36. Способы предохранения грунта от промерзания.
Мероприятия по предохранению грунта от промерзания целесообразно проводить для уменьшения стоимости и снижения трудозатрат на земляных работах при рытье котлованов, для защиты от промерзания основании уже вырытых котлованов, а также для предохранения грунта от вспучивания Предохранение грунта от промерзания достигается: укрытием поверхности грунта слоем теплоизолирующих материалов, вспахиванием и последующим боронованием поверхности грунта и снегозадержанием на утепляемом участке поверхности грунта. Возможно сочетание двух или трех способов одновременно. Выбор способа предохранения зависит от имеющихся у строительной организации в каждом случае возможностей, а также от местных условий (наличие утепляющих материалов и механизмов, площадь грунта, подлежащего предохранению от промерзания, метеорологические условия и др.). Выбранный способ предохранения должен быть обоснован экономическим расчетом. Для проведения расчета необходимы следующие данные: назначение применяемого мероприятия (предохранение от промерзания грунта для рытья котлованов под фундаменты в зимнее время экскаватором, буровой машиной или вручную, защита от промерзания основания под фундамент и др.): длительность пользования теплозащитой; вид грунта и рельеф утепляемой поверхности; наличие местных утепляющих материалов; предельно допускаемая глубина промерзания утепляемого грунта, метеорологические условия. Предохранение грунта от промерзания должно быть закончено до наступления устойчивой отрицательной температуры воздуха. Сведения о метеорологических и других условиях (температура наружного воздуха, глубина промерзания грунта, снежный покров в течение зимы и др.) следует получить на местной метеорологической станции, выяснить из справочников или использовать данные местных организаций. Простейшим видом предохранения грунта являются вспашка и боронование поверхностного слоя. Вспахивание производится на глубину не менее 35 см с последующим боронованием на глубину 15- 20 см. Вспашку и боронование заканчивают до наступления морозов. Этот способ целесообразно применять в тех случаях, когда рытье котлованов будет производиться в течение первой четверти зимы. В сочетании со снегозадержанием этот способ утепления может сохранить грунт от промерзания в течение первой трети зимы. Предохранение грунта от промерзания путем укрытия его поверхности, а также вспашкой и снегозадержанием производится с соблюдением размеров утепляемой поверхности в соответствии с рис. 37. Рыхление мёрзлого грунта
(конспект)
Способы:
1 Механический
-навесными рыхлителями (глубина до 0,7(1,3) метра)
-дробление ударом
~клин-баба (глубина до 1,3-1,5 м)
~полу клиньями (глубина до 1,3-1,5 м)
Удар наносится гидро-, дизель-, вибро – молотами
2. Взрывное рыхление
Применяется в малозаселённых районах под защитой специальных укрытий.
Виды зарядов:
-шпуровые заряды (скважина диаметр до 75 мм, высота до 1,5 м.
Расстояние между скважинами 0,8-1,4*h промерзания, на глубину 0,95h промерзания.
-скважинные заряды (диаметр более 75 мм, глубина более 1,5 м)
-щелевые заряды (самые эффективные)
Дискофрезерной (боровой) машиной прорезают параллельные щели. Если заряд чрез щель, то расстояние между щелями 0,9-1,3*h промерзания, если в каждой – то 2..2,5*h промерзания.
Предварительное рыхление мерзлого грунта средствами малой механизации применяют при незначительных объемах работ. При больших объемах работ целесообразно использовать механические и мерзлоторезные машины.
Взрывной способ рыхления грунта наиболее экономичен при больших объемах работ, значительной глубине промерзания, в особенности если энергию взрыва используют не только для рыхления, но и для выброса земляных масс в отвал. Но этот способ можно применять только на участках, расположенных вдали от жилых домов и промышленных зданий. При использовании локализаторов взрывной способ рыхления грунтов можно применять и вблизи зданий.
Механическое рыхление мерзлых грунтов применяют при отрывке небольших по объему котлованов и траншей. В этих случаях мерзлый грунт на глубину 0,5...0,7 м рыхлят клином-молотом (рис. V.41, а), подвешенным к стреле экскаватора (драглайна),— так называемое рыхление раскалыванием. При работе с таким молотом стрелу устанавливают под углом не менее 60°, что обеспечивает достаточную высоту падения молота.
