Qua phõn tớch về cấu tạo, nguyờn lý, yờu cầu thiết để hồn thiện cụng nghệ xõy dựng đập Xà lan, Thiết bị xử lý nền đập Xà lan phải đỏp ứng được quỏ trỡnh thi cụng hố múng cần phải đảm bảo cỏc yờu cầu:
- Điều kiện thi cụng: Phải thi cụng trong dũng nước;
- Nạo hỳt được cỏc loại bựn đất khi thi cụng hố múng cụng trỡnh;
- Cụng suất của thiết bị phự hợp với điều kiện thi cụng nạo hỳt và làm phẳng hố múng đập Xà Lan;
- Trong phạm vi đỏy múng của đập Xà Lan phải đảm bảo độ phẳng +(-) 4cm; - Cao trỡnh đỏy múng đỳng cao trỡnh địa chất kiến nghị đủ điều kiện xõy dựng cụng trỡnh;
- Trờn mặt đỏy múng sau khi nạo hỳt khụng được tồn tại lớp bựn lỏng hồi quy do quỏ trỡnh nạo hỳt gõy ra để tăng khả năng tiếp xỳc giữa đỏy xà lan và đất nền đảm bảo ổn định trượt cho cụng trỡnh.
Chương II
CễNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ NẠO VẫT HÚT BÙN
Hiện nay cú nhiều cụng nghệ hỳt bựn của nước ngồi đĩ nghiờn cứu chế tạo phụ vụ cụng việc nạo hỳt bựn. Một loạt thiết bị đú cú thể tham khảo để làm cơ sở nghiờn cứu thiết bị làm phẳng đỏy múng đập xà lan đú là tàu hỳt bựn hoặc thiết bị nạo vột kờnh rạch. Cú thể chia thành 3 dạng cụng nghệ nạo vột bựn chớnh: + Cụng nghệ nạo vột cơ khớ; + Cụng nghệ nạo vột thuỷ lực; + Cụng nghệ nạo vột đặc biệt. 2.1. Cụng nghệ nạo vột cơ khớ: Cụng nghệ nạo vột cơ khớ cú hai loại: loại gầu ngặm, gầu mỳc và loại guồng quay. Những loại này phự hợp cho cụng việc nạo vột cú trang thiết bị Mỏy cơ sởđặt trờn mặt đất hoặc đặt ở trờn pontoon.
2.1.1. Đặc điểm cụng nghệ nạo vột cơ khớ:
- Ưu điểm:
+ Đào và nạo vột được cỏc vật liệu nặng, lớn và vớt được rỏc, tỳi ni lụng ... + Làm việc được trọng điều kiện khụng gian chật hẹp, hoạt động được ở cỏc mực độ chiều sõu khỏc nhau
+ Dễ dàng vận chuyển bằng tàu đi xa. - Nhược điểm:
+ Khụng giữ được bựn lỏng trong quỏ trỡnh vận chuyển cho nờn gõy ra bựn non lắng đọng trở lại nhiều.
+ Năng suất thấp so với cỏc cụng nghệ nạo vột khỏc.
+ Khú khăng khi làm việc trong khu vực dũng chảy mạnh và súng lớn. + Khụng tạo được mặt phẳng sau khi nạo vột.
2.1.2. Một số thiết bị nạo vột điển hỡnh của cụng nghệ nạo vột cơ khớ
- Loại gầu ngặm (xỏng cạp) đúng mở bằng tời cơ khớ hay bằng tời thuỷ lực. Thiết bị gầu ngặm cú thểđặt mặt đất, trờn bong tàu hay trờn xà lan (hỡnh 2-1 và hỡnh 2-2).
Hỡnh 2-1. Gầu đúng mở bằng cỏp Hỡnh 2-2. Gầu đúng mở bằng thủy lực
- Thiết bị guồng quay đặt trờn pontoon. Guồng quay vừa mỳc bựn đất và vận chuyển lờn bong tàu (hỡnh 2-3).
