Подводно-технические работы, водолазное дело и мониторинг морских нефтегазовых сооружений (стр. 9 )

где V — геометрическая емкость ковша;

L —средневзвешенная дальность скреперования; с — средняя скорость перемещения ковша, принимаемая на практике 0,7 м/сек; КН —коэффициент наполнения ковша (от 0,5 для скальных пород до 1,1 — для супесей и суглинков);

КР- коэффициент разрыхления грунта, зависящий от вели­чины фракций и равный 1,1 — 1,5;

КВ- коэффициент использования скреперной установки по времени, практически равный 0,6.

Следует иметь в виду, что равнодействующие скорости движе­ния скреперного ковша и скорости течения в водоеме не должны превышать допустимых неразмывающих скоростей течения для различных грунтов (табл.18).

Таблица 18. Допустимые не размывающие скорости для различных грунтов

Поскольку имеющиеся теоретические расчеты скреперных ус­тановок в условиях работы под водой недостаточно проверены и не уточнены, выбор мощности двигателей рекомендуется при­нимать на основании эмпирических показателей, принимаемых в зависимости от категории грунта, из расчета 1 л. с. на каждые 7 кг веса ковша для илов и песков, 4 кгс — для плотных и скаль­ных пород.

Расчет тяговых тросов производится по формуле

ТР=Тп, (25)

где ТР — разрывное усилие;

Т-максимальное тяговое усилие;

n-коэффициент запаса, который для канатно-скреперных установок принимается равным 6—8.

При скреперовании рабочий трос, наматываемый на барабан лебедки, испытывает сложные напряжения (растяжение и из­гиб), поэтому необходимо дополнительно проверить его и на эти напряжения.

Для этого пользуются эмпирической формулой Баха:

кг/см2, (26)

где -напряжение, кг/см2;

d-диаметр троса, см;

D-диаметр барабана или блока, см;

S-площадь поперечного сечения всех проволок троса, см2;

T-тяговое усилие, действующее на трос.

Для крепления на берегу оттяжек и тяговых лебедок устраи­ваются анкеры. Основным требованием, предъявляемым к ним, является надежность при воздействии максимальных горизон­тальных усилий.

В настоящее время ведутся работы по улучшению технических показателей скреперов. В пятом экспедиционном отряде под­водных и гидротехнических работ Днепровского бассейнового управления сконструирована и внедрена канатно-скреперная установка двустороннего действия для подводных траншей с гидравлической экскавацией грунта из ковша в процессе разра­ботки. Установка состоит из двух ковшей с гидравлическим уст­ройством, которое соединено шарнирным трубопроводом с на­сосной станцией, размещенной на понтоне. Понтон перемещается вдоль разрабатываемой траншеи.

Для переключения подачи воды к насадкам, направленным в сторону течения реки и предназначенным для экскавации грун­та из ковша, камера имеет поворотную рукоятку.

Транспортировка скрепера по дну осуществляется при помо­щи электролебедки двустороннего действия.

Производительность скреперной установки — 10—20 м3/час (в зависимости от категории грунта).

Способы и организация подводных земляных работ

Существуют различные способы разработки грунта под водой. Они зависят от объема работ, характеристики грунта, степени стесненности, условий производства работ (зимой или летом) и т. д.

Перед началом разработки подводных котлованов и траншеи выполняются подготовительные работы:

промер глубин и составление фактического профиля дна, ко­торый сверяется с проектным с целью выявления расхождений, а также для последующего выбора методов производства работ и обеспечения контроля за глубиной разработки;

проведение водолазного обследования пятна котлована или створа перехода с целью выявления подводных препятствий и затонувших предметов, которые могут мешать разработке грунта.

Глубина заложения и размеры по основанию фундаментов мостовых опор, гидротехнических сооружений, трубопроводов и т. д. определяются проектом и техническими условиями. Крутиз­на откосов траншей и котлованов под водой принимается в за­висимости от категории грунта

(табл. 19).

