Подводно-технические работы, водолазное дело и мониторинг морских нефтегазовых сооружений (стр. 2 )

Грунты, образующие дно водоема, могут быть связными, несвязными, малосвязанными и скальными.

СВЯЗНЫЕ ГРУНТЫ характеризуются пластической связью. К ним относятся глины, суглинки, лёсс и некоторые разновидности илов, которые при разработке сохраняют свое агрегатное состояние в виде глыб, комьев, грунтовой стружки и т. д.

Глина состоит из частиц глинозема, кремнезема, примесей песка, извести, окиси железа и др. Содержание частиц размером менее 0,005 мм в глине составляет более 30%, при наличии таких частиц более 60% ее называют тяжелой.

При содержании глинистых частиц от 10 до 30% грунт называют суглинком, при этом легкими суглинками считаются грунты, содержащие 10-20% глинистых частиц, а тяжелыми – от 29 до 30%.

Лёсс состоит в основном из мелких пылеватых частиц, сцементированных известью.

Илами называют отложения с содержанием глинистых частиц размером меньше 0,005 мм до 40% и пылеватых фракций более 50%. Цвет ила, извлеченного из воды, темный, почти черный.

НЕСВЯЗНЫЕ ГРУНТЫ. Связи между частицами в этих грунтах отсутствуют или ничтожно малы. К ним относят песок, гравий, гальку.

Пески состоят из отдельных окатанных или угловатых зерен размером от 0,05 до 3 мм с примесью пылеватых или глинистых частиц. Пески делятся на мелкие с преобладанием зерен от 0,1 до 0,25 мм, средней крупности – 0,25-0,5 мм и крупный песок с частицами размером более 0,5 мм.

Гравий – порода из окатанных зерен размером от 3 до 40 мм. Такая же порода, состоящая из частиц размеров от 40 до 200 мм, называется галькой, а размеров свыше 200 мм-валунами. Неокатанные частицы, представляющие собой остроугольные обломочные породы с размером частиц гот 20 до 200мм, называются щебнем.

МАЛОСВЯЗАННЫЕ ГРУНТЫ – грунты, в которых связь между отдельными частицами выражена слабо. К малосвязным грунтам относятся супеси и илы со слабой структурной связью. В малосвязных грунтах может присутствовать небольшое количество глинистых частиц (от 3 до 10%), в основном в них преобладают пылевато-илистые или мелкопесчаные частицы.

Супесью (или супеском) называю грунты, состоящие из песка (90-97%) и глинистых частиц (3-10%). При наличии глинистых частиц от 6 до 10% супесь считается тяжелой, а при содержании глины от 3 до 6% - легкой.

СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ представляют собой массивы изверженных или осадочных пород, покрытых иногда сетью прослоек и трещин. Особенность скальных грунтов состоит в наличии жестких цементированных связей между частицами.

Принятая классификация грунтов в зависимости от размеров входящих в них фракций дана в табл. 3.

При выборе технологии производства подводных земляных работ и определении технических средств учитывают следующие основные физико-механические свойства грунтов: плотность, прочность, сцепление, пластичность разрыхленность, угол внутреннего трения, сопротивление копанию, липкость, гранулометрический состав.

Таблица 3

Плотность грунта – это отношение его массы в естественном состоянии (вместе с массой воды в его порах) к занимаемому им объему. Песчано-гравийные и глинистые грунты имеют плотность кг/м3, скальные – кг/м3.

Коэффициент пористости грунта определяет отношение объема пор Vп к объему минеральной части (скелету) грунта Vм:

e=Vп/Vм (1)

Песчаные грунты делят на несколько видов (табл. 4)

Таблица 4

На практике плотность несвязных грунтов может быть определена по степени погружения в них наметки; в рыхлые песчаные грунты наметка при нажатии ее рукой силой 150-200Н погружается на глубину 30 см и более, а в рыхлые гравелистые и галечниковые грунты – на 10 см; в песчаные грунты средней плотности при сильном нажатии с выворачиванием наметка входит на 20-30 см, а в плотные грунты не погружается.

