Расчистка водной акватории.

Классификация подводно-технических работ.

Подводно-техническими работами (ПТР)называются работы, выполняемые под водой с помощью водолазов, водолазной и инженерной техники.

К подводно-техническим работам относят:

- подводное обследование;

- расчистка водной акватории;

- подводные взрывные работы;

- подводные земляные работы;

- строительство подводных инженерных сооружений;

- ремонт подводных сооружений ;

- укладка и ремонт подводных кабелей;

- прокладка и ремонт подводных трубопроводов;

- подводная резка и сварка металлов;

- судоподъемные работы.

При проведении комплексных работ весь комплекс работ может состоять из разного вида подводно-технических работ, которые планируются как отдельные составные операции комплекса. Их проведение может быть связано с использованием определенных водолазных, технических и инженерных средств, определяемых задачами ПТР, условиями и сложностью их проведения. Но всем без исключения этапам работ предшествует предварительно выполняемые действия - подводное обследование, являющееся обязательным элементом любых подводно-технических работ.

Подводное обследование.

В зависимости от назначения и вида применяемых средств различают обследование с поверхности воды (льда) и водолазное, выполняемое визуально под водой.

Подводное обследование с поверхности производят с помощью технических средств (эхолотов, телевизионных установок, трассоискателей и т.д.), которые позволяют определить глубину, выявить положение и состояние подводных объектов без использования водолазов. Целью данного обследования является осмотр акватории и объекта при помощи различных приборов и приспособлений, облегчающих проведение работ и качественное их выполнение.

Водолазное обследование производится в условиях пониженной видимости и температуры, а также повышенного давления, влияющих на качество выполняемых ПТР и их производительность. Водолазное обследование может выполняться водолазами в вентилируемом снаряжении и водолазами в легководолазном снаряжении. В вентилируемом снаряжении осмотры преимущественно производят по вертикали, так как водолазу легче перемещаться в данном направлении за счет заполнения скафандра воздухом или травления его. В легководолазном снаряжении осмотры производятся и в горизонтальном, и в вертикальном направлении. Кроме этого, для производства осмотров в вентилируемом снаряжении используется специальные средства обеспечения (компрессорные и воздушные станции, подводная связь, средства доставки водолазов – специализированные водолазные плавсредства). При использовании легководолазного снаряжения осмотры можно производить с обычных лодок и легких катеров.

В зависимости от технических возможностей, вида и величины объекта устанавливается способ обследования, при выборе которого учитывают:

- точное определение местонахождения объекта;

- время пребывания под водой и трудозатраты водолаза;

- точное обозначение местонахождения объекта на водной поверхности.

Различают обследование дна акватории и подводных объектов.

При обследовании акватории используют два способа обследования: линейный и радиальный.

Линейный способ применяют при больших площадях обследования. При данном способе обследования участок ограждают ориентировочными буями (4) и балластинами (5) и делят на полосы обследования. Ширина полосы определяется числом участвующих в обследовании водолазов. Расстояние между водолазами должно составлять не больше расстояния двойной видимости и задается соединительными линями (2). Обычно количество участвующих в обследовании водолазов является нечетным. Средний водолаз снаряжается концом с сигнальным буем (1) для визуализации положения группы водолазов и перемещается по ходовому концу (3), расположенному посредине ширины полосы обследования.

Радиальный способ используют при небольших площадях обследования. В этом случае обследование ведется с помощью ходовой оттяжки (4), прикрепленной к спусковому концу (2) и разбитой узлами на отрезки длиной, равной двойной видимости. Разновидностью радиального способа является обследование лучами. При радиальном способе обследования расстояния между центрами обследуемых площадей равно 1,75 радиуса круга.

Обследование подводных сооружений отличается от обследования акватории положением сооружения и ведется горизонтальными ходами сверху вниз при обследовании плоскостные элементы ( стенки, опоры мостов, волноломы и т.д.) и вертикальными при обследовании оболочек (свай, вертикальных труб и т.д.). Обследование затопленных кораблей при судоподъеме проводится и горизонтальными, и вертикальными ходами и определяется технологической картой судоподъемных работ.

Для проведения подводного обследования используется ряд приборов и приспособлений.

