметра) возможно устойчивое и длительное транспортирование пульпы.

 Содержание грунта в пульпе характеризуется ее консистенцией (отношением объема грунта в естественном состоянии на дне к объему пульпы) и плотностью (отношением массы пульпы к ее объему).

 Произведение производительности насоса по пульпе (расхода)  и консистенции (насыщения пульпы грунтом)  определяет производительность  насосной установки по грунту

 ,

где  - площадь сечения грунтопровода;

  - скорость пульпы в грунтопроводе.

 Оптимальным называют режим, при котором землесосный снаряд имеет наибольшую производительность по грунту. Для достижения этого необходимо обеспечивать в процессе работы максимально возможное значение произведения .С увеличением насыщения пульпы скорость ее движения уменьшается, при перенасыщении пульпы происходят забои грунтопровода и получается недостаточно чистая выработка прорези.

 Среднюю скорость пульпы, при которой частицы грунта, перемещающиеся в нижнем слое грунтопровода, находятся на грани выпадения в осадок, называют критической. При уменьшении скорости пульпы (или увеличении консистенции) образуется осадок, при возрастании скорости осадок уносится потоком пульпы.

 Откосы характеризуются отношением высоты  к заложению  (при =1 м, =3 м откос будет 1:3) или коэффициентом заложения откоса  (при =1 м, =3м, =3), называемым также коэффициентом откоса.

 Ширина рабочей прорези  - (рис.3) устанавливается с учетом заданной ширины  прорези по дну и заложения  естественного откоса грунта в каждом слое. При углублении участка однородного грунта большой толщины несколькими слоями, в том числе при разработке котлованов, бровочные рабочие створы и ширина рабочей прорези устанавливаются для каждого слоя.

 

Рис.3. Схема определения ширины прорези для двухслойного грунта с заложениями естественных откосов  и  

 Разрабатываемую снарядом прорезь по длине делят на так называемые серии. Под длиной серии понимают максимальную длину участка прорези, проходимую снарядом без перекладки рабочих якорей и без перевода концевого понтона грунтопровода. Вдоль прорези длины серий принимаются, как правило, постоянными; они колеблются от 25 м для малых земснарядов до 250-300 м для крупных.

 При траншейном способе серию по ширине делят на участки, называемые траншеями. Ширина траншей, разрабатываемых землесосными снарядами с щелевидными грунтоприемниками, обычно равна ширине корпуса снаряда и колеблется от 7 до 10 м. Снаряд в процессе разработки траншеи движется только грунтоприемником вперед.

 Непосредственно сразу после прохода грунтоприемника шириной ,опущенного на глубину  (рис.4), через данное поперечное сечение в грунте образуется траншея ABCDс крутыми, так называемыми мгновенными откосами АВи CD.В дальнейшем откосы будут осыпаться, нижняя часть траншей ABCDбудет засыпана грунтом и на дне образуются установившиеся откосы NRи RS.Таким образом, для того чтобы на гребнях траншей была требуемая глубина, грунтоприемник должен быть опущен на глубину  которую можно найти, приравняв площади траншей с мгновенными (ABCD)и установившимися (MNRSP)откосами.

 

Рис.4. Разработка прорези траншейным землесосным снарядом:

/ - рабочее дно; // - проектное дно

 Регулирование скорости движения по траншее осуществляется по показаниям вакуумметра и манометра грунтонасосной установки путем изменения скорости выбирания носового станового каната: при чрезмерной скорости снаряда разряжение возрастает до 0,08 МПа и происходит такое насыщение пульпы грунтом, при котором появляются признаки начинающегося забоя грунтопровода.

 Траншейный способ является наиболее распространенным методом разработки прорезей землесосными снарядами. Применяется он в несвязных грунтах в морских и в речных условиях. Всасывающие приемники большинства землесосных снарядов позволяют делать рабочий ход с забором грунта только в одну сторону: по течению (такие перемещения более предпочтительны) или против течения.

 Папильонажный способ перемещения землесосных снарядов применяется в морских и в речных условиях. При работе без разрыхлителей этот способ малоэффективен: производительность по грунту остается низкой (в 1,25-1,5 раза ниже, чем при траншейном способе) вследствие подсоса воды в грунтоприемник со стороны, противоположной направлению движению землесосного снаряда. При отсутствии разрыхлителя папильонажный способ может применяться на песчаных грунтах с незначительной толщиной удаляемого слоя.

 Подача  и скорость папильонирования  являются основными параметрами, определяющими производительность землесосного снаряда.

 Приравнивая производительности по грунтозабору и грунтоудалению, получим равенство, из которого можно определить любой параметр, задаваясь значением остальных, т. е.

 .

 Контролируя  и  по показаниям папильонажемеров (измеряет скорость выбирания каната, но шкала прибора проградуирована так, что по ней определяется скорость боковых перемещений снаряда) и подачемера (по этому прибору, шкала которого имеет деления по 0,01 м, определяются размеры отдельных подач по становому канату), можно поддерживать оптимальную производительность снаряда по грунтозабору.

 Ширину папильонажной ленты, т. е. подачу вперед по прорези, принимают такой, чтобы на гребнях образующихся поперечных траншей была обеспечена проектная глубина (схема аналогична рис.4).

 Размер  принимают равным 1,15-1,25 длины всасывающего отверстия (зева) грунтоприемника; анализируя показания вакуумметра и консистометра, устанавливают скорость папильонирования.