Прочностью грунта называют его способность противостоять разрушающим усилиям. Прочность обусловливается его плотностью и сцеплением частиц между собой. Показателем прочности грунтов служит коэффициент крепости, который устанавливают для каждой породы по прочностным характеристикам табл. 5.

Таблица 5

В табл. 5 не даны значения коэффициентов крепости для I, II и III групп скальных пород (коэффициент крепости 8-20), для их разрыхления применяют взрывные работы.

Существенной характеристикой связных грунтов является коэффициент сцепления частиц между собой, определяемый отношением силы противодействия отрыву одной частицы от другой к площади их соприкосновения, в глинистых грунтах коэффициент сцепления достигает 0,6 МПа.

В процессе разработки грунт разрыхляется, при этом его объем увеличивается по сравнению с естественным состоянием, а плотность уменьшается. Отношение объема рыхленного грунта к объему его в естественном состоянии называют коэффициентом рыхления Кр, значение которого составляет: для песчаных и гравелистых грунтов 1,08-1,17; суглинистых 1,14-1,28; галечниковых 1,24-1,3; глинистых 1,25-1,45 и скальных 1,3-1,4.

3.  СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДВОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ

3.1. Квалификационные требования к водолазу

К подводно-техническим работам допускаются водолазы, имеющие свидетельство об окончании специальной школы (курсов), личную книжку водолаза и заключение врачебной комиссии о профессиональной пригодности его с указанием предельной глубины, на которую он может производить погружение в текущем году.

По уровню подготовки водолазы разделяются на три класса – I, II, III. Независимо от квалификации, к водолазам предъявляются требования: безупречно знать правила охраны труда и техники безопасности, правила технической эксплуатации водолазного снаряжения, оборудования, приспособлений и инструментов; технологию производства работ; требования, предъявляемые к организации рабочего места.

Класс, а также звание «водолазный специалист» присваиваются квалификационными комиссиями после тщательной проверки теоретических знаний и выполнения практических погружений.

Водолаз III класса должен уметь обследовать акваторию, предметы и сооружения, уложить бетон, осмотреть и заделать пробоины, а также выполнять простые слесарные, плотницкие, такелажные, земляные работы.

Водолаз II класса выполняет работы повышенной сложности и большего объема: он должен уметь самостоятельно производить декомпрессию водолазов, руководить работой водолазной станции, производить предупредительный ремонт снаряжения, устанавливать бетонные массивы, обследовать подводные части гидротехнических сооружений, укладывать трубы и кабели, устанавливать водозаборные оголовки на подготовленное основание, изготавливать и устанавливать арматуру и др. Ему вменяется в обязанность знать правила эксплуатации компрессоров.

II класс присваивается водолазу, который провел под водой в общей сложности не менее 1000 ч, выполняя работы, относящиеся I и II группам специализации.

Водолаз I класса должен уметь пользоваться всеми видами водолазной техники соответственно группе, к которой он относится ( по сложности водолазные работы разделяются на три группы – I, II, III ), производить проверку и испытание снаряжения и оборудования, организовать помощь пострадавшим водолазам. Если водолаз I класса выполняет работы, по специализации, относящиеся к I и II группам, то он должен овладеть еще дополнительной специальностью (сварщика, резчика, взрывника), уметь снять эскиз подводных частей сооружения, составить планшеты глубин с определением категорий грунта, произвести подводную разметку сооружения и др.

Продолжительность рабочего дня водолазов составляет 6 ч, а рабочих, обслуживающих плавучие и технические средства, применяемые при водолазных работах, - 7 ч.

Водолаз, занятый выполнением различных операций, входящих в комплекс подводно-технических работ, подвергается давлению окружающей его воды. При погружении вглубь на каждые 10 м давление возрастает на 1 атм.

Подводно-технические работы производятся при различной видимости. От прозрачности воды, освещенности объектов (предметов), надежной защиты глаз водолаза непосредственно зависят темпы и качество выполнения работ. На большой глубине в прозрачной воде водолаз хорошо различает предметы, находящиеся от него на расстоянии 5 – 6 м. На глубине около 100 м эти же предметы он видит лишь в том случае, если находится от них на расстоянии 1-2 м. Аквалангист в маске обычно свободнее различает объекты (предметы), чем водолаз в шлеме. Опыт и длительные тренировки позволяют водолазам легко ориентироваться под водой и определять расстояния до предметов.

Цветовые тона, особенно синий и зеленый, под водой не различить. Лучше виден белый цвет, поэтому инструменты для водолазных работ делают именно белыми.

Видимость под водой в реках может меняться в широких пределах, особенно в зависимости от времени года.

В табл.6 приведены данные об относительной дальности видимости белого диска под водой в некоторых реках нашей страны.

Таблица 6

Для определения дальности видимости под водой пользуются стандартным белым диском диаметром 300мм (так называемым диском Секки), опускаемым на размеченном лине в воду. Глубина, при которой диск становится невидимым, характеризует относительную дальность видимости или глубину видимости в данном месте. Дальность видимости в горизонтальном направлении меньше глубины видимости в среднем в два раза.

Дальность видимости под водой в морях и водохранилищах значительно больше, чем в реках. Так например, белый диск в Черном море виден под водой на расстоянии 28 м (для сравнения с табличными данными).

3.2. Общие сведения о водолазном снаряжении

Водолазным снаряжением называется комплект предметов и устройств, надеваемых на водолаза перед спуском под воду. Оно предназначено для обеспечения жизнедеятельности человека под водой и возможности выполнения им различных подводных работ и заданий.

Водолазное снаряжение независимо от типа должно обеспечивать водолазу нормальное дыхание, защиту от воздействия водной среды, теплозащиту, связь с поверхностью, а также и придавать ему под водой определенную плавучесть и устойчивость. Для дыхания под водой водолазу подается воздух или газовая смесь в достаточном количестве и под давлением, равным давлению окружающей среды.

Для изоляции от воды используют специальную водолазную одежду: водолазные рубахи, гидрокомбинезоны и гидрокостюмы.

Теплозащита водолаза может быть пассивной и активной. К первой относятся специальное водолазное белье и меховая одежда (чулки, жилеты), надеваемые под водолазные рубахи, гидрокомбинезоны и гидрокостюмы, ко второй – средства обогрева водолаза с использованием электричества или горячей воды. Пассивная теплозащита используется при всех водолазных спусках, а активная, главным образом, при глубоководных спусках.

Связь с водолазами, работающими, под водой осуществляется обычно с помощью проводных телефонов, для чего в шлемах или масках снаряжения монтируется гарнитура из капсюлей микрофона (ларингофона) и телефона.

Для регулирования плавучести и устойчивости водолаза под водой в состав водолазного снаряжения включают нагрудные и поясные грузы, а также специальные водолазные галоши и боты с утяжеленными подошвами.

Водолазное снаряжение можно классифицировать по различным признакам: по способам обеспечения дыхания, теплозащиты и изоляции от воды, глубинам использования, и т. п. Основным признаком классификации принято считать способы обеспечения дыхания водолазов. Схемы дыхания могут быть открытыми, полузакрытыми и закрытыми.

При открытой схеме дыхания отработанный воздух выдыхается (вытравливается) в воду, что ведет к его большому расходу.

Полузакрытая схема дыхания предусматривает вытравливание в воду части поступающей водолазу газовой смеси в то время, как другая ее часть направляется в специальную коробку (патрон), где очищается от углекислого газа, наполняется кислородом и снова подается водолазу для дыхания. Для этой схемы характерен небольшой расход газовой смеси, поэтому она используется в глубоководных образцах снаряжения, где существенное значение имеет экономия дорогостоящего гелия.

