Технология Проведение земляных работ

Земляные работы - это  работы по разработке подводных траншей  и обычных траншей в пойменной  части перехода. Наибольшую трудность  представляет разработка подводных  траншей. В зависимости от ширины и глубины реки, ее судоходности применяют земснаряды, экскаваторы, или специальные скреперные установки. Земснаряды используют при отсутствии скальных грунтов в русле реки, а также при ширине рек более 200 м и глубине более 2 м. Земснаряд  – это плавучая машина, смонтированная на барже. На стреле в передней части  баржи смонтирована режущая фреза  для разработки грунта. Грунт, разработанный фрезой на дне реки, по трубопроводу отсасывается вместе с водой в виде пульпы с помощью насосной установки, находящейся на барже. Пульпа по трубопроводу может перемещаться на различные необходимые расстояния. Ее можно использовать для засыпки параллельной подводной траншеи с уложенным трубопроводом. Разработку грунта земснарядом обычно начинают на нитке перехода, расположенной ниже по течению реки, что позволяет использовать грунт, вынутый из траншеи, расположенной выше по течению, для засыпки траншеи, вырытой ниже по течению реки. Разработку подводной траншеи ведут одним или двумя земснарядами. В последнем случае земснаряды начинают проходку с середины реки, оставив при этом необходимой ширины фарватер для прохода судов. Каждый земснаряд перемещается к своему берегу. Земснаряды перемещаются с помощью якорных установок. Якорный канат наматывают на барабан тяговой лебедки. Якорь или якоря забрасывают по ходу движения земснаряда и затем тяговой лебедкой выбирают канат, обеспечивая перемещение земснаряда. Ориентирами для правильного перемещения земснаряда по оси подводной траншеи служат створные знаки, установленные на берегах реки в створе перехода.

При глубине реки не более 2 м и ширине не более 200 м для  разработки подводных траншей используют экскаваторы с обратной лопатой  или типа драглайн. Экскаватор устанавливают  на баржу или понтон, перемещаемый по мере разработки траншеи с помощью  якорной установки. Если глубина  реки небольшая (несудоходная река), то для перемещения экскаватора  параллельно с осью подводной  траншеи отсыпают из грунта насыпь.

В практике разработки подводных  траншей на реках шириной до 300 м широко используют скреперные установки. Самоходная скреперная установка состоит  из трактора-тягача с двухбарабанной лебедкой, установление на заднем мосту, комплекта скреперных ковшей и якорно-канатного  приспособления с блоком. Трактор-тягач  с лебедкой устанавливают на одном  берегу реки, а якорь - на другом. Якорь  оснащен обоймой с блоком для пропуска каната. На скреперной установке используют два каната: тяговый и холостой. Тяговый канат одним концом закрепляют на первом барабане лебедки, а другим концом - на передней стенке скреперного ковша. При вращении первого барабана лебедки обеспечивается рабочий ход скреперного ковша. Второй канат одним ковшом закрепляют на втором барабане лебедки, а второй конец пропускают через блок на якоре и закрепляют на задней стенке скреперного ковша. При включении второго барабана тракторной лебедки через второй канат осуществляют возвратный (холостой) ход скреперного ковша. Таким образом, при рабочем ходе скреперного ковша срезается слой грунта на глубину до 20 см и транспортируется к лебедке на берег. С берегового участка грунт удаляют в отвал бульдозером. Скреперные ковши не имеют дна, что позволяет освобождать их от грунта при начале холостого хода без подъема и опрокидывания. При разработке подводных траншей используют также скреперные установки с двумя ковшами, что обеспечивает непрерывность работы установки без холостых ходов. Ковши располагают на одной линии, направляя их в противоположные стороны, и скрепляют за задние стенки. Тогда оба ковша работают попеременно, то рабочим, то холостым ходом.

На промышленной площадке подготавливают плеть подводного трубопровода для укладки на дно подводной  траншеи. Длина плети должна на несколько  десятков метров превышать ширину русловой части реки. Если ширина реки большая, (более 100 м), то подготавливают несколько  плетей ограниченной длины, которые  соединяют сваркой по мере укладки  плетей в подводную траншею. Вначале  из отдельных труб на сварочной базе изготавливают секции длиной по 36-48 м (с применением автоматической электродуговой сварки под флюсом). Затем секции с помощью ручной электродуговой сварки соединяют в  плети. Плети покрывают изоляционным покрытием усиленного типа. Во избежание  повреждения изоляционного покрытия при укладке плетей трубопровода поверхность труб футеруют деревянными  рейками. На плети надевают чугунные или железобетонные грузы для создания отрицательной плавучести трубопровода. Вместо нанесения изоляционного покрытия и навешивания грузов используют сплошное обетонирование труб, что одновременно служит и изоляционным покрытием и утяжелителем. Подготовленные плети до нанесения изоляции испытывают на прочность гидравлическим способом (водой) на давление, равное 1,25 рабочего давления трубопровода.

