Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ при возведении протяженных узкопрофильных сооружений

Покупка
Артикул: 795847.01.99
Доступ онлайн
193 ₽
В корзину
Монография посвящена решению актуальной задачи ресурсо-, энергосбережения в строительстве путем научного обоснования нетрадиционного способа вывода грунто-насосов земснарядов из нештатных ситуаций, разработки достоверного метода расчетного обоснования проектной грунтопроизводительности земснарядов после вывода грунтонасосов из нештатных ситуаций, а также обоснованного назначения коэффициента использования рабочего времени гидромеханизированных комплексов при наличии дополнительных ступеней напора (перекачивающих станций). Основные результаты внедрены на строительных объектах ЗАО «Сибгидромехстрой», в том числе на объектах Федерального значения. По своей значимости задачи, решенные соискателем, представляют научную ценность и практическую значимость для строительного комплекса РФ. Материалы монографии основаны на результатах натурных испытаний работы строительных машин. Достоверность полученных результатов подтверждена хорошим совпадением величин измеренного в натурных условиях и рассчитанного по методу автора подпора эжектора в напорном трубопроводе грунтонасосов, аргументированным доказательством достоверности элементов разработанной автором математической модели гидравлической системы грунтонасосов с эжектором в их напорном трубопроводе их широким внедрением в производство путем практической реализации научно обоснованных автором изменений ППР при возведении Северного обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск — Новосибирск. Предназначена для инженеров, научных работников и студентов строительных и экономических специальностей очной и заочной форм обучения.
Седов, В. А. Совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ при возведении протяженных узкопрофильных сооружений : монография / В. А. Седов. - Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. - 137 с. - ISBN 978-5-4499-0269-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1910751 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
В. А. Седов 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 
ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНЫХ 
РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ 
ПРОТЯЖЕННЫХ УЗКОПРОФИЛЬНЫХ 
СООРУЖЕНИЙ  

Монография 

Москва 
Берлин 
2019 

УДК 624.13 
ББК 38.623 
С28 

Ответственный редактор — д.т.н., проф. кафедры «Технологии и организация строительства» 
Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета М. М. Титов 

Рецензенты: 
В. Н. Анферов — проф. каф. «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины» 
Новосибирского государственного архитектурно-строительного универс, д.т.н., проф.; 
С. М. Кузнецов — проф. кафедры «Технология, организация и экономика строительства» Сибирского 
государственного университета путей сообщения, д.т.н., старш. научный сотрудник 

Седов, В. А.

С28
Совершенствование технологии гидромеханизации земляных работ 

при 
возведении 
протяженных 
узкопрофильных 
сооружений 
: 

монография / В. А. Седов. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. —
137 с.

ISBN 978-5-4499-0269-6 

Монография посвящена решению актуальной задачи ресурсо-, энергосбережения в 
строительстве путем научного обоснования нетрадиционного способа вывода грунто-
насосов земснарядов из нештатных ситуаций, разработки достоверного метода рас-
четного обоснования проектной грунтопроизводительности земснарядов после выво-
да грунтонасосов из нештатных ситуаций, а также обоснованного назначения 
коэффициента использования рабочего времени гидромеханизированных комплексов 
при наличии дополнительных ступеней напора (перекачивающих станций). Основные 
результаты внедрены на строительных объектах ЗАО «Сибгидромехстрой», в том чис-
ле на объектах Федерального значения. По своей значимости задачи, решенные соис-
кателем, представляют научную ценность и практическую значимость для строитель-
ного комплекса РФ. 
Материалы монографии основаны на результатах натурных испытаний работы 
строительных машин. Достоверность полученных результатов подтверждена хоро-
шим совпадением величин измеренного в натурных условиях и рассчитанного по ме-
тоду автора подпора эжектора в напорном трубопроводе грунтонасосов, аргументиро-
ванным 
доказательством 
достоверности 
элементов 
разработанной 
автором 
математической модели гидравлической системы грунтонасосов с эжектором в их 
напорном трубопроводе их широким внедрением в производство путем практической 
реализации научно обоснованных автором изменений ППР при возведении Северного 
обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск — Новосибирск. 
Предназначена для инженеров, научных работников и студентов строительных и 
экономических специальностей очной и заочной форм обучения. 
Текст печатается в авторской редакции. 

