Аналитика



Глава 5 ремонт подводных трубопроводов

Глава 5 РЕМОНТ ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

5.1. ПОДВОДНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

При ремонте подводных трубопроводов чаще всего выполняют следующие виды земляных работ:

снятие грунта с участков подводного трубопровода методом размыва или отсасывания;

заглубление русловых участков трубопровода с помощью земснарядов небольшой мощности, средств малой механизации, а также специальными установками;

заглубление береговых участков с помощью экскаватора и средств малой механизации;

засыпку провисающих и размытых участков грунтом с плавсредств, берега или льда.

Земляные работы на эксплуатируемых переходах трубопроводов осуществляют в основном теми же техническими средствами, что и при заглублении строящихся.

При ремонте подводных переходов не всегда возможно применять технические средства, используемые при строительстве. Это объясняется тем, что при ремонте запрещается установка якорей в зоне действующих трубопроводов, а для снятия грунта во многих случаях не допускается использовать земснаряды, так как они могут повредить стенки труб и изоляцию.

При разработке грунта под водой на эксплуатируемых трубопроводах наиболее эффективно применение оборудования с гидравлическим принципом воздействия на грунт (подводные гидромониторы, земснаряды, гидроэжекторные установки, пневматические грунтососы). При использовании такого оборудования грунт разрушается напорными струями или путем отсоса и отводится в сторону от траншеи.

По производительности оборудование для подводных земляных работ подразделяют на средства малой (до 10 м3/ч), средней (до 100 мгУч) и большой (свыше 100 м3/ч) механизации.

Широко используют при выполнении ремонтно-восстано-вительных работ механизмы, к которым относятся гидравлические и пневматические грунтососы. Они имеют ряд преимуществ перед другими средствами механизации, поскольку конструктивно просты и удобны в эксплуатации. К недостаткам грунтососов следует отнести небольшой КПД (до 25%), а также резкое возрастание потерь напора и снижение производительности при увеличении дальности транспортирования и высоты подъема пульпы.

Для отсасывания ила, мелкого гравия, рыхлой глины, песка и даже небольших камней используют гидроэлеваторы. Они имеют значительные преимущества при проведении подводных работ, особенно в стесненных условиях.

Гидр о элеватор состоит из смесительной камеры (чаще всего цилиндрической формы), к которой с обеих сторон крепятся два полых элемента в виде усеченных конусов — диффузор и конфузор.

Засасывание грунта в гидроэлеватор происходит за счет разрежения, создаваемого одной или несколькими струями, вытекающими из напорных водяных сопел, которые расположены в нижней части гидро элеватора (в конфузоре). Грунтовая смесь поступает в гидроэлеватор за счет конверсии скоростного напора водьт, вытекающей из водяных насадок. При этом нагнетаемая из насадок и подсасываемая извне грунтовая смесь поступает в смесительную камеру, откуда она подается в диффузор, а затем по отводящей трубе — в пульпопровод или на выброс. Для задержания крупных включений, способных вывести гидроэлеватор из строя или снизить его производительность, предусмотрена предохранительная решетка.

Гидр о элеватор с кольцевой насадкой (рис. 4, I) позволяет отсасывать крупные включения — небольшие камни и гальку.

При конструировании гидро элеваторов определяют следующие размеры:

1. Диаметр начального сечения водяной струи

где Q0 — расход струи в начальном сечении при скорости

Vo(Vo = Фл/2дН); ср, [а — коэффициенты скорости и расхода, зависящие от конструкции насадки и чистоты обработки ее внутренней поверхности (ср = 0,9, ц, = 1,0); Н — напор струи перед насадкой.

При наличии нескольких струй диаметр выходного сечения каждой насадки d' должен быть таким, чтобы суммарная площадь их выходного сечения равнялась площади сечения

насадки диаметром d0, т.е. dp = d0 / л/n”, где п — число насадок гидроэлеватора.

2.    Диаметр камеры смешения

dKC = (1,5 - 2,5) d0.

3.    Длина камеры смешения может быть определена по формуле

Lk c = 0,736 d0dK C.

