Застосування електроосмосу і електрофорезу в земляних роботах

У практиці будівництва широке застосування отримав намивний спосіб зведення гребель, дамб і низинних площ. На березі р. Дніпро і Іртиш під будівництво житлових, громадських і промислових будівель намив ведеться ярусами. Наприклад, при намивання тіла греблі по периметру зони намиву влаштовується обвалування. Пульпа по Пульпопроводи, покладеним на естакадах уздовж споруди, подається до чергової зоні намиву (рис. 32, а).
Пульпа стікає від країв споруди до центру, в якому встановлений водоприймальний колодязь з Шандор. Шлях руху пульпи по поверхні походить від пульпопроводів до ядра греблі і великі частки грунту осідають у країв споруди, а в центрі (ядрі) осідають найбільш дрібні частинки, водовіддача (фільтрація) яких мала і для осушення ядра греблі потрібно чимало часу, що знижує темпи будівництва .

Застосування електроосмосу дозволяє значно інтенсифікувати виділення води і осушення ядра. Суть електроосмосу зводиться до того, що в безпосередній близькості від водозбірних колодязів встановлюють стрижні, з'єднані з негативним полюсом генератора, а по зовнішньому контуру ядра греблі, дамби - стрижні, з'єднані з позитивним полюсом генератора.

Мал. 32. Приклади застосування електроосмосу в будівництві: для прискорення водовідведення з ядра намитої греблі (а). для зменшення налипання грунту до кузова самоскида: рама піднята (б), рама опущена (в)

В результаті застосування електроосмосу в 30 ... 50 разів збільшується Водовіддача, а отже, розширюється номенклатура грунтів для зведення гребель і дамб методом гідромеханізації.

При роботі землерийних машин, (скреперів, бульдозерів, навантажувачів, екскаваторів) на сухих зв'язкових грунтах (глинах, лесах) більше 40% енергії, що витрачається йде на подолання тертя грунту про поверхні робочих органів. При розробці вологих зв'язкових грунтів в літню пору відбувається налипання, а в зимовий час намерзання ґрунту на стінках робочих органів і транспортних засобів. Це утруднює вивантаження грунту і веде до зниження продуктивності в 1,3 ... 1,8 рази. Однак по вологій поверхні ковзання тіла відбувається легше, тому при наборі грунту і при його розвантаженні між ковшем землерийної машини або кузовом транспортного засобу і грунтом повинен бути шар вологи (20 ... 40 мкм). Це особливо важливо при роботі в зимових умовах, так як вільна волога при температурі навколишнього середовища від 0 до - 1 ° С замерзає, а вода в капілярах не замерзає при температурі до -7 ° С.

Для зменшення опору наповненню ковша на почвоперерабативающіх машинах за пропозицією С. І. Долгополова і інших вчених негативний полюс генератора з'єднується з корпусом робочого органу, а позитивний з поверхнею грунту, що розробляється в безпосередній близькості від місця розробки, т. Е. Використовується явище електроосмосу.

Застосування електроосмосу при розробці грунтів вологістю 5 ... 12% дозволяє знизити за рахунок зменшення сил тертя грунту про ківш енерговитрати на 15%, а продуктивність за рахунок збільшення наповнення ковша збільшити в 1,3 ... 1,5 рази, а при розробці вологих ґрунтів за рахунок поліпшення умов розвантаження в 1,5 ... 2 рази.

За цим методом для зменшення налипання грунту до кузова автомобілів-самоскидів і полегшення їх розвантаження над кузовом встановлюється на шарнірах рама зі стрижнями (рис. 32, б), поєднана з позитивним полюсом генератора, а кузов з'єднаний з негативним полюсом генератора. При завантаженні кузова грунтом, а також під час вивантаження рама піднімається. Після завантаження кузова рама опускається. При транспортуванні в зоні контакту грунту з кузовом утворюється водяна плівка. Застосування такого способу дозволяє в 5 ... 6 разів зменшити налипання грунту.

Використання електроосмосу знайшло своє застосування і для зменшення опору грунту при зануренні паль, кесонів, оболонок колодязів, шахтних стволів. На подолання тертя палі про грунт при її зануренні витрачається близько 50% споживаної енергії. Щоб зменшити тертя, необхідно забезпечити зволоження поверхні палі, застосувавши електроосмос.

На поверхні залізобетонної або дерев'яної палі зміцнюють електроди у вигляді дроту або смуги металу, а поруч з забиваної палею в грунт забивають металевий стрижень. Електроди сполучають з негативним полюсом генератора, а стрижень з позитивним. При зануренні палі під дією електроосмосу вологість грунту у її поверхні збільшується, пластичні глини зволожуються і навіть розріджується. В результаті в 2 ... 2,5 рази зменшується опір ґрунту, занурення відбувається швидше і при меншій кількості ударів, що вельми важливо для збереження голови палі. Вперше такий спосіб занурення паль був застосований в 1938 р при спорудженні моста Будівельників в Ленінграді і на ряді інших будівництв. Особливо ефективний електроосмотіческій спосіб при опусканні колодязів в сухих глинистих і суглинних грунтах.