Закрытая схема дыхания основана на непрерывной циркуляции всей газовой смеси с очисткой ее от углекислого газа и пополнением кислородом. Эта схема дает наименьший расход газов. По ней сделано регенеративное кислородное снаряжение для спусков на малые глубины.

Все три схемы дыхания используют как для автономного снаряжения, когда воздух или газовая смесь подается из баллонов дыхательных аппаратов, так и для неавтономного снаряжения с подачей воздуха или газовой смеси по шлангам с поверхности или из водолазного колокола.

Водолазным скафандром называются части снаряжения, образующие водо – и газонепроницаемую оболочку, изолирующую водолаза от внешней среды. Скафандр, в котором водолаз испытывает воздействие внешнего давления, называется мягким. Жесткие скафандры (нормобарические аппараты) изолируют водолаза от внешнего воздействия среды и обеспечивают его дыхание под нормальным (атмосферным) давлением. В них происходит циркуляция газовой смеси от углекислого газа при поступлении кислорода из баллонов.

Спуски водолазов с использованием для дыхания сжатого воздуха возможны до глубины 60 м. Поэтому такие спуски проводятся в рассчитанных на эту глубину снаряжениях: вентилируемом и легководолазном с воздушно-баллонными аппаратами.

При использовании вентилируемого снаряжения для дыхания водолаза под водой с поверхности по шлангу в жесткий шлем непрерывно подается сжатый воздух. Смесь поступающего воздуха с продуктами дыхания периодически вытравливается в воду самим водолазом с необходимой частотой в зависимости от тяжести выполняемой работы. По его же командам изменяется количество сжатого воздуха, подаваемого с поверхности.

Легководолазное снаряжение с открытой схемой дыхания включает автономные и неавтономные воздушно-баллонные дыхательные аппараты. Оно устроено так, что воздух подается водолазу порциями, необходимыми для каждого вдоха, и выдох производится непосредственно в воду. При такой системе дыхания расходуется значительно меньше воздуха, чем в вентилируемом снаряжении.

Легководолазным принято называть снаряжение, не имеющее объемного шлема, как, например, у вентилируемого снаряжения, и не обладающее большой плавучестью, для нейтрализации которой нужны тяжелые грузы. Благодаря этому комплект легководолазного снаряжения имеет массу, в 1,5-2 раза меньшую, чем вентилируемое. Следует отметить, что легководолазное снаряжение часто ошибочно считают снаряжением для легких водолазных работ, хотя в действительности в нем выполняются самые разнообразные работы. К легководолазному относится снаряжение с выдохом в воду, а также кислородно-регенеративное, используемое для спусков на малые глубины со специальными целями.

3.3. Вентилируемое водолазное снаряжение

Имеющиеся образцы вентилируемого снаряжения принято подразделять по способам скрепления шлема и водолазной рубашки, а точнее, по количеству болтов, используемых в этом снаряжении. Существуют трех-, шести - и двенадцатиболтовое вентилируемое снаряжение.

В трехболтовом снаряжении, рассчитанном на глубины до 60 м, фланец водолазной рубахи зажимается между фланцами шлема и манишки с помощью трех болтов с гайками. У двенадцатиболтового снаряжения рубаха крепится к манишке с помощью накладных планок и двенадцати болтов, а шлем присоединяется к манишке специальным замком. Это снаряжение предназначено для спусков на глубины до 25 м. Технические характеристики этих двух снаряжений приведены в табл. 7.

Таблица 7

Технические характеристики вентилируемого снаряжения

Основными частями вентилируемого снаряжения являются: шлем с манишкой, водолазная рубаха, водолазные грузы и галоши, нож, сигнальный конец, или кабель-сигнал, и водолазное белье (рис.2). Полная комплектация вентилируемого снаряжения, а также средства обеспечения водолазных спусков, входящих в комплект водолазных станций, перечислены в табл.8.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19