Строительные машины и оборудование, справочник





Применение электроосмоса и электрофореза в земляных работах

Категория:
   Механизация земляных работ

Применение электроосмоса и электрофореза в земляных работах

В практике строительства широкое применение получил намывной способ возведения плотин, дамб и низинных площадей. На берегу р. Днепр и Иртыш под строительство жилых, общественных и промышленных зданий намыв ведется ярусами. Например, при намыве тела плотины по периметру зоны намыва устраивается обвалование. Пульпа по пульпопроводам, уложенным на эстакадах вдоль сооружения, подается к очередной зоне намыва (рис. 32, а).
Пульпа стекает от краев сооружения к центру, в котором установлен водоприемный колодец с шандорами. Путь движения пульпы по поверхности происходит от пульпопровода к ядру плотины и крупные частицы грунта осаждаются у краев сооружения, а в центре (ядре) осаждаются наиболее мелкие частицы, водоотдача (фильтрация) которых мала и для осушения ядра плотины требуется значительное время, что снижает темпы строительства.

Применение электроосмоса позволяет значительно интенсифицировать выделение воды и осушение ядра. Суть электроосмоса сводится к тому, что в непосредственной близости от водосборных колодцев устанавливают стержни, соединенные с отрицательным полюсом генератора, а по внешнему контуру ядра плотины, дамбы — стержни, соединенные с положительным полюсом генератора.



Рис. 32. Примеры применения электроосмоса в строительстве: для ускорения водоотвода из ядра намытой плотины (а), , для уменьшения налипания грунта к кузову самосвала: рама поднята (б), рама опущена (в)

В результате применения электроосмоса в 30…50 раз увеличивается водоотдача, а следовательно, расширяется номенклатура грунтов для возведения плотин и дамб методом гидромеханизации.

При работе землеройных машин, (скреперов, бульдозеров, погрузчиков, экскаваторов) на сухих связных грунтах (глинах, лессах) более 40% затрачиваемой энергии уходит на преодоление трения грунта о поверхности рабочих органов. При разработке влажных связных грунтов в летнее время происходит налипание, а в зимнее время намерзание грунта на стенках рабочих органов и транспортных средств. Это затрудняет выгрузку грунта и ведет к снижению производительности в 1,3… 1,8 раза. Однако по влажной поверхности скольжение тела происходит легче, поэтому при наборе грунта и при его разгрузке между ковшом землеройной машины или кузовом транспортного средства и грунтом должен быть слой влаги (20…40 мкм). Это особенно важно при работе в зимних условиях, так как свободная влага при температуре окружающей среды от 0 до — 1 °С замерзает, а вода в капиллярах не замерзает при температуре до —7 °С.

Для уменьшения сопротивления наполнению ковша на почвоперерабатывающих машинах по предложению С. И. Долгополова и других ученых отрицательный полюс генератора соединяется с корпусом рабочего органа, а положительный с поверхностью разрабатываемого грунта в непосредственной близости от места разработки, т. е. используется явление электроосмоса.

Применение электроосмоса при разработке грунтов влажностью 5…12% дозволяет снизить за счет уменьшения сил трения грунта о ковш энергозатраты на 15%, а производительность за счет увеличения наполнения ковша увеличить в 1,3… 1,5 раза, а при разработке влажных грунтов за счет улучшения условий разгрузки в 1,5… 2 раза.

По этому методу для уменьшения налипания грунта к кузову автомобилей-самосвалов и облегчения их разгрузки над кузовом устанавливается на шарнирах рама со стержнями (рис. 32, б), соединенная с положительным полюсом генератора, а кузов соединен с отрицательным полюсом генератора. При загрузке кузова грунтом, а также при выгрузке рама поднимается. После загрузки кузова рама опускается. При транспортировке в зоне контакта грунта с кузовом образуется водная пленка. Применение такого способа позволяет в 5…6 раз уменьшить налипание грунта.

Использование электроосмоса нашло свое применение и для уменьшения сопротивления грунта при погружении свай, кессонов, оболочек колодцев, шахтных стволов. На преодоление трения сваи о грунт при ее погружении затрачивается около 50% потребляемой энергии. Чтобы уменьшить трение, необходимо обеспечить увлажнение поверхности сваи, применив электроосмос.

