1.Классификацияземснарядов
Подводные земляныеработы при трубопроводном строительстве выполняются как дноуглубительнойтехникой общего назначения (земснарядами), так и различными спецмашинами.
Земснарядыклассифицируются по следующим основным признакам:
1. поспособу отделения грунта от дна и его подъема над уровнем воды;
2. поспособу транспортирования извлекаемого грунта от снаряда к месту отвала;
3. посредствам перемещения снаряда при грунтозаборе;
4. поспособу передвижения снаряда с одного участка работ на другой;
5. попроизводительности;
6. породу энергетической установки;
7. порайону выполнения дноуглубительных работ.
По способу отделениягрунта от дна и его подъема над уровнем воды дноуглубительные снарядыподразделяются на снаряды с гидравлическим способом отделения и подъема грунта,называемые землесосами, снаряды с механическо-гидравлическим способом отделенияи подъема грунта (землесосы с механическим или механическо-гидравлическимспособом разрыхления грунта), снаряды с механическим способом отделения иподъема грунта (многоковшовые и одноковшовые).
По способутранспортирования извлекаемого грунта от снаряда к месту отваладноуглубительные снаряды подразделяются на рефулерные, трюмные, шаландовые,рефулерно-шаландовые, длиннолотковые и транспортерные.
Рефулерные снарядытранспортируют грунт по грунтопроводу к месту подводного или берегового отвала.
Трюмные снарядытранспортируют грунт к месту отвала в грунтовом трюме, который разгружается наместе свалки или через разгрузочные отверстия в днище трюма собственной грунтонасоснойустановкой.
Шаландовые снарядыпогружают грунт в трюм шаланд, которые своим ходом или на буксиретранспортируют грунт к месту отвала.
Рефулерно-шаландовыеснаряды могут транспортировать грунт от снаряда рефулерным и шаландовымспособом,
Длиннолотковые снарядытранспортируют грунт к месту отвала по длинному наклонному лотку, куда дляулучшения перемещения грунта подается вода.
По средствамперемещения снаряда при грунтозаборе различают якорные, свайно-якорные снаряды,перемещаемые собственной гребной установкой.
Для перемещения якорныеснаряды оборудуются рабочими якорями, якорными канатами и оперативнымилебедками. Якорь завозят на определенное расстояние и при помощи канатов илебедок снаряд перемещается в нужном направлении.
Свайно-якорные снарядыкроме рабочих якорей имеют также свайные аппараты.
По способу передвиженияс одного участка работ на другой снаряды подразделяют на самоходные иперемещаемые буксирами.
По производительностиразличают снаряды малой, средней и большой производительности; по родуэнергетической установки (приводящей в движение снаряд)—паровые, дизельные,дизель-электрические, дизель-гидравлические, газотурбинные и электрическиедноуглубительные снаряды; по району выполнения дноуглубительных работ — снарядыморского и речного типов. Морские земснаряды отличаются от речных конструкциейкорпуса и лучшей остойчивостью, позволяющей выполнять работы в условияхволнения.
2.Разработкатраншейземлесосными снарядами
Землесосные снарядыцелесообразно применять на несвязных грунтах небольшой крупности (песках имелком гравии): Принцип работы землесосов по извлечению грунта со дна акваториизаключается в отсасывании со дна акватории смеси частиц грунта с водой,называемой пульпой. Схема землесосного снаряда показана на рис. 1.Основнойрабочий орган землесоса — центробежный насос, создающий вакуум и всасывающийпульпу через грунтозаборное устройство (сосун) 1. Сосун может изменять своеположение (опускаться или подниматься) при помощи подъемного устройства. Пососуну пульпа поступает в грунтовый насос 3, который подает ее в напорныйгрунтопровод 4. Глубина всасывания современных землесосных установок изменяетсяот 2—3 до 40—50 м, а производительность — 80—3000 м3/ч.Сосудызакрываются решеткой для предотвращения попадания больших камней либо длинныхпредметов, которые могут повредить рабочее колесо центробежного насоса.Современныеземлесосные снаряды имеют специальные гидравлические, механические икомбинированные устройства для разрыхления грунта.Дляразработки плотных несвязных и связных грунтов конструкции всасывающихустройств оснащаются механическими разрыхлителями грунта — фрезерными и роторно-ковшовыми.
/>
Рис. 1.Принципиальнаясхема землесосного снаряда: 1 —грунтозаборное устройство; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — грунтовый насос; 4— напорный грунтопровод; 5 — устройство для рабочих перемещений; 6 — корпус
Для легкоразмываемыхгрунтов целесообразно использовать гидравлические разрыхлители, которыеобеспечивают подачу в сосун пульпы с более высоким содержанием грунта.
Гидравлическиеразрыхлители делятся на три типа: размывающие грунт, размывающие и подгоняющиегрунт к сосуну и гидродиффузионные.
Наиболее эффективныразрыхлители гидродиффузионного действия, они обеспечивают консистенцию пульпыдо 30—40%.
К комбинированным рыхлителямотносятся фрезерно-гидравлические. Эти рыхлители значительно повышаютпроизводительность землесосов и расширяют область их применения.Фрезерно-гидравлический рыхлитель состоит из фрезы и системы гидравлическихнасадок, одна из которых (лобовая насадка) предназначена для разрыхления грунтав передней части забоя, а остальные насадки находятся на ножах фрезы ипредназначены для смыва грунта с ножей фрезы, разрыхления и подгонки его ксосуну.
С увеличением глубины разработкиподводного грунта производительность землесосных снарядов значительносокращается. Повышение производительности землесосных снарядов достигаетсяприменением эжектирующих устройств на всасывающей линии землесоса.
Для разработкиподводных траншей можно использовать землесосы-эрлифты.
Принцип действияэрлифта основан на том, что сжатый воздух, поступая через форсунку в нижнийконец трубы, опущенной в воду, смешивается с водой и образует водно-воздушнуюсмесь, плотность которой ниже плотности окружающей воды. Вследствие разностиплотностей и давления воды водно-воздушная смесь поднимается вверх. Если нижнийконец трубы соединить с грунтоприемником и приблизить к грунту, то вместе сводой начинает поступать в трубу и грунт. У эрлифт- ного землесоса сувеличением диаметра грунтопровода и глубины извлечения грунта повышаетсяпроизводительность. Основное преимущество эрлифта — возможность извлечениягрунта с больших глубин.
ТЗР-12М—траншейныйземснаряд разборный, корпус его состоит из трех понтонов, соединенных междусобой сваркой. Для перевозки земснаряда автомобильным и железнодорожнымтранспортом его корпус разделяют газорезкой на отдельные понтоны. Всасывание иэвакуация разрабатываемого грунта осуществляются насосом 80МП 500-19. Земснарядоборудован рыхлителем РЭМ-1 в водонепроницаемой капсуле с электроприводоммощностью 55 кВт, установленным на конце грунтозаборной рамы. Питаниеэлектроэнергией осуществляется от дизель-генератора ДГР 100/750. Дляперемещения земснаряда во время работы установлены четыре папильонажные и двестановые лебедки. Земснаряд обслуживает экипаж из трех человек.
Траншейный земснарядТЗР-151 предназначен для разработки траншей в грунтах I—IVкатегорий. Представляет собой стальное, несамоходное, однопалубноеполукатамаранного типа судно. Всасывание и эвакуация разрабатываемого грунтаосуществляется грунтовым насосом 80МП 500-19. Разрыхляется грунт гидравлическимили погружным электроприводным механическим рыхлителем с фрезой, которые взависимости от вида грунта могут монтироваться на конце грунтозаборной рамы.Мощность привода каждого рыхлителя 55 кВт. Поднимается и опускаетсягрунтозаборная рама при помощи рамо- подъемного устройства с лебедкой, имеющейтяговое усилие 7 тс и две скорости. Конструкция земснаряда предусматриваетвозможность его разделения на транспортабельные блоки и части для перевозки пожелезной дороге.
Траншейный земснарядТЗР-251 предназначен для разработки траншей в грунтах I—IVкатегорий. Представляет собой стальное, несамоходное, однопалубноеполукатамаранного типа судно. Всасывание и эвакуация разрабатываемого грунтаосуществляется грунтовым насосом 100МП-350. Разрыхляется грунт погружнымэлектроприводным механическим рыхлителем с приводом мощностью 75 кВт. Рыхлительсмонтирован на конце грунтозаборной рамы, которая поднимается и опускается припомощи подъемного устройства с лебедкой, имеющей тяговое усилие 10 тс и двескорости. Для перемещений земснаряда установлены четыре папильонажные и двестановые лебедки с плавным регулированием скорости выбирания каната. Питаниеэлектроэнергией всех потребителей в рабочих режимах земснаряда осуществляетсяот двух дизель-генераторов ДГР 150/750 мощностью по 150 кВт каждый.
3.Разработкатраншейковшовыми снарядами
Ковшовые снарядыоснованы на механическом способе отделения и подъема грунта. По конструкции ониразделяются на одноковшовые, разрабатывающие грунт одним ковшом, имногоковшовые, разрабатывающие грунт ковшами, насаженными на бесконечнуюковшовую цепь.
Многоковшовые снарядыцелесообразно применять в основном на тяжелых грунтах V—VII категорий или назасоренных грунтах.
Для разработкиподводных траншей в тяжелых грунтах применяются одноковшовые грейферные иштанговые снаряды.
Грейферным называетсядноуглубительный снаряд, извлекающий грунт со дна водоема грейферным краном.Грейферный снаряд при разработке грунта перемещается при помощи рабочих якорей,канатов и лебедок. Грейферный кран отделяет грунт от дна водоема, поднимает изводы н грузит его в свой грунтовый трюм или в шаланду, отвозящую груз, илиукладывает грунт в отвал. В отличие от других земснарядов грейферные могутиспользоваться для разработки грунтов: легких, средних, тяжелых, с включениямивалунов, камней, топляков. Для этого грейферные краны комплектуют грейферами(ковшами) различного типа. Легкие и средние грунты разрабатывают двухчелюстнымигрейферами, подорванный скальный грунт — многочелюстными, валуны и другиеодиночные предметы — решетчатыми грейферами.
Наибольшеераспространение получили грейферы объемом 1—2,5 м3, имеются грейферыобъемом до 13 м3. Глубина разработки грунта изменяется в широкихпределах. Большинство грейферных кранов имеет глубину черпания до 15—21 м.
Штанговые снарядыприменяются в случаях, когда для извлечения грунта требуются большие режущиеусилия. Штанговый снаряд для извлечения грунта имеет одноковшовый экскаватор, оборудованныйпрямой лопатой. Экскаватор режет грунт ковшом, поднимает его со дна иразгружает в шаланду или в отвал. Во время забора грунта горизонтальнаясоставляющая реакции грунта через экскаватор передается корпусу судна истремится сместить его в сторону, противоположную движению ковша. Это усилиедостигает большой величины, поэтому, чтобы снаряд не смещался, его закрепляютпри помощи трех-четырех свай. При трех сваях две — закольные устанавливают вносовой части снаряда (у экскаватора), а одну — упорную — в кормовой. Причетырех сваях по две устанавливают в носовой и кормовой частях. Носовые сваипогружают в грунт вертикально, а кормовые — с некоторым наклоном для лучшеговосприятия горизонтального усилия. После разработки грунта у места стоянки снарядперемещается на новый участок. Для этого ковш заносят вперед и опускают на дно,затем поднимают сваи лебедками и корпус снаряда подтягивают или разворачивают.Штанговые снаряды различаются по производительности, глубине черпания, объемуковша, вылету стрелы и высоте подъема ковша над водой. Производительностьштанговых снарядов в основном составляет 100—200 м3/ч, а у мощныхснарядов может достигать 600 м3/ч.
Максимальная глубиначерпания обычно не превышает 20 м. Объем ковша штанговых снарядов изменяется впределах 0,3—15 м3. Штанговые снаряды имеют сменные ковши дляразработки тяжелых и относительно легких грунтов.