УДК 624.13 
ББК 38.623 

ISBN 978-5-4499-0269-6
© Седов В. А., текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................................... 3 

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА  И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ .................................. 7

1.1. Классификация намывных земляных сооружений по различным 
признакам .............................................................................................................................................. 7 

1.2. Особенности возведения узкопрофильных 
протяженных сооружений ............................................................................................................ 8 

1.3. Оптимизация технологических процессов гидромеханизации ................... 20 

1.4. Вспомогательные работы .................................................................................................. 27 

1.5. Выводы и задачи исследований ..................................................................................... 27 

2. ОБОСНОВАНИЕ НЕТРАДИЦИОННОГО СПОСОБА УВЕЛИЧЕНИЯ
ПРИВЕДЕННОЙ ДАЛЬНОСТИ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГРУНТА 
ЭЖЕКТИРОВАНИЕМ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА ГРУНТОНАСОСА ..................... 29 

2.1. Факторы, определяющие приведенную дальность 
гидротранспортирования грунта .......................................................................................... 29 

2.2. Существующие способы эжектирования  и методы их 
расчетного обоснования ............................................................................................................. 32 

2.3. Разработка метода расчетного обоснования параметров 
эжектирования напорного трубопровода ........................................................................ 40 

3. ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ СТУПЕНЕЙ НАПОРА В
ТРАНСПОРТНОЙ ЛИНИИ ЗЕМСНАРЯДОВ С ПЕРЕКАЧИВАЮЩИМИ 
СТАНЦИЯМИ ........................................................................................................................................... 52 

3.1. Возможные схемы соединения  и их предварительный анализ .................. 52 

3.2. Метод расчета коэффициента использования  рабочего времени 
многоступенчатых гидромеханизированных комплексов ..................................... 57 

3.3. Расчёт экономического эффекта  от эжектирования напорного 
трубопровода грунтонасоса ...................................................................................................... 62 

4. ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ .................... 68 

4.1. Основные положения ........................................................................................................... 68 

4.2. База данных по земснарядам, грунтовым  и водяным насосам .................... 72 

4.3. База данных по вспомогательным машинам и механизмам .......................... 74 

4.4. Автоматизация ресурсосберегающего проектирования 
комплектов машин ........................................................................................................................ 76 

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ
ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРНОГО ОБХОДА 
Г. НОВОСИБИРСКА ФЕДЕРАЛЬНОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ 
ОМСК — НОВОСИБИРСК ............................................................................................................... 105 

5.1. Схема организации работ при возведении  5-го и 6-го пусковых 
комплексов ...................................................................................................................................... 105 

5.2. Увеличение проектной величины приведенной дальности 
гидротранспортирования грунта ....................................................................................... 108 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................................................... 123 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................................... 124 

ВВЕДЕНИЕ 

Важными народнохозяйственными задачами в современных условиях 
являются снижение стоимости строительства, сокращение трудовых 
затрат и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий. Этим 
требованиям в полной мере отвечает гидромеханизация как один из 
наиболее эффективных способов комплексной механизации массовых 
земляных работ. Гидромеханизация — единый неразрывный технологический 
комплекс от разработки до укладки грунта в земляное сооружение, 
имеющий ряд важных преимуществ перед другими способами 
производства земляных работ, основные из которых следующие: 
1) экологичность, особенно в условиях городской застройки;
2) малочисленный обслуживающий персонал;
3) сокращение площади земельного отвода карьера за счет более
полной отработки обводненных месторождений нерудных строительных 
материалов или разведанных карьерных залежей с применением 
специальных грунтозаборных устройств и эжекторов с целью увеличе-
ния глубины подводной разработки грунта; 
4) возможность использования под строительство бросовых земель:
оврагов и балок, пойменных, заболоченных и подтопляемых террито-
рий; 
5) высокая производительность труда благодаря непрерывности
всех технологических операций по разработке, транспорту и укладке 
грунта; 
6) относительно низкая стоимость работ, например, по сравнению
с производством земляных работ сухим способом; 
7) высокая степень механизации и автоматизации всех процессов.
Особо важны перечисленные достоинства гидромеханизации при 
возведении протяженных земляных сооружений (гидротехнических и 
мелиоративных дамб, земляного полотна автомобильных и железных 
дорог и др.). Специфика организационно-технологических решений при 
производстве таких работ отражена в специальной литературе и в нор-
мативных документах совершенно недостаточно. При этом наиболее 
сложно решается задача обоснования проектной грунтопроизводитель-
ности земснарядов с учетом периодически возникающих нештатных си-
туаций в режимах работы грунтонасосов («Кавитация грунтонасоса», 
«Дефицит напора грунтонасоса», «Работа гидравлической системы грун-
тонасоса на левой рабочей точке», «Разорванные рабочие характеристики 
гидравлической системы»). Многолетняя практика производства гидро-
механизированных земляных работ при возведении протяженных соору-
жений в ЗАО «Сибгидромехстрой», особенно при строительстве Северного 
обхода г. Новосибирска Федеральной автомобильной дороги Омск — Но-
восибирск, убедительно выявила следующие обстоятельства: 
1) из указанных выше возможных нештатных ситуаций две послед-
ние («Работа гидравлической системы грунтонасоса на левой рабочей 