Hỡnh 2-3. Thiết bị nạo vột dạng guồng quay
2.2. Cụng nghệ nạo vột thuỷ lực
Cụng nghệ nạo vột thuỷ lực dựng bơm ly tõm để hỳt hỗn hợp bựn với nước. Để tạo ra hỗn hợp bựn nước và cú thể thực hiện bằng hai cỏch: sử dụng tia nước khuấy bựn lỏng, dựng đầu phay đứng hay phay ngang kiểu trục vớt để phay bựn cứng tạo ra hỗn hợp bựn nước.
Hiện nay cú nhiều tàu nạo vột thuỷ lực với quy mụ lớn và quy mụ nhỏ. Chiếm hầu hết trong việc nạo vột, nạo vột thuỷ lực cú nhiều ưu điểm là nạo vột bựn liờn tục cú năng suất cao, vận chuyển hỗn hợp bựn đi xa đến bĩi thải.
2.2.1. Đặc điểm của cụng nghệ nạo vột thủy lực
- Ưu điểm:
+ Cú thể nạo vột được hầu hết cỏc loại vật liệu.
+ Cú thể bơm liờn tục trong suốt quỏ trỡnh nạo vột và vận chuyển trực tiếp đến bến bĩi.
+ Khả năng nạo vột đa dạng với nhiều dải cụng suất khỏc nhau - Nhược điểm:
+ Gặp khú khăn khi thi cụng nạo vột trong điều kiện súng to và dũng nước chảy mạnh.
+ Bựn và rỏc thải cú thể gõy kẹt đầu phay cắt đất đặc biệt rỏc thụ, tỳi ni lụng
+ Khú điều chỉnh khi nạo vột.
+ Vận chuyển hỗn hợp bựn bằng đường ống với bơm ly tõm (bơm cỏnh) chỉ cú nồng độ bựn thấp khụng vượt quỏ 20%.
+ Trong quỏ trỡnh nạo vột lớp bựn non hồn lưu tương đối lớn.
2.2.2.Một số thiết bị nạo vột điển hỡnh của cụng nghệ nạo vột thủy lực
- Đầu phay cắt đất: Cú cỏc loại đầu phay cắt đất như cắt đất bằng phương phỏp hun tia thủy lực hoặc cắt đất bằng đầu phay (hỡnh 2-4).
Hỡnh 2-4. Đầu phay dựng tia nước và phay đứng
- Thiết bị nạo vột thủy lực: Thiết bị được thiết kế với cỏc bộ phận như đầu phay cắt đất, Bơm hỳt vận chuyền bựn, hệ thống ống dẫn bựn, phao nổi, cỏc mỏy động lực vận hành hệ thống.
Hỡnh 2-5. Thiết bị nạo vột bằng cụng nghệ thủy lực
Thiết bị nạo vột dạng rụ bốt di chuyển trong nước (hỡnh 2-6)
Hỡnh 2-6. Tàu hỳt bựn dạng rụ bốt
2.3. Cụng nghệ nạo vột đặc biệt
Cụng nghệ nạo vột đặc biệt với cụng nghệ nạo vột vận chuyển hỗn hợp bựn bằng bơm xoỏy hay bơm thể tớch dạng khớ nộn.
2.3.1. Bơm xoỏy:
Để tăng nồng độ bựn trong hỗn hợp bựn nước và khắc phục kẹt rỏc trong cỏnh bơm ly tõm và giảm lực cỏn hỗn hợp bựn đi qua cỏnh ly tõm dựng bơm xoỏy. Hỗn hợp bựn được lực ly tõm bơm xoỏy hỳt và đẩy ra đường ống xả khụng đi qua cỏnh. Vỡ cỏnh đặt trong luồng quay phớa trờn. (hỡnh 2-7)
Sử dụng bơm xoỏy cú thể tăng nồng độ bựn lờn trờn 50%, song hiệu suất bơm này thấp, ớt được sử dụng trong việc nạo vột bựn ở quy mụ lớn.
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 ống hút bùn Van vào Xi lanh ống cấp khí ống xả khí ống xả bùn Hỡnh 2-7. Thiết bị nạo vột bơm xoỏy 2.3.2. Bơm khớ nộn:
Để tăng nồng độ bựn đất trong hỗn hợp nước bựn và khụng dựng chuyển động cơ khớ sử dụng bơm khớ nộn là dạng bơm thể tớch. Quỏ trỡnh hỳt hỗn hợp bựn nước nhờ thay đổi ỏp suất trong xi lanh nhờ bơm chõn khụng hoặc bơm phun tia, quỏ trỡnh đẩy được thực hiện nhờ khớ nộn (hỡnh 2-8). Nguyờn lý làm việc của bơm khớ nộn giống bơm pớttụng.
