Эксплуатационные землечерпательные работы на затруднительном участке реки : методические рекомендации

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ 

ФЕДЕРАЦИИ 

 

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ 

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 

 

 

 

 

А.Р. Белоусов 

 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ 

НА ЗАТРУДНИТЕЛЬНОМ УЧАСТКЕ РЕКИ  

 

 

 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 

по дисциплине Водные пути и путевые работы   

 

 

Альтаир - МГАВТ 

Москва , 2014 

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ 

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белоусов А.Р. 

 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ  

НА ЗАТРУДНИТЕЛЬНОМ УЧАСТКЕ РЕКИ 

 

Методические рекомендации 

 

 

 

 

 

 

 

 

Альтаир–МГАВТ 

Москва 

 2014 

УДК 627.21:656.615 

Белоусов А. Р. Эксплуатационные землечерпательные 

работы на затруднительном участке реки. Методические 

рекомендации.— М.: МГАВТ, 2014.— 64 с. 

 

Разработаны 
в 
соответствии 
с 
программами 
курсов 

“Технические средства и технология дноуглубления” и “Водные 

пути и путевые работы” для студентов специальности  271101.65 

Строительство уникальных зданий и сооружений  (специализация:  

Строительство 
гидротехнических 
сооружений 
повышенной 

ответственности). 

  

Рецензенты: ктн, доц. Ботвинов В.Ф., ктн, доц. Сахненко М.А. 

 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию УМС МГАВТ 

 

Рассмотрены и рекомендованы к использованию в учебном 

процессе на заседании кафедры Водных путей и портов (протокол 

№85 от 9 апреля 2014 г.). 

 

Ответственность 
за 
оформление 
и 
содержание 

передаваемых в печать материалов несут авторы и кафедра 

академии, выпускающие учебно-методические материалы. 

 © МГАВТ, 2014 

                                                                     © Белоусов А.Р., 2014 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

              1. Исходные данные………………………………………………..  5  

              2. Состав работы……………………………………………………  6 

              3.Требования к оформлению работы……………………………..   9 

             4.Назначение габаритов судового хода…………………………… 10 

             5.Проектирование судоходных прорезей…………………………. 11  

5.1. Требования, предъявляемые к судоходным прорезям……  11 

5.2. Требования, предъявляемые к отвалам грунта……………  12 

5.3.  Построение плана течений………………………………… 14 

5.4.  Оценка устойчивости прорези в несвязном грунте………  21   

5.5. Составление схемы обвехования прорезей………………..  26 

6. Определение объемов дноуглубительных работ……………….  27 

7. Определение параметров работы  землесоса…………………… 31 

7.1. Определение критических скорости и расхода  

       гидросмеси…………………………………………………… 31 

7.2.Определение потерь напора в трубопроводах……………..  32 

7.3 Пересчет характеристик насоса…………………………….. 34 

7.4. Определение  производительности землесоса   по грунту   38  

7.5. Проверка всасывающей способности насоса……………...  39  

7.6. Определение параметров  всасывающего наконечника….  40 

8.Технологическая карта работы землесоса при траншейном 

 способе разработки прорези в несвязном грунте………………  45 

9. Составление баланса использования землесоса по времени…..  47 

 

10. Выбор многочерпакового земснаряда и определение его 

      расчетной производительности………………………………… 50 

11. Составление технологической карты работы 

    многочерпакового земснаряда………………………………….. 51 

12. Определение потребного количества  шаланд………………...  54 

Приложение 1. Данные  по землесосам……………………………. 55   

Приложения 2. Рабочие характеристики грунтовых  насосов…… 56 

Приложение 3. Продолжительность производственных 

остановок…………………………………………………………….. 59 

Приложение 4. Данные по многочерпаковым земснарядам……...  60 

Литература…………………………………………………………… 61  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦЕЛЬ 
РАБОТЫ: 
Освоение 
методов 
проектирования 

судоходных прорезей  и оценки их  устойчивости. Отработка 

порядка  расчетов рабочих режимов грунтонасосных установок 

(ГНУ) землесосов, определения их производительности, принципов 

проектирования 
всасывающих 
грунтозаборных 
устройств. 