точке», «Разорванные рабочие характеристики гидравлической систе-
мы»), во-первых, составляют, как правило, не более 5–10% от общего 
количества нештатных ситуаций, во-вторых, вывод грунтонасосов из 
этих нештатных ситуаций экономически целесообразен только на ста-
дии проектирования. То есть до приобретения организацией оборудо-
вания и комплектующих; 
2) особую актуальность имеет задача вывода грунтонасоса из перио-
дически возникающей нештатной ситуации «Дефицит напора грунтона-
соса», когда относительно небольшие дефициты напора чередуются с их 
избытком, что в свою очередь, приводит к нештатной ситуации «Кавитация 
грунтонасоса». 
В связи с изложенным, задачами исследований явились: 
1) инженерное решение и научное обоснование его параметров путем 
нетрадиционного вывода гидротранспортной системы земснарядов 
из нештатной ситуации «Дефицит напора грунтонасоса» эжектировани-
ем напорного трубопровода грунтонасоса; 
2) создание единой гидравлической системы эжектирования всасывающего 
и напорного трубопроводов грунтонасоса для обеспечения 
оперативного вывода гидротранспортной системы земснарядов из 
наиболее часто возникающих нештатных ситуаций «Дефицит напора 
грунтонасоса» и «Кавитация грунтонасоса». 
Не менее актуальным в рассматриваемых условиях является оперативное 
проектирование вспомогательных работ (вскрытие карьеров, 
подготовка основания под сооружения, возведение первичного обвалования 
и др.). Решение такой задачи может быть существенно облегчено 
после создания необходимой компьютерной базы данных с адресным 
поиском. 

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 

1.1. Классификация намывных земляных сооружений 
по различным признакам 

В соответствии с [1–5] намывные земляные сооружения подразделяются 
по следующим признакам. 
По способу возведения: 
намывные сооружения, грунт для возведения которых разрабатывают 
только средствами гидромеханизации; 
полунамывные — сначала сухой грунт разрабатывают и укладывают 
в боковые призмы сухоройными средствами (с подвозом любыми 
транспортными средствами), а затем размывают плавающими в отстойном 
прудке гидромониторами с самотечным распределением грунта 
по профилю; 
комбинированные — одну часть поперечного профиля возводят способом 
сухой отсыпки и уплотнения грунта, а другую — способом гидромеханизации. 

По воспринимаемому напору: 
напорные — плотины, дамбы (плотины — постоянные сооружения, 
преграждающие водный поток; дамбы, как правило, временные сооружения, 
ограждающие водное пространство или часть его); 
безнапорные — штабели нерудных строительных материалов, территории, 
намываемые под гражданское или промышленное строительство, 
насыпи автомобильных и железных дорог и др. 
По характеру распределения грунта в поперечном профиле: 
условно однородные — протяженные узкопрофильные сооружения 
(дамбы, насыпи автомобильных и железных дорог), территории, плотины 
гидроузлов, намываемые из однородных карьерных грунтов и др.; 
условно неоднородные — плотины гидроузлов, намываемые из неоднородных 
карьерных грунтов по двухсторонней схеме. 
По высоте: 
низкие (высота менее 15 м); 
средние (высота от 15 до 50 м); 
высокие (высота более 50 м). 
По размерам поперечного профиля: 
узкопрофильные — оградительные и разделительные дамбы, насыпи 
автомобильных и железных дорог и др.; 
среднепрофильные — малые плотины гидроузлов энергетического и 
водохозяйственного назначения; 
широкопрофильные — плотины крупных гидроузлов; 
площади — намывные аэродромы, площади под гражданское и промышленное 
строительство, сельскохозяйственные площади. 