Hỡnh 2-8. Quỏ trỡnh làm việc của bơm khớ nộn
Quỏ trỡnh hỳt hựn và đẩy bựn trong một xi lanh gồm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 2: Quỏ trỡnh hỳt hỗn hợp bựn vào xi lanh.
+ Giai đoạn 3: Ngắt chõn khụng và cấp khớ nộn vào xi lanh đẩy bựn đi lờn đường ống xả.
Bơm khớ nộn thường cấu tạo bởi 3 bỡnh thay cho ba xi lanh. Quỏ trỡnh hỳt đẩy đựơc thực hiện cho 3 bỡnh lệch pha nhau đểđảm bảo lưu lượng đều (hỡnh 2-9). Bơm khớ nộn cho phộp vận chuyển bựn với nồng độn bựn rất cao đạt 80%- 90%.
Hinh 2-9. Bơm bỳt bựn khớ nộn
Thiết bị nạo vột bằng cụng nghệ bơm khớ nộn:
Hệ thống nạo vột bựn dựng bơm khớ nộn đĩ được sử dụng cho đề tài “nghiờn cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống nạo vột bựn cho cỏc sụng thoỏt nước đĩ kố bờ thành phố Hà Nội”. Chủ nhiệm: Trần Đức QuảngViện Nghiờn cứu Cơ khớ.
Đặc tớnh kỹ thuật chung của bơm khớ nộn:
- Hỗ hợp bựn nạo vột đạt tỷ lệ% bựn theo thể tớch đạt đến 80% – 90% với năng suất từ 40 đến 2000 m3/giờ.
- Thiết bị cú thể làm việc đạt hiệu quả với chiều dầy lớp bựn từ 0,3m đến 200m.
- Quỏ trỡnh cắt và hỳt bựn khụng cú chuyển động quay, khụng cú khuấy động bựn cho nờn khụng tạo ra hỗn hợp bựn sút lại trong nước.
- Cụng nghệ khớ nộn tiờn tiến, tớnh năng như bơm piston.
- Hệ thống thiết bịđơn giản dễ dàng tổ hợp trờn bộ phận như xà lan, phao nổi
- Phự hợp tuyệt đối với cỏc tiờu chuẩn cao nhất của cỏc tổ chức, chớnh quyền
về mụi trường.
Cỏc phương phỏp nạo vột bằng bơm hỳt khớ nộn: Cú 02 phương phỏp nạo vột
sử dụng bơm khớ nộn:
- Nạo vột dạng lỗ.
- Nạo vột dạng kộo ngang.
Nạo vột dạng lỗ:
Hỡnh 2-11. Nạo vột dạng lỗ
- Phạm vi ỏp dụng: Áp dụng cho loại bựn mềm (cỏt chảy, bựn loĩng) và cú
độ sõu lớn.
- Phương phỏp vận hành:
+ Thõn bơm được treo bởi hệ thống cần trục, quỏ trỡnh nõng hạ bơm được thực hiện bằng tời kộo. Khi nạo vột bơm được hạ xuống cho đến khi ống hỳt của bơm tiếp xỳc đỏy (lớp bựn cần nạo vột), xem (hỡnh 2-11).
+ Hệ thống dõy cỏp của tời hạ chựng, đầu ống hỳt sẽ được đi sau vào trong lớp bựn để bắt đầu hỳt bựn.
+ Do cú sự chờnh ỏp suất thủy tĩnh, ngay lấp tức bộ phận phõn phối khớ sẽ thực hiện tạo chõn khụng một trong cỏc xy lanh của bơm, bựn được hỳt vào trong thõn xilanh qua đường ống hỳt.
+ Hệ thống bơm đặt càng sõu thỡ độ hỳt của bơm tăng nhờđộ chờnh ỏp tăng. + Quỏ trỡnh hỳt bựn khụng bị khuấy đục lờn.
