Оборудование гидромеханизации

Гидромеханизацией называют способ механизации земляных и горных работ,при котором все или основная часть тех­нологических процессов проводятсяэнергией движущегося потока  воды. В стро­ительном оборудовании,  реализующемэтот способ, используются устройства для разрушения грунтов, как струей воды,так и механическим путем с последующим их транспортированием в потоке воды и ук­ладкойв земляные сооружения. При гид­равлическом способе разработки грунта требуемоедавление потока воды создает­ся водяным насосом, а струн формируется инаправляется гидромонитором. В случае механической, обычно подводной, разра­боткиприменяют фрезерные рыхлители.
Гидромонитор(рис. 4.45) состоит из нижнего неподвижного .7, соединенного с напорным трубопроводом/, и верхнего 5 поворотного в плане колен, поворотного в вертикальной плоскостиствола 7 и смен­ной насадки 6. Струя формируется ребра­ми внутри ствола ипропускным сечением насадки. Размывающая способность струи характеризуется еедавлением на забой, которое обычно составляет 0,7...2 МПа (при разработкепрочных грунтов до 11 МПа). Направление струи регулируют вручную рычагом 4 илидистанционно гид­роцилиндрами 2 и 8.
Еслиуровень земляного сооружения на­ходится ниже уровня разработки грунта, то образовавшаясяв результате размыва грунта водой смесь, называемая пульпой, может перемещатьсяк месту укладки са­мотеком по естественной поверхности или по искусственнымканалам, желобам и трубам. Для перемещения пульпы выше уровня разработки грунтасначала ее са­мотеком собирают в специальном земля­ном углублении (зумпфе), изкоторого по трубам подают к месту укладки грунто­выми центробежными насосами(земле­сосами). Последние отличаются от во­дяных центробежных насосов тем, чтоих пропускные сечения и вращающиеся ло­пасти рассчитаны на пропуск пульпы скаменистыми включениями и изготовлены из износостойких материалов. При разра­боткеподводных грунтов пульпу отбирают из зоны разработки, а при разработкебереговых урезов — из водоема вблизи этой зоны. При этом используют как зем­лесосы,так и гидроэлеваторы, реа­лизующие эжекторный способ поступле­ния пульпы втранспортный трубопровод.
Всмесительную камеру / гидроэлева­тора (рис. 4.46) по трубопроводу под на­поромпоступает вода. Проходя через на­садку с большой скоростью, она создает врасширяющейся зоне разрежение, бла­годаря которому в смесительную камеруподсасывается пульпа и, разжижаясь в воде, подается в транспортный трубопро­вод(пульповод) 2. Гидроэлеваторы имеют низкий коэффициент полезного действия из-замалой доли грунта в составе пуль­пы (не более 2 %), но по сравнению сгрунтовыми насосами они более долговеч­ны в связи с тем, что подвижные частивходящего в состав гидроэлеватора насо­са для подачи воды в смесительную камерунепосредственно не контактируют с абра­зивными частицами пульпы.
Режедля подъема пульпы со дна водоема используют эрлифты, которыми в зонуразработки грунта подают воздух, направ­ляя его в  приемный грунтозаборниквсасывающего трубопровода.
. Аэрирована смесь, обладаяменьшей плотностью по  отношению к окружающей среде, поднимается потрубопроводу, увлекая за собой твердые продукты разрушения грунта.
Чистогидравлический (гидромониторный) способ может оказаться малоэффективным дляразработки 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 споследующим транспортированием пульпы землесосами или гидроэлеваторам. Этот способразработки грунтов, называемый гидромеханическим, широко применяют вгидротехническом, мелиоративном других видах строительства, в системе водногохозяйства, в горной промышленности. Этим способом сооружают и углубляют водоемы и водохранилища, намывают дамбы и плотины, добывают строительный песоки гравий, разрабатывают полезные ископаемые и т. п. Гидромеханический способразработки грунтов отличается простотой оборудования, невысокой энергоемкостью(2...5 кВт·ч/м'1) и материалоемкостью.
/>
Рис. 4.16. Принципиальная схема устройства работыгидроэлеватора
/>

1.47.Принципиальная схема земснаряда (а) и схема папильонажа (б)
4.47 Принципиальная схема земснаряда (а) и схема папильонажа (б)
(науровне экскаваторной разработки по массе машинного оборудования — самым низкимуровнем после буро-рывой разработки), высоким качеством укладки грунта. Для егореализации требуется большое количество воды, в связи с этим способомразрабатывают грунты   вблизи водоемов, с береговых урезов
до дна водоемов.
Сухопутныесредства гидромеханизации представляют собой комплекты описанного выше   гидромониторного и землесосного оборудования, смонтированного на салазках 9(см. рис. 4.45) или самоходных,  гусеничных, шасси. В первом случае его применяют на объектах с большими объемами работ, а для перемещения с однойстоянки на другую используют внешние транспортные средства. Самоходныеустановки используют в случае сосредоточенных работ в условиях частой сменыстроительных объектов. Для водной разработки грунтов описанное вышеоборудование монтируют на специальных плавучих средствах, называемых снарядами.На мелиоративных и дноуглубительных работах применяют земснарядыпроизводительностью до 100 м3/ч,  оборудованные собственной силовойдизельной или дизель-электрической установкой приспособленные для работы присильном течении воды и больших волнах. Намыв пло­тин и дамб, подводную добычупеска и гра­вия осуществляют земснарядами с электрическим приводом с питаниемот внешних источников энергии производительностью 100...1000 м'/ч.
Корпусземснаряда представляет собой разделенный на отсеки понтон 6 (рис. 4.47, а). Вего передней части шарнирно укреплена рама 2, несущая на конце фре­зу / (нанекоторых земснарядах, кроме того, гидромонитор) и грунтозаборник. Фре­зу приводятво вращение через систему карданных валов и механических передач отэлектродвигателя /
Приразработке береговых урезов, кото­рую начинают обычно с наиболее высокогоуступа, после граничного папильонажного перемещения земснаряда в одну сторонураму опускают на нижележащий уступ и разрабатывают его возвратным папильонированием. Так, с одной свайной стоянки  разрабатывают все уступы додна водоема, после, чего переставляют сваи (зашагивают). В некоторых случаяхпри разработке слабых грунтов в береговых урезах, осо­бенно при узких полосахпапильонирования, земснаряд устанавливают в новое положение после несколькихпоследова­тельных шагов. По мере продвижения зем­снаряда по водоему требуетсяпериодически перекладывать якоря, используя для этого моторную лодку или катер.
Дляразработки траншей на дне водо­емов глубиной до 25 м при строительствеподводных переходов магистральных тру­бопроводов применяют бессвайные земсна­рядыпроизводительностью до 200 м''/ч, оборудованные четырьмя папильонажными и двумястановыми лебедками. Одну становую лебедку располагают в носовой части понтона,а вторую — на корме. Эти­ми лебедками земснаряд перемещают вдоль отрываемойтраншей.
Техническая производительность земсна­ряда (м3/ч)
Пт=Qr          (4.33)
гдеQ — подачагрунтового насоса по объ­ему пульпы, M3/ч; k — средний коэффи­циент консистенции грунта в пульпе (r.=0,1 ...0.25  нижний предел соответствует разработкегравийно-галечных, а верх­ний — песчаных грунтов).