4.    Диаметр всасывающей трубы выбирают с учетом скорости всасывания, которая обычно равна 1—2,5 м/с.

5.    Длину диффузора определяют по формуле

La = ((d2 - d1)ctg(a/2))/2,

где d,, d2 — диаметры диффузора, соответственно начальный и конечный; a — угол конусного диффузора (а = 6—14°).

Расход воды на отсасывание 1 м3 песка для гидроэлеватора с насадкой составляет 12 —15 м3, для гидро элеватора с кольцевой насадкой — 7-8 м3,

При выполнении земляных работ на глубинах свыше 3 м целесообразно применять эрлифты (табл. 4). Наиболее производительно они работают на глубинах более 8 м (рис. 4, II). Эрлифт представляет собой цилиндрический корпус, к которому присоединены в верхней части выбросной рукав, в нижней — предохранительная решетка, в средней — воздушная камера, соединенная с корпусом системой отверстий для выхода воздуха во внутреннюю полость эрлифта.

Сжатый воздух, попадая в корпус эрлифта (рис. 4, III), образует вместе с водой рабочую смесь, плотность которой меньше плотности воды. За счет этого происходит восходящее движение этой смеси, увлекающей за собой частицы несвязного или предварительно разрыхленного грунта. Производительность пневматического эрлифта зависит от глубины водоема и давления нагнетаемого в камеру воздуха.

Всасывание грунта в гидро пневматический элеватор осуществляется за счет вакуума вокруг водяных струй, попадающих в его внутреннюю полость, а также за счет разных плотностей водовоздушной смеси внутри гидро элеватора и окружающей его воды. Гидропневматический элеватор работает в трех режимах (гидроэлеватора, эрлифта и гидропневматического элеватора), выбор которых зависит от условий

9

ОЬ?<Ь

ШФ

р?1Ф


ш


J




730


I


S3


сэ


S61 Ф


I


7~ 1

/ L

J 00 ?Z-

'// /// /////////////// /|

\ЛУ /// //,

{ 4^,

К

1|||>1 > ,


Б 5    2

Рис. 4. Средства для разработки грунта под водой:

I    — гидроэлеватор с кольцевой насадкой: 1 — камера смешения с диффузором; 2 — кольцевая насадка; 3 — направляющий цилиндр; 4 — камера всасывания; 5 — стопорное кольцо; 6 — конфузор;

II    — схема работы эрлифта на большой глубине: 1 — дно траншеи; 2 — смесительная камера; 3 — отводящая труба; 4 — поплавки; 5 — лебедка для подъема эрлифта;

III    — принципиальная схема работы эрлифта и график определения режима его работы (б): Л — воздухоподводящий рукав; 2 — пульпа; Ц — расход воздуха на 1 м3 пульпы;

IV    — гидропневматический эжектор: а — устройство; б — схема подачи воздуха в эжектор; в схема отключения подачи воздуха

Таблица 4

Техническая характеристика эрлифтов

Н + hr м

Н, м

Скорость выхода пульпы, м/с

Производительность по грунту, м3

3

2

3,46

2,10

4

3

4,35

2,65

5

4

5,00

3,05

6

5

5,50

3,35

7

6

5,95

3,60

Примечания:

1.    Диаметр всасывающей трубы 75 мм.

2.    Уровень выброса пульпы превышает уровень воды на 1 м.

65

его применения. Благодаря этому достигаются хорошие эксплуатационные показатели работы.

Грунт можно размывать с помощью гидромонитора. В таких случаях на грунт воздействует затопленная струя или несколько струй, истекающих из насадок с большой скоростью. Данный способ размыва наиболее экономичен, так как не затрачивается энергия на подъем грунта в надводное положение и его последующую транспортировку от разрабатываемой выемки.

Для повышения производительности, особенно при разработке плотных грунтов, необходимо совмещать гидроэлеватор с гидромониторным рыхлителем. Регулирование потока воды, подаваемого на размыв или всасывание от одного источника питания, осуществляется водолазом, использующим трехходовой кран.