 Землесосные снаряды, оборудованные фрезерными разрыхлителями и сваями, ведут разработку прорези только папильонированием, называемым в этом случае свайно-тросовым папильонированием. Ширина прорези составляет 1,2-1,4 длины землесосного снаряда вместе с выступающим разрыхлительным устройством; более широкие прорези разбиваются на отдельные полосы, каждая из которых разрабатывается отдельно.

 Первый вид (рис.5, а) свайного папильонажного устройства, устанавливаемого на строительных землесосных снарядах, является наиболее простым и распространенным. При перемещении землесосного снаряда с помощью передних папильонажных канатов от правой бровки к левой снаряд поворачивается вокруг опущенной в грунт сваи 1, а свая 2в это время поднята. У левой бровки свая 2,занявшая положение 2’,опускается в грунт, а свая 1поднимается и снаряд вокруг сваи 2’папильонирует к правой бровке. Затем снаряд поворачивается вокруг сваи 1’(на рисунке не показана) к левой бровке и т. д. Таким образом, попеременно левая и правая сваи становятся рабочими и снаряд как бы шагает вперед по прорези, перемещаясь при каждом папильонаже на расстояние .

 

Рис.5. Схемы разработки прорези землесосными снарядами при свайно-тросовом папильонировании

 В рассматриваемом случае землесосный снаряд не делает подачи вперед на бровках и между смежными папильонажными лентами остаются неразработанные гребни грунта.  

 В свайно-папильонажном устройстве второго типа (рис.5, б) снаряд от правой бровки к левой перемещается вокруг опущенной на грунт сваи 1при поднятой свае 2.У левой бровки сваю 2,расположенную в передней части кормового выреза в корпусе землесоса, опускают в грунт, сваю 1поднимают и подтягивают снаряд на передних канатах на размер подачи вперед, в результате чего передняя свая оказывается в задней части выреза (положение 2’на рис.5, б). После этого переднюю сваю 2’поднимают, а заднюю 1’опускают в грунт и снаряд поворачивается вокруг нее к правой бровке прорези. Таким образом, рабочей является одна задняя свая 1.

 Ко второму типу относятся также широко применяемые в настоящее время землесосные снаряды с свайно-напорным ходом, у которых имеется одна рабочая свая, расположенная в кормовом вырезе. Снаряд проходит папильонажную ленту, поворачиваясь вокруг этой сваи, а на бровке, отталкиваясь от рабочей сваи с помощью специального механизма напорного хода, осуществляет подачу вперед и вновь поворачивается вокруг сваи, двигаясь в другую сторону. После нескольких подач полезная длина кормового выреза окажется исчерпанной. В этом случае снаряд, оказавшись в положении, когда его диаметральная плоскость совпадает с осью прорези, останавливается и в грунт опускается вспомогательная свая. После этого рабочая свая поднимается, вместе с тележкой переводится в переднюю часть кормового выреза и опускается на грунт, а вспомогательная свая поднимается. Таким образом, снаряд получает возможность, вращаясь вокруг рабочей сваи, продолжать разработку оставшейся части папильонажной ленты и на бровках вновь осуществлять подачи вперед.

 Из механических разрыхлителей на якорных землесосных снарядах наибольшее распространение получили фрезерные рыхлители преимущественно одностороннего (обычно правого) вращения, применяемые на связных и несвязных грунтах. Глинистые грунты разрезаются на отдельные куски, которые затем всасываются. Оптимальная толщина слоя  грунта (рис.6), обеспечивающего максимальную производительность снаряда, составляет 0,7-0,9 среднего диаметра фрезы. Минимальная толщина слоя грунта 0,2-0,3 м. В связных грунтах максимальная толщина слоя 1,5; в несвязных грунтах она может быть значительно больше.

 

Рис.6. Гребни между папильонажными лентами при работе землесоса с фрезерным рыхлителем:

1 -вал рыхлителя; 2- всасывающая труба

 Расстояние между точками  и ,т. е. положениями фрезы при разработке двух смежных папильонажных лент составляет подачу по авантовому канату. Как видно из рис.8, с увеличением подачи  площадь  папильонажной ленты и высота гребней  (неровности выработки) возрастают, а полезная толщина удаляемого слоя грунта  уменьшается. Высота гребней  с увеличением глубины всасывания (и увеличением угла ) возрастает. На производительность резания большое влияние оказывает частота вращения фрезы и скорость папильонирования, зависящая от подачи.

 В отличие от якорных самоотвозные землесосные снаряды обладают повышенной способностью работать на участках, подверженных ветру и волнению. Носовое подруливающее устройство позволяет выдерживать курс в процессе грунтозабора и предотвращает возможность навала всасывающей трубой и корпусом на бровку канала, работа вблизи которого особенно сложна и должна выполняться в светлое время суток. Поэтому самоотвозные трюмные и трюмно-рефулерные землесосные снаряды широко применяются при выполнении ремонтных дноуглубительных работ на судоходных каналах, где не должно быть помех для судоходства. При появлении плавающего льда работа самоотвозного землесосного снаряда, как правило, прекращается.

 Существует три способа определения объема грунта в трюме:

 по замеренным осадкам судна (используются осадкомеры или осадкографы);

 по обмеру грунта в трюме (применяется, если состояние грунта позволяет футштоком зафиксировать его поверхность);

 по замеру насыщенности пульпы (может применяться только при работе без перелива; насыщенность пульпы определяется по приборам).

 Для повышения производительности землесосного снаряда загрузку его грунтом производят с использованием слива осветленной воды. Трюмы оборудуются обычно тремя уровнями переливов: нижний - при загрузке грунтом плотностью 1,9-2,0 т/м, средний - плотностью 1,4-1,5 т/м, верхний - при загрузке илистой пульпой плотностью 1,2-1,3 т/м.

 При определении оптимального времени работы с переливом возможны два крайних случая:

 весь грунт (галька, крупнозернистый песок) осаждается в трюме, а в перелив уходит только вода. Время работы с переливом определяется достижением предельной осадки;

 осаждение грунта в трюме не происходит (разжиженные илы) и работа с переливом нецелесообразна.

 При углублении узких рек и каналов применяют способ удаления пульпы через конические насадки (пульпометы). Насадка устанавливается в конце корпусного напорного грунтопровода или в конце укороченного плавучего грунтопровода.

 Землесосные снаряды без рыхлителей применяют при разработке несвязных грунтов. Уплотненные и заиленные несвязные грунты разрабатывают землесосными снарядами с гидравлическими рыхлителями. Связные малозасоренные грунты и толстые слои несвязных грунтов удаляют землесосными снарядами с механическими рыхлителями. Рыхлители любых типов могут применяться в землесосных снарядах при разработке гравелистых и галечных грунтов, но при этом происходит очень быстрое изнашивание грунтовых насосов и грунтопровода. В целом землесосные снаряды являются наиболее эффективными дноуглубительными средствами: себестоимость извлечения грунта у них в 2-2,5 раза ниже, чем у многочерпаковых снарядов одинаковой производительности.

 Лотковые и землесосные снаряды с выбросом пульпы через насадки на стреловой трубе могут применяться на узких прорезях шириной менее 0,75 длины лотка или дальности выброса пульпы, а также на устьевых участках рек и на водохранилищах, где часты волнения.

 Ремонтные дноуглубительные работы на судоходных каналах наиболее эффективно выполнять самоотвозными трюмно-рефулерными землесосными снарядами. Работы по развитию габаритов судоходных каналов в несвязных грунтах без крупных включений (I-III группы по трудности разработки) также наиболее эффективно выполнять с использованием этих снарядов.

 Применение папильонажных землесосных снарядов с рефулерным способом удаления грунта эффективно при разработке грунтов I-V групп без включений, преимущественно на защищенных от волн участках работ, а также при необходимости создания территории из разрабатываемых грунтов.

 Приведем основные характеристики самоотвозного землесосного снаряда "Тилигульский" с трюмом вместимостью 1000 м, в Югославии и прибывшего в Одессу.

 Землесосный снаряд имеет два винта регулируемого шага и управляемое с мостика носовое подруливающее устройство. Снаряд предназначен для разработки гравия, песка, ила и мягкой глины с помощью двух расположенных по бортам волочащихся всасывающих труб диаметром 600 мм. Обе трубы, оборудованные волновыми компенсаторами, снабжены грунтоприемниками с соплами для гидроразрыхления и трубопроводом системы гидроразмыва. Имеется два типа легкозаменяемых грунтоприемников: для ила и для песка.

 Максимальная длина снаряда 80,5 м, осадка с грузом 4,2 м, глубина всасывания от 4,5 до 20 м, дедвейт 2024 т, скорость 11 уз. Землесосный снаряд может работать при высоте волны до 2-2,5 м, при носовом или боковом ветре при =-10 °С. Одноместные и двухместные каюты для 34 человек с кондиционированием воздуха расположены над верхней палубой.

 Вместимость трюма при верхнем уровне перелива 1300 м (время заполнения илом при плотности 1,15 т/м при извлечении с глубины 20 м без перелива 10 мин), при среднем уровне перелива 1000 м (время заполнения среднезернистым песком при содержании 50% фракций от 0,25 мм до 0,5 мм при работе с переливом 40 мин) и при нижнем уровне перелива 800 м (время заполнения мелкозернистым песком при содержании 50% фракций от 0,05 мм до 0,25 мм при работе с переливом 55 мин). Управление уровнями перелива дистанционное с мостика.

 Землесосный снаряд может подавать грунт в трюм или непосредственно за борт, если смесь слишком легка, а также освобождать трюм от лишней воды перед грунтозабором. Снаряд оборудован трубой с шаровым соединением для подключения к береговому трубопроводу и выполняет рефулирование грунта из трюма на расстояние до 500 м при подъеме на высоту не менее 3 м. При разгрузке грунта на дно гидроцилиндры, дистанционно управляемые с мостика, могут открывать дверцы двумя ступенями: частично (на мелководье) и полностью.

 В рулевой рубке размещены два пульта управления всасывающей трубой по правому и левому борту и пульт управления системой гидравлики. На землесосном снаряде установлены такие контрольно-измерительные приборы для управления дноуглубительным процессом: два датчика радиоактивного консистометра, два электромагнитных датчика скорости пульпы, два автоматических регистрирующих указателя производительности, регистрирующий указатель осадки с грузом и водоизмещения, две установки для системы автоматического сброса осветленной пульпы за борт, два индикатора положения всасывающей трубы и др.

Разработка котлована под основание гидротехнического сооружения

 Котлованы устраиваются для заложения сооружения на проектных отметках, лежащих ниже существующего дна, или при необходимости устройства каменной постели и замены слабого грунта более прочным (обычно песком). В отличие от ремонтного дноуглубления в этом случае проектная глубина выемки ограничивается относительно небольшой площадью, соответствующей плановым очертаниям основания возводимого сооружения, что оказывает влияние на выбор типа снаряда.

 Рабочие чертежи котлована состоят из плана котлована и поперечных профилей, по которым подсчитываются объемы выемки. На плане дается привязка котлована к основной линии сооружения, например линии кордона, и к поперечной оси сооружения. На профилях наносят геологическое строение дна и указывают черные отметки (существующие) и красные (проектный профиль котлована). На плане и профилях дается привязка бровок рабочих прорезей к основной линии сооружения. На рабочие чертежи котлована наносят также фактические отметки после дноуглубления, и в таком виде они служат исполнительными документами.

 В морском гидротехническом строительстве котлованы разрабатываются дноуглубительными снарядами и лишь в редких случаях строительства за перемычками используют сухопутные экскаваторы. При значительной толще удаляемого грунта разработку ведут слоями от одного до трех метров. Ступенчатые бровки прорезей после оползания должны образовать откос с проектным уклоном.

 Случайные переборы грунта выправляются дополнительным заполнением таких мест песком, гравием, камнем или бетоном в зависимости от характера и типа сооружения и основания. Небольшие объемы скальных выемок и зачистку котлованов в скале, если не удастся применить иной способ, выполняют водолазы.

Автоматизация дноуглубительных работ

 Процесс дноуглубления характеризуется большим числом переменных параметров. При высокой энерговооруженности современных земснарядов и наличии большого числа приборов контроля оператор при отсутствии средств автоматизации не в состоянии оптимизировать процесс и обеспечить максимальную производительность снаряда.

 В настоящее время почти на всех снарядах автоматизирован процесс грунтозабора: высокопроизводительные снаряды имеют системы, обеспечивающие автоматическое перемещение по разрабатываемому участку в процессе грунтозабора. Наиболее просто автоматизировать рабочие перемещения свайно-папильонажных землесосных снарядов. Благоприятные условия для автоматизации процессов грунтозабора создаются при работе землесосного снаряда широкими траншеями.

 Автоматизация рабочих процессов на дноуглубительных снарядах позволяет повысить их производительность и сократить численность команды. При внедрении систем автоматического управления работой якорных землесосных снарядов имелись трудности из-за несовершенства консистометров (грунтомеров).

 Производительность земснаряда по грунту определяется условиями грунтозабора, всасывания и гидротранспортирования и вычисляется как произведение консистенции (концентрации гидросмеси) и подачи насоса.

 К основным датчикам следует отнести манометр, вакуумметр, тягомер оперативных лебедок, слоемер (измеритель толщины слоя грунта в нагнетательном грунтопроводе), грунтомер (показывает процентное содержание грунта в гидросмеси) и расходомер (прибор, непрерывно измеряющий расход пульпы). Разработанные системы регулирования производительности землесосов основаны на принципе изменения скорости рабочего перемещения снаряда на основе сигналов трех-четырех датчиков, характеризующих режим грунтозабора и гидротранспорта. Для определения скорости выбирания (вытравливания) оперативных канатов - станового (при движении по траншее) и бокового (при движении по папильонажной ленте) применяют прибор, называемый скоростемером (измеряет скорость выбирания каната).

 Автоматизация технологического процесса включает автоматический выбор оптимального режима черпакового привода или грунтонасосной установки и выбор автоматического перемещения снаряда, обеспечивающего этот режим. Из систем автоматического регулирования грунтозабора на землесосных снарядах наиболее распространенными являются системы "Волга" и "Слой".

 В системе "Волга" используются вакуумметр, манометр и тягомер, измеряющий тяговое усилие в канате становой лебедки. В блоке автоматики сигналы от датчиков сравниваются с допустимыми значениями и импульс разности сигналов поступает в цепь управления, изменяя скорость рабочего перемещения снаряда по траншее.

 Наиболее эффективным режимом работы грунтонасосной установки считается режим с осадком грунта в грунтопроводе, соответствующий максимальной производительности снаряда по условиям гидротранспортирования. С учетом этого в системе автоматического управления грунтозабором "Слой" автоматически без предварительной ручной настройки регулируется скорость перемещения землесосного снаряда по траншее, при этом обеспечивается производительность, близкая к максимальной.

 Система "Слой" построена на принципе сравнения фактических показаний слоемера, тягомера и вакуумметра с их предельными значениями. Сигналы о разности фактических и заданных значений слоя осадка в грунтопроводе, тягового усилия в канате становой лебедки и вакуума анализируются. Один из этих трех сигналов с наибольшим отклонением от заданного значения поступает в блок регулирования электропривода носовой становой лебедки (исполнительный орган) и изменяет скорость перемещения снаряда до исчезновения сигнала.

 В системах "Волга" и "Слой" движение снаряда по оси разрабатываемой траншеи осуществляется регулированием боковых канатов носовых лебедок посредством одной из систем автоматической ориентации. Применяются системы автоматической ориентации "Автоствор", основанные на радиофазном методе измерения расстояния, системы, основанные на применении лазера и др.

 Кроме систем "Волга" и "Слой" существуют и другие системы регулирования производительности, реализующие, однако, один и тот же принцип: выявление лимитирующего производительность фактора и ведение процесса для достижения предельного значения этого фактора. Такими показателями ограничения по грунтозабору и по всасывающей способности берутся натяжение каната и разрежение во всасывающем грунтопроводе.

 При большом объеме средств автоматизации создаются возможности перехода на автоматизированное управление рабочими процессами по заданной программе.

 На самоотвозных землесосных снарядах устанавливается большое количество приборов. Так, на землесосных снарядах типа "Черное море" имеется система из 30 эхолотов, датчики которых установлены с интервалом 1 м перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Это дает возможность записывать на бумажной ленте рельеф дна.

 На самоотвозных землесосных снарядах используются в качестве основных датчики консистометра и осадкомера, благодаря чему автоматизируется процесс грунтозабора.