На поверхности железобетонной или деревянной сваи укрепляют электроды в виде проволоки или полосы металла, а рядом с забиваемой сваей в грунт забивают металлический стержень. Электроды соединяют с отрицательным полюсом генератора, а стержень с положительным. При погружении сваи под действием электроосмоса влажность грунта у ее поверхности увеличивается, пластичные глины увлажняются и даже разжижаются. В результате в 2…2,5 раза уменьшается сопротивление грунта, погружение происходит быстрее и при меньшем числе ударов, что весьма важно для сохранения головы сваи. Впервые такой способ погружения свай был применен в 1938 г. при сооружении моста Строителей в Ленинграде и на ряде других строек. Особенно эффективен электроосмотический способ при опускании колодцев в сухих глинистых и суглинистых грунтах.

При электроосмотическом погружении корпусов колодцев больших размеров равномерность и вертикальность погружения обеспечивается довольно просто и без дополнительных затрат путем пропуска тока в нужный момент, а также включения и отключения группы электродов (рис. 33). На поверхности корпуса колодца монтируют горизонтальные металлические пояса из листовой стали, соединенные с отрицательным полюсом генератора, а вокруг на расстоянии 3…4 м забивают стержни с шагом 4…5 м, соединенные с положительным полюсом. Опускание колодца осуществляется с выборкой грунта экскаватором ЭО-2621А с объемом ковша 0,25 м3, который разрабатывает грунт внутри колодца и грузит в большой ковш специального изготовления, который подымается на поверхность башенным краном с выгрузкой в автомобиль-самосвал.

При появлении перекоса колодца часть анодных электродов, расположенных напротив пониженного места, отключается.

Рис. 33. Схема;
размещения электродов при опускании корпуса колодца
1 — корпус колодца; 2 — металлический пояс; 3 — стержни

Рис. 34. Схема злектрофорезного укрепления грунта
а, б, в — соответственно укрепление грунта на площади под основанием фундамента при устранении пучения; 1 — иглофильтр, подающий в грунт раствор солей; 2 — иглофильтр, отсасывающий воду; 3, 1 . . . III — зоны укрепления грунта; 4 — зона увлажнения и пучения; 5 — подъем грунта при пучении

Для увеличения трения на ряде электродов переключаются полюса. При опускании колодцев в мокрых грунтах иглофильтровыи метод понижения грунтовых вод в совокупности с электроосмосом способствует качественному опусканию колодцев. Увеличение несущей способности грунтов и ликвидации их пучения можно достигнуть методом электрофореза.

Обычно укрепление грунтов осуществляют введением в грунт под давлением через иглофильтры концентрированных растворов (жидкого стекла, хлористого кальция, хлористого железа). Проникая через пустоты и щели в грунте, соли растворов изменяют структуру и свойства грунтов, увеличивая их плотность и несущую способность. Такой способ инъекции солей позволяет изменить структуру тонкого столба грунта (20…30 см).

Применение электрофорезного способа укрепления грунта увеличивает область проникновения солей в капилляры в 2…2,5 раза, тем самым ускоряя процесс заполнения капилляров солями и коагуляцию частиц грунта. Общая схема работ показана на рис. 34, а. Через один иглофильтр, подключенный к положительному полюсу генератора, в грунт подается под давлением концентрированный раствор солей. Через второй иглофильтр, подключенный к отрицательному полюсу генератора, осуществляется отсос воды.

Электрофорезный способ укрепления оснований широко применяется при различного рода надстройках зданий и реставрационных работах. При этом производят укрепление не только оснований, но и стен, и штукатурки. На рис. 37, б показана схема установки иглофильтров для укрепления оснований и стен.

Электрофорезный способ применялся при восстановлении Монплезира и Большого дворца в Петродворце, театра оперы и балета им С. М. Кирова, Малого зала консерватории, Финляндского вокзала в Ленинграде, Успенского собора в Каневе.

Глинистые грунты довольно часто используются для возведения железнодорожных и дорожных насыпей. При переувлажнении поверхностных слоев грунта насыпей, при накоплении влаги в балластном слое после дождей и при оттаивании после зимнего периода происходят пучение грунта и оплывы откосов. Для предотвращения деформации грунта применяют электрофорез. На рис. 37, в показана схема расположения иглофильтров, забиваемых в грунт на 0,7… 1 м ниже глубины промерзания.

Средний ряд иглофильтров присоединяется к положительному полюсу генератора, через них периодически подается 4%-ный раствор хлористого кальция, а боковые иглофильтры подсоединяются к отрицательному полюсу генератора и через них осуществляется отсос воды.

Постоянный электрический ток напряжением 120 В пропускается в течение 200…250 ч. После проведенного укрепления деформация грунтов прекращается. Такой способ широко применяется на железных дорогах Ленинградской, Вологодской областей, а также на железных дорогах Сибири и Казахстана.

Читать далее:

Категория: - Механизация земляных работ

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины