Специальные способы разработки грунтов (гидромеханизированные, закрытые).

Гидромеханизированный (гидравлическим) способ

Основан на использовании воды для переработки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объёмах работ, необходимости устройства насыпи с минимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс включает разработку грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортирование и укладку(намыв) пульпы в сооружении или отвал.

Осуществляется двумя способами: при надводных работах грунт разрабатывают гидромониторами, а в подводных — плавучими землесосными снарядами.

Принцип действия гидромонитора основан на размыве грунта струей воды, а землесосного снаряда – на всасывании разжиженного грунта (пульпы) со дна водоемов и подаче его с помощью мощного центробежного насоса по напорному трубопроводу для намыва насыпи.

Гидромонитор — это основное орудие, используемое при гидромониторных работах, создающее мощную струю воды и направляет ее с огромной скоростью в точку забоя для размыва и транспортировки грунта. Вылетая из него, струя воды с большой скоростью размывает грунт, который затем стекает к землесосной станции и перекачивается ей по трубопроводу к месту укладки. Когда рельеф участка позволяет, то разжиженный грунт (пульпа) направляется к месту укладки самотеком по трубопроводу, в противном случае в начале по канавам в зумпф или колодец, а после к насыпи.

Различают две схемы размыва грунта гидромониторами: при встречном забое – размыв производится снизу вверх и при попутном забое — сверху вниз. В первом случае обеспечивается высокая производительность гидромонитора засчет периодических обвалов грунта над зоной подмыва; во 2ом – производительность ниже, но перемещается он по сухому грунту, а поток пульпы обеспечивает интенсивный сток.

Землесосный снаряд — плавучая машина, которая разрабатывает грунт под водой и транспортирует гидросмесь грунтовым насосом. Грунт загружается в емкость (шлюзовой аппарат), затем аппарат герметизируется и подается вода, образующаяся пульпа транспортируется и выводится по трубам.

При эстакадном способе подачи пульпы магистральный пульпопровод размещают на эстакаде, превышающей по высоте возводимую насыпь, и выдают из него пульпу поочередно на карты намыва. При безэстакадном – магистральный пульпопровод укладывают вдоль основания возводимой насыпи.

Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта.

Закрытые способы разработки грунта

Для прокладки трубопроводов, коммунальных и транспортных тоннелей где невозможно отрыть траншею прибегают к бестраншейному (закрытому) методу прокладки трубопроводов – устройство подземных выработок в грунте без его вскрытия (прокол, продавливание, горизонтальное бурение или пневмопробивка).

Прокол – образование отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником, приваренным к ее торцу. Вдавливание производят гидравлическим домкратом. В котловане укладывают звено трубы с наконечником и после выверки домкратом вдавливают в грунт на длину хода штока. Затем домкрат возвращается в исходное положение, вместе с ним перемещается шомпол, жестко соединенный со штоком домкрата, у которого есть отверстия. Металлический штырь переставляют из одного отверстия в другое, включается домкрат и труба снова вдавливается в грунт. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную длину приваривают новое звено и процесс повторяется до прокола на всю длину участка, который нельзя копать традиционным образом.

Этот метод практикуется в хорошо сжимаемых грунтах, отверстия «прокалывают» для труб диаметром от 100 до 400 мм на глубине более 3 м. В мало сжимаемых грунтах (песке, супеси) для обеспечения устойчивости стенок дополнительно к горизонтальному усилию необходимо применять поперечное и вибрационное воздействие. При этом выполняют отверстия диаметром до 300 мм.

Вибропрокол применяют при прокладке трубопроводов в песчаных, супесчаных и водонасыщенных грунтах, в которых нельзя получить устойчивую скважину и поэтому механический прокол сильно затруднен, или практически невозможен из-за больших сопротивлений движению трубы, зажатой грунтом. Сущность вибропрокола заключается в том, что прокладываемой трубе (или ее наконечнику) одновременно с усилием подачи сообщаются продольно направленные вдоль ее оси колебания, резко уменьшающие (в 8... 10 раз) трение между грунтом и внедряемой в него трубой. В качестве возбудителей продольно направленных колебаний используются вибраторы направленного действия и

вибромолоты, которые кроме вибрации сообщают прокладываемой трубе ударные импульсы.

Продавливание. Метод применяется для прокладки стальных труб диаметром от 500 до 1800 мм, длинной до 80 м. Технология следующая: в грунт последовательно домкратами вдавливают звенья труб, внутри которых грунт разрабатывается и удаляется посредством шнековой установки. В легко размываемых грунтах удаление производят гидромеханическим методом (струей воды размывают грунт внутри трубы и пульпу откачивают насосом). Часто трубы используют как футляры для размещения в них основных трубопроводов.

Горизонтальное бурение

Бурение применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром от 800 до 1000 мм на длину до 100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от мотора, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться, как в описанном выше способе.

Щитовую проходку применяют при строительстве на глубине 8... 10 м и более магистральных канализационных и водосточных коллекторов, а также туннелей, в которых прокладывают одновременно трубопроводы и кабели различного назначения. Щитовая проходка возможна практически в любых грунтах и осуществляется с помощью специального проходческого щита круглой, прямоугольной, эллиптической или подковообразной (в поперечном сечении) формы, под защитой которого производятся разработка грунта, погрузка его в транспортные средства и устройство стенок (обделки) подземного сооружения. Наибольшее распространение получили цилиндрические щиты, внутренний диаметр которых принимается в соответствии с требуемым наружным диаметром сооружаемого коллектора или туннеля. Щит вдавливается в грунт по оси проходки гидравлическими домкратами, расположенными по его Периметру. Опорой для гидродомкратов служит обделка сооружения. Разработка грунта, поступающего внутрь щита, производится в головной его части, а сооружение обделки — в хвостовой.