 В настоящее время багермейстерские посты управления (БПУ) оборудуются многочисленными устройствами управления и приборами и среди них мини-ЭВМ для реализации разработанных программ, в том числе по автоматизации рабочего режима движения снаряда, сбора, обработки и анализа рабочих параметров и режимов.

 БПУ имеет цветные схемы режимов работы снаряда с вмонтированными в них контрольными лампами и переключателями приводов рабочих механизмов и устройств при возможности быстрого набора нужной схемы.

 Элементы автоматизации имеются на всех современных самоотвозных землесосных снарядах и в том числе имеются устройства, обеспечивающие безвахтенную работу отделения грунтовых насосов, автоматические лебедки для подъема и опускания грунтоприемников по принципу аналоговой автоматики с применением запоминающего устройства и многое другое. Первым самоотвозным снарядом, работающим без вахты в машинном отделении, в Нидерландах с трюмом вместимостью 5500 м снаряд "Хендрик Занен". Следует ожидать в ближайшие годы широкого внедрения АСУ на самоотвозных землесосных снарядах.

 Значительные работы выполняются по автоматизации многочерпаковых снарядов. На них применяются следующие основные контрольно-измерительные приборы: для определения глубины опускания черпаковой рамы - глубиномер, для определения числа черпаков, прошедших через верхний барабан, - тахогенератор (определяет часовую производительность снаряда), папильонажемеры и подачемеры. Шкала тахогенератора, определяющего скорость движения черпаковой цепи, проградуирована в числе черпаков, проходящих верхний барабан в минуту. В РФ еще много лет назад разработана автоматизированная система управления процессом грунтозабора "Автобагермейстер", повышающая производительность многочерпакового снаряда в среднем на 10%.

 Важнейшей задачей является создание комплексных автоматизированных систем управления технологическими процессами дноуглубления (АСУТП), состоящих из двух систем "Изыскания" и "Дноуглубление".

 Задачей системы "Изыскания" является съемка участка реки, обработка данных на ЭВМ, вычерчивание плана участка работ, составление программы работы снаряда и др.

 Система "Дноуглубление" состоит в свою очередь из трех подсистем: "Ориентация", "Грунтозабор" (измеряет производительность снаряда и автоматически управляет электроприводом становой лебедки с целью обеспечения максимально возможной в данных условиях производительности снаряда) и "Управление вспомогательными операциями" (автоматизирует процессы перехода снаряда с траншеи на траншею, с серии на серию, уход с прорези для пропуска судов и возвращение на прежнее место, управление концевым понтоном плавучего грунтопровода и др.).

 Современные грейферные краны имеют автоматическое управление всеми последовательно производимыми операциями. На снарядах, оборудованных свайным устройством, т. е. на штанговых одночерпаковых и на землесосных снарядах с фрезерным рыхлителем, установлены системы автоматического перемещения по заданной программе.

3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Документация на дноуглубительные и намывные работы и приемка работ

 В состав документации входят:

 технический проект на капитальные работы (допускается вместо технического проекта выдача технического задания); техническое задание на ремонтные работы;

 договор и смета;

 план-наряд багермейстеру земснаряда (выдает управление морских путей);

 технологическая карта (разрабатывается багермейстером).

 В состав технического проекта входят:

 планы района работ в масштабе от 1:5000 до 1:2000 с глубинами и знаками навигационной обстановки;

 ведомости подсчета объемов и характеристики грунтов;

 сведения о гидрометеорологических условиях, данные по геодезическому обоснованию и по обследованию участков работ;

 геологические разрезы и характеристики грунтов на участке дноуглубления;

 проектные и рабочие габариты прорези, допуски на неровность выработки по глубине и ширине и принятые откосы;

 нуль глубин, график колебания и график обеспеченности уровней воды;

 обоснование свалок грунта и согласование их с заинтересованными организациями;

 данные изысканий, согласованные с санитарной и противопожарной службами о наличии или отсутствии загазованности грунта сероводородом, метаном и др.

 При производстве намывных работ технический проект должен содержать:

 генплан участка намыва, поперечные разрезы и требования к намываемому грунту;

 чертежи обвалований карт намыва и эстакад для грунтопроводов;

 проект организации и технологии работ по намыву с подсчетом объемов грунта и расчетом водосбросных устройств на картах намыва.

 К техническому заданию на ремонтное дноуглубление прилагаются;

 план объекта дноуглубления с границами углубляемых участков, проектными и существующими глубинами, отсчетным уровнем (нулем глубин), отметками рефулирования, рабочей ширины прорези, размеров допусков по глубине и ширине;

 сведениями об условиях производства работ с расчетом объемов работ;

 план и обоснование свалок грунта;

 справка о результатах обследования и траления дна;

 указания, вытекающие из требований инструкции о мерах предосторожности на взрывоопасных участках.

 Объем грунта, фактически извлеченный земснарядом в пределах допускаемых переборов по глубине и ширине, учитывается и оплачивается по данным исполнительных промеров. При отсутствии особых указаний в проекте или техническом задании допускается увеличение перебора по глубине и ширине сверх установленных размеров, но без включения дополнительных объемов в оплачиваемые работы.

 При разработке котлованов гидротехнических сооружений, в которых недопустимо нарушение естественной структуры грунта ниже подошвы фундамента или каменной постели после дноуглубления, должен остаться защитный слой (для землесосных снарядов в зависимости от его производительности и вида грунта толщина этого слоя колеблется от 0,3 до 2,0 м), удаляемый подчисткой по специальной технологии до отметки ненарушенной структуры грунта.