Механическими рыхлителями рыхлят грунт при глубине промерзания более 0,4 м. В этом случае грунты рыхлят путем скола или нарезки блоков, причем трудоемкость разрушения грунта сколом в несколько раз меньше, чем при рыхлении грунтов резанием. Число ударов по одному следу зависит от глубины промерзания.. Дизель-молоты (рис. V.41,6) могут рыхлить грунт при глубине промерзания до 1,3 м и наравне с клиньями являются навесным оборудованием к экскаватору, трактору-погрузчику и трактору.
Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны не пластичные, а хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара.
Рыхление грунта тракторными рыхлителями. К этой группе относится оборудование, у которого непрерывное режущее усилие ножа создается за счет тягового усилия трактора-тягача.
Машины этого типа послойно проходят мерзлый грунт, обеспечивая за каждую проходку глубину рыхления 0,3...0,4 м. Очень часто их используют совместно с бульдозером, который может в этом случае попеременно рыхлить или разрабатывать грунт. Прицепной рыхлитель при этом отцепляют, а навесной поднимают. В зависимости от мощности двигателя и механических свойств мерзлого грунта число зубьев рыхлителя колеблется от 1 до 5, причем чаще всего пользуются одним зубом. Для эффективной работы тракторного рыхлителя на мерзлом грунте необходимо, чтобы двигатель имел достаточную мощность (100...180 кВт). Рыхлят грунт параллельными (примерно через 0,5 м) проходками с последующими поперечными проходками под углом 60...90° к предыдущим.
Мерзлый грунт, разрыхленный перекрестными проходками одностоечного рыхлителя, можно успешно разрабатывать тракторным скрепером, причем этот способ считается весьма экономичным и с успехом конкурирует с буровзрывным способом.
Рыхление мерзлого грунта средствами малой механизации. При небольших и рассредоточенных объемах работ в некоторых случаях целесообразно применять для рыхления мерзлого грунта бурильные (отбойные) молотки, питаемые обычно от передвижных компрессоров при давлении в воздушной сети 0,45...0,5 МПа и расходе около 1 м3 сжатого воздуха в 1 мин на молоток. Производительность труда рабочих при работе отбойными молотками в большой степени зависит от правильной организации их работы и эффективности разрушения грунта сколом. Для этого в углу котлована вначале устраивают небольшой приямок глубиной 15...25 см, а затем методом скола в сторону приямка его удлиняют в пионерную траншею, идущую вдоль одной из стенок котлована, после чего остальную площадь разрабатывают методом скола в сторону этой траншеи. Разработку ведут послойно.
При разработке мерзлых грунтов с предварительной нарезкой блоками в мерзлом слое нарезают щели (рис.V.41,в), разделяющие грунт на отдельные блоки, которые затем удаляют экскаватором или строительными кранами. Глубина прорезаемых в мерзлом слое щелей должна составлять примерно 0,8 глубины промерзания, так как ослабленный слой на границе мерзлой и талой зон не является препятствием для разработки экскаватором. Расстояния между нарезанными щелями зависят от размеров ковша экскаватора (размеры блоков должны быть на 10...15% меньше ширины зева ковша экскаватора).
Блоки отгружают экскаваторами с ковшами вместимостью от 0,5 м и выше, оборудованными преимущественно обратной лопатой, так как выгрузка блоков из ковша прямой лопатой очень затруднена. Для нарезки щелей в грунте применяют различное оборудование, устанавливаемое на экскаваторах и тракторах. Экскаватор, оборудованный ножом на рукоятке обратной лопаты вместо ковша, делает прорезы «на себя» по принципу работы обратной лопаты. Длина прорези зависит от типа экскаватора, а ширина доходит до 15 см. Машиной можно вести нарезку и отгрузку грунта при смене оборудования.
Нарезать щели в мерзлом грунте можно также с помощью роторных экскаваторов, у которых ковшовый ротор заменен фрезерующими дисками, снабженными зубьями. Для этой же цели применяют дискофрезерные машины, являющиеся навесным оборудованием к трактору.
