Строительные технологии

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 3. Оттаивание мерзлых грунтов

            Оттаивание мерзлых грунтов применяют при отрыве небольших котлованов, участков траншей, вводов, вблизи подземных сооружений, трубопроводов и кабелей, в труднодоступных местах и стесненных условиях, во время ведения аварийных и ремонтных работ.

            Теплота, получаемая от источника, может распространяться:

по поверхности грунта от нагревателя, размещенного на ней (поверхностное оттаивание);

в радиальном направлении от нагревателя, размещенного в шпуре в мерзлом слое грунта (радиальное оттаивание);

к поверхности грунта от нагревателя, размещенного ниже слоя мерзлого грунта (глубинное оттаивание);

в нескольких направлениях от нагревателей, расположенных в любой зоне мерзлого грунта или на поверхности (комбинированное оттаивание).

            Оттаивание грунта твердым и жидким топливом. Наиболее простым, но малоэффективным способом является отогрев грунта сжиганием под металлическим коробом торфа, каменного угля, щепы и т. п.

Режим процесса оттаивания мерзлого грунта состоит из воздействия тепла на грунт в течение 7...8 ч и периода аккумуляции тепла (16... 18 ч). Для оттаивания 1 м3 грунта расходуется 120... ...140кг торфа, 30...60 кг угля, 0,15м8 дров.

            Более экономичным при разработке траншей является оттаивание грунта жидким топливом с помощью соответствующих установок. Топливо (соляровое масло) поступает по шлангу самотеком из бака к форсунке, установленной впереди головного короба. У сопла форсунки топливо распыляется и факелом сжигается. Участок длиной 8 м и шириной 1 м установка оттаивает за 6.. .8 ч на глубину 20.. .30 см. Затем установка перемещается на соседний участок, а на поверхность прогретого грунта насыпают  опилки   слоем до 30 см. За счет аккумуляции тепла через 10... 12 ч грунт оттаивает на глубину 0,7...0,8 м. Расход топлива — 4... ...5 кг на 1 м3 грунта.

            Если к установке пристроить вентилятор, то образуется факел длиной 7... ...8 м; производительность такой установки составляет 40 м оттаявшего грунта за смену при расходе топлива 17 кг/ч. Оттаивание грунта паровыми, водяными и электрическими иглами. Источником тепла служат стационарные или передвижные установки. В предварительно пробуренные шпуры (скважины) на глубину, не доходящую до талого горизонта на 10... 12 см, устанавливают иглы.

            Паровые иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии друг от друга, равном толщине отогреваемого слоя, и выдерживают их под паром от 2...3 ч (песчаные грунты) до 4...6 ч (глинистые грунты). После этого делают перерыв на 1...2 ч, а затем вновь пускают пар. Отогретый участок покрывают утепляющим материалом (опилки, листья и т. п.).

            В водяные циркуляционные иглы горячая вода поступает по трубопроводам. После прохождения группы игл теплоноситель — вода — возвращается в котельную установку для следующего подогрева. При этом способе расход тепла больше, чем при паропрогреве.

            Электрические иглы при разработке небольших котлованов ставят в центре каждого котлована, при разработке узких траншей — по оси на расстоянии 1 м друг от друга, при разработке широких траншей — в шахматном порядке на расстоянии, равном глубине промерзания, при разработке больших котлованов — в шахматном порядке на расстоянии 1... 1,5 м. Электрические иглы включают в сеть переменного тока напряжением 220 В последовательно группами.

            Оттаивание грунта электродами и нагревателями. Оттаивание мерзлых грунтов может производиться с   помощью глубинных электродов, изготовляемых из круглой арматурной тали диаметром 16...20 мм или труб диа-гром 25...50 мм, заостренных с одного онца. Электроды вставляют в пробуренные скважины или забивают отбойными пневматическими или электрическими молотками. Расстояние между рядами электродов Ъ = 0,86а, где а — 0,4... ...0,8м — расстояние между электродами в ряду.

            Электроды вставляются или забиваются на глубину 5... 10 см ниже мерзлого слоя. Электрический ток, пройдя по талому грунту под мерзлым слоем (мерзлый грунт плохо пропускает ток), выделяет тепло, которое аккумулируется и оттаивает вышележащие слои мерзлого грунта.

            Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) и коаксиальные нагреватели обычно используются при радиальном оттаивании. ТЭНы изготовляются из стальных бесшовных трубок диаметром 8...12 мм, внутри которых находится спираль из нихромовой проволоки диаметром 0,6 мм и длиной 20 м. Пространство между трубкой и спиралью заполняется прессованным периклазом, обладающим хорошей теплопроводностью. ТЭНы отличаются несложностью конструкции и быстротой оттаивания грунта, но при их использовании необходимо укрывать поверхность.

            Коаксиальные нагреватели состоят из двух труб, помещенных соосно одна в другую и заваренных с одного конца. Зазор между трубами заполняется кварцевым или речным просушенным песком и заливается жидким стеклом. Напряжение подводится к трубам через контактные пластины. Коаксиальные нагреватели конструктивно просты, безопасны и несложны в эксплуатации, но скорость и радиус оттаивания ими грунта меньше, чем ТЭНами.

Оттаивание следует чередовать с термосным выдерживанием. В частности, продолжительность первого периода прогрева составляет 6... 12 ч, термосное выдерживание — 3...6 ч. Такой цикл (прогрев и термос) в зависимости от глубины промерзания и физико-механических свойств грунта повторяют 2—3 раза.

При производстве работ по оттаиванию мерзлых грунтов рационально между нагревателями оставлять некоторые зоны непрогретого грунта с толщиной стенок, позволяющей их разработку непосредственно экскаваторами. Это дает возможность сократить  энергоемкость оттаивания на 40...50 %. При ручной разработке необходимо, чтобы грунт оттаял полностью.

 Оттаивание мерзлых грунтов

 Машины для разработки мерзлых грунтов

 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. Земляные работы

 Клин-баба. СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛОГО ГРУНТА

 ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ. Оттаивание грунта ТЭНами ...

 Земляные работы. Грунт имеет трехфазную структуру, состоящую из ...

 Временное водоснабжение. Расчет потребности в воде определяют с ...

 Устройство свайных фундаментов. Работы по погружению свай ...