1. Универсальный водолазный измеритель (рис. 3).

Предназначен для проведения линейных измерений. Снабжен линейкой, уровнем, планшетом из гетинакса, щелемером. Пузырьковый уровнемер предназначен для приведения линейки в горизонтальное состояние. Щелемер выполнен в виде клина с углом 45^о, катет щелемера на линейке имеет цену деления 1 мм. Планшет предназначен для записей измерений простым карандашом.

2. Ручной лот – предназначен для промеров глубин и представляет тонкий трос с грузом.

3. Эхолоты – предназначены для промеров глубин.

4. Уклономеры – предназначены для определения наклона вертикальных конструкций.

5. Приборы для определения прочности бетона неразрушающими методами.

 ПИБГ-2 – предназначен для определения прочности бетона методами шарикового штампа, т.е. измерением отношения величины отпечатков, получаемых на бетоне при вдавливании ударника в поверхность бетона, и отпечатка на эталоне.

Аквабетоноскоп АБГ-1 предназначен для замера диаметров лунок в мутной воде. Является составной частью комплекта ПИБГ-2. Прочность бетона определяется в зависимости от диаметра лунок по тарировочной кривой (рис. 4).

6. Телевизионная установка «Краб-2» - предназначена для проведения обследования на больших глубинах и с большими скоростями течения воды. Для работы в мутной воде снабжена источниками освещения. Устанавливается в водонепроницаемую батисферу диаметром 350 мм и весом 40 кг.

7. Толщиномер – предназначен для измерения толщин металлических свай.

8. Подводный троссоискатель ПТИ-1М – предназначен для обследования заглубленных трубопроводов и кабелей и представляет собой приемник магнитного поля. Позволяет проводить работы на глубинах до 40 м.

Расчистка водной акватории.

Целью данных подводно-технических работ является удаление подводных препятствий судоходству, подготовка акватории к проведению инженерно-строительных и ремонтных операций, очистка русла рек от сезонных наносов мусора, камней.

К данным видам ПТР относят:

- разборку подводных металлических конструкций;

- разборка железобетонных конструкций;

- разборка ряжей;

- извлечение камней и других предметов;

- извлечение свай;

- разборка шпунтовых ограждений.

3.1. Разборка металлических конструкций.

Разборка металлических конструкций под водой производится путем расчленения их газовой, электродуговой и электрокислородной резкой. При разделке затонувших кораблей, ферм мостов применяется сочетание огневой резки со взрывами. Взрывами перебивают наиболее трудоемкие для подводной резки элементы.

При разделке металлических конструкций учитывается факт возможного обрушения разрезанных металлических конструкций на водолаза. Для предотвращения обрушения конструкцию, предназначенную для резки, острапливают и поддерживают во время работы водолаза.

Резка металла малой толщины (до 5 мм) осуществляется перемещением электрода по поверхности металла. При этом, чем тоньше металл, тем угол наклона электрода больше.

 При большой толщине из-за недостаточного выделяющегося тепла для сгорания металла нижележащих слоев электрод углубляется в ванну расплавленного металла. В этом случае с увеличением толщины металла угол наклона электрода уменьшается и при большой толщине занимает почти вертикальное положение.

При электрокислородной резке металла давление кислорода, подаваемого к резаку, определяется формулой:

                                     Р = 0.1 ´ Н + (3 ¸ 4) ати                                                                    (1)

где Н – глубина, м.

Резку металла обычно совмещают с размывом грунта: после определения мест реза водолаз в одном месте ведет резку металла, а в другом – закрепляет гидропульт для размыва грунта, подготавливая место для следующей резки.

Расчленение конструкций плавсредств является более сложной операцией вследствие большого количества разнообразных фасонных профилей и сечений и обшивок, затрудняющих работы. Для удобства протаскивания шлангов и кабелей и возможности проникновения внутрь затонувшего объекта в нем предварительно вырезают отверстия.

При электрокислородной резке выделяется газовая взрывоопасная смесь. Поэтому, при работе в закрытых отсеках необходима вентиляция, для чего в верхних горизонтах отсека прорезают отверстие и по шлангам подают воздух или отсасывают газовую смесь.

