Разработка грунта в зимних условиях

В условиях современного круглогодичного строительства примерно 20 % объема земляных работ разрабатывают в зимнее время.

В связи повышенной прочностью мерзлых грунтов зимой в несколько раз увеличивается трудоемкость и стоимость их разработки.

Без предварительной подготовки может разрабатываться грунт, промерзший на глубину до: 0,1м - скреперами и бульдозерами; 0,15 м - экскаваторами-драглайнами; 0,25 м - экскаваторами, оборудованными прямой лопатой, с ковшами вместимостью 0,5...0,65 м; 0,4 м - то же, но более мощными экскаваторами. В остальных случаях грунт до разработки должен быть предварительно подготовлен одним из следующих способов: предохранением от промерзания; оттаиванием; рыхлением.

Предохранение от промерзания заключается в предварительной обработке или утеплении грунта до замерзания теплоизоляционными материалами. Для этого грунт после отвода поверхностных вод можно разрыхлять или вспахивать с боронованием на глубину до 0,35 м, закрывать местными теплоизоляционными материалами (листва, хвоя, опилки и т.п.), а также устраивать снегозадержание.

Оттаивание грунта может осуществляться сверху вниз, снизу вверх и по горизонтальному направлению - радиально от нагревателя.

Наиболее простым (но дорогостоящим) является огневой способ (рис.29), при котором грунт оттаивает сверху вниз благодаря сжиганию на поверхности замерзшего грунта под колпаком твердого или жидкого топлива. Для оттаивания 1 ммерзлого грунта расходуется примерно 130 кг торфа, 50 кг угля, 0,15 мдров, 5 кг дизельного топлива.

Рис.29. Схемы оттаивания грунта

а - огневым способом;

б - паровыми иглами;

в, г - горизонтальными и вертикальными электродами;

1 - камера сгорания;

2 - вытяжная труба;

3 - слой грунта (опилок);

4 - паропровод;

5 - колпак;

6 - скважина;

7 - паровая игла;

8 - электрод;

9 - трехфазная электросеть.

Также по направлению сверху вниз грунт можно отогревать горизонтальными электродами. Для создания токопроводящих условий поверхность грунта покрывают опилками, смоченными в солевом растворе. Затем отогретый грунт становится проводником тока, а опилки способствуют сохранению тепла.

Прогревание мерзлого грунта электротоком снизу вверх можно осуществить, если имеется возможность погрузить вертикальные электроды ниже уровня промерзания грунта.

Примером отогревания грунта в радиальном направлении может служить оттаивание паровыми иглами или электронагревателями. В первом случае пар, проходя между двумя трубами отдает тепло грунту через наружную трубу; во втором - внутри трубы располагают нагревательный элемент, который нагревает поверхность трубы.

Рыхление грунта может осуществляться взрывным или механическим способом. Взрывание грунта производят только специально подготовленные рабочие-подрывники. Для этого в грунте пробуривают отверстия - шпуры или нарезают щели, в которые закладываются заряды взрывчатого вещества (ВВ).

Механическое рыхление может осуществляться статическим или динамическим воздействием. Пример статического воздействия - рыхление грунта бульдозерно-рыхлительными агрегатами.

В качестве механизмов для динамического воздействия используют дизель-молоты, клин-молоты, машины ударного действия, а также навесное оборудование на экскаваторы (клин и шар-молоты) или гидравлические молоты (рис.30).

Рис.30. Рыхление мерзлого грунта

а - молотом свободного падения;

б, в - то же дизель-молотом и гидромолотом;

г, д- при глубине промерзания до и более 1,5 м;

1 - молот;

2 - экскаватор;

3 - мерзлый слой грунта;

4 - направляющая штанга;

5 - дизель-молот;

6- гидромолот.

Кроме рыхления иногда мерзлые грунты режут на блоки с последующим их удалением тракторами или разработкой экскаваторами. Такой метод особо эффективен в тех случаях, когда недопустимо сотрясение грунта. Для нарезания блоков рекомендуются баровые машины с цепным рабочим органом, смонтированном на базе трактора.