Освоение 
схем 
составления 
технологических 
карт 
работы 

землесоса  и баланса использования его по времени. Отработка 

порядка  выбора многочерпакового земснаряда, определения его 

расчетной 
производительности, 
составления 
технологической 

карты работы. 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 

Исходными данными для выполнения курсовой работы 

являются: 

          - план затруднительного участка реки при проектном уровне  

             (задается  преподавателем); 

- значения расчетных расходов воды в реке при проектном 

уровне (задается преподавателем); 

- крупность донных отложений (задается преподавателем); 

- 
рабочие 
характеристики 
грунтового 
насоса: 
H=f(Q), 

Hвак.пр.=f(Q), и   =f(Q) ;     

- частота вращения  n и габаритный проходной размер  Вг 

рабочего колеса насоса;  

- положение оси приемного отверстия насоса по высоте 

относительно поверхности воды - Z0; 

- диаметр приемного отверстия  насоса D1; 

- внутренний диаметр напорного трубопровода Dн, ; 

-  длина напорного трубопровода Lн; 

 -возвышение концевого патрубка над поверхностью воды Zн; 

- паспортная предельная глубина извлечения грунта Т; 

- паспортная производительность землесоса по грунту Qгр.;  

         -установленная мощность привода  Nном.  

(графики и таблицы  приложений 1 и 2); 

- 
продолжительность 
производственных 
остановок  

(приложение 3); 

- данные по многочерпаковым земснарядам (приложение 4). 

 

2. СОСТАВ РАБОТЫ 

2.1. Определить класс рассматриваемого водного пути и его 

гарантийные габариты по  заданному плану затруднительного 

участка реки. 

2.2. 
Определить 
расположение 
судового 
хода 
и 

восстановительной прорези, назначить места отвала грунта и 

определить объемы землечерпательных работ. Вычертить план 

участка реки с  линией уреза, изобатой гарантированной глубины, 

осью судового хода, границами прорези и отвалов грунта. 

2.3. Определить границы равнорасходных струй, построить   

планы течений для бытового и проектного состояния русла. 

2.4. Для варианта с несвязным грунтом выполнить расчет 

скоростей течения и динамики деформаций дна, построить графики  

их изменения  вдоль одной из струй, проходящих   в  зоне прорези. 

2.5. Дать оценку  устойчивости  спроектированной прорези. 

При неудовлетворительной устойчивости (величина заносимости за  

пять суток превышает запас на  неровность выработки) выполнить 

корректировку расположения и параметров   прорези  и отвала 

грунта. 

2.6. По объему  землечерпательных работ и требуемым  

глубинам для варианта с несвязным грунтом  по приложению       

№1 подобрать соответствующий землесос. 

2.7. Определить расчетную производительность землесоса с 

построением характеристик работы  его  ГНУ и графическим 

анализом ограничивающих факторов.  

2.8. Произвести проверку режима всасывания ГНУ при 

предельной глубине грунтозабора, расчетных производительности 

и плотности смеси. В случае возникновения кавитационного 

режима  рассчитать  возможную консистенцию гидросмеси для 

этих условий при проектном положении грунтового насоса или 

требующееся его положение по высоте для обеспечения рабочих 

плотности смеси и производительности.  

2.9. Определить тип и  основные размеры всасывающего 

наконечника для   траншейной разработки прорези. 

2.10. Подобрать по каталогу соответствующий центробежный 

насос гидрорыхлителя. 

2.11. Рассчитать основные элементы гидрорыхлителя (число и 

диаметр  сопел, сечение водоподводящего трубопровода).  

 

2.12. Вычертить 
в 
масштабе 
выбранный 
всасывающий 

наконечникс указанием характерных размеров. 

2.13. Составить  технологическую карту работы землесоса,  и              

баланс использования его по времени. 

2.14.  Проработать схему  обозначения (обвехования) прорези 

с указанием мест расположения временных створных знаков, 

закрепляющих границы  серий и кромок  прорезей. 

2.15. Для 
варианта 
со 
связным 
грунтом 
подобрать  

многочерпаковый 
земснаряд, 
определить 
его 
 
расчетную 

производительность, составить технологическую карту его работы, 

определить потребное количество шаланд. 

