книги из ГПНТБ / Глотов, Н. М. Строительство фундаментов транспортных зданий и сооружений

та. В обоих способах отогрева используется тепло, полу­ чаемое за счет сжигания топлива, или тепло, отдаваемое грунту паром, или горячей водой, а также электропрогрев. Рыхление мерзлых грунтов производят буро-взрывным или механическим способом. Для механического рыхления применяют специальное оборудование ударного или стати­ ческого воздействия на мерзлый грунт, а также использу­ ют щеленарезающие машины с баровыми или фрезерными рабочими органами.

Поверхностный отогрев мерзлого грунта (пре­ имущественно в пределах деятельного слоя) применяют при небольших объемах земляных работ. Для отогрева ис­ пользуют обычно твердое топливо (например уголь, кото­ рый сжигают в пределах площадки при соблюдении мер противопожарной безопасности). В зависимости от продол­ жительности прогрева и его интенсивности грунт оттаива­ ет на глубину 0,3—0,6 м. Затем оттаявший грунт удаля­ ют. Прогрев грунта и удаление оттаявшего слоя повторя­ ют, пока котлован не будет разработан на требуемую глубину.

При поверхностном отогреве только небольшая часть тепла используется непосредственно на оттаивание грунта, остальное тепло расходуется бесполезно. Более эффек­ тивным является глубинный отогрев мерзлого грун­ та паром или с помощью электронагревателей. Пар мож­

включений в пределах деятельного слоя, а также находя­ щихся ниже его вечномерзлых грунтов.

Пароотогрев производят с применением простого оборудования, состоящего из пароисточника (котла пли па­ рообразователя), паропровода, распределительной гребенки

40

Рис. 6. Паровая игла;

3 — патрубок со штуцером; 4 — шланг; 5 — труба; 6 — наконеч­ ник; 7 — вечномерзлый грунт; 8 — зона оттаявшего грунта; 9 — деятельный слой; 10 — лунка, за­

полненная водой

с манометром, имеющей несколько отводов, снабженных

вентилями и штуцерами для присоединения шлангов па­ ровых игл.

Для пароотогрева обычно используют иглы (рис. 6), изготовленные из газовых труб с внутренним диаметром 25—30 мм, длину их принимают в зависимости от необхо­ димой глубины оттаивания мерзлых грунтов. Наконечни­ ки готовят отдельно и крепят к трубам на резьбе или сварке. Для ускорения оттаивания грунтов в наконечнике, кроме центрального отверстия диаметром 6—8 мм, свер­ лят 2—4 наклонных отверстия диаметром 4—6 мм, обес­ печивающих выход пара под давлением в стороны от иглы.

41

Тип и производительность пароисточника выбирают в зависимости от количества одновременно работающих игл. На одну иглу необходимо иметь 4—5 м2 поверхности на­

грева котла.

Оттаивание грунтов можно производить одной иглой или группой из 4—6 игл. В мерзлый грунт иглы опуска­

грунтах.

В среднем на 1 м заглубления иглы в связные грунты затрачивается 20—30 мин, в несвязные — 30—40 мин.

Пар в иглы подают под давлением (по манометру распределительной гребенки) 3—4 кгс/см2 для оттаивания связных грунтов и 6—8 кгс/см2 для оттаивания несвязных

ра и свойств грунтов.

Для оттаивания мерзлых крупнообломочных грунтов с включением валунов целесообразно использовать перфо­ рированные иглы. Иглы изготавливают из труб диамет­ ром 50—75 мм, на боковой поверхности которых сверлят отверстия диаметром 3—4 мм, а нижний конец труб за­ крывают заглушкой. Такие трубы опускают в предвари­ тельно пробуренные скважины диаметром 8—12 см на рас­

стояниях 1 —1,5 м.

Электро ото грев грунта производят по специально разработанному проекту, в котором, кроме конструкции нагревателей, их размещения в грунте, схемы подключе­ ния к электросети, приведены указания по режиму оттаи­ вания мерзлых грунтов, а также основные требования техники безопасности.

42

Работы по оттаиванию небольших объемов мерзлого грунта производят с помощью вертикальных электро­ дов с применением напряжения 65—380 В (по специаль­ ному наряду-допуску, выдаваемому главным энергетиком строительной организации).

В качестве электродов используют арматурные стерж­ ни диаметром 16—32 мм. Длину электродов принимают около 2 м. Для облегчения забивки электродов в грунт нижний конец стержней заостряют. У верхнего конца стержней приваривают болты с резьбой М12—М20, к которым с помощью гаек и шайб прикрепляют провода.

Площадка (участок), где производится электроотогрев грунта, должна иметь временное ограждение по перимет­ ру участка на расстоянии не менее 3 м от электродов, на ограждении устанавливают предупредительные надписи «Опасно». Размеры площадки принимают исходя пз мощ­ ности источника электроэнергии. Требуемая для оттаива­ ния мощность в основном зависит от температуры мерзло­ го грунта, применяемого напряжения, расстояния между электродами и изменяется в пределах от 1 до 5 кВт на

1м3 грунта.

Сцелью снижения потребляемой мощности прогрев грунта рекомендуется вести отдельными участками с попе­

ременным подключением к электросети каждого из них. Электроды на участке располагают рядами. Расстояния между рядами и электродами в ряду принимают равными

0,4—0,9 м.

Так как мерзлый грунт не проводит электричество, пе­ ред забивкой электродов на поверхности грунта насыпают слой древесных опилок толщиной около 5 см и смачивают их 1 — 1,5%-ным раствором поваренной соли. Сверху до­ полнительно насыпают слой сухих опилок толщиной 15— 20 см для теплоизоляции прогреваемого грунта.

Электроды погружают в грунт на 20—25 см и подсое­ диняют к ним провода от рубильника. Перед подачей на­ пряжения на электроды электромонтер обязан проверить

43

правильность подключения электродов, осмотреть провода и контакты, убедиться в надежности заземления электро­ арматуры, осмотреть ограждение участка и убедиться в том, что все люди вышли за его пределы.

При подаче напряжения на электроды слой смоченных раствором поваренной соли опилок нагревается, вызывая оттаивание верхнего пласта мерзлого грунта. По мере от­ таивания грунт сам становится проводником тока и, нахо­ дясь под напряжением, интенсивно нагревается.

После того как температура грунта у электродов повы­ сится до 25—30°С, питание электродов током на участке прекращается, и к сети можно подключить электроды дру­ гого подготовленного к прогреву участка. Подачу тока на первый участок возобновляют, когда температура грунта на нем понизится до 5—10°С.

По мере увеличения слоя оттаявшего грунта на участ­ ках электропрогрева (примерно через каждые 4—5 ч) электроды забивают глубже.

Цикл электропрогрева участка прекращают после по­ гружения электродов в грунт примерно на 0,8—0,9 их дли­ ны.

Извлекают электроды из грунта с помощью крана, име­ ющего ограничитель грузоподъемности, поворачивая каж­ дый электрод длинным рычагом со спецнальнььм захватом.

Рыхление грунтов буро-взрывным спосо­ бом или взрывами применяют для разработки котло­ ванов, прорезающих как мерзлый деятельный слой, так и ниже расположенные любые вечномерзлые грунты. Хоро­ шие результаты получаются при использовании этого спо­ соба для рыхления мерзлых грунтов деятельного слоя, под которым находятся немерзлые грунты.

Вечномерзлые грунты можно рыхлить буро-взрывным способом круглогодично, но лучше применять этот способ в период устойчивых отрицательных температур воздуха.

Рыхление грунтов с помощью взрывов целесообразно использовать для разработки котлованов вдали от жилых

44

поселков (например, при строительстве фундаментов водо­ пропускных труб, малых и средних мостов).

В котлованах глубиной до 4 м рыхление грунта взры­ вами в ряде случаев совмещают с выбросом его из котло­ ванов. При разработке более глубоких котлованов приме­ няют рыхление грунта слоями по 2—2,5 м (послойное рых­ ление).

1,6—2 м. Такие скважины, предназначенные для размеще­ ния взрывчатых веществ (ВВ), располагают на расстоя­ нии 1—2 м одну от другой в зависимости от принятого спо­ соба рыхления, физико-механических свойств грунтов, мас­ сы зарядов и заданной величины недобора грунта до про­ ектной отметки дна котлована. Чем реже расположены скважины, тем больше будет недобор грунта, и, следова­ тельно, потребуется затратить больше времени и труда на подготовку основания под фундамент.

Работы по буро-взрывному рыхлению грунтов в кот­ лованах следует производить в соответствии с разработан­ ными в ППР рабочими чертежами со строгим соблюдени­ ем действующих Единых правил безопасности при взрыв­ ных работах, утвержденных Госгортехнадзором СССР.

Разрыхленный взрывом грунт должен быть убран до начала его смерзания, так как смерзшийся грунт невоз­ можно удалить ни бульдозером, ни экскаватором, а пов­

торное бурение скважин связано со значительными труд­ ностями.

Механический способ рыхления применя­ ют при разработке более 2/з общего объема мерзлого грун­ та в нашей стране.

Для ударного рыхления (рыхления воздействием дина­ мических нагрузок) используют клин-бабы массой от 0,85 до 3,5 т, которые сбрасывают на грунт с помощью экска­ ватора. Этот способ имеет низкую производительность и

45

я-я

Рис.* 7. Схема котлована, разработанного навесным тракторным рых­ лителем

большую энергоемкость, кроме того, экскаватор, исполь­ зуемый для подъема и сбрасывания клин-бабы, быстро из­ нашивается, расход троса при этом увеличивается примерно

в 5 раз.

Значительно эффективнее рыхление мерзлых грунтов с помощью навесных рыхлителей (статическим воздействи­ ем на грунт).

Рыхлитель (риппер), выполненный по типу клыка, наве­ шивают к задней части тяжелого гусеничного тракторабульдозера, имеющего двигатель мощностью не менее

100 л. с.

При движении трактора рыхлитель взрыхляет мерзлый грунт бороздой, глубина которой составляет 0,3—0,5 м, а ширина поверху — 0,4—0,7 м.

46

В зависимости от величины отрицательной температу­ ры грунтов, а также количества и размеров твердых вклю­ чений один трактор может работать с одним, двумя или тремя рыхлителями, обеспечивая производительность рых­ ления грунта от 50 до 200 м3/ч. Разрыхленный грунт уда­ ляют ножом бульдозера.

Рыхлители целесообразно использовать для разработ­ ки вытянутых в длину неглубоких котлованов шириной по­ низу более 2 м, например, для устройства фундаментов зданий (рис. 7), водопропускных труб, а также фундамен­ тов малых и средних мостов, когда для всех опор можно сделать общий котлован вдоль оси моста.

На Байкало-Амурской магистрали применяют мощные американские и японские тракторы с навесными рыхлите­ лями, например трактор «Харвестер» мощностью 450 л. с. с двумя рыхлителями; «Камацу» мощностью 400 л. с. с одним рыхлителем. Эффективность работы этих высоко­ производительных машин во многом зависит от степени их использования.

В настоящее время получает распространение с п о с о б непосредственной разработки мерзлых грунтов без предварительного снижения их прочности отогревом или рыхлением с использованием специальных машин или рабочих органов к существующим машинам. Главным достоинством этого способа разработки грунтов в котлованах является простота организации и производ­ ства работ, практически ие отличающихся от работ в не­ мерзлых грунтах.

Для разработки котлованов в устойчивых грунтах под ленточные или столбчатые фундаменты зданий могут быть использованы машины с баровымп рабочими органами и роторные траншейные экскаваторы, которые применяют как для прорезки траншей и щелей, так и в комплексе с ковшовыми экскаваторами. В последнем случае баровымп машинами нарезают щели в мерзлом деятельном слое на проектную ширину котлованов под фундамент здания, а

47

экскаватором производят разработку грунта в промежутке между щелями.

Баровые машины могут делать прорези (щели) глуби­ ной до 2 м в мерзлых грунтах без включений валунов, про­ изводительность этих машин 50—100 м3/ч.

Роторными экскаваторами разрабатывают траншеи ши­ риной 1 —1,5 м на глубину до 2,5 м, производительность этих экскаваторов 100—150 м3/ч.

В подавляющем большинстве случаев разработку кот­ лованов ведут с предварительным рыхлением мерзлого грунта.

Оценка стоимости рыхления 1 м3 мерзлого грунта раз­ личными способами (в сопоставлении со стоимостью рых­

нию от промерзания грунта, этот способ применяется ред­ ко, так как требует заблаговременного выполнения ряда подготовительных работ (рыхления, боронования, снегоза­ держания) .

Для разработки неограждаемых котлованов наиболее приемлемы следующие способы: рыхление мерзлых грун­ тов с помощью навесных рыхлителей и рыхление взрыва­ ми с удалением разрыхленных грунтов бульдозером или экскаватором.

48

Разработка ограждаемых котлованов

Такие котлованы разрабатывают в местах залегания неустойчивых немерзлых п сыпучемерзлых грунтов или на­ личия поверхностных и грунтовых вод, которым, по тем или иным причинам, нельзя прекратить доступ в котлова­ ны, не имеющие ограждения.

В зависимости от физико-механических свойств грунтов, наличия грунтовых вод, размеров котлованов в плане и их глубины, для ограждения используют закладные крепле­ ния разных конструкций, шпунт и бездонные ящики.

Устройство и разборку ограждений следует выпол­ нять в соответствии с чертежами утвержденного ППР.

Закладное крепление. Характерной особенностью за­ кладных креплений является их устройство по мере разра­ ботки грунта. Крепление состоит из горизонтально располо­ женных досок, закладываемых за вертикальные стойки, ко­ торые переставляют по мере углубления котлована. Стойки противоположных стен котлована распирают горизонталь­ ными распорками, размещая их в несколько ярусов (по высоте примерно через 1 м). Элементы конструкции креп­ ления рассчитывают на действие горизонтального давле­ ния грунта.

Эти крепления применяют для ограждения стен котло­ ванов шириной до 4 м и глубиной до 5 м, разрабатывае­ мых на суходолах при отсутствии или незначительном притоке грунтовых вод. Закладные крепления можно при­ менять при залегании немерзлых грунтов по всей глубине котлована, а также при сочетании мерзлых и немерзлых грунтов, например, промерзшем деятельном слое с подсти­ лающим слоем немерзлого неустойчивого грунта, или от­ таявшего неустойчивого грунта деятельного слоя с под­ стилающим слоем вечномерзлого грунта.

Чтобы дождевые воды не могли поступать в котлован, верхние доски креплений должны возвышаться на 15— 20 см над поверхностью грунта.

49