Производство земляных работ в зимнее время

Оттаивание мерзлых грунтов  проводят при невозможности взрывного  или механического способа рыхления и при малых объемах работ. Оттаивание грунта осуществляют, прогревая его паром, горячей водой, с помощью электрического тока или огня. В зависимости от способа подвода тепла от нагревателей к грунту различают 3 вида оттаивания: поверхностное, радиальное, глубинное. 
Возможны следующие способы теплового оттаивания грунта: 
огневой, открытым огнем, при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива; 
радиационный, с использованием полимерной пленки. Применяют в весеннее время; 
электрический — высокочастотный или низкочастотный. Низкочастотный в свою очередь бывает высоковольтным и низковольтным; 
пароводяной; 
гидравлический. 
Подготовку к разработке мерзлых грунтов с помощью оттаивания следует применять в стесненных условиях, труднодоступных местах и при незначительных объемах работ (до 50 м³), а также при невозможности использования других, более экономичных способов. При глубине промерзания грунта более 0,4 м его оттаивание лучше производить радиальным (глубинным) методом, устанавливая нагреватели в толщине мерзлого грунта.

Огневой способ малоэффективен и применяется только при наличии  отходов топлива и небольших  объемах работ. Расход топлива составляет по 3 кг условного топлива на 1 м2 поверхности при глубине протаивания 0,6 м. 
Для электрооттаивання применяют поверхностные, вертикальные и глубинные электроды. Последние наиболее эффективны. Электроды изготовляют из стального проката диаметром 10...25 мм, длиной 1 м и более. Шаг электродов при оттаивании грунта —0,4...0,6 м. Для глубинного электропрогрева используют трубчатые электроды с перфорацией, через которые в грунт заливают электролит (4%-ный раствор хлорида натрия и хлорида кальция). 
Расход электроэнергии при поверхностном оттаивании составляет 90...120, радиальном — 70...90, глубинном гб^ОкВт.ч/м3 в зависимости от характеристики грунтов. 
Для районов со средней месячной температурой наружного воздуха —15 °С и глубиной промерзания до 1,5 м продолжительность глубинного оттаивания составляет 10... 12 ч.

Прогрев грунта производят с помощью нагревательных приборов в виде игл, устанавливаемых в  пробуренных в мерзлом слое скважинах. Иглы могут быть электрические, водяные  циркуляционные и паровые. Электрические  иглы делают из труб длиной 1,5 м, внутри которых размешают электрические  нагревательные элементы сопротивления  из нихромовой проволоки. Устанавливают иглы в пробуренные скважины.

Водяные иглы требуют устройства специальной котельной, а теплопроводы — постоянного надзора, так как  в сильные морозы возможно их замерзание. Водяные и паровые иглы неэкономичны и используются очень редко. При меньшей глубине промерзания допускается применять способ поверхностного оттаивания.

 
Оттаивание грунта паром, горячей водой и электрическим  током

Однако при всех способах прогрева не следует стремиться к оттаиванию всего объема замерзшего грунта. Например, нижняя часть слоя мерзлого грунта толщиной 15-20 см может быть оставлена в мерзлом состоянии и разрыхлена при выемке грунта экскаваторами. Это ускоряет производство земляных работ и снижает расход тепла. 
Оттаивание и рыхление грунта производят последовательно, по участкам, размеры которых назначают исходя из суточной производительности землеройных машин. При этом необходимо так организовать производство земляных работ, чтобы разработка подготовленного грунта производилась круглосуточно во избежание промерзания грунта во время перерывов (передача смен, ремонт механизмов и другие операции). 
 В процессе обратной засыпки котлованов необходимо следить за тем, чтобы объем мерзлых комьев в грунте, которым засыпаются пазухи между стенками котлована и возведенным в нем фундаментом, не превышал 15% общего объема засыпки. Нельзя применять мерзлый грунт при засыпке пазух внутри здания. 
 
     Для обеспечения указанных требований грунт, подлежащий использованию для обратной засыпки котлована, укладывают в отвалы, при этом должны быть предусмотрены необходимые мероприятия, исключающие его промерзание. 
При рыхлении мерзлого грунта на глубину до 1,5 м, а также при доработке откосов и оснований котлованов и траншей следует применять шпуровой и щелевой методы, а при h > 1,5 м — скважинный или щелевой методы.

Бурение скважин в нескальных грунтах скважинным методом осуществляется буровыми станками винтового типа. При глубине рыхления мерзлого грунта до 2 м применяют сосредоточенные  заряды, а при большой глубине  — рассредоточенные.

