Использование канатно-скреперных установок при разработке плотных глинистых грунтов малоэффективно, поскольку скреперный ковш скользит по дну траншеи, и производительность его резко снижается. Нецелесообразным является также использование канатно-скреперной установки на плавунах и илистых грунтах, особенно при отсутствии течения. Наибольшая производительность канатно-скреперных установок достигается на траншеях небольшой протяженности. Максимальная длина траншеи, разрабатываемой определяется канатоемностью рабочего барабана. Следует иметь в виду, что большая ширина траншеи по дну, что значительно превышает ширину скреперного ковша, сильно усложняет производство работ.
Если дно водоема составленное из различных почв, то при разработке траншеи канатно-скреперной установкой возможны большие переборы грунта. При наличии в грунте дна включений большого числа крупного камней и валунов использования канатно-скреперной установки без предварительного удаления или дробление взрывным способом невозможно. При разработке траншей в сложных условиях для проведения осмотров и удаления препятствий используют водолазная станция.
Технологический процесс разработки подводных траншей канатно-скреперным оборудованием следующие операции:
- Транспортировка ковша к месту забора грунта (холостой цикл);
- Забор грунта скреперным ковшом с транспортировкой его к месту выгрузки (рабочий цикл);
- Выгрузка грунта из ковша в отвал; перемещение грунта с отвала бульдозером по мере накопления почвы после 7 рабочих циклов.
Работа скреперной установки осуществляется при определенных режимах скоростей набор грунта и перемещение наполненного ковша - на первой скорости, равной 0, 6-1, 5 м / с; разгрузка и перемещение порожнего ковша - на второй скорости, равной 1, 2-3 м / с.
При заборе грунта рабочий канат, закрепленный в передней части ковша, наматываясь на барабан, перемещает ковш с грунтом до лебедки. Для разгрузки ковша ему дают задний ход. При этом холостой канат, закрепленный в задней стенки ковша, проходя через блок, перемещает его. ковш, вращаясь на шарнире, открывается, освобождается от почвы и в раскрытом состоянии делает холостой ход. Во время рабочего хода ковш аналогично закрывается, и начинается рабочий цикл. В передней части ковша установлен упор для того, чтобы вал грунта при заполнении ковша давление на упор и поднимал ковш, выводя чем из сцепления с грунтом. Отвал разработанного грунта у лебедки перемещается бульдозером.
Для эффективного использования скреперного ковша при устройстве подводной траншеи работы выполняют ступенчатым способом по участкам длиной 20-25 м, начиная с берега, с таким расчетом, чтобы ковш при определенной толщине стружки и данной длине скреперування полностью заполнялся без потерь грунта.
2.4 Разработка подводных траншей взрывным способом
Взрывные работы при строительстве переходов применяются для разработки подводных траншей, а также для рыхления скальных грунтов с последующей их разработкой землеройными механизмами. Нельзя согласиться с распространенным мнением о целесообразности взрывных работ только на скальных и твердых породах. В практике строительства подводных трубопроводов взрывной способ часто применяют для разработки мягких грунтов на заболоченных и мелководных участках трассы, когда использование механизмов затруднено и нецелесообразно. Применение удлиненных пороховых зарядов и специальных детонирующих шнуров расширяет область взрывных работ. Преимуществом разработки траншей взрывным способом является то, что при этом не требуются специальные землеройные машины и работы могут быть выполнены в весьма короткие сроки. Основным препятствием в организации взрывных работ являются продолжительность их оформления, а также сложность транспортировки и хранения взрывчатых веществ (ВВ). Кроме того, следует учитывать, что производство взрывных работ на водных преградах неизбежно связано с ущербом для рыбного хозяйства. Поэтому проект взрывных работ должен быть согласован с соответствующими организациями.
Для разработки подводных траншей применяются накладные, шпуров и колонковые заряды взрывчатых веществ. Необходимо учитывать, что формулы, которые дают возможность точно определять величины зарядов не существует, и все известные расчеты позволяют только приблизительно определить количество ВР. Поэтому в процессе производства взрывных работ необходимо уточнять величины расчетных зарядов.
2.5 Разработка грунта накладными зарядами
Разработка грунта накладными зарядами наиболее проста в исполнении, потому требуется значительно большее количество взрывчатых веществ (ВВ) по сравнению с другими зарядами.
Практикой взрывных работ установлено, что при толщине слоя воды над зарядом более 3 м действие взрыва начинает снижаться. Поэтому во всех случаях следует рекомендовать производство опытных нарывов с целью установления наиболее оптимального веса заряда.
Для разработки подводных траншей часто накладные заряды заранее закрепляют на стальном тросе, что значительно упрощает работы по укладке зарядов на дно реки по оси траншей. Одновременность взрыва всех зарядов достигается использованием детонирующего шпура. Вес и расстояние между зарядами, укрепляемый на тросе, определяются в зависимости от характеристики грунта, необходимой глубины траншеи и глубины воды.
2.6 Разработка траншей шпуровыми зарядами
Метод зарядов для рыхления скальных пород рекомендуется при условии, если глубина рыхления превышает 0, 5 м. Перед началом бурения шпуров перфораторами с поверхности скалы, подлежащего рыхлению, удаляют слой песка с помощью землесосов, гидромониторов или другими техническими средствами. Диаметр шпура обычно не превышает 75 мм, глубина шпура 3-5 м.
Заслуживает внимания организация работ по разработке подводных траншей шпуровым методом на строительстве подводного перехода через Суськехапа. Бурение шпуров производилось двумя сдвоенными пневмобур, смонтированными на специально оборудованной баржи с упорными сваями. Баржа смонтирована из двух понтонов, соединенных П-образными рамами. Каждый из этих понтонов 9 х 2, 4 м в свою очередь состоит из двух понтонов меньших размеров. Недвижимость баржи достигалась упорными сваями-стойками в каждом из 4 углов баржи. Упор стоек в грунт осуществлялся ручными домкратами, при этом некоторый подъем понтонов уменьшал давление потока воды на баржу.Перемещение баржи в новое положение осуществлялось лебедками, на что уходило 30 мин.
Пневмобур подвешенные к 12-метровой двутавровой балки, подвешенной к П - образных рам, и перемещаются вдоль балки от одного шпура к другому.Расстояние между понтонами, равное 1, 80 м, позволяет производить бурение шпуров.
На каждом понтоне был установлен компрессор производительностью 25 м.куб / мин, обслуживающий один из двух спаренных пневмобур. На понтонах, кроме бурового оборудования, размещены средства взрыва и ВР. Общий вес оборудования и груза около 40 м, образующий осадка баржи с поднятыми упорными стойками 0.6 м.
Длина подводного перехода составляла 1400 м. Средняя глубина воды 4, 2 м. Минимальная глубина 1, 5 м. Для укладки трубопровода диаметром 720 мм запроектирована траншея глубиной 2, 4 м и шириной по дну 1, 5 - 3, 0 м. Диаметр шнуров в верхней части 125 мм и в нижней 100 мм. Коническая форма шпуров облегчала заполнения взрывчатым материалом.Средняя глубина шпуров 3, 0-3, 3 м. Шпуры располагались в шахматном порядке для буровых работ под водой.
Длина обсадных труб в зависимости от глубины воды от 3 до 7 м. Толщина стенок труб 4, 8 мм.Одновременно бурили четыре шпура. Верхний конец обсадных труб вставляли в пазы направляющей рамы находилась на уровне воды между понтонами. После заполнения шпуров динамитом обсадные трубы извлекали с помощью блока, подвешенного к верхней балки. В каждый шпур закладывали 14 патронов 80%-ногонитрожелатинового динамита общим весом 22, 7 кг. Динамит мог оставаться в воде в течение 60 дней, не теряя своих качеств, и имел упаковку, разрывается при трамбовании. Таким образом, динамит наполнял весь объем шпура. Трамбовки шпура динамитом проводили в нижней части на высоте 60 см, чтобы усилить разрушения породы. Детонатором служил бикфордов шнур, армированный пластмассой. К концам бикфордова шнура, который вводится в шпуры, закрепляли небольшие деревянные поплавки.Эти поплавки свободно проходили через обсадные трубы при извлечении их после заполнения шпуров динамитом. Поплавки каждой из трех рядов шпуров имели разную окраску. Концы бикфордова шнура предохранялись от замыкания медными наконечниками.
Во время опытного взрыва на участке траншеи длиной 33 м было потрачено 12 кг ВВ на 1 м.куб почвы, что обеспечивало полное разрушение породы. За 34 дня было пробурено 3123 шпура. Все взрывные работы проводились в три очереди в течение одного дня.Зачистку подводной траншей после взрывных работ проводили грейферными снарядами, установленными на плавучих средствах.
Очень трудоемкая и сложная работа по бурению подводных шпуров и скважин для взрывных работ при наличии быстрого течения или волны. Суднобуры, из которых производится бурение, трудно удержать в одном положении на тросах. Это приводит к заклиниванию бурового инструмента и потери его.Проектным бюро подводных работ МРФ была сконструирована и изготовлена в 1959 г. плавучий площадка - опора для буровзрывных работ, лишенный этих недостатков. Четыре трубчатые сваи позволяют площадке с буровым оборудованием подняться над горизонтом воды и проводить буровые работы с такими же удобствами, как и на суше.Выдвижение и подъем свай, обеспеченных в нижней части шпурами и опорными площадками осуществляется ручными лебедками через специальный блочное устройство, установленное в верхней и нижней частях свай-опор.