 Приемка дноуглубительных и намывных работ производится представителем заказчика путем выполнения исполнительных промеров углубленного участка или тралением жестким тралом, опущенным на проектную глубину.

 Сдача-приемка оформляется промежуточными ежедекадными актами. В этом акте подсчитывается площадь  для каждого промерного профиля. Для каждого профиля в табличной форме указываются по каждой промерной точке глубины до черпания и после черпания и разность отметок.

 В акте приводится схема участка дноуглубительных работ, заданная глубина черпания с допуском и допуск по глубине, заданная ширина рабочей прорези и допуск по ширине, фактически достигнутые на участке дноуглубительных работ (наименьшие и наибольшие) глубины от ординара и ширина по дну и некоторые другие данные.

 По окончании дноуглубительных работ исполнитель в десятидневный срок представляет заказчику план промеров участка дноуглубительных работ с глубинами до и после дноуглубления и ведомость подсчета извлеченного грунта.

 Приемка участка после завершения капитальных работ осуществляется рабочей (назначается по согласованию между заказчиком и подрядчиком) и государственной (назначается ведомством, в подчинении которого находится заказчик) комиссиями.

 Обнаруженные при сдаче-приемке недоборы по глубине свыше 10 см против проектных являются браком в работе и должны быть устранены повторной проходкой. В объеме выполненных работ учитываются только глубины до проектных отметок плюс допускаемый перебор; глубины сверх установленного допуска фиксируются как бросовая работа.

 Документация, представляемая при приемке:

 записи промеров, журнал траления (водолазного обследования), рабочий журнал земснаряда, план промеров до и после дноуглубления, ведомость подсчета объема дноуглубительных работ;

 план и исполнительные поперечные профили котлована (прорези) со всеми необходимыми данными;

 характеристики грунтов в основании и сопоставление их с проектными характеристиками (для котлованов сооружений);

 акты промежуточных приемок, разбивки и закрепления оси котлована и его границ (линии прорези);

 характеристики грунтов, подтвержденных результатами лабораторных исследований.

4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Дноуглубительные земснаряды

 Земснаряды классифицируют по следующим основным признакам:

 по способу отделения грунта от дна и его подъему: многочерпаковые (М), одночерпаковые (О), штанговые (Ш), грейферные и землесосные (З);

 по способу транспортирования грунта на свалку: шаландовые (Ш), рефулерные (Р), трюмные (Т), шаландово-рефулерные (ШР), длиннолотковые (лонгкулуарные) и транспортерные;

 по средствам перемещения снаряда при грунтозаборе: якорные, свайно-якорные и снаряды, перемещаемые своей гребной установкой;

 по способу передвижения: самоходные (С) (в морских условиях работы ведутся, как правило, такими снарядами) и несамоходные, перемещаемые буксирными судами;

 по производительности, т. е. по количеству извлекаемого в состоянии естественного залегания грунта в единицу времени: малой, средней и большой производительности;

 по роду энергетической установки: дизельные (рабочие механизмы приводятся непосредственно от дизеля), дизель-электрические (электрогенераторы приводятся в действие дизелями), дизель-гидравлические (от дизеля работает система гидронасос-гидродвигатель приводного механизма), электрические (простые в постройке и эксплуатации землесосные снаряды, получающие энергию с берега и используемые в гидромеханизации) и паровые (в эксплуатации еще имеются, но в настоящее время не строятся);

 по району выполнения дноуглубительных работ: морского (выполняют работы в морских условиях и осуществляют переходы между портами в условиях волнения) и речного типа.

 В принятом в Минморфлоте условном обозначении снаряда, например ЗС-ТР  типа "Балтийское море", цифра в числителе указывает построечную (проектную, контрактовую) производительность снаряда в м/ч, гарантируемую заводом при определенных условиях извлечения и удаления грунта, в знаменателе указаны число установленных главных машин (черпаковых, рефулерных, ходовых и разрыхлительных) и их суммарная мощность, после дроби указывается емкость грунтового трюма самоотвозного землесосного снаряда в м.

 В многочерпаковых снарядах отделение и подъем грунта осуществляется бесконечной черпаковой цепью. Верхний конец черпаковой рамы, несущей на себе черпаковую цепь, и верхний ведущий черпаковый барабан размещены на черпаковой башне, нижний ведомый (направляющий) черпаковый барабан с помощью полиспаста подвешен к кормовой рамоподъемной башне (копру) и может опускаться или подниматься в зависимости от глубины грунтозабора, или закрепляться в верхнем "походном" положении.

 При вращении верхнего ведущего барабана черпаковая цепь начинает перемещаться и черпаки нижней части цепи, свободно провисающей между верхним и нижним черпаковыми барабанами, приходят в соприкосновение и наполняются грунтом. Черпаки поднимаются по раме к верхнему черпаковому барабану, опрокидываются, и находящийся в них грунт вываливается в грунтовый колодец-шахту прямоугольного сечения, образованную стенками башни. Из колодца по грунтоотводным лоткам грунт поступает в шаланды.

 Черпаковая цепь может располагаться в носовой или кормовой части снаряда. Черпаковая прорезь в корпусе судна для прохода черпаковой цепи может быть закрытой (со всех сторон ограничена переборками, обычно применяется при носовом расположении цепи) и открытой, когда цепь выходит за пределы корпуса и снаряд может разрабатывать участки с глубинами, меньшими его осадки (чаще применяется на снарядах с кормовым расположением цепи).