Nạo vột dạng kộo trượt ngang:
Hỡnh 2-12. Nạo vột dạng kộo trượt ngang
Để lấy hỗn hợp bựn vào trong xilanh của đầu bơm, đầu cỏc ống hỳt bựn bố trớ cỏc đầu cắt bựn đất, đầu cắt đất được kộo ngang nhờ hệ thống cỏp kộo và tàu di chuyển, xem (hỡnh 2-12).
- Phạm vi ứng dụng: Dạng nạo vột này được ứng dụng cho cỏc loại bựng đất cứng (đất sột, bựn đặc, cứng . . .).
+ Khi bơm được hạ xuống đỏy đầu cắt cắm vào trong lớp bựn, di chuyển và kộo đểđầu cắt cắt và đựa bựn vào trong miệng ống hỳt.
+ Hệ thống đi kốm trong cửa bơm cú đầu cắt đất: Cỏc thiết bị được trang bị bao gồm cỏc lưỡi cắt, hệ thống tời kộo tàu tiến và lựi.
+ Quỏ trỡnh di chuyển tàu để đầu cắt đưa lượng bựn vào ụng hỳt phự hợp là phụ thuộc vào độ cứng của lớp bựn cần nạo vột.
- Hệ thống nạo hỳt bựn dạng kộo trượt ngang đạt được tỉ lệ trọng hỗn hợp nạo vột rất cao, cú thểđạt tới 80% ữ 90 %.
- Hệ thống đầu cắt luụn cắm ngập trong bựn cho nờn lượng bựn được đưa vào ống hỳt là rất lớn, tất cả hỗn hợp bựn cắt được đưa tồn bộ vào trong ống hỳt cho nờn khụng tạo hỗn hợp bựn loĩng và khuấy đục khu vực nạo hỳt.
2.4. Định hướng lựa chọn cụng nghệ hỳt bựn
2.4.1. Thiết bị xử lý nền đập Xà Lan
Qua tỡm hiểu phõn tớch cỏc cụng nghệ nạo vột và hỳt bựn ở trờn ta thấy với yờu cầu của việc thi cụng hố múng cho đập Xà lan di động là rất khú khăn và khụng thể vỡ cỏc lý do:
1. Những cụng nghệ xử lý nền này quỏ đồ sộ, nếu nhập về cũng khụng thểđi vào thi cụng ở những kờnh rạch nhỏ hẹp ởđồng bằng sụng cửu long. Cỏc cụng nghệ này chỉ phự hợp cho cỏc cụng trỡnh ngăn sụng lớn, cửa sụng lớn.
2. Những thiết bị này là bớ quyết cụng nghệ của cỏc đơn vị thi cụng nước ngồi, họ dựng nú đểđi nhận thầu thi cụng cỏc cụng trỡnh ngăn sụng lớn, do đú nú ớt được viết đến trong cỏc tài liệu và khụng được chào bỏn thương mại, nờn giỏ đặt hàng chế tạo rất đắt.
3. Giỏ thành cụng trỡnh cho việc xử lý nền múng theo cỏc phương ỏn trờn sẽ đắt khú được chấp nhận đối với cỏc cụng trỡnh đập xà lan nhỏ.
4. Cỏc thiết bị trờn quỏ lớn đểđi vào cỏc kờnh rạch đồng bằng sụng cửu long. 5. Cỏc loại tàu hỳt bựn thỡ đều khụng đỏp ứng được yờu cầu về độ phẳng và độ hỳt sạch bựn lỏng.
Ca bi điều khiển Phao nổi Đầu phay cắt đất Bơm khí nén ống dẫn bùn càng đỡ bơm máy động lực cứu loại nhỏ cú độ hỳt sõu nhỏ hơn 8m và đi lại được trờn cỏc dũng kờnh cú bề rộng lũng sụng kờnh từ 10-50m.