Подготовленные и испытанные плети трубопровода подают на спусковую  дорожку, облегчающую перемещение  плети до уреза воды. Спусковые  дорожки состоят из рельсового пути и тележек или из роликов, по которым  плеть трубопровода и перемещается к урезу воды. Наиболее ответственная  технологическая операция при сооружении подводных переходов - укладка подводного трубопровода на дно подводной траншеи. В практике сооружения подводных  переходов используют три способа  укладки подводного трубопровода в  траншею: протаскивание по дну подводной  траншеи; свободное погружение с  поверхности воды трубопровода полной длины; свободное погружение с поверхности  воды последовательным наращиванием плетей трубопровода. Наиболее распространен  метод протаскивания по дну подводной  траншеи. Этот метод позволяет вести  укладку подводного трубопровода на судоходных реках без перерыва движения судов. Протаскивание трубопровода по дну подводной траншеи осуществляют лебедкой, установленной на противоположном  берегу, через систему полиспастов. Ходовой блок полиспаста с крюком присоединяют к тяговому канату, а  подвижный конец каната наматывается на барабан лебедки. Сама лебедка  фиксируется и удерживается в  определенном положении при работе якорем. До начала протаскивания плеть  трубопровода устанавливают на спусковую  дорожку, а тяговый канат укладывают на дно подводной траншеи. На одном  берегу тяговый канат присоединяют через специальный оголовок к  голове трубной плети, лежащей на спусковой дорожке, а на другом берегу - к подвижному блоку систем полиспаста. После этого включают лебедку  и начинают процесс протаскивания  плети трубопровода. Если плеть трубопровода составная (на широкой реке), то по мере протягивания первой плети к ее концу присоединяют сваркой вторую плеть. Протаскивание трубопровода по дну подводной траншеи заканчивают после выхода его головной части из воды на несколько десятков метров. По окончании протаскивания проводят обследование правильности укладки трубопровода в траншеи и его состояния путем спуска под воду специалистов-водолазов. После водолазного обследования проводят вновь испытания уже уложенного подводного трубопровода.

Метод свободной укладки  подводного трубопровода за последнее  время применяется реже, чем метод  протаскивания (особенно на судоходных реках). При этом методе на спускаемый трубопровод, полностью подготовленный с навешенными грузами, устанавливают  понтоны, способные удерживать балластированный трубопровод на плаву. Трубопровод  по спусковой дорожке опускают на воду, транспортируют на плаву до противоположного берега и устанавливают точно  над подводной траншеей. Точная установка  трубопровода над подводной траншеей - трудная и ответственная операция. Ее выполняют лебедками, установленными на противоположных берегах реки (при малой ее ширине) или на понтонах. После точной установки трубопровода с понрнами над подводной траншеей приступают немедленно к его погружению и укладке на дно траншеи. Далее  с трубопровода последовательно  снимают понтоны, что и вызывает последовательное погружение его на дно подводной траншеи. При большой  ширине реки или водохранилища метод  свободной укладки отличается тем, что на берегу готовятся полностью  готовые плети ограниченной длины  с навешенными понтонами. К каждой такой плети после ее спуска на воду присоединяют следующую. После  спуска на воду всего подводного трубопровода, соединенного из нескольких плетей, его  устанавливают над подводной  траншеей и погружают последовательным отсоединением понтонов.

После укладки и водолазного  контроля подводного трубопровода приступают к засыпке подводной траншеи  грунтом. Засыпку траншей ведут  с поверхности воды. В качестве грунта для засыпки подводных  траншей используют гравийную смесь, которую доставляют к створу перехода специальными грунтоотвозными шаландами  и через специальные отверстия  в дне производят выгрузку грунта.

Описанные методы сооружения подводных переходов отличает необходимость  выполнения большого объема трудоемких подводных земляных работ и трудоемкой и ответственной операции по укладке  подводного трубопровода. Этих недостатков  лишен метод сооружения подводных  трубопроводов направленным бурением под реками без разработки подводных  траншей. В этом случае прокладка  подводного перехода осуществляется путем  наклонного направленного бурения  скважины под дном реки в виде кривой (обычно дуги окружности) с устьем на одном берегу и с выходом этой скважины на другом берегу. Бурение  наклонной скважины начинают на одном  из берегов реки на расстоянии 40-60 м  от уреза воды. При бурении скважины в нее одновременно подают трубопровод. Бурение наклонной скважины ведется  под дном реки обычно по дуге окружности на глубине от 8 до 20 м. Бурение наклонной  скважины под дном рек с одновременной  подачей в скважину трубопровода проводят проходческим комплексом. Такой  комплекс состоит из наклонной буровой  вышки, забойной головки, системы определения  места положения и ориентации в пространстве забойной буровой  головки под землей, системы управления направлением движения буровой головки  и других механизмов. Связь буровой  головки с системами, обеспечивающими  энергией, а также для подачи глинистого раствора осуществляют через колонну  быстро-сборных труб. Бурение скважины, т.е. непосредственное разрушение грунтов  при проходке, осуществляют буровой  головкой гидромеханического действия. В передней части буровой головки  установлена вращающаяся фреза, оснащенная резцами, соплами для  подачи на забой под давлением  воды или глинистого раствора и отверстиями  для обратного отсоса образующейся глинистой пульпы. Фрезу приводит во вращение гидравлический двигатель, расположенный в корпусе буровой  головки. В настоящее время проходит промышленное испытание проходческий комплекс для прокладки подводных  переходов методом направленного  бурения.