Наиболее эффективно нарезать щели в мерзлом грунте баровыми машинами, рабочий орган которых состоит из врубовой цепи, смонтированной на базе трактора или траншейного экскаватора. Баровые машины прорезают щели глубиной 1,3...1,7 м. Достоинством цепных машин по сравнению с дисковыми является относительная легкость замены наиболее быстро изнашивающихся частей рабочего органа — сменных, вставляемых во врубовую цепь зубьев.
Разработку грунтов в мерзлом состоянии можно вести только с помощью мощного землеройного оборудования, которое позволяло" бы разрабатывать грунт без его подготовки. Основными направлениями, по которым ведутся работы по созданию такого оборудования, являются разработка экскаватора с активными зубьями, экскаватора с нагреваемым ковшом, а также механических кусачек, смонтированных на стреле. За счет избыточного режущего усилия одноковшовый экскаватор (с прямой или обратной лопатой) может взламывать мерзлую корку без предварительной ее подготовки. Толщина такой корки для экскаваторов с ковшом вместимостью 0,5 м3 не превышает 25 см, а для экскаваторов с ковшом вместимостью 1...2 м3 - 40 см. Но при этом производительность экскаватора существенно снижается, так как каждый рабочий цикл при взламывании мерзлой корки замедляется и резко возрастает износ экскаватора из-за работы его на предельных усилиях.
38. Непосредственная разработка мерзлого грунта.
В практике строительства возникает необходимость разрабатывать грунты, находящиеся в мерзлом состоянии только в зимний период года, т.е. грунты сезонного промерзания, или в течение всего года, т.е. вечномерзлые грунты.
Разработка вечномерзлых грунтов может производиться теми же способами, что и мерзлых грунтов сезонного промерзания. Однако при возведении земляных сооружений в условиях вечной мерзлоты необходимо учитывать специфические особенности геотермического режима вечномерзлых грунтов и изменение свойств грунтов при его нарушении.
При отрицательных температурах замерзание воды, содержащейся в порах грунта, существенно изменяет строительно-технологические свойства нескальных грунтов. Глубина промерзания зависит от температуры воздуха, длительности воздействия отрицательных температур, рода грунта и др.
В зимних условиях земляные работы могут производиться: с предварительной подготовкой мерзлого грунта для разработки; с непосредственной разработкой мерзлых грунтов в естественном состоянии специально оборудованными для этой цели машинами.
Предварительная подготовка грунта для разработки выполняется одним из следующих способов: предохранением грунта от промерзания, рыхлением мерзлого грунта, оттаиванием мерзлого грунта. Непосредственная разработка мерзлых грунтов может осуществляться блочным способом или землеройными машинами с рабочим оборудованием, разрушающим мерзлый грунт в естественном залегании. Уменьшение глубины промерзания позволяет сократить дополнительные затраты, и достигается созданием теплоизоляции на участке разработки или химическим методом-пропиткой грунта солевыми растворами.
Рыхление взрывами - один из основных способов подготовки мерзлых грунтов для разработки экскаваторами. Этот способ весьма эффективен при глубине промерзания более 1 м и больших объемах работ.
Механическое рыхление мерзлого грунта применяют при глубине промерзания от 0,4 до 1,5 м и небольших по площади выемках траншей или котлованов.
Сущность механического рыхления состоит в дроблении или сколе мерзлого слоя динамическим или статическим воздействием.
При ударном способе используют шар-молот или клин-молот, дизель-молот, клиновые тракторные рыхлители и др.
Статическим воздействием разрушение мерзлого грунта осуществляется непрерывно рабочим органом, состоящим из одного или нескольких (до 5) зубьев, внедряемых в грунт при движении трактора (тягача). При рыхлении статическим воздействием стоимость и затраты труда на 1 м разработанного грунта ниже, чем при ударном.
Химическое оттаивание мерзлых грунтов производится путем введения в грунт раствора хлористого натрия под действием которого растворяются кристаллы льда в порах мерзлого грунта, и его можно разрабатывать обычными землеройными машинами.
Блочный метод разработки предусматривает разработку мерзлого грунта, монолитность которого нарушена посредством разрезки его на блоки (полосы).
Выполнение земляных работ с предварительной подготовкой мерзлого грунта к разработке вызывает значительные усложнения работ и дополнительные затраты. В связи с этим ведется интенсивный поиск методов разработки и средств механизации, позволяющих разрабатывать мерзлый грунт в естественном залегании.