Щели в мерзлом грунте во избежание получения негабаритных кусков обычно нарезают на расстоянии 0,9 м одна от другой при использовании  экскаваторов с ковшами вместимостью до 0,65 м3; на расстоянии до 1— 1,2 м —  при применении более крупных  экскаваторов. Щели нарезают на глубину промерзания грунта щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами.  

Устройство в зимнее время  насыпей из скальных, гравелистых  и песчаных маловлажных грунтов, сохраняющих свою сыпучесть при  промерзании, осуществляют такими же способами, как и в летнее время, но не допуская образования в насыпи прослоек неубранного снега, наледи и скоплений мерзлых комьев. Число проходок средств укатывания грунта, как правило, уточняют опытным путем.

При выборе длины захватки помимо температуры воздуха, свойств грунта и содержания мерзлых комьев, а также наличия землеройной техники необходимо учитывать и скорость ветра: чем выше скорость, тем быстрее смерзаются грунтовые агрегаты, поэтому продолжительность уплотнения грунта назначают с учетом норм [11] (табл. 14.4). 
Наибольшую длину захватки l, м, уплотнения грунта определяют по формуле 
l =П(Т—Ттр—Тр)60bh, 
где П — производительность комплекта уплотняющих машин, м³/ч; Т — время, в течение которого грунт после разработки еще пригоден к уплотнению (см. табл. 14.5), мин; Ттр — время перевозки грунта одним автомобилем—самосвалом, мин; Тр —продолжительность его разгрузки, мин; b и h — соответственно ширина и толщина уплотняемого слоя. 
Дальность возки грунта устанавливают из условия неизбежных теплопотерь, но когда его еще можно уплотнять на захватке минимальной длины.  
Насыпи из связных грунтов возводят с учетом их уплотнения и осадки после оттаивания из расчета 5 % их высоты в суровых природных условиях и 3 % высоты в годы с мягкими зимами. 
При устройстве в зимнее время насыпей из связных грунтов применяют несколько способов. 
1. Укладка грунта в воду. Используют в основном при возведении плотин. Для укладки в воду применяют связные грунты, обеспечивающие консолидацию насыпи в течение 5...6 мес, Грунт, укладывают в специальные прудки слоями 3 м и более. При температуре ниже—10 °С воду в прудке подогревают специальными установками. Для уменьшения теплоотдачи прудков поверхность воды укрывают пенополистирольными плитами. 
2. Укладка талого грунта «насухо» с послойным уплотнением. Данным способом укладывают любой глинистый грунт с оптимальной влажностью слоями 0,4...0,45 м в рыхлом теле. Свеже-уложенный и спланированный грунт обрабатывают концентрированным раствором хлористого натрия или хлористого кальция из расчета 1...3 л/м3 в зависимости от температуры наружного грунта. Обработанный солевым раствором грунт уплотняют катками на пневматиках за 8... 10 проходов. Приемка грунта, его разравнивание, обработка растворами и уплотнение происходят непрерывно по мере поступления грунта в зону укладки. Обычного деления зоны укладки на отдельные карты (приемка, разравнивание, уплотнение и т. д.) нет. Весь цикл обработки грунта при температуре наружного воздуха—40 °С длится не более 1,5.,,2 ч, при температуре —20 °С — 5...6 ч. Если необходимо, поверхность укладываемой карты и особенно основание укладываемого слоя обрабатывают теплом. 
3. Наклонный способ отсыпки грунта, который позволяет уменьшить размеры карт, а следовательно, уменьшить охлаждение и промораживание грунта. В зависимости от высоты насыпи и ее профиля отсыпка осуществляется скрепером на всю высоту или ярусами. Процесс отсыпки ведут непрерывно — на одном участке принимают и разравнивают грунт, на другом — уплотняют. Рекомендуемая толщина слоя —0,2 м. Карту отсыпки перекрывают следующим слоем грунта до начала его промерзания, поэтому размеры участков карты назначают в зависимости от интенсивности отсыпки грунта и температуры воздуха. 
При данном способе рекомендуется в необходимых случаях применять обработку грунта хлоридами из расчета 0.5...2 л/м3 и теплом.

Во всех случаях разработки мерзлых грунтов необходимо учитывать  дальнейшее использование его после  рыхления. Для разрыхленного мерзлого грунта величина глыб ограничивается только размерами ковша используемого экскаватора. При укладке грунта в насыпь размеры получаемых при отколе кусков не должны превосходить размеров, допускаемых техническими указаниями из условий уплотнения отсыпаемых слоев (15-30 см).