книги из ГПНТБ / Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник

где Q — подача грунтового насоса, м3/с; vKl, — критическая скорость

стенки труб, а также трения между частицами грунта и воды возни­ кают сопротивления этому движению. На преодоление этих сопро­ тивлений расходуется напор, создаваемый грунтовым насосом. Кро­ ме того, напор грунтового насоса затрачивается на подъем пульпы на высоту, равную разности высот между забоем и местом укладки грунта, т. е. на преодоление геодезической высоты.

Потери напора подразделяют на линейные, зависящие от длины трубопровода, и местные. К местным относятся потери напора в ша­ ровых соединениях, переходах, отводах, задвижках, тройниках и других фасонных частях трубопровода.

Линейные потери напора определяют по формулам, в которых учитываются: скорость потока, гранулометрический состав грунта, консистенция пульпы, диаметр и длина трубопровода, шерохова­ тость стенок труб. Размер линейных потерь составляет 2—10 м вод. ст. на 100 м трубопровода. Например, потери на транс­ портирование песков составляют 2,5—3,5, а песчано-гравийных сме­ сей 3,5—8 м вод. ст. на 100 м пульпопровода. Местные потери напо­ ра в расчетах гидравлического транспорта принимаются около 10% от величины линейных потерь.

Г Л А В А XXII.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УКЛАДКА ГРУНТА

§ 84. Способы укладки грунта

Разработанный земснарядами или гидромониторами грунт по пульпопроводу поступает к месту укладки и в зависимости от вида работ его укладывают или в отвал, или в тело сооружения.

ют и укладывают краном на откос дамбы обвалования. По мере демонтажа пульпопровода с помощью бульдозеров отсыпают сле­ дующий ярус обвалования и процесс намыва повторяют.

Достоинством безэстакадного способа намыва является сокраще­ ние простоев земснарядов, снижение трудоемкости вспомогательных работ путем исключения ручного труда, экономия леса. Намывае­ мое сооружение получается более качественным. Этот способ намы­ ва является наиболее прогрессивным, его следует применять при намыве всех видов сооружений из песчаного грунта.

П р и у к л а д к е с у г л и н и с т ы х и г л и н и с т ы х г р у н т о в через выпуски (рис. 135) рабочий (разводящий) трубопровод 1 ук­ ладывают на П-образные опоры 2 (эстакады) высотой до 3—4, а иногда до 6 м в непосредственной близости от дамбы обвалова­ ния. В трубопроводе через 6—8 м делают отверстия. Намыв ведут обычно из 5—8 отверстий. Намыв слой 0,3—0,4 м, открывают сле­ дующие отверстия, а работающие закрывают. Так укладывают грунт но всему периметру обвалования.

Так как при намыве из выпусков весь поток пульпы рассредото­ чивается на большом фронте карты намыва, то скорости движения пульпы по карте незначительны и самые крупные частицы выпада­ ют непосредственно у дамбы обвалования.

Высота слоя грунта, намываемого за определенный период вре­ мени, называется интенсивностью намыва за данное время. Интен­ сивность намыва зависит от времени отдачи воды грунтом. Переув­ лажненный грунт не обладает необходимой прочностью, и откос на­ мываемого сооружения может оползти, что вызовет остановку на­ мыва сооружения. Эстакады (опоры) устанавливают внутри карты на расстоянии 2 м от подошвы откоса дамб обвалования.

После намыва первого слоя по всему периметру карты намывают второй слой, начиная с первого выпуска. Таким образом укладыва­ ют грунт на высоту эстакады, после чего поднимают пульпопровод на новую эстакаду и параллельно возводят новое обвалование из намытого грунта.

Для уменьшения простоев земснарядов из-за перекладки пульпо­ проводов необходимо иметь две карты намыва. Во время намыва грунта на первую карту на второй ведут подготовительные работы: устройство эстакад, укладку пульпопровода, наращивание дамб об­ валования.

§ 85. Осветление воды и сброс ее с карт намыва

Вода осветляется в прудах-отстойниках, которые располагают обычно в центре карт намыва. Размеры пруда-отстойника должны обеспечивать осаждение в нем мелких частиц грунта. Осветленная вода отводится из карт намыва через водосбросные колодцы.

Поступающая на карту намыва вода по пути движения к пруду частично уходит через поры грунта в основание сооружения и филь­

246

труется через него. Величина этих потерь зависит от вида намывае­ мых грунтов и грунтов основания. Например, при намыве песков на

расход воды, уходящей из пруда-отстойника при укладке песчаных грунтов, приближенно можно определить по формуле

Яп —0,75 (QCM~Ь Яот 9г)>

где qn — расход воды, уходящей из пруда, м3/с; Qcm— расход грун­ тового насоса по пульпе, м3/с; q0тм — расход грунта, уходящего со сбросной водой, м3/с. Этот расход зависит от процента отмыва, при­ нятого в проекте; qr — расход грунта, остающегося на карте намыва, м3/с; 0,75 — коэффициент, учитывающий уменьшение расхода за счет фильтрации и испарения.

Среднюю скорость воды в пруду-отстойнике определяют по фор­ муле

гед vu — средняя скорость воды в пруду-отстойнике, м/с; Fп — пло­ щадь живого сечения пруда-отстойника, м2.

Площадь живого сечения пруда-отстойника (рис. 136) будет равна

где В — ширина пруда по урезу движущейся воды, м; в — ширина пруда по дну, м; /г •— глубина воды в пруду, м.

Рис. 136. Расчетная схема пруда-отстойника при намыве узкопрофиль­ ного сооружения:

В — ширина по урезу воды, в — ширина по дну, h — глубина

Для осаждения мелких фракций грунта в пруду-отстойнике не­ обходимо, чтобы скорость ип не превышала величины, равной бшмакс, где Шмакс — гидравлическая крупность наибольших по раз­ меру частиц грунта, осаждающихся в пруду-отстойнике.

Обычно глубину воды в пруду-отстойнике при укладке песчаных грунтов принимают 0,4—1 м.

Ширина пруда при намыве плотины с ядром определяется грани­ цей ядра, в этом случае глубину пруда-отстойника вычисляют по

247

формуле площади живого сечения пруда. Плотиной с ядром назы­ вается такая земляная плотина, в центральной части которой рас­ положены мелкие (пылеватые и глинистые) частицы. Среднюю ско­ рость движения воды в пруду-отстойнике можно регулировать раз­ мерами и числом водосбросных колодцев.

Расход воды через водосбросной колодец определяют по фор­

где <?сб.в — расход воды через колодец, м3/с; т — коэффициент рас­ хода жидкости, равный 0,37—0,38; I — длина водосливного фронта, м, равная сумме расстояний между стойками колодца (периметр); Н — толщина переливающегося слоя воды над шандорой. Это тол­ щина принимается равной 0,1—0,3 м.

Число колодцев п определяют по формуле

кладки частиц грунта в сооружении.

При намыве плотин с ядром колодцы располагают по оси пло­ тины.

В случаях намыва грунта на участки, имеющие некоторые пони­ жения, водосбросные колодцы устанавливают временно в понижен­ ных местах, а после выравнивания поверхности намыва осветленную воду сбрасывают через постоянную сеть водосброса.

Место и число установки водосбросных колодцев, размеры пруда указываются в проектах производства работ.

§ 86. Укладка грунта в гидроотвалы и земляные сооружения

Укладка грунта в гидроотвалы. Гидроотвалами называются сооружения, предназначенные для складирования грунта гидравли­

ческим способом.

Гидроотвалы желательно располагать на участках, которые не могут быть использованы ни для строительства, ни для сельского хозяйства, например в выработанном пространстве карьеров, в бал­ ках, оврагах, старых руслах рек-старицах, на заболоченных участ­ ках и т. п.

На рис. 137 показана схема укладки суглинистого грунта в гид­ роотвал, расположенный в балке, которая перегорожена плотиной (дамбой) 1. Разводящий пульпопровод 2 смонтирован на опорах параллельно дамбе. Для сброса осветленной воды установлен водо­ сбросной колодец3. При работе на оборотной воде водосбросной ко­ лодец не строят, а монтируют плавучую насосную станцию 4, кото­ рая по мере намыва грунта отводится вверх балки.

248

Для уменьшения фильтрации воды через основание дамбы и луч­ шего сопряжения дамбы с основанием растительный слой в ее осно­ вании убирают. Дамбу можно возводить сразу на полную высоту намыва или же на часть ее. Дамбу отсыпают слоями из местного грунта: песка, суглинка, глин с надлежащим уплотнением. При ук­ ладке суглинистых грунтов намыв ведут послойно из отверстий с постепенной перекладкой пульпопровода параллельно дамбе.

При укладке в гидроотвал песчаных грунтов дамбу сооружают на высоту 1,5—2 м и по мере намыва наращивают из намытого грунта.

Рис. 137. Схема укладки суглинистого грунта в гидроотвал, располо­ женный в балке:

/ — плотина (дамба), 2 — разводящий пульпровод, 3 — водосбросной колодец, 4 — плавучая насосная станция

Песчаный грунт укладывают через горец пульпопровода непос­ редственно у основания откоса дамбы слоями 0,2—0,8 м в зависи­ мости от гранулометрического состава грунта. После намыва перво­ го яруса наращивают дамбу, перекладывают пульпопровод и про­ должают послойный намыв.

По достижении проектных отметок насыпи песчаные грунты ук­ ладывают вдоль бортов балки от перемычки. Во избежание перели­ ва воды через гребень дамбы в борту балки устраивают водосбрбсные колодцы на таком расстоянии, чтобы они не были замыты в процессе намыва грунта.

249

В выработанное пространство карьера грунт укладывают гак же, как в балку, с отмывом бортов выработанного пространства карьера, для чего грунт укладывают по периметру отвала. При этом воду из гидроотзала используют для размыва грунта, для чего на гидроотвале устанавливают плавучие насосные станции.

Схема укладки суглинистого грунта в отвал, расположенный на ровной площадке, приведена на рис. 138. Магистральный пульпо­ провод 6 заканчивается пульпопереключателем 4, от которого в обе стороны по периметру отвала на опорах укладывают разводящий пульпопровод / с отверстиями. В центре отвала установлена плаву­ чая насосная станция 3, к которой по дамбе 2 проложен водовод 7. Грунт укладывают из отверстий слоем высотой 0,2—0,4 м вдоль ограждающих дамб обвалования.

Рис. 138. Схема укладки грунта в отвал, расположенный на горизонтальной площадке при эстакадном способе намыва из выпусков:

1 и 6 — разводящие и магистральный пульпопроводы, 2 — дамба, 3 — плавучая насос­ ная станция, 4 — пульпопереключатель, 5 — дамба обвалования, 7 — водовод

При укладке песчаных грунтов разводящий пульпопровод выво­ дят за дамбу обвалования на невысокой опоре и намыв ведут из торца слоем 0,4—0,8 м. По мере намыва наращивают пульпопровод. В период наращивания намыв ведут из второй нитки пульпопро­ вода.

После намыва слоя песчаного грунта вдоль дамб правой части отвала начинают намыв левой части, а в правой разбирают пульпо­ провод, укладывая трубы на откос дамбы обвалования, после этого поднимают первую трубу на опору и процесс намыва повторяют. Наращивают обвалование с помощью бульдозера. С внешней сто­ роны отвала отрывают водосбросные канавы для профильтровав­ шейся воды из отвала.

При укладке грунта в гидроотвалы необходимо руководствовать­ ся следующим:

1. В первую очередь грунт намывать вблизи дамб обвалования,

250

т. е. вести отмыв дамб, соблюдая интенсивность укладки грунта, указанную в проекте.

2.Схема разводки пульпопроводов должна обеспечивать непре­ рывную укладку грунта.

3.Наружный откос отвалов должен обеспечивать их устойчи­

вость. Наращивать дамбы обвалования за счет срезки излишков грунта в наружном откосе с одновременным уполсжением его до проектных очертаний.

4. Места повреждения откоса отвалов немедленно заделывать

сустройством дренажа из местных дренирующих материалов.

5.Водосбрасывающие устройства содержать постоянно исправ­

ными.

6. Постоянно наблюдать за состоянием ограждающих дамб отва­ ла и своевременно предотвращать их разрушение.

Большие объемы вскрышных работ требуют больших площадей под отвалы. Объем отвала определяется площадью его основания и высотой. Таким образом, чтобы увеличить объем отвала при той же площади основания, необходимо увеличить его высоту. Укладка песчаных грунтов в зысокие отвалы особой трудности не представ­ ляет.

При укладке глинистых грунтов в гидроотвалы необходимо удер­ живать все фракции внутри гидроотвала. Глина после разработки ее струей гидромонитора и гидротранспорта превращается в гли­

(осаждение) и твердение глины. Процесс длится несколько месяцев и даже лет.

При укладке глинистых грунтов необходимо соблюдать следую­ щие правила:

1. Намыв производить только из выпусков. При производитель­ ности земснаряда 1600—2000 м3/ч длина фронта укладки грунта должна быть не менее 50 м, что обеспечивается 6—8 выпусками.

2.Намыв грунта из торца трубы не допускается.

3.Грунт укладывать тонкими слоями: для глины 0,1—0,2 м и для суглинков 0,2—0,3 м.

4.Продолжительность намыва на одно и то же место не должна превышать 18 ч при укладке глин и 24 ч при укладке суглинков.

5.Повторный намыв производить при снижении влажности ра­ нее намытого грунта наружной призмы до 20—22%, для чего тре­

буется перерыв в намыве около 120 ч для суглинистых грунтов

и140 ч для глинистых.

6.Рабочий пульпопровод укладывать на опорах высотой 2—3 м по всему периметру намыва; высота дамб обвалования должна превышать высоту опор на 0,5 м.

7.Рабочий пульпопровод укладывать в непосредственной бли­ зости к дамбам обвалования, чтобы устранить образование застоев пульпы у дамб обвалования.

251

8. Выпуски располагать в нижней части трубы; размер выпусков должен обеспечивать проход через них крупных комков, прошед­ ших через грунтовый насос.

9.Ширина пляжевой части должна быть не менее 50 м.

10.Обвалование создавать за счет срезки излишков грунта на

наружном откосе с одновременной его планировкой.

11.Наружный откос отвалов должен обеспечивать их устойчи­ вость (заложение наружного откоса гидроотвала определяется спе­ циальным инженерным расчетом).

12.Пульпопровод на следующий ярус намыва перекладывать в

такой последовательности: разобрать трубопровод и снять трубы с замытых опор, с помощью экскаватора (трубоукладчика) выта­ щить стойки замытых опор и установить на новом месте опоры. За­ тем уложить трубы и одновременно начать отсыпку обвалования экскаватором.

13.Грунт укладывать последовательно по всему фронту намыва, не допуская образования застойных зон в пруду-отстойнике.

14.Воду подпитки подводить к водозабору насосной станции.

5 - 5

252