При електроосмотіческій зануренні корпусів колодязів великих розмірів рівномірність і вертикальність занурення забезпечується досить просто і без додаткових витрат шляхом пропуску струму в потрібний момент, а також включення і відключення групи електродів (рис. 33). На поверхні корпусу колодязя монтують горизонтальні металеві пояса з листової сталі, з'єднані з негативним полюсом генератора, а навколо на відстані 3 ... 4 м забивають стрижні з кроком 4 ... 5 м, з'єднані з позитивним полюсом. Опускання колодязя здійснюється за вибіркою грунту екскаватором ЕО-2621А з об'ємом ковша 0,25 м3, який розробляє грунт усередині колодязя і вантажить у великій ківш спеціального виготовлення, який піднімається на поверхню баштовим краном з вивантаженням в автомобіль-самоскид.

При появі перекосу колодязя частина анодних електродів, розташованих навпроти зниженого місця, відключається.

Мал. 33. Схема;
розміщення електродів при опусканні корпусу колодязя
1 - корпус колодязя; 2 - металевий пояс; 3 - стрижні

Мал. 34. Схема злектрофорезного зміцнення грунту
а, б, в - відповідно зміцнення грунту на площі під підставою фундаменту при усуненні пучения; 1 - голкофільтр, що подає в грунт розчин солей; 2 - голкофільтр, який відсмоктує воду; 3, 1. III - зони зміцнення грунту; 4 - зона зволоження і пучения; 5 - підйом грунту при обдиманні

Для збільшення тертя на ряді електродів переключаються полюса. При опусканні колодязів в мокрих грунтах іглофільтровиі метод зниження ґрунтових вод в сукупності з електроосмос сприяє якісному опускання колодязів. Збільшення несучої здатності грунтів і ліквідації їх пучения можна досягти методом електрофорезу.

Зазвичай зміцнення ґрунтів здійснюють введенням в грунт під тиском через іглофільтри концентрованих розчинів (рідкого скла, хлористого кальцію, хлористого заліза). Проникаючи через порожнечі і щілини в ґрунті, солі розчинів змінюють структуру і властивості ґрунтів, збільшуючи їх щільність і несучу здатність. Такий спосіб ін'єкції солей дозволяє змінити структуру тонкого стовпа грунту (20 ... 30 см).

Застосування електрофорезні способу зміцнення грунту збільшує область проникнення солей в капіляри в 2 ... 2,5 рази, тим самим прискорюючи процес заповнення капілярів солями і коагуляцію частинок грунту. Загальна схема робіт показана на рис. 34, а. Через один голкофільтр, підключений до позитивного полюса генератора, в грунт подається під тиском концентрований розчин солей. Через другий голкофільтр, підключений до негативного полюса генератора, здійснюється відсмоктування води.

Електрофорезні спосіб зміцнення підстав широко застосовується при різного роду надбудови будівель і реставраційних роботах. При цьому виробляють зміцнення не тільки підстав, але і стін, і штукатурки. На рис. 37, б показана схема установки голкофільтрів для зміцнення підстав і стін.

Електрофорезні спосіб застосовувався при відновленні Монплезира і Великого палацу в Петродворце, театру опери та балету ім С. М. Константіновкаа, Малого залу консерваторії, Фінляндського вокзалу в Ленінграді, Успенського собору в Каневі.

Глинисті грунти досить часто використовуються для зведення залізничних та дорожніх насипів. При перезволоженні поверхневих шарів грунту насипів, при накопиченні вологи в баластної шарі після дощів і при розморожуванні після зимового періоду відбуваються пученіє грунту і опливи укосів. Для запобігання деформації грунту застосовують електрофорез. На рис. 37, в показана схема розташування голкофільтрів, забитих в грунт на 0,7 ... 1 м нижче глибини промерзання.

Середній ряд голкофільтрів приєднується до позитивного полюса генератора, через них періодично подається 4% -ний розчин хлористого кальцію, а бічні іглофільтри приєднуються до негативного полюса генератора і через них здійснюється відсмоктування води.

Постійний електричний струм напругою 120 В пропускається протягом 200 ... 250 ч. Після проведеного зміцнення деформація грунтів припиняється. Такий спосіб широко застосовується на залізницях Ленінградської, Вологодської областей, а також на залізницях Сибіру і Казахстану.

До атегорія: - Механізація земляних робіт