1.2. Особенности возведения узкопрофильных 
протяженных сооружений 

1.2.1. Особенности технологии производства работ 

Из трех известных способов намыва (эстакадный, безэстакадный и 
низкоопорный) узкопрофильные протяженные сооружения возводят, 
как правило, безэстакадным способом. В соответствии с рекомендация-
ми П31-86 [6] и СНиП 2.06.05-84 [7] практическая реализация безэста-
кадного способа возможна при содержании в карьерном грунте частиц 
d > 0,05 мм более 75%, в том числе частиц d >0,1 мм свыше 50%. 
В соответствии с [2, 8–12 и др.] существуют следующие типовые схе-
мы намыва узко- и среднепрофильных сооружений. 
Безэстакадный пионерно-торцовый намыв с перемывом проектного 
профиля (рисунок 1.1). 
 

 
1 — первичное обвалование; 2 — распределительный трубопровод;  
3 — «шапка» насыпи, формируемая экскаватором из резерва грунта 4 

Рисунок 1.1 — Намыв узкопрофильной насыпи безэстакадным способом 
 

Сосредоточенный выпуск пульпы из торца распределительного тру-
бопровода, укладываемого непосредственно на намытый грунт краном-
трубоукладчиком повышенной проходимости без прекращения процес-
са намыва. Высота яруса намыва: 1–1,5 м при удлинении распредели-
тельного трубопровода и 0,7–1 м при укорачивании. Этот способ приме-
няют при намыве сооружений из гравелистых, крупно-, средне- и 
мелкозернистых песков, реже — из пылеватых песков, обладающих до-
статочной несущей способностью. Несущая способность намытого грунта 
достаточна для обеспечения работоспособности крана-трубоукладчика, 
если в карьерном грунте (по массе) частиц d > 0,05 мм более 75%, в том 
числе частиц d > 0,1 мм свыше 50%. 

Из-за сложности намыва верхней части сооружений производят недо-
мыв земляного полотна поверху (рисунок 1.1, 4) и перемыв на одном из 
откосов (рисунок 1.1,4). В дальнейшем шапку 3 отсыпают насухо, переме-
щая грунт экскаватором из области 4 поперечного профиля в область 3. 
Безэстакадно-тонкослойный способ намыва (рисунок 1.2). Намыв 
ведут слоями 0,15–0,6 м. Распределительный трубопровод на быстро-
разъемных раструбных соединениях собирается и разбирается краном-
трубоукладчиком без прекращения намыва. Также без прекращения 
намыва бульдозером возводится попутное обвалование. Требования к 
карьерным грунтам те же, что и в приведенном выше способе намыва. 

1 — водосбросный колодец с трубой; 2 — прудок; 3 — кран-трубоукладчик 
БТК-5; 4 — распределительный трубопровод с быстроразъемным (раструб-
ным) соединением; 5 — бульдозер 

Рисунок 1.2 — Безэстакадно-тонкослойный способ намыва 
 
Безэстакадно-торцовый способ намыва (рисунок 1.3). Отличается 
от безэстакадно-тонкослойного намыва только высотой очередного 
слоя намыва (> 1,5 м). 
 

 
1 и 2 — первичное и попутное обвалование; 3 — положения распределитель-
ного трубопровода; 4 — водосбросный колодец; 5 — водосбросная траншея; 
6 — кран-трубоукладчик; 7 — бульдозер 