При потере эжекции водолаз может исключить рыхление грунта с помощью вентиля, запирающего подачу воды на ствол гидромониторного рыхлителя. В тех случаях, когда гидроэлеватор присасывается к грунту и водолазу, трудно отрывать его от дна, необходимо переключить трехходовой кран гидромониторного рыхлителя. Переключение с эжектирова-ния на размыв во избежание гидравлического удара необходимо производить плавно.

Комбинация гидравлического и пневматического элеватора позволила создать гидропневматический эжектор (рис. 4, IV, а ).

Гидропневматический эжектор состоит из всасывающего патрубка 3, гидр о элеватор а 4 любой конструкции и диффузора 2, на внешней стороне которого закреплены один или несколько воздушных коллекторов 5. На диффузоре в месте расположения воздушного коллектора имеются отверстия для поступления воздуха из коллектора во внутреннюю полость. На коллекторе закреплены ниппели 1 для подключения к ним воздушных напорных шлангов.

С внешней стороны воздушного коллектора имеются отверстия для поступления воды из водоема. Внутри коллектора находится гибкий разделитель 6, изготовленный из поли-мерхлоридной пленки.

При работе гидропневматического эжектора на глубине свыше б м с подачей сжатого воздуха через ниппели разделитель под давлением воздушного потока, поступающего в коллектор, прижимается к боковой стенке коллектора (рис. 4, IV, 6 ), закрывая водяные отверстия и позволяя воздуху выходить через отверстия во внутреннюю часть диффузора.

2150 ZQQO 2000    2000    2150

Рис. 5. Установка ДГС-150 на санях, предназначенная для проведения работ со льда (в плане показаны сани без установки ДГС-150)


Разработка грунта на глубинах до 6 м ведется только гидроэлеватором с отключением подачи сжатого воздуха. Разделитель под действием гидростатического давления воды, поступающей из водоема внутрь воздушного коллектора через отверстия, прижимается к диффузору (рис. 4, IV, а), препятствуя проникновению гидросмеси через отверстия во внутреннюю полость воздушного коллектора. Прижатию разделителя к диффузору также способствует вакуум, создаваемый вокруг отверстий вследствие больших скоростей движения гидросмеси в горловине диффузора.

Применение специального комбинированного рабочего органа, объединяющего в себе различные устройства, позволяет осуществлять переключение с одного способа разработки грунта на другой. Переключение производят из рубки управления.

В осенне-зимний период подводные траншеи можно разрабатывать различными средствами гидромеханизации, учитывая особенности их использования прои наличии ледового покрытия. Например, для этих целей можно использо-

67

вать гидромониторную установку ДГС-150, установленную на санях, сваренных из двух труб 1 (диаметр 426 мм, толщина стенки 10 мм), которые связаны в раму с помощью труб

3 (диаметр 219 мм, толщина стенки 11 мм) и швеллеров 2 (рис. 5). По льду вдоль траншеи шириной 1,5 м такую установку передвигают с помощью троса диаметом 13 — 15 мм.

За рубежом при производстве земляных работ на водоемах с заболоченными берегами или в условиях болотистой местности используют экскаваторы-амфибии серии Н400-3 и Н400-4. Аналогичная конструкция изготовляется на Украине [24].

Плавающий экскаватор (цветное фото 5) может передвигаться с суши в воду и наоборот. Он состоит из главного понтона, поддерживаемого при необходимости дополнительными поплавками с четырех сторон для обеспечения остойчивости. На понтоне смонтирована экскаваторная установка с дизельным двигателем и ковшом. Понтон укомплектован четырьмя ногами с колесами-поплавками на концах. Благодаря гидравлическому управлению экскаватор может ползти по земле, подобно черепахе, а также опираться на берега или дно (при работе на воде).

Плавающий экскаватор обслужвается одним машинистом.

Экскаватор можно транспортировать любым видом транспорта на прицепе-тяжеловозе. Возможна погрузка с помощью грузоподъемных механизмов.

Плавучий экскаватор передвигается по грунту или по воде методом подтягивания ('‘черепаший шаг1') с использованием ковша и колес-поплавков.

5.2. засыпка размытых участков  »
Библиотека »