3.2. Разборка железобетонных конструкций.

Разборка железобетонных конструкций является наиболее трудоемкой работой при расчистке акватории. Обычно их расчленяют взрывным способом и извлекают краном. Так как железобетон не является однородным материалом и не испытывает на себе в полной мере разрушительного действия взрыва, то сначала взрывом выбивают бетон, а затем перебивают или перерезают стержни арматуры. Иногда мелкими взрывами производят дробление железобетонных конструкций на щебень, который оседает на дно, а затем из воды извлекают только арматуру. Заряды в этом случае располагают на расстоянии, равном 1.73 радиуса действия заряда (рис. 5).

Вес одного заряда определяется формулой:

                                                        Q = 2 ´ a ´ b ´ R²                                                                   (2)

a - коэффициент прочности материала (для прочного бетона a = 1.5 ¸ 1.8);

b - коэффициент забивки и расположения заряда ( для зарядов в рукавах b = 2, для накладных

зарядов b =4.5);

R – радиус разрушения или толщины перебиваемого элементы, м.

Для выбивания бетона используют следующие конструкции зарядов:

- накладные;

- шпуровые одиночные;

- шпуровые с воздушными промежутками по длине шпура (применяются с целью уменьшения

расхода ВВ и разрушения конструкции по всей длине шпура).

Подрывание железо­бетонной стенки одиночным шпуровым зарядом с воздуш­ным промежутком: а — схема заряжания; б — проем после взрыва; 1 — шпур: 2 — забой­ка; 3 - воздушный промежуток; 4— заряд.

3.3. Разборка ряжей.

Ряжевые опоры представляют собой квадратные конструкции из бревен, скрепленных скобами, заполненные камнями. Часто ряжевые опоры имеют внешнюю каменную наброску.

Разборка ряжевой опоры производится в следующей последовательности:

- убирается внешняя каменная наброска;

- выпиливают или вырубают окно немного меньшее ширины секции ряжа во втором и третьем

венцах снизу;

- по краям окна забивают строительные скобы;

- при извлечении бревен из окна вместо них устанавливают два лома, удерживаемые забитыми

скобами;

- корзина с для погрузки камня ставится вплотную к ряжу, верхняя грань корзины располагается   на уровне низа окна;

- при вытаскивании нижнего лома корзина наполняется камнями;

- после наполнения корзины окно закрывается сначала верхним ломом, а после расчистки от камня 

- нижним ломом;

- по мере освобождения от камня ряж всплывает, что позволяет осуществить разборку.

3.4. Извлечение камней и других предметов.

При извлечении камней или других предметов используются следующие правила:

1. При извлечении большого количества камней из обного места используются грейферные краны.
2. При невозможности использовать кранов расчистку производят с помощью корзин, заполняемых водолазами вручную.
3. При извлечении тяжелых облицовочных камней правильной формы применяется комплект из скобы, цепного стропа и гидропульта.

Гидропультом размывается грунт для определения положения и формы камня, скобой поддевается нижняя кромка и извлекается предмет из грунта. Далее камень цепляется стропом  и поднимается из воды. Затраты труда на подъем 1 м³  кмня или щебня представлены в таблице 1 и 2.

4. Извлечение одиночных крупных камней и валунов осуществляется цепным стропом, состоящим

из кольцевой цепи, крюка, четырех цепей и кольца. При строповке кольцевая цепь подводится

под основание камня, а крюк зацепляется за одно из звеньев цепи.

5. При невозможности подвести под одиночный камень строповочное приспособление в нем

пробуривают отверстие глубиной 10 – 15 см, не проходящее через центр тяжести камня,

вставляется в отверстие штырь, который при подъеме прижимается к поверхности отверстия и

обеспечивает прочное зацепление камня. Затраты труда на пробивку отверстия в каменных и

бетонных стенах представлены в таблицах 3,4.

6. Отдельные камни весом 100 – 200 кг можно поднимать сетками из тросов.

7. Извлечение корчей выполняется при помощи храпов или клещей.

 Строповка различных предметов под водой: а-цепью; б - штырем; в-клином; г-сеткой; д-храпом; е-клещами; ж-стропом и захватом; з-клещевым захватом

3.5. Извлечение свай.