Рисунок 1.3 — Безэстакадно-торцовый способ намыва 

Безэстакадно-встречно-торцовый способ намыва (рисунок 1.4). 
Намыв каждого слоя ведут в направлении, противоположном направле-
нию намыва предыдущего слоя при работе одного из двух попеременно 
работающих водосбросных колодцев. Это позволяет уменьшить про-
дольную сегрегацию уложенного грунта, а значит — повысить одно-
родность фракционного состава вдоль оси сооружения. Применяют этот 
способ при повышенных требованиях к плотности и однородности 
грунта, а также для повышения несущей способности намытого грунта в 
зоне выпуска с целью облегчения технологического процесса возведе-
ния попутного обвалования. Это возможно из-за отложения в зоне вы-
пуска наиболее крупных фракций, входящих в карьерный грунт. Приме-
няют при намыве профильных насыпей высотой 6–8 м из мелких и 
пылеватых песков или из супесей с плохой водоотдачей. Намыв ведут 
отдельными картами длиной 300–400 м, меняя направление. При этом 
прудок-отстойник перемещается от одного колодца к другому, переходя 
на участки с хорошо подготовленным обвалованием. Для реализации 
этого способа производства работ первоначально возводят основание 
насыпи высотой до 3 м бесколодцевым способом для создания дрени-
рующего слоя. На это основание намывают верхнюю часть насыпи. 
Осветленную воду сбрасывают всегда через дальний (от выпуска) коло-
дец. У ближнего, закрытого шандорами и потому не работающего, от-
кладываются более крупные фракции грунта, что повышает проходи-
мость бульдозеров. Верхняя часть насыпи формируется, как правило, 
методом «набивки гребня». Высота слоя намыва до 1,5 м. Разновидность 
способа — намыв при одном водосбросном колодце. 
 

 
1 — магистральный трубопровод; 2 — стояк распределительного трубопрово-
да; 3, 4 — водосбросные колодцы с трубами; 5 — переключатель пульпы 

Рисунок 1.4 — Безэстакадно-встречно-торцовый способ намыва 
 
Безэстакадный 
продольно-торцовый 
бесколодцевый 
способ 
намыва (рисунок 1.5). Сооружение намывается сразу на полную высоту. 
Способ обеспечивает продвижение фронта намыва без деления сооруже-

ния на карты. Применяют при большом содержании в карьерном грунте 
мелких (мельче 0,05 мм) частиц. Особо ответственной технологической 
операцией при этом является возведение дамб попутного обвалования. 
 

 
1 — распределительный трубопровод; 2 — первичное обвалование; 3 — перемычка; 
4 — бульдозер; 5 — прудок; 6 — водосбросная канава 

Рисунок 1.5 — Безэстакадно-продольно-торцовый бесколодцевый способ намыва 
 
Безэстакадный пионерно-встречный способ намыва с выносом 
прудка-отстойника за пределы профиля сооружения (рисунок 1.6). 
Применяют при намыве высоких (более 7 м) насыпей на дренирующее 
основание из песчаных грунтов с большим содержанием частиц мельче 
0,05 мм. Обвалование вокруг водосбросного колодца, выносимого на 
расстояние 30–50 м в сторону от сооружения, возводят сразу на полную 
высоту. 
 

 
Рисунок 1.6 — Схема пионерно-встречного намыва  
с выносом прудка-отстойника за пределы профиля сооружения 

Следует отметить, что для улучшения условий растекания потока 
пульпы по карте и для предотвращения интенсивного размыва обвалования 
при возведении профильных насыпей дорог из мелкозернистых 
и пылеватых песков рекомендуется применять растекатели конструкции «
Трансгидромеханизации» (рисунок 1.7). 
 

 
1 — рычаг регулировки положения растекателя; 2 — трубопровод; 3 — фланец; 
4 — рама; 5 — плоскости растекателя из стального листа толщиной 8–
10 мм; 6 — контуры струи без растекателя; 7 — контуры струи с растекателем;  
8 — шарнир; 9 — крепление 

Рисунок 1.7 — Схема устройства растекателя 
 
Намыв методом «набивки гребня» (рисунок 1.8). Верхняя часть 
насыпи (шапка) высотой 1,5–2 м возводится бульдозером из намытого 
грунта при движении бульдозера в направлении, противоположном 
движению фронта намыва. Применяют при намыве насыпей шириной 
по верху 6–10 м. После отсыпки верхней части проводят наращивание 
2–3 звеньев распределительного трубопровода. Характерная особенность 
этого способа производства работ — более интенсивный износ 
ходовой части бульдозеров. 
 

 
1 — бульдозер; 2 — распределительный трубопровод; 3 — опора трубопровода 
узкопрофильной насыпи или вал грунта; 4 — обвалование 

Рисунок 1.8 — Намыв методом «набивки гребня» узкопрофильной насыпи 

Доступ онлайн
193 ₽
В корзину