7. Особенности разработки грунта в зимних условиях. Предохранение грунта от промерзания. Оттаивание мерзлого грунта.

Особенность разработки грунта в мерзлом состоянии заключается в том, что при замерзании грунта механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. Зимой значительно возрастает трудоемкость разработки грунта (ручных работ в 4...7 раз, механизированных в 3...5 раз), ограничивается применение некоторых механизмов - экскаваторов, бульдозеров, скреперов, грейдеров, в то же время выемки зимой можно выполнять без откосов. Вода, с которой много неприятностей в теплое время года, в замерзшем состоянии становится союзником строителей. Иногда отпадает необходимость в шпунтовых ограждениях, практически всегда в водоотливе. В зависимости от конкретных местных условий используют следующие методы разработки грунта:

- предохранение грунта от промерзания

- оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии

Предохранение грунта от промерзания.

Применяют несколько способов предохранения грунта от промерзания, выбор которых зависит от календарных сроков производства земляных работ и местных климатических условий. Меры по предохранению грунта от промерзания должны быть приняты до наступления заморозков, но после окончания осенних дождей. Для предохранения грунта от промерзания применяют поверхностное рыхление грунтов; теплоизоляцию — утепление теплоизоляционными материалами, химическую обработку грунта.

При вспахивании и последующем бороновании поверхности грунта верхний слой приобретает рыхлую структуру с воздушными пустотами, что в сочетании с естественно образующимся снежным покровом отдаляет начало промерзания грунта до 1,5 мес. Вспашку или перекрестное рыхление производят рыхлителями на глубину 30…35 см с последующим боронованием на глубину 15…20 см.

При необходимости утеплить большие участки целесообразно перелопатить грунт с помощью экскаватора на глубину 1,3… 1,5 м, что позволяет продлить срок экскавации незамерзшего грунта на 1…2 мес, уменьшить глубину промерзания почти в 2 раза и сократить трудозатраты по рыхлению мерзлого грунта на 40%.

Предохранение от промерзания является одним из экономичных способов подготовки грунтов к разработке в зимний период. Стоимость предохранения 1 м3 грунта от промерзания вспашкой и боронованием составляет 2 коп. при трудоемкости работ 0,002 чел/дня, а глубоким рыхлением, перелопачиванием экскаватором — 24 коп. при трудоемкости работ 0,02 чел.дня. Перспективным способом предохранения грунтов от промерзания является утепление пенопластом — быстротвердеющей пеной. На ряде северных строек Минстроя СССР этот способ утепления нашел применение и технология процесса теплоизоляции грунта отработана.

В районе г. Красноярска глубина промерзания грунта в феврале под пенопластовым покрытием составила 0,1… 0,3 м, глубина же промерзания грунта на неутепленном участке — 3 м.

Технология приготовления пенопласта и его нанесения на поверхность утепляемого участка проста. В специальной установке компоненты пенопласта под давлением сжатого воздуха поступают в реактор, где происходит вспенивание смеси смолы с водой и пенообразователем. Пенопласт в виде жидкой пены выливается из шланга на поверхность слоем 10…15 см на 1000 град/ч отрицательной температуры.

Укладку пенопласта следует вести осенью после окончания сезона дождей при температуре воздуха от +10 до —2 °С. Слой пенопласта следует укладывать шире охраняемого участка на 0,4 глубины промерзания в естественных условиях и по краям присыпать грунтом от выдувания ветром. Пенопласт укладывают полосами от начала и до конца участка. Каждая последующая полоса укладывается с незначительным перекрытием предыдущей полосы. Укрытие грунтов пенопластом эффективно при необходимости длительного сохранения грунтов в талом состоянии (в карьерах, выемках, котлованах). Ориентировочная стоимость покрытия 1 м2 поверхности при толщине слоя 10, 20, 30 см соответственно 0,48; 0,93; 1,39 руб.

Предохранить грунт от промерзания можно также введением в грунт химических реагентов. Этот способ утепления применяют при разработке небольших выемок и котлованов: глубиной промерзания до 1 м. Реагенты наносят на расчищенную от растительности поверхность песчаного и супесчаного грунтов за 5… 15 суток до наступления отрицательных температур, а глинистого грунта за 20…45 суток. Строительный сезон увеличивается на 10… 15 дней. Наиболее распространенными реагентами являются хлористый натрий и хлористый кальций. Стоимость предохранения грунта от промерзания реагентами 0,04…0,4 руб/м3, трудоемкость 0,4…0,3 чел. дн/м3.

Грунты, обработанные реагентами, укладывать в насыпи I и II классов не допускается. Однако на сооружении шламо-накопителей Косогорского металлургического завода была применена предварительная обработка площадей карьера нитритом натрия и аммиачной селитрой. Эти добавки практически не вызывают коррозию основных строительных конструкций. Поверхность грунта площадью 630 м2 за три недели до наступления отрицательных температур обработали нитритом натрия (первая половина площади) и аммиачной селитрой (вторая) из расчета 7, 10, 12, 15 кг/м2. Оптимальная концентрация для суглинистых грунтов составляет 10 кг/м2.

Оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии.

Оттаивание мерзлого грунта производят горячей водой, паром, электрическим током или открытым огнем. Оттаивание паром или горячей водой производят двумя способами: глубинным или поверхностным.При глубинном способе в грунт забивают иглофильтры с двойными стенками, между которыми циркулирует теплоноситель (пар и вода). При поверхностном на поверхность грунта укладывают регистры (змеевики) из металлических труб, по которым также циркулирует теплоноситель.Оттаивание грунта электрическим током заключается в том, что ток пропускают через электроды, забитые в мерзлый грунт. При небольшом слое мерзлого грунта электроды забивают на всю глубину слоя до талого грунта. При этом ток проходит через талый грунт, и оттаивание осуществляется снизу.При большом слое мерзлого грунта электроды забивают не на всю толщину слоя (или укладывают на поверхность грунта), но так как через мерзлый грунт ток не проходит, то на поверхности грунта между электродами насыпают слой опилок, смоченных соленой водой.Ток проходит через опилки, и оттаивание грунта происходит сверху. Оттаивание открытым огнем осуществляют путем сжигания на поверхности грунта топлива: дров, солярового масла и т. п.Сверху топливо накрывают металлическими щитами - сводиками. Последний способ наименее эффективен и применяется при небольшом объеме работ.