Канатный скрепер представляет собой установку из двух башен или мачт, расположенных на расстоянии от 50 до 300 м друг от друга, и перекинутого между ними на блоках троса, к которому прикреплен скреперный ковш (рис. 99).
Канатные скреперы
Башни могут быть подвижными на тележках, передвигающихся по рельсам, или неподвижными, закрепленными расчалками. У одной из башен устанавливается двухбарабанная лебедка, с помощью которой передвигается трос и скрепленный с ним ковш. Эта башня называется головной. Вторая башня меньшего размера служит только для закрепления блока для троса и называется хвостовой. Трос имеет две ветви: рабочую и обратную. При работе лебедки подтягивается рабочая ветвь, ковш заполняется грунтом и продолжает двигаться по земле к месту отвала. При движении наполненный ковш нового грунта почти не набирает и обеспечивает доставку грунта к месту погрузки без потерь, что достигается соответствующей конструкцией ковша. Когда ковш дойдет до места отвала, лебедку переключают в обратную сторону, ковш при этом движется обратно, оставляя грунт на месте. Конструкция ковша должна быть достаточно прочна и различна для разных грунтов. Так например, для работы в плотных грунтах применяется подковообразный ковш (рис. 100), снабженный снизу зубьями из специальной твердой стали, а спереди — резаками. Плотные глины приходится предварительно разрыхлять плугами. Для того чтобы увеличить фронт работ канатного скрепера, башни делают подвижными; тогда по мере разработки выемки башни передвигаются вдоль бровок выемки и работа продолжается на новом месте. Одним из обязательных условий при работе скреперами является расположение скреперной лебедки так, чтобы машинист, управляющий ею, мог видеть работу ковша.
Достоинства канатных скреперов следуюющие.
- Работа может быть легко организована для разработки выемок любой формы. Особенно удобна разработка холмов и уступов с песчаными и гравелистыми грунтами.
- Канатными скреперами грунт не только разрабатывается, но и транспортируется на значительное расстояние (до 200 м).
- Для канатного скрепера обрушения породы с бортов выемки не только не опасны, а даже желательны, так как это только увеличивает его производительность, облегчая работу по отделению грунта в забое.
- Работа канатными скреперами отличается большой приспособляемостью к местным условиям.
Производительность канатных скреперов зависит от категории грунта и дальности транспортировки и при емкости ковша в 1 куб. м составляет от 50 до 200 куб. м за 8 час. работы.
Гидромеханизация грунта
Сущность гидромеханизации заключается в следующем. К особому прибору, называемому гидромонитором, под большим давлением подводится по металлическим трубам вода и выбрасывается из него в виде струи, обладающей большой разрушающей силой. Этим свойством сильной струи воды пользуются для размыва грунта при его разработке. Размытый грунт, смешанный с большим количеством воды, имеет вид жидкой грязи, на производстве называемой пульпой или гидромассой. Пульпа доставляется к месту укладки грунта или самотеком по специальным желобам, если уклон местности это позволяет, или при помощи специальных насосов (землесосов), поднимающих пульпу на нужную высоту. В том месте, где предположена укладка грунта, движение пульпы сильно замедляется или даже совсем приостанавливается, вследствие чего происходит полное выпадение грунта из пульпы и оседание его на дно. Для этого место укладки грунта ограждается перемычками различных конструкций. Таким образом все элементы земляных работ — разработка, транспорт и укладка грунта в сооружение или отвал — решаются с помощью воды. Это является большим преимуществом гидромеханического способа земляных работ перед другими способами, требующими различного рода механизмов для выполнения тех же работ.
В строительном деле гидромеханизация завоевала себе прочное место с 1910 г., когда была применена в крупных размерах на строительстве Панамского канала в Америке. В СССР гидромеханизация широко применяется с 1930 г. на ряде крупных строек.
Основным оборудованием для гидромеханизации служат: гидромонитор, трубы, насосы и задвижки. Гидромонитор (рис. 101) представляет собой род брандспойта и служит для создания плотной, вытекающей с большой скоростью водяной струи и для направления ее в нужную точку забоя. Гидромониторы различаются по диаметру выходного отверстия, достигающему в последних конструкциях 300 мм.
Гидромониторы устанавливаются на специальных, легко передвигаемых станках, так что могут свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси на полную окружность, а относительно горизонтальной оси на — 40° — 60º.
Трубы для подвода воды к гидромонитору используются железные, фланцевые, цельнотянутые, диаметром 150-500 мм. Для соединения монитора с трубопроводом иногда применяются гибки шланги.
Для подачи воды к гидромонитору служат насосы, устанавливаемые в специальных помещениях (насосных станциях). Так как вода должна подаваться под большим давлением, то для этой цели применяются главным образом специальные центробежные многоступенчатые насосы с приводом от электромоторов.
Основных способов производства работ по размыву грунта существует два:
- размыв «снизу — вверх»;
- размыв «сверху — вниз».
Первый способ заключается в подмыве грунта снизу в высоком забое (рис. 102, а). При этом грунт подмывается и обваливается под влиянием собственного веса. Этот способ дает большую производительность , но неудобен тем, что для направления и подгона пульпы мониторщик должен поворачивать монитор в противоположную сторону, что затруднительно. При большой высоте забоя способ этот может стать опасным. Другим недостатком этого способа является то, что монитор и трубы, находясь внизу, часто заносятся размытым грунтом.
Второй способ (рис. 102, б) менее производителен, но имеет те преимущества, что монитор всегда в сухом месте и нет угрозы обвала грунта; трубы не заносятся грунтом, а в связи с тем, что направление струи совпадает с направлением движения пульпы, мониторщик имеет возможность подгонять и направлять разжиженный грунт в нужную сторону по мере надобности.
Производительность гидромонитора зависит от рода грунта, высоты забоя, диаметра выходного отверстия монитора. По Единым нормам производительность гидромонитора в час при диаметре его насадки 50-75 мм составляет от 30 до 77 куб. м грунта в плотном теле за час работы.
В зимних условиях производительность работ гидромеханическим способом сильно падает вследствие замерзания воды. Стоимость работ зимой возрастает на 40-50%. При температуре ниже — 20% работа гидромонитора почти невозможна.
Транспортировка грунта, как уже упоминалось, может осуществляться самотеком или с помощью землесосов. В первом случае грунт, размываемый монитором и смешанный с водой, попадает в желоба и канавы непосредственно или через особы приемники. Желоба направляют грунт к месту укладки. Иногда пульпу пускают по трубам; однако последний способ неудобен тем, что трубы часто закупориваются особенно при небольших уклонах, а это вызывает значительные перебои в работе. Лучше всего транспортировать пульпу по лоткам, так как они требуют меньше воды и не так засоряются, как канавы, а тем более трубы. Лотки устанавливаются прямоугольные, в виде отдельных секций длиной 3-4 м, что дает возможность их легко и быстро устанавливать и разбирать.
Сечение и уклоны лотков определяются специальными расчетами. Если по условиям местности пульпа не может идти самотеком, то ее собирают в особые приемники, так называемые зумпфы, откуда она перекачивается землесосом.
Землесос (рис. 103) представляет собой центробежный насос, приспособленный для пропуска пульпы, содержащей даже крупные твердые части грунта. В качестве двигателя землесоса применяется электромотор. Землесосы изготавливаются производительностью до 800 куб. м пульпы в час при подаче ее на высоту до 25-30 м.
Укладка грунта производится или в какое-либо сооружение или грунт просто сбрасывается в овраг, озеро, реку и т. д.
В последнем случае работа упрощается так, что не требуется никаких приспособлений для укладки кроме лотков, которые по мере заполнения котлована приходится или удлинять или укорачивать.
При укладке грунта в сооружение на ограниченной площади приходится устраивать сначала ограждающие дамбы высотой 3-4 м. Дамбы эти могут быть устроены намывным или другим способом. После этого вдоль дамб укладываются лотки, и по ним пульпа поступает в огражденное пространство. В результате сильного уменьшения скорости течения грунт из пульпы осаждается. Тяжелые частицы осаждаются ранее у выхода из лотков, а мелкие глинистые частицы заполняют среднюю часть возводимой насыпи. Осветленная вода из огражденного пространства осторожно спускается так, чтобы она не могла размывать и уносить с собой уложенного грунта.
Стоимость работ, выполняемых гидравлическим способом, обычно ниже, чем при многих других способах земляных работ. Стоимость зависит от способа и расстояния подачи воды, способа транспортирования и укладки грунта, а также от общего объема работ. Чем больше объем работ, тем ниже стоимость 1 куб. м размытого и уложенного в дело грунта.