Сваи удаляются выдергиванием, спиливанием, подмывом и подрывом.

Выдергивание свай осуществляется при помощи кранов грузоподъемностью не ниже 20 – 40 тонн. Строповку свай, голова которых находится под водой, осуществляют водолазы при помощи специальных приспособлений.

Для извлечения свай используют сваевыдергиватели, вибропогружатели или молоты с тяговым механизмом, а в песчаных и супечных грунтах при выбергивании свай используется подмыв. Величина сопротивления грунта при определении мощности выдергивающих устройств в т/м² принимается равной:

Песок водонасыщенный ………………….. 0.1 – 0.2

Песок сухой ……………………………….. 0.3

Супесь ……………………………………... 0.4 – 0.5

Суглинок …………………………………... 0.8 – 1.2

Глина ………………………………………. 1.5 – 3.0

При срезывании или спиливания на уровне дна используют ножовки, сваерез Мигалина, а для срезки железобетонных свай используется аналогичная сваерезка большей мощности. Технические характеристики сваерезок представлены в таблице 5.

Таблица 5

Технические характеристики сваерезок

Сваерезка Мигалина:

Грузоподъемность телескопических домкратов ………………………….. 20 -40 т

Давление насосной установки для нагнетания масла ……………………. 120 атм

Мощность электромотора, кВт …………………………………………….. 1 кВт

Время перерезания металлической сваи диаметром 30 см ……………….. 2.5 – 3 мин

Сваерезка по бетону:

Число электродвигателей …………………………………………………… 2       

Мощность электродвигателей, кВт ………………………………………… 2.8

Сечение срезаемой сваи, см ………………………………………………… 45 ´ 45

Вес установки, кг ……………………………………………………………. 1700

 Подводный сваерез системы Г. Г. Мигалина: 1-упорная плита; 2-нож; 3- ограничитель; 4-телескопический домкрат 40/20 тс; 5- рама; 6- спиральная пружина; 7-скобы для стропа; 8- подводный трубопровод.

Сваерез представляет собой прямоугольную металлическую раму, на которой прикреплены два гидравлических телеско­пических домкрата грузоподъемностью 40—20 тс. К поршням домкратов прикреплены стальные ножи, которые при работе передвигаются по принципу гильотины навстречу друг другу в специальных направляющих. Домкраты приводятся в действие нагнетанием жидкости (трансформаторное масло) через насосную установку, которая включает в себя топливный насос высокого давления до 120 атм, работающий от электромотора мощностью 1 квт и числе оборотов 1450 об/мин.

Производство работ по срезке свай сводится к следующему. На удлиненной стреле небольшого по грузоподъемности плавучего крана на рабочем тросе подвешивается сваерез. Насос с электромотором помещается на площадке крана. От насоса к домкратам подводятся металлические шарнирные трубки. Сваерез надевается на сваю и опускается на дно. Включается мотор, приводящий в действие высоконапорный насос, которым нагнетается жидкость в домкраты. Жидкость подается до тех пор, пока ножи, связанные с поршнями домкратов, не перережут сваю. Перерезанная свая всплывает или извлекается краном. После этого вентиль у насоса переключается, и открывается вентиль в трубке, по которой жидкость отводится в бачок. Специальными пружинами, которыми снабжен сваерез, поршни воз­вращаются в исходное положение, а жидкость поступает в бачок.

Разборка шпунтовых ограждений.

Шпунтовые ограждения используются для того, чтобы оградить котлованы. Они представляют собой стальные либо деревянные забитые в грунт сваи.Эти ограды используются лишь в тех случаях, когда нет возможности проводить работы в котлованах, расположенных в откосах. Шпунтовые ограждения надёжно защищают грунт, не позволяя ему обрушиться во время сооружения даже самых серьёзных конструкций.

Чаще всего шпунтовые ограждения разбирают с помощью сваевытаскивателей или свайных молотов двойного действия. При невозможности применить сваевытаскиватели используют электрокислородную резку шпунтовых ограждений. Резка шпунтовых ограждений допустима только при застопоренных элементах.