Котлованы в нескальных грунтах разрабатывают с недобо­ром до проектной отметки на 0,1—0,2 м. Окончательно планиру­ют и аачищают дно непосредственно перед закладкой фундамен­та. Если разработка грунта выполняется средствами гидромеханизации, то нижний слой грунта в котловане толщиной 0,3—0,5м должен разрабатываться способом, обеспечивающим сохранность естественной структуры и несущей способности грунта в основании. При мокрых глинистых грунтах в основание втрамбовывается слой щебня толщиной не менее 10—15 см.

Таблица 19. Данные о крутизне откосов и котлованов [8]

Примечание. Крутизна откосов, котлованов и траншеи на береговых участках учитывает наличие грунтовых вод.

Траншеи для трубопроводов выполняют с переуглублением, так как при их разработке всегда имеют место неровности дна, а также наплыв грунта. Переуглубление траншей осуществляет­ся с таким расчетом, чтобы проектная отметка дна, была выдер­жана на гребне этих неровностей по всей площади дна траншеи. Планировка достигается путем подсыпки песка во впадины.

При разработке траншей для трубопроводов минимальную ши­рину подводнон траншеи рекомендуется определять по формуле

B = nD + a(n-1) + 2b, (27)

где В — ширина траншеи по дну, м;

п — число труб;

D— диаметр трубопровода с футеровкой и балластом, м;

а — расстояние между трубами, принимаемое от 0,7 до

1,5 м из условий работы водолаза; b — ширина бровки между образующей крайней трубы и линией пересечения откоса и дна котлована, принимае­мая от 0,5 до 1,0 м.

Минимальная ширина траншеи по дну во всех случаях должна превышать диаметр трубопровода с установленными грузами не менее чем на 1 м.

При укладке нескольких подводных трубопроводов на пере­ходе имеет значение последовательность работ при разработке

подводных траншей. Если трубопроводы будут укладывать пос­ле окончания всех траншей, рекомендуется начинать с верхней траншеи по течению. При этом разрабатываемый грунт не будет сноситься течением реки в ранее разработанные траншеи. Если проектируется укладывать трубопроводы непосредственно после окончания разработки очередной траншеи, земляные работы на­чинают на нижней по течению реки нитке перехода. Это обуслов­ливается возможностью при разработке верхней траншеи ис­пользовать часть грунта для засыпки нижней по течению с ранее уложенным в нее трубопроводом.

Дноуглубительные работы у существующих набережных и других гидротехнических сооружений неглубокого заложения должны выполняться с соблюдением следующих условий:

должны быть собраны сведения о поведении сооружения во время эксплуатации при проектных глубинах, т. е. до их умень­шения, и только после получения удовлетворительных сведений можно приступать к работам;

при необходимости увеличения проектных глубин у причала допускаемое приближение новых глубин к сооружению должно быть проверено расчетами устойчивости по плоским и круглоци-линдрическим поверхностям скольжения. Расчетный угол есте­ственного откоса перед стенкой должен быть принят с учетом возможного изменения структуры грунта при его обнажении. В особенности это касается размокаемых глин. Необходимая при расчете на выпирание ширина бермы должна быть взята с некоторым запасом, с учетом возможности ее размыва в резуль­тате случайных причин, (винтами судов). Этот запас ширины мо­жет быть принят 0,5—1,5 м.

При проведении дноуглубительных работ у свайных сооруже­ний нередки случаи повреждения свай черпаками дноуглуби­телей, особенно при наклонном расположении переднего ряда свай. Для предотвращения таких повреждений границы допус­каемого приближения дноуглубителей к сооружению обознача­ются буйками. Дноуглубительные работы у причалов, основан­ных на плывунах, должны выполняться с особой осторожностью. Применение для этой цели землесосов при работе вблизи соору­жений, особенно гравитационных, должно быть вовсе исклю­чено.

Котлованы опор мостов, водозаборов и других гидротехничес­ких сооружений глубокого заложения, как правило, разрабаты­ваются в шпунтовых, ряжевых и других ограждениях или в грун­товых перемычках.

Технические средства для подводных земляных работ приме­няются в зависимости от поставленной задачи и условий работ.

Скреперные установки используются в большинстве случаев при разработке траншей, а также как средства транспортирова­ния предварительно разработанного или излишнего грунта. Участие водолазов заключается только в проверке рузультатов раз­работки.