 Снаряды с гидравлическим способом подъема грунта, получившие в некоторых странах (например, в США) преимущественное применение, называют землесосными. При погружении конца всасывающей трубы несколько ниже поверхности дна всасывается смесь воды с грунтом, называемая пульпой. Пульпа поступает в грунтовый насос и затем в напорный грунтопровод корпуса судна. К нему при рефулерном способе транспортирования подсоединен напорный плавучий грунтопровод (рефулер), состоящий из уложенных на понтонах и соединенных между собой шарнирно труб. Если грунтопровод уложен на берегу его называют береговым.

 Для разработки плотных и связных грунтов грунтозаборные устройства землесосных снарядов оборудуются рыхлителями: механическими в виде фрезы из нескольких ножей, вращающейся вокруг всасывающей трубы (в якорных землесосных снарядах, работающих папильонажным или траншейным способами), и гидравлическими (преимущественно при траншейном способе работы). В последних грунт перед всасывающим отверстием разрушается струями воды, подаваемыми в насадки под большим напором специальным насосом землесосного снаряда по отдельному трубопроводу (рис.1).

 В гидрорыхлителе скорость  в зоне так называемого фронта сплошного размыва на расстоянии  (см. рис.7) должна быть достаточной для размыва грунта. Для песка эта скорость составляет 0,6-1,5 м/с, для супеси и легких суглинков - 1,2-2 м/с, для гравия - 1,2 м/с, для ила - 0,1 м/с. Обычно =0,50,8 м, =,5 м/с, напор насоса гидрорыхлителя равен 50-60 м, а подачу этого насоса принимают равной технической производительности снаряда (под ней понимают производительность по грунту в естественном состоянии при работе снаряда в оптимальных условиях).

 

Рис.7. Щелевидный траншейный грунтоприемник с гидравлическим рыхлителем:

1- насадки; 2 -коллектор гидрорыхлителя; 3 -напорный трубопровод гидрорыхлителя; 4 -всасывающая труба; 5 - уширенный всасывающий грунтоприемник; / - вода; // - пульпа

 Грунт транспортируется в грунтоотвозных шаландах или по плавучему грунтопроводу на подводную свалку или по плавучему и береговому грунтопроводу на береговую свалку.

 Самоотвозные землесосные снаряды перемещают грунт на свалку в грунтовом трюме с глухим днищем или с днищевыми разгрузочными отверстиями круглой, прямоугольной или квадратной формы с минимально необходимой для разгрузки площадью. К недостаткам землесосных снарядов с глухим трюмом следует отнести затраты энергии на разгрузку трюма. Таким образом, разгрузка происходит через отверстия в днище трюма на подводную свалку или собственной грунтонасосной установкой на подводную или береговую свалку. Для ускорения разгрузки и очистки трюма через днищевые отверстия в трюме устанавливается два-четыре гидромонитора.

 Прорези для всасывающих труб могут располагаться в кормовой или средней части судна. Наиболее распространены землесосные снаряды с двумя бортовыми всасывающими трубами в средней части корпуса (например, типа "Черное море"), но имеются землесосные снаряды и с одной бортовой всасывающей трубой (рис.8).

 

Рис.8. Схемы расположения грунтозаборных устройств и энергетической установки на самоотвозных землесосных снарядах:

а- с одной бортовой всасывающей трубой, которую можно расположить также в носовой части; б- с одной бортовой всасывающей трубой (при передвижении снаряда вал грунтового насоса отключается от двигателя); в- со всасывающей трубой в кормовой прорези (всасывающую трубу можно располагать и в носовой прорези); г -со всасывающей трубой в центральной (миделевой) прорези; д, в, ж, з, и, к -с двумя бортовыми всасывающими трубами; 1- всасывающая труба; 2 -двигатель; 3 -грунтовый насос; 4 -грунтовый трюм; 5- электродвигатель; 6 -генератор

 В якорных землесосных снарядах, называемых еще стационарными, рабочие перемещения которых осуществляются при помощи рабочих якорей и свайно-якорного оборудования, грунтозаборное устройство располагается на морских землесосных снарядах в прорези в кормовой (у самоходных землесосных снарядов) или носовой части снаряда. У землесосных снарядов, используемых в гидротехническом строительстве, грунтозаборное устройство размещается в торцовой (транцевой) части корпуса.

 Якорные землесосные снаряды могут осуществлять грунтозабор траншейным и папильонажным методами. По способу транспортирования грунта различают землесосные снаряды, у которых грунт доставляется по грунтопроводу (рефулеру) на подводную или береговую свалку, шаландовые землесосные снаряды перемещают грунт на большие расстояния в условиях работы на незащищенных от волн участках и комбинированные (шаландо-рефулерные) землесосные снаряды. По типу разрыхлителя якорные землесосные снаряды бывают с механическим (для разработки тяжелых грунтов) и гидравлическим (для легких и средних грунтов) разрыхлителем.

 Грунтоотвозные шаланды, используемые при работе черпаковых снарядов, а в некоторых случаях и при работе землесосных снарядов могут быть самоходными и несамоходными, перемещаемыми к месту свалки буксирными судами.

 Грунтовый трюм шаланды может быть с глухим днищем и с отверстиями в днище, закрываемыми дверцами или клапанами. Шаланды с глухим днищем разгружаются специальными судами - шаландоразгружателями.

 Кроме рассмотренных ранее проектной и технической производительности, различают расчетную производительность (ее определяют при выдаче снаряду наряд-задания с учетом конкретных условий работы - свойств грунтов, толщины слоя, глубины извлечения грунта, расстояния и высоты рефулирования) и фактическую производительность, достигнутую снарядом (это отношение объема извлеченного грунта к рабочему времени, затраченному на его извлечение).

5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Охрана окружающей среды

 В соответствии с законодательством строительные, дноуглубительные и взрывные работы, добыча полезных ископаемых на водных объектах производятся по согласованию с органами по регулированию использования и охране вод. О выполнении эксплуатационных землечерпательных работ по обеспечению судоходных условий этим органам дается сообщение. На подводный отвал грунта получается также разрешение Государственного комитета РФ по гидрометеорологии и контролю природной среды.

 Сроки дноуглубительных работ и применяемые технические средства должны назначаться с учетом экологической обстановки и природных биологических ритмов (нерест, миграция рыб и т. п.).

 Все суда и технические средства, применяемые при производстве дноуглубительных работ, должны отвечать требованиям международных конвенций по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов и по предотвращению загрязнения с судов. Категорически запрещается слив отработанных масел в открытый водный бассейн. Твердые отходы и загрязненные воды должны вывозиться специальными судами.

 Сброс грунта должен осуществляться строго в границах площади, отведенной для подводного отвала. Поверхность завершенного отвала рекомендуется прикрывать биологически чистым песком.

 В самоотвозных землесосных снарядах, которые в экологическом отношении наиболее неблагоприятны, рекомендуется применять устройства, обеспечивающие сгущение поступающей в трюм пульпы и осветление переливной воды (гидроциклоны, отстойники, коагуляторы и др.).

 При обнаружении нефтяных пятен или других загрязнений необходимо принять меры по выявлению причины их появления, локализовать и ликвидировать их вредные последствия.

 При гидравлическом транспортировании грунта должна обеспечиваться надежная герметизация стыков и шарнирных соединений пульповодов.

 Рыхление грунта под водой и другие взрывные работы должны производиться в исключительных случаях при наличии технико-экономического обоснования. Места, сроки и технология взрывных работ должны быть согласованы с органами охраны окружающей среды.

 Грунты, загрязненные вредными химическими веществами или болезнетворными бактериями, разрабатываются, транспортируются и укладываются при строгом соблюдении предписаний органов охраны окружающей среды и под их контролем.

 Проект организации строительства объектов с применением в значительных размерах дноуглубительных работ и проект производства дноуглубительных работ согласовываются с органами охраны окружающей среды. В проектах должны предусматриваться все необходимые мероприятия по охране водного объекта от загрязнения, засорения и истощения, а также вредного воздействия вод в процессе строительства и при дальнейшей эксплуатации сооружения, определяться технология и последовательность выгрузки грунта в отвалах и др. При разработке проектов необходимо использовать материалы о размере облака мутности в зонах дноуглубления и отвала грунта, о местоположении и площади нарушаемых донных поверхностей, об интенсивности загрязнения водной среды вредными веществами и др.

 Возможность и целесообразность выполнения земляных работ средствами гидромеханизации определяются с учетом ущерба окружающей среды и объема компенсационных затрат.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

 Площадь (м) каждого промерного профиля определяется

 ,

где  - расстояние между промерными точками, м;

  - разность отметок, м;

  - количество точек.

 Общий объем (м) вынутого грунта определяется

 ,

где  - расстояние (м) между профилями площадью (м) ,,....

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 СНиП Безопасность труда в строительстве. Ч.1. Общие требования.

 СНиП . Безопасность труда в строительстве. Ч.2. Строительное производство.

 ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

 ГОСТ 12.2.003-91. ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

 ГОСТ 12.3.009-76. ССБТ. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности.

 ГОСТ 12.3.033-84. ССБТ. Строительные машины. Общие требования безопасности при эксплуатации.

 ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

 Будин и долговечность портовых гидротехнических сооружений. - М.: Транспорт, 1971.

 , Хасхачих свай-оболочек в портовом строительстве. - М.: Транспорт, 1987.

 , Нарбут в водной среде. - Л.: Стройиздат, 1989.

  и др. Подводно-технические, судоподъемные и аварийно-спасательные работы. - М.: Транспорт, 1990.

  и др. Организация и производство портовых гидротехнических работ. - М.: Транспорт, 1972.

 Костюков морских причалов и их реконструкция. - М.: Транспорт. 1987.

 Красов портовых гидротехнических сооружений гравитационного типа. - М.: Транспорт, 1971.

 Красов -технические работы. - М.: Транспорт, 1975.

 Красов шпунтовые сваи в портовом гидротехническом строительстве. - М.: Транспорт, 1982.

 Лобанов по технике освоения шельфа. - Л.: Судостроение, 1983.

 , Смолин водолаза. - Л.: Судостроение, 1990.

 , Прозоров военно-строительного производства. Часть 3. - Л.: ЛВВИСУ, 1976.

 Прямицкий технический флот. - СПб.: СПбВВИСУ, 1992.

 Прямицкий и ремонт портовых гидротехнических сооружений. - СПб.: СПбВВИСУ, 1992.

 , Экарев снаряды и перекачивающие установки. - М.: Высшая школа, 1974.

 Яковенко причалов. - М.: Транспорт, 1981.

 Яковенко молов и волноломов. - М.: Транспорт, 1983.

 Яковенко берегоукрепительных сооружений. - М.: Транспорт, 1986.

 Яковенко работы на водном транспорте. - М. Транспорт, 1988.

 Техинформация СКС "Стройтехнолог".

 Документы БД "Техэксперт".

Электронный текст документа

подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по материалам,

предоставленным к. т.н. (ВИТУ)