2.16. Графические материалы должны включать в себя: 

– планы участка реки, на которых нанесены: линия уреза, 

   проектная изобата (изобата гарантированной глубины), ось 

судового хода, границы прорези и отвалов грунта;  

– совмещенные бытовой и проектный планы течений на 

перекате;  

– графики изменения скоростей течения вдоль струй, в зоне  

прорези, и графики распределения скоростей деформаций дна; 

 характеристики ГНУ землесоса при работе на воде и 

гидросмеси с графическим определением расчетных напора, 

плотности и производительности; 

– чертеж общего вида всасывающего наконечника; 

– технологический график работы землесоса; 

– 
схемы 
траншейного 
способа 
работы 
землесоса 
и 

папильонажного  способа работы многочерпакового земснаряда 

совместно 
со 
схемой 
расположения 
створных 
знаков, 

закрепляющих 
границы 
серий 
и 
кромки 
прорезей 
(схемы 

обвехования прорезей). 

 

3. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ 

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и 

графических материалов.  Пояснительная записка выполняется в 

рукописной форме на одной стороне бумаги формата А4. После 

титульного листа следует содержание, текст задания и далее 

расчетно-пояснительный текст. Текст записки разбивается на 

разделы, пункты и подпункты в соответствии с заданием и 

включает в себя только исходные зависимости, ход и результаты 

вычислений и, при необходимости, выводы. Графические 

материалы выполняются на листах формата А4 или А3 с указанием 

размерности и величин параметров по осям. Листы с отдельными 

рисунками включаются в общую нумерацию страниц записки. 

Расчеты, содержащие повторяющиеся операции, сводятся в 

таблицы, которые должны иметь название и номер. На все рисунки 

и таблицы в тексте должна быть ссылки. Для всех формул, 

используемых в записке, должно даваться объяснение буквенных 

обозначений и размерность величин.  

 

 

4. НАЗНАЧЕНИЕ ГАБАРИТОВ СУДОВОГО ХОДА 

Гарантированные  глубина Тг, ширина Вг и радиус 

закругления Rг судового хода устанавливаются в соответствии с 

классом водного пути (табл.4.1).Класс судового хода определяется 

по фактическим глубинам на рассматриваемом участке реки. 

Значения Вг  и Rг рекомендуется принимать соответствующими 

верхним границам интервалов. 

 

Таблица 4.1 

Гарантированные габариты судового хода 

Класс водного 

пути 
Тг, м 
Вг, м 
Rг, м 

I 

II 

III 

IY 

Y 

YI 

YII 

>3,2 

2,5…3,2 

1,9…2,5 

1,5…1,9 

1,1…1,5 

0,7…1,1 

0,5…0,7 

85…100 

70…85 

70…75 

40…50 

40…50 

14…20 

14…20 

600…1000 

350…600 

350…600 

200…300 

200…300 

90…120 

90…120 

 

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОХОДНЫХ ПОРЕЗЕЙ 

План участка реки выбирается из отдельного электронного 

банка данных по указанию преподавателя. На план наносятся 

проектная (соответствующая гарантированной глубине) изобата и 

динамическая ось потока, совпадающая с линией наибольших 

глубин. Далее намечается предположительное расположение оси 

судового хода. Там, где динамическая ось потока имеет плавные 

очертания (радиус ее кривизны больше Rг), ось судового хода 

следует с ней совмещать. Там, где динамическая ось потока сильно 

искривлена, ось судового хода следует прокладывать по наиболее 

пологому направлению, используя при необходимости пониженные 

части  побочней. 

После нанесения оси судового хода устанавливаются все 

места, где гарантированные глубина, радиус закругления и ширина 

судового хода не выдерживаются. В этих местах предварительно 

проектируются прорези дна и подрезки побочней.  

 

5.1. Требования, предъявляемые к судоходным прорезям: 

1. Габаритные размеры прорези должны быть не меньше 

гарантированных. Так, проектная ширина прорезей   Вп должна 

быть больше  гарантированной Вг на 10-20 %:  

                      Вп =(1,1 -1,2)Вг,м                                    (5.1) 

2. Прорези должны быть удобными и безопасными для 

прохождения судов, а именно: 

- 
иметь 
удобные 
вход 
и 
выход, 
что 
достигается 

переуглублением дна и подрезкой побочней; 

- в пределах прорези должны отсутствовать резкие изменения 

глубины и скорости течения, свальные течения; 

- прорези между крутыми изгибами русла должны иметь 

небольшие прямолинейные участки, обеспечивающие надежное