Способы предохранения грунтов от промерзания
Грунты подлежащие разработке в зимнее время целесообразно предохранять от промерзания. В качестве мер предохранения применяются вспахивание с боронованием, глубокое рыхление, перекрёстное рыхление, снегозадержание, утепление ледозащитной оболочкой и теплоизоляционными материалами, пропитка грунта растворами солей.
Вспахивание с боронованием применяется в средней полосе для утепления грунтов, подлежащих разработке в первой трети зимы. Вспашку участка производят тракторными плугами, рыхлителями или другими средствами на глубину 30…35 см с последующим глубоким боронованием.
В обработанном таким образом грунте образуются пазухи и поры, уменьшающие теплопроводность грунта. Теплоизолирующие свойства вспаханного грунта увеличиваются, если он будет покрыт слоем снега толщиной 25…30 см. Для этого производится искусственное снегозадержание. Для сохранения грунтов в рыхлом состоянии со вспаханного участка необходимо организовать отвод атмосферных вод. При выполнении указанных мер глубина промерзания грунта уменьшается примерно в 3 раза.
Глубокое рыхление предохраняет от промерзания несвязные грунты, но требует выполнения значительного объема земляных работ. Рыхление осуществляется одноковшовыми или многоковшовыми экскаваторами путем перелопачивания грунта отдельными проходками на глубину 1,3…1,5 м. Образующаяся при этом волнистая поверхность способствует задержанию снега. После глубокого рыхления мерзлый слой грунта не выходит за пределы разрыхленной зоны и легко разрабатывается.
Перекрёстное рыхление поверхности на глубину 30…40 см, второй слой которого располагается под углом 60….90°, а каждая последующая проходка выполняется с нахлёсткой на 20 см