При разработке больших объемов грунта наиболее целесооб­разно применение земснарядов. Качество работ по разработке грунта зависит от способа перемещения земснаряда.

В зависимости от конфигурации и размеров котлована или траншеи поступательные и поперечные перемещения земснаряда (папильонирование) осуществляются разными способами.

Рис. 46. Схема способов папильонирования:

а—параллельный; б — веерный; в — крестовый

При­мер параллельного папильонирования дан на рис. 46,а. Снаряд все время остается параллельным своему исходному положению. В этом случае необходимо, чтобы естественная глубина на гра­ницах выемки была несколько больше осадки снаряда для того, чтобы он мог свободно перемещаться.

Для перемещения земснаряда необходимы четыре или шесть якорей. Края выемки разрабатываются лучше при веер­ном папильонированин. В этом случае (рис.46, б) корма явля­ется как бы центром вращения снаряда. Устройство узкого ка­нала по этому способу невозможно.

Обычно узкий канал разрабатывается крестовым способом

(рис46, б), особенность которого заключается в том, что корма перемещается в сторону, противоположную перемещению голов­ки разрыхлителя. Во всех случаях перемещение происходит при помощи пяти якорей. Якоря применяют двурогие адмиралтей­ского типа, четырехрогие — кошки, якоря-присосы и др. Держа­щая сила якоря зависит от его веса, а также от грунта дна во­доема и определяется по формуле

, (28)

где k=5—6 — для адмиралтейских якорей весом более 500 кгс и и песчаных грунтов; k=6—8 — то же, весом до 500 кгс; k — 4—6 — для четырехлапых якорей; Р — вес якоря, кгс.

Железобетонные якоря-присосы (рис. 47) применяют при на­личии мягких грунтов на дне (песок, глина). В этом случае кро­ме веса дополнительно учитывается удельная сила сцепления якоря с грунтом. Для глин и суглинков она равна 0,03 тс/м2, для вязких грунтов — 0,06 тс/м2.

Устройство расчалок на якорях для передвижки земснаряда вызывает ряд неудобств. Поэтому землесосные установки снабжаются свайным устройством. В задней части понтона на спе­циальной раме подвешены две сван (в большинстве случаев ме­таллические). Они должны обладать весом, достаточным для свободного погружения в грунт. Нижний конец сваи ходит в на­правляющих, закрепленных на борту понтона. Если одна свая опущена в грунт, а другая остается в приподнятом положении, то вокруг опущенной сваи, как около оси, с помощью лебедок происходит поворот земснаряда.

Рис. 47 Железобетонный якорь-присос:

а — конструкция; б — схема установки; 1— железобетонный якорь; 2—подъемная петля; 3—рым; 4—шпора; 5— буй; 6 — поплавок.

Применение земснарядов на больших судоходных реках огра­ничивается глубиной опускания рамы.

Уборка грунта, разрабатываемого земснарядом, производится по специальным трубопроводам на берег или в другие места ак­ватории. В тех случаях, когда это невозможно или исключено в силу технических условий, грунт сбрасывают в шаланды (само­разгружающие пли палубные), а затем отвозят к месту свалки.

В стесненных и неудобных местах для применения других технических средств (в завалах, между сваями, в небольших ог­ражденных котлованах и др.) используют гидроэлеваторы и эр­лифты. В этом случае разработкой грунта может управлять во­долаз.

При разработке грунта наиболее удачным является сочетание, всасывающих средств с размывочными. Грунт, размываемый во­долазом с помощью пипки, сгоняется к всасу гидроэлеватора, откуда последним выбрасывается наверх или в сторону.

Небольшие котлованы при наличии течения, когда разработан­ный грунт уносится водой, целесообразно разрабатывать гидро­мониторами. Гидромониторы используются также для обна­ружения замытых грунтом отдельных элементов сооружений или их узлов. В любых случаях не следует допускать воздейст­вия струи на водолаза во избежание гидравлического удара. При работе с пипкой сила струи не должна превышать усилий во­долаза.

При погружении оболочек с помощью вибропогружателей для уменьшения силы трения грунта по внутренней поверхности и лобового сопротивления грунт из полости периодически удаля­ют при помощи эрлифтов (рис. 48,а) гидроэлеваторов, гидро­желонок.

Гидрожелонка (рис. 48,б) применяется для удаления из по­лости оболочек мелких валунов и представляет собой гидроэле­ватор с кольцевой насадкой диаметром 25—30 см, оборудован­ный бункером цилиндрической формы для приема всасываемой с грунтом гальки, валунов, которые поднимаются по трубе до встречи с отражательной сеткой и откладываются в бункере. Разгрузка бункера осуществляется после подъема гидрожелон­ки на дневную поверхность.

Крупные валуны и другие препятствия, встреченные в забое оболочки, удаляются водолазами вручную.

Для углубления отдельных неглубоких мест акватории иногда используется работа винтов катеров. Для этого носовая часть катера укрепляется на якоре. Работающий винт размывает грунт и отбрасывает его вниз по течению.

Можно, создавая искусственное увеличение скорости течения реки, разрабатывать траншеи или углублять русло в отдельных местах. Так, при небольшой глубине и ширине реки можно раз­работать траншею следующим образом. Поперек реки забивают ряд свай, к которым крепят щиты. Между основанием щита и дном оставляют небольшую щель шириной 40—60 см. Этим соз­дается сжатие русла и через щель с увеличенной скоростью уст-. ремляется вода, размывающая грунт.

Рис. 48. Разработка грунта внутри оболочек при помощи грунтососов и

гидрожелонок:

а — схема установки грунтососа; 1 — оболочка; 2—патрубок; 3 — наголовник; 4 — вибропогружатель; 5 — фонарь; 6 — эрлифт или гндроэлеватор; 7 — резиновый рукав; 6 — конструкция гидрожелонки; 1 — водоподводящне трубки; 2 — сетка; 3 — отражаю­щий конус; 4—подвес; 5 — всасывающая труба; 6-кольцевой зазор; 7 — кольцевая камера для напорной воды; 8 — ребро; 9 — проушины; 10 — съемная обечайка; 11 —отверстия в обечайке; 12— днище.

Во всех случаях, когда при производстве подводных земляных работ участвуют водолазы, должны соблюдаться безопасные приемы труда, предусмотренные «Едиными правилами охраны труда на водолазных работах» [9]. При этом необходимо учесть, что опустившись на дно, водолаз должен проверить состояние снаряжения, осмотреться вокруг, убедиться в чистоте сигналь­ного конца и шланга, отсутствии большой слабины, затем доло­жить по телефону о своем состоянии и о начале работы. При устройстве котлованов водолаз должен выполнять работы, ведя разработку грунта сверху вниз, и ни в коем случае не устраивать забоя во избежание обвалов грунта, а также обрушения отдель­ных крупных включений. В практике строительства (например, при разработке котлованов возле разрушенных мостовых опор) были случаи, когда по откосу скатывались отвалившиеся облом­ки опор.

При промывке туннелей под различного рода сооружениями или под корпусом затонувшего судна водолаз обязан следить за тем, чтобы размываемый грунт не скапливался сзади него и не закрывал выхода из туннеля. Во избежание этого водолаз дол­жен периодически направлять размывочное устройство в сторо­ну выхода туннеля или пользоваться вторым комплектом менее мощного размывочного устройства.

При подрезке грунта под корпусом судна водолаз должен на­ходиться позади подрезанного конца.

Работа с размывными устройствами под водой связана с уве­личением нагрузки на водолаза от реактивного действия струн. Для уменьшения этой нагрузки к концу напорного шланга при­вязывают груз, удерживающий шланг на месте.

При работе нескольких водолазов по размыву грунта гидро­мониторами работа водолазов на расстоянии ближе, чем 10 м друг от друга воспрещается.

Если в районе работ пролегают электрокабели, то они обес­точиваются, а в-напорных трубопроводах давление снимается пли понижается до 1—2 ат.

Во время нахождения водолаза под водой на мачте водолаз­ного бота при работе на внутренних водах поднимаются преду­предительные сигналы: днем — два зеленых флага, ночью — два зеленых фонаря, расположенных один над другим на расстоянии 1—2 м. Суда не должны швартоваться к водолазным ботам, с которых ведутся спуски водолазов. Проходящие суда должны следовать на расстоянии не менее 50 м от борта судна и обяза­тельно малым ходом.

4.4. КАМЕННЫЕ И ЩЕБЕНОЧНЫЕ ПОСТЕЛИ, НАБРОСКИ И ИХ УКРЕПЛЕНИЕ

Требования и правила, предъявляемые при устройстве постелей и набросок

Для уменьшения давления на основание от морских и речных гидротехнических сооружений, а также для выравнивания скаль­ного основания устраиваются постели из каменной или щебеноч­ной наброски. У оградительных сооружений постель, кроме того, предохраняет подошву от размыва.

Толщина постели определяется расчетом. При удовлетвори­тельных грунтах толщина постели под набережными может быть до 1 м, а под оградительными сооружениями — до 1,5 м. При скальном основании укладывают тонкую постель — слой камен­ной наброски толщиной не менее 0,5 м, выравнивающий поверхность основания.

С целью уменьшения просадки камня нижний слой постели толщиной 0,3—0,5 м отсыпают из гравия, щебня или карьерной мелочи. Такая подсыпка служит также и обратным фильтром, препятствующим вымыванию частиц грунта основания сквозь пустоты постели.

Забрасываемый с поверхности воды камень укладывается в постель под влиянием только собственного веса и поэтому в по­стели между отдельными камнями образуется большое коли­чество пустот. В процессе возведения, а также под нагрузкой сооружения, находящегося в эксплуатации, в толще основания и теле постели возникают деформации, которые проявляются в виде осадки постели.

Чтобы в эксплуатационных условиях отметка верха постели соответствовала проектной, при ее устройстве дают запас на осадку. Величина этого запаса указывается в рабочих черте­жах. Ее назначают в зависимости от ожидаемой осадки основа­ния и тела постели.

Для постелей под сооружениями с постоянным неравномер­ным давлением в поперечном направлении (набережные стенки) предусматривается увеличенный запас на осадку в местах повы­шенного давления.

Строительный уклон постели, а также соответствующий наклон стенок набережной к вертикали должны погаситься при ее воз­ведении и огрузке на 50—70%, а остальная часть уклона пога­шается в период эксплуатации. По аналогичным соображениям поверхности постели под сооружение из наброски массивов при­дают уклон от середины профиля к его краям.

Величина осадки постели не поддается математическим расче­там, поэтому численное значение запаса устанавливается по дан­ным осадки аналогичных построенных сооружений и уточняется по результатам натурных наблюдений.

В состав работ по устройству каменных постелей входит:

проверка проектных размеров и глубины котлована, которые могут измениться с момента окончания работ по разработке котлована из-за размыва или наносов;

отсыпка камня, иногда разделяющаяся по способу выполнения на отсыпку нижней части профиля, выполняемую с большими допусками, и отсыпку верхней части, — более равномерную и тщательную;

выдерживание отсыпки для самоуплотнения постели или трамбование.

Размеры котлована водолаз проверяет путем личного осмотра и установки вешек или буйков по его границам. Все замеры рас­стояний и сравнения их с проектными производятся на поверхно­сти. Глубина измеряется футштоком или лотом. Кроме того, во­долаз определяет характер наносов или размывов. В случаях, когда в котлован нанесен ил или другие непрочные грунты, их удаляют механизированным способом или вручную при помощи гидромонитора или грунтососа.

Способы транспортировки и укладки камня

Отсыпку камня, как правило, выполняют с плавучих средств.

Для перевозки применяются саморазгружающиеся и обычные баржи, шаланды, плашкоуты и другие суда, выбор которых уста­навливается в зависимости от объемов работ, наличия плавучих средств и типа механизмов для погрузки.

При больших объемах работ наиболее целесообразно приме­нение саморазгружающихся плавсредств (рис.49, 50).Операция по разгрузке таких плавсредств производится в течение нескольких минут. Отрицательной особенностью устройства отсыпки таким способом является то, что сброшенный камень ложится отдель­ными буграми. Поэтому целесообразно при помощи саморазгру­жающихся плавсредств отсыпать нижнюю часть профиля, не до­водя ее до проектной отметки на 0,5 м.

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