Производство земляных работ гидромеханическим способом. Две схемы размыва грунта гидромониторами

При производстве земляных работ гидромеханическим способом грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают в тело сооружения или в отвал с помощью воды. Этот способ выгоден при наличии легкоразмываемых грунтов и достаточных ресурсов воды.

К достоинствам гидромеханизации следует отнести высокую производительность, непрерывность подачи грунта, в том числе и в труднодоступные участки, возможность разработки обводненных и подводных выемок без осушительных и водопонизительных работ,  низкую стоимость.

При вертикальной планировке размывают грунт на участках выемок и укладывают его в насыпь. Большие площадки намывают грунтом из карьеров, расположенных на суше или на дне реки (водоема). При разработке грунта на суше применяют гидромониторные установки, а при подводной разработке — землесосные снаряды.

Гидромониторная установка состоит из гидромониторов, присоединенных к магистральному трубопроводу, по которому из насосной станции подают воду. На конец ствола каждого гидромонитора навинчивается насадка, формирующая выбрасываемую с большой кинетической энергией струю, которая превращает грунт в гидросмесь (пульпу), направляемую самотеком по лоткам или канавам в насыпь. При расположении насыпи выше уровня забоя, а также для увеличения дальности подачи пульпы ее перекачивают по пульповоду землесосной установкой.

По трудности разработки гидромониторами песчаные грунты относятся к I и II, а глинистые — к III— VI группам. Удельный расход воды на 1 м³ грунта для песчаных грунтов составляет 3,5—9 м³ при рабочем давлении 0,25 Мн/м² (2,5 кгс/см²), для глин и суглинков от 5 до 14 м⁸ при рабочем давлении 0,2—0,7 Мн/м² (2—7 кгс/см²). При разработке песчано-гравелисто-галечных смесей требуется до 22 м³ воды при   давлении   0,5   Мн/м²   (5  кгс/см²).

Расход воды и скорость струи регулируют сменными насадками диаметром от 50 до 200 мм.

Водопроизводительность, т. е. количество воды, выбрасываемое гидромонитором для размыва грунта в забое, определяют по формуле

м³ /сек,  где F — площадь поперечного сечения насадки у выхода, м²; v — скорость истечения воды из насадки, м/сек; ц — ко эффициент расхода, равный 0,9—0,93; g — ускорение свободного падения, м/сек²; Н — напор у насадки, м вод. ст.

Тогда можно   рассчитать производительность гидромонитора по грунту

 м³ /ч, 

Здесь  — удельный расход воды, требуемый для размыва и транспортирования 1 м³   грунта, м³.

Различают две схемы размыв а грунта гидромониторами: встречным забоем — снизу вверх  и попутным забоем — сверху вниз.

При встречном забое гидромонитор устанавливают на подошве забоя и ведут размыв в направлении, обратном стоку пульпы. Недостаток этого способа заключается в образовании недомывов, для уборки которых нужны дополнительные гидромониторы или бульдозеры.

Процессы разработки песков и глин существенно различаются. В несвязном грунте струей смывают грунт со всей ширины откоса, равного углу естественного откоса. В связных грунтах рабочий откос забоя близок к вертикали. В этом случае забой сначала подрезают снизу до его обрушения, затем смывают обрушенный грунт. Последний процесс протекает интенсивно.

Подрезка забоя более трудна, поскольку разрабатывается плотный грунт.

Увеличить производительность гидромониторов можно, нагнетая воду в скважины по трубам под давлением до 0.7 Мн/м²  (7 кгс/см²) . Насыщенный водою грунт легче размывается гидромонитором. Этот метод особенно эффективен при разработке пористых грунтов (например, лесса).

Исходя из требований техники безопасности, минимальное приближение гидромонитора до груди забоя определяют зависимостью

 м, где ф'— коэффициент, принимаемый для лессовидных грунтов — 1,2; глин — 1, песчаных грунтов — 0,6-0,8 и суглинков — 0,4-0,6;  h — высота  забоя,  м.

Наибольшую разрушающую силу струя имеет на расстоянии 3—4 м от насадки