Qua phần tổng quan nờu trờn, để đảm bảo thiết bị nạo vột làm phẳng hố múng đập xà lan, tỏc giả chọn phương ỏn nạo vột bựn với thiết bị phay ngang kiểu trục vớt vận chuyển bựn đất bằng bơm khớ nộn. Đầu phay trục vớt đối xứng hai bờn dồn lớp bựn đất vào phần ba ống hỳt giữa vào bơm khớ nộn trong hộp kớn. Với kết cấu này đảm bảo lượng bựn đất phay đựơc hỳt vào cỏc bỡnh khớ nộn với nồng độ cao, khụng cú hiện tượng bựn non như trong thiết bị nạo vột thuỷ lực dựng bơm ly tõm.
Đầu phay trục vớt đựơc dẫn động bằng động cơ thuỷ lực, cú khả năng thay đổi số vũng quay vụ cấp và thay đổi momen phự hợp với độ cứng của bựn. Việc thay đổi số vũng quay và momen của động cơ thuỷ lực kộo đầu phay trục vớt được thực hiện bằng cỏch thay đổi lưu lượng và ỏp suất của bơm dầu. Ởđõy sử dụng bơm dầu tựđộng điều chỉnh lưu lượng theo ỏp suất.
Thiết bị xử lý nền đập xà lan cú kết cấu sau:
Hỡnh 2-13. Thiết bị xử lý nền đập xà lan di động:
(Bao gồm: Bơm khớ nộn, đầu phay cắt đất, càng đỡ bơm, cụm mỏy động lực, phao nổi, hệ thống ống dẫn bựn,cabin điều khiển và cỏc thiết bị phụ)
Hỡnh 2-14. Tàu hỳt bựn dạng càng thẳng
Việc lựa chọn phương ỏn kết cấu thiết bị hỳt bựn làm phẳng hố múng đập xà lan phụ thuộc vào cỏc yếu tố mức độ kỹ thuật, vào giỏ thành thiết bị.
Phương ỏn thiết bị xử lý nền (hỡnh 2-13) phục vụ cho việc nạo vột và làm
phẳng hố múng đập xà lan, chọn thiết bị phay ngang kiểu trục vớt đối xứng dồn bựn
vào vựng giữa nơi phõn bố ba ống hỳt bơm khớ nộn. Dựng bơm khớ nộn gồm 3 xi
lanh đặt ở dưới gần với mỏy phay ngang. Đầu ra của phay trục vớt đầu vào ống hỳt
bơm khớ nộn đều được bọc kớn đảm bảo bựn phay 100% được bơm hỳt đẩy vào
đường ống ra bĩi thải.
Bơm và đầu phay trục vớt được lắp đặt vào càng đứng, càng đứng trượt trong bộ dẫn hướng ởđầu mũi phao (tàu). Di chuyển càng lờn xuống nhờ trọng lực của càng và tời thuỷ lực.
Tất cả thiết bị động lực: mỏy diegel, mỏy nộn khớ, bơm chõn khụng, thiết bị đầu thuỷ lực, thiết bịđiện, bơm nước van phõn phối đựơc lắp đặt trờn bong tàu .
Nạo vột bựn theo phương ỏn trượt, tàu chuyển động tịnh tiến. Tiến và lựi nhờ 4 tời thuỷ lực đựơc lắp đặt trờn tàu với cạp nộo cố định trờn hai bờ. Để thay đổi độ cao nhờ chuẩn độ cao cố định trờn bờ để đo độ sõu, điều khiển độ lờn xuống của càng thụng qua động cơ thuỷ lực kộo tời nõng hạ càng.
Hệ thống đo lường và giỏm sỏt được bố trớ để giỏm sỏt độ phẳng của nền đập xà lan.
A
D
B
C
2.4.2. Quy trỡnh làm việc của thiết bị khi nạo hỳt và làm phẳng:
- Định vị tạo độ mặt bằng bộ phận cụng tỏc:
Vị trớ đầu cắt đất được xỏc định thụng qua vị trớ của bộ phận phao nổi bờn trờn. Thụng qua bốn điểm cố định ở trờn bờ A, B, C, D ta cú thể điều khiển hành trỡnh của thiết bị làm phẳng như trờn (hỡnh 2-15).
Điều khiển hai tời thủy lực gắn trờn thiết bị, thụng qua hệ thống dõy cỏp chỳng ta cú thểđiều khiển được hành trỡnh bộ cụng tỏc.
- Quỏ trỡnh phay cắt đất kết hợp bơm hỳt đồng thời:
