5.5 Закрытые способы разработки грунта

Закрытые способы разработки грунта предназначены для прокладки подземных коммуникаций, транспортных тон­нелей, а также для тех случаев, когда открытым способом нести работы невозможно или невыгодно.

В практике строительства применяют следующие зак­рытые способы разработки грунта:

1. Прокол. Метод основан на образовании отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником (рис. 5.20). Вдав­ливание производят гидравлическим домкратом. Прокол позволяет делать отверстия диаметром 100—400 мм на глубине более 3 м.

1'ис. 5.20.Разработка грунта проколом: а — продавливание на длину штока домкрата; б — то же, при перестановке штыря в новые отверстия шомпола; 1 — опорная стенка; 2 — насос; < 'I — домкрат; 4 — фланец крепления штока и шомпола; 5 — отверстия в шомпо­ле; (с шагом L);

6. — труба; 7 — наконечник трубы; 8 — шток домкрата; 9 — штырь

2.Продавливание.

В грунт последовательно вдавлива­ют звенья труб с их сваркой, разработкой грунта внутри трубы и удалением его через прокладываемую трубу шнековой установкой или путем размыва грунта внутри тру­бы с последующей откачкой (рис. 5.21). Метод применя­ют для прокладки стальных труб диаметром 500— 1800 мм.

Рис. 5.21. Разработка грунта продавливанием:а — на дли­ну штока домкрата; б — с ис­пользованием патрубков дли­нойL и 2L: 1 — опорная стен­ка; 2 — насос; 3 — домкрат; 4 — нажимной фланец; 5 — труба; 6 — приямок; 7 — на­жимные патрубки; 8 — ноже­вое кольцо; 9 — шток домкра­та

3.Бурение.

Используется для прокладки коммуникаций и глинистых грунтах, трубопроводов диаметром 800— 1000 мм на длину 80—100 м. Конец трубы снабжается режущей кромкой или расширителем, имеющим увели­ченный диаметр. Труба приводится во вращение от мото­ра, установленного на бровке котлована. Вращение трубы обеспечивается реечным домкратом (рис. 5.22). Грунт может удаляться так же, как и в предыдущем случае.

Рис. 5.22. Способ прокладки трубопро­водов методом горизонтального буре­ния: 1 — крепление передней стенки котлована; 2 — упорное крепление на задней стенке котлована; 3 — труба; 4 — приток для наращивания трубы; 5 — привод; 6 — реечный домкрат; 7 — вра­щающийся шпиндель; 8 — режущая ко­ронка; 9 — лоток и приямок для пульпы

4. Метод горизон­тального направленного бурения применяют при разработке скважин ди­аметром 50—1420 мм на длину до 0,5 км. От­личительной особеннос­тью данного метода яв­ляется то, что он позво­ляет бурить скважины по криволинейной тра­ектории, обходя суще­ствующие в грунте пре­пятствия. Кроме того, можно осуществлять полный контроль за про­цессом бурения скважи­ны и устройством ком­муникаций.

Сначала производится бурение пилотной скважины с использованием буровой головки или резца диаметром 60—150 мм, смонтированной на приводной полой штан­ге. При выходе буровой головки на поверхность в задан­ной точке ее снимают и к приводной штанге присоединя­ют расширитель диаметром от 200 до 1420 мм. К расши­рителю с помощью вертлюга (серьги) подводят трубопро­вод или кабель. Затем штангу протягивают в обратном направлении, расширяют пилотную скважину и одновре­менно затягивают элементы коммуникаций.

Управление движением буровой коронки при образова­нии пилотной скважины осуществляется с помощью ло­кационной системы. В состав ее входит зонд, вмонтиронный в буровую головку и подсоединенный кабелем к компьютеру, установленному в кабине оператора. При дви­жении бура на монитор передается информация о место­нахождении головки в каждый момент ее движения. Если движение отклоняется от проектного, то оператор приос­танавливает вращение штанги и добивается возвращения буровой коронки к нужному направлению.

5.Пневмопробивка. Выполняется с использованием сна­ряда виброударного действия — пневмопробойника. При этом ударник под воздействием сжатого воздуха соверша­ет возвратно-поступательные движения и наносит удары. Пневмопробойник позволяет устраивать скважины длиной до 50 м и диаметром до 300 мм.

5.5.1 РАЗРАБОТКА ГРУНТА В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Мерзлые грунты обладают следующими основными свой­ствами: повышенной механической прочностью, пласти­ческими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением.

При замерзании грунта затраты машинного времени на ого разработку увеличиваются в несколько раз. Это огра­ничивает возможность применения землеройных и землеройно-транспортных машин, способствует быстрому изно­су деталей, что приводит к удорожанию работ. Но за счет того, что временные выемки в мерзлом грунте можно раз­рабатывать без откосов и водопонижения, общее удорожа­ние земляных работ в мерзлых грунтах может быть не таким значительным.

Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты содер­жат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются. Их зимняя разработка почти не отличает­ся от летней.

В зависимости от местных условий для разработки грун­та в зимнее время применяют следующие методы:

• предохранение грунта от промерзания;

• оттаивание мерзлого грунта;

• рыхление мерзлого грунта с последующей разработ­кой;

• непосредственная разработка мерзлого грунта.

Предохранение грунта от промерзания осуществляют следующими способами: вспахиванием, утеплением, глу­боким рыхлением, введением в грунт солевых растворов.

Вспахиваниеведут тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20—35 см с последующим боро­нованием на глубину 15—20 см. Это повышает термоизо­ляционный эффект на 18—30%.

Наиболее простой способ защиты грунта от промерза­ния — утепление теплоизоляционными материалами, такими, как древесные опилки, листья, соломенные маты, сухой торф, шлак и др. Толщина слоя утеплителя состав­ляет 20—40 см. В последнее время в качестве утеплителя применяют быстротвердеющую пену (пенопласт). Она об­ладает высокой пористостью и хорошо предохраняет грунт от промерзания. Слой пены толщиной 30—50 см отдаля­ет начало замерзания грунта на полтора—два месяца. Пену наносят с помощью пеногенерирующих установок. Это до­рогостоящий метод, поэтому может применяться на не­больших участках.

Метод оттаивания мерзлого грунта предполагает классификацию по направлению распространения тепла в грунте и по виду теплоносителя.

По направлению распространения тепла оттаивание может выполняться сверху вниз, снизу вверх и по ради­альному направлению. По виду теплоносителя различают следующие способы: огневой, электропрогрев, паровое от­таивание.

Рыхление мерзлого грунта с последующей разра­боткой землеройными и землеройно-транспортными ма­шинами выполняется механическим или взрывным спосо­бом. Механический способ основан на резании, раскалывании грунта статическим или динамическим методом. Рыхление взрывом эффективно при более глубоком промерзании грунта.

Непосредственная разработка мерзлого грунта заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 м глубины промерзания. При этом образуются блоки шириной 0,6—1,0 м, которые за­тем удаляют экскаватором, краном или трактором. Раз­мер блока должен быть на 10—15 % меньше размера ков­ша экскаватора.