Типи земснарядів та принципи вилучення та видалення ґрунту - Спеціальні види робіт у будівництві
Склад земснарядів, що працюють на внутрішніх водних шляхах України, визначається властивостями грунтів, що розробляються, умовами їх вилучення та видалення, гідрологічними та іншими факторами ділянок виконання робіт.
Залежно від перерахованих та інших факторів земснаряди поділяють на типи за такими ознаками:
-Спосіб відділення і підйому ґрунту з дна водойми та його видалення за межі прорізу, що розробляється;
-режиму робочих переміщень земснарядів у процесі вилучення та видалення ґрунту;
-Типу силової установки;
-Спосіб переміщення земснаряду з однієї роботи на іншу;
Окремі типи земснарядів розрізняють за їх годинною продуктивністю, що виражається в кубічних метрах видобутого ґрунту.
За способом відділення ґрунту від дна та підйому його вище поверхні води розрізняють землесоси та черпакові снаряди.
Землесоси (рис. 1, а) всмоктують грунт разом з водою грунтовим насосом, що має всмоктувальну трубу, що занурюється нижче поверхні дна. Вода, що надходить в трубу, розмиває і захоплює грунт. Суміш води із ґрунтом називають пульпою. Остання по всмоктувальній трубі потрапляє в ґрунтовий насос, а потім у приєднаний до насоса напірний ґрунтопровід корпусу землесоса, до якого приєднують плавучий ґрунтопровід, призначений для переміщення ґрунту на місце його укладання. Процес переміщення пульпи грунтопроводом називають рефулюванням. Рефулювати можна всі види ґрунту, але гранілі і кам'янисті ґрунти переміщати таким шляхом здебільшого буває недоцільно внаслідок того, що ґрунтовий насос і ґрунтопровід сильно зношуються.
Ґрунтопроводи бувають плавучі та берегові, тобто рефульований грунт може транспортуватися як у воду, так і на берег. Є землесоси, у якихґрунтопровід, підвішений на спеціальній стрілі, йде убік від снаряда. На землесосах малої продуктивності пульпа може переміщатися убік від снаряда у вигляді струменя (рис. 1, б), що викидається через спеціальну насадку. Для розробки зв'язкових глинистих ґрунтів застосовують землесоси з механічним розпушувачем, що є фрезою з ножами (рис. 1, в), які відокремлюють від дна водойми ґрунт у вигляді стружок. Кінець всмоктувальної труби входить всередину фрези так, що стружки грунту всмоктується струменем води захоплюються в всмоктувальну трубу.
Для поліпшення всмоктування піщаних і гравілистих грунтів застосовують гідравлічні розпушувачі, що являють собою пристрої, що викидають під напором один або кілька струменів води, що розпушують грунт. Це підвищує продуктивність землесосів і покращує чистоту виробітку - зменшує нерівності дна, що утворюються після роботи землесосу.
Черпакові снаряди бувають багаточерпакові та одночерпакові. Останні поділяють на штангові та грейферні. У багаточерпакових снарядів (рис. 1, г) основним робочим пристроєм є нескінченний черпаковий ланцюг, що переміщається по черпаковій рамі.
Черпаки спорожнюються над ґрунтовою криницею, з якої ґрунт надходить у спеціальні судна — шаланди, пристосовані для швидкого звільнення від ґрунту. У шаландах ґрунт можна відвозити на будь-яку відстань. У тих випадках, коли випорожнення шаланду у воду неприпустимо за умовами судноплавства або коли грунт повинен бути вивантажений на берег, застосовують шаландорозвантажувачі. Останні мають пристосування для вилучення ґрунту із шаланд та його транспортування на берег.
Грунт, що видобувається багаточерпаковими снарядами, можна видаляти і по плавучому ґрунтопроводу, але для цього необхідно мати на снаряді ґрунтовий насос.двигуном. Такі снаряди в СРСР не будують, замість них застосовують економічніші землесоси з механічними розпушувачами.
Мал. 1. Основні типи земснарядів: а — землесос; б - землесос з викидом струменя; в - землесос з механічним розпушувачем; г - багаточерпаковий снаряд; д - штанговий снаряд; е - грейферний снаряд
Багаточерпакові снаряди невеликої продуктивності можуть видаляти ґрунт у бік від снаряда по довгому похилому лотку, що називається лонгкулуаром.
Є багаточерпакові снаряди невеликої продуктивності (для малих річок), що видаляють ґрунт у бік від снаряда по транспортеру, що є прогумованою стрічкою (шевронною — з ребрами), що рухається по роликах. Транспортером можна переміщати ґрунти (крім сильно розріджених) не лише по горизонтальному напрямку, але й з деяким підйомом.
На штанговому снаряді (рис. 1, д) черпак прикріплений до штанги, одним кінцем шарнірно закріпленої на спеціальній стрілі. Інший кінець штанги утримується тросом. Черпак опускають на потрібну глибину. При виборі троса черпак захоплює ґрунт. Після того, як черпак заповниться ґрунтом, його піднімають, стрілу повертають і черпак спорожняють над шаландою або на деякій відстані від снаряда.
На грейферному снаряді (рис. 1, е) вилучення ґрунту виробляють ковшем, що складається з двох або кількох стулок. Ківш підвішений на тросі до стріли. Для отримання ґрунту ківш з відкритими стулками опускають на дно (віддають). Під час підйому ковша стулки автоматично закриваються, захоплюючи ґрунт. Ківш спорожняють над шаландою або деякою відстані від снаряда (наприклад на берег).
Ґрунтозабірні пристрої земснаряду мають незначні розміри, тому під час виробництва землечерпальних робіт снарядипереміщають поперек або вздовж прорізів (поглиблюваних ділянок). При поперечному переміщенні снаряда по відношенню до поздовжньої осі прорізу, що називається, званому папільонажем, видаляються по всій ширині прорізу вузькі стружки грунту. При поздовжньому переміщенні проріз розробляють як траншеї; траншейна розробка прорізів можлива на піщаних ґрунтах. Траншейна робота заснована на тому, що при зануренні всмоктуючого пристрою на деяку величину піщаний грунт виходить воронка; при переміщенні землесоса вздовж прорізу на дні утворюється траншея. Для поглиблення прорізу по всій ширині розробляють ряд паралельно траншей.
Траншейним способом працюють землесоси без механічних розпушувачів. Землесоси з розпушувачами та землесоси, забезпечені спеціальними наконечниками, працюють папільонажем. Відповідно до викладеного, залежно від способу робочих переміщень, розрізняють папільонажні та траншейні землесоси.
За видом силової установки, що приводить в дію пристрою для вилучення та переміщення ґрунту, земснаряди бувають: з двигунами внутрішнього згоряння - дизельні, дизель-електричні, на яких двигуни внутрішнього згоряння приводять у дію електрогенератори, що виробляють електроенергію для приведення в дію електродвигунів окремих агрегатів снарядів, пароелектричні де електрогенератори приводиться в дію паровими машинами.
За способом пересування земснарядів з однієї роботи в іншу розрізняють снаряди самохідні і несамохідні.
Самохідні земснаряди мають рушії (переважно гвинти), що приводяться в дію силовими установками, призначеними для вилучення ґрунту, або самостійними. Останні бувають на електрифікованих земснарядах, де основний двигун наводитьдію генератор, що виробляє електричну енергію, а роботи окремих механізмів встановлюють електродвигуни. Потужність рушіїв земснаряду має бути достатньою для пересування його та наявних при ньому обслуговуючих суден. Несамохідні земснаряди переміщують з однієї роботи на іншу теплоходами-буксирувальниками.
Міцність корпусів залежить від району роботи земснарядів. За цією ознакою вони можуть бути річкові, озерні та морські. Для роботи на великих водоймищах будують земснаряди з корпусами озерного типу.
Основним виробничим показником землечерпального снаряда є його технічна продуктивність, що дається снарядом в оптимальних ґрунтових та інших умовах. Для кожного типу земснаряд є свої найбільш сприятливі умови. Наприклад, землесоси без розпушувачів дають найбільшу продуктивність на пісках середньої крупності; багаточерпакові снаряди - на мулистих і піщано-гравелистих ґрунтах середньої щільності, що заповнюють повністю черпаки і добре вивалюються з них; одночерпакові штангові снаряди – на великому гравії. Крім фізичних властивостей ґрунту на технічну продуктивність впливає товщина шару, що видаляється, і глибина вилучення ґрунту. Найбільша продуктивність може бути досягнута, починаючи з певного для кожного земснаряду шару та розрахункової глибини вилучення ґрунту. На землесосах технічна продуктивність відповідає певним значенням довжини ґрунтопроводу та висоти рефулювання ґрунту.
Технічну продуктивність встановлюють у процесі спенінльних виробничо-теплотехнічних випробувань. Її визначають за обсягом виїмки (розробленого прорізу). Для цього підраховують обсяг видобутого ґрунту і ділять його на годинник чистої (за вирахуванням всіх простоїв) роботи земснаряду.
За наявності кількох ґрунтозабірних або ґрунтовідвідних пристроїв технічна продуктивність визначається для кожного пристрою: у землесосів - при траншейному та папільонажному наконечниках, для роботи з розпушувачем і без розпушувача; для багаточерпакових снарядів - під час роботи на шаланди і лонгкулуар тощо.
Розрахунковою називають продуктивність, що задається земснарядом для конкретних умов вилучення та видалення певного ґрунту; фактичною - продуктивність, яку земснаряд дає в процесі виконання даної роботи.
Відношення фактичної продуктивності до технічної називають коефіцієнтом використання технічної продуктивності. Наприклад, якщо фактична продуктивність 400, а технічна 500 м3/год, цей коефіцієнт — КП = 0,80.
Коефіцієнт використання робочого часу КВ є відношення числа годин, що витрачаються на вилучення ґрунту на час перебування земснаряду на роботі або на плесі. Наприклад, якщо за тривалості робочого періоду 3600 год, на вилучення грунту витрачено 3000 год, то КВ =0,83.
Добуток розглянутих коефіцієнтів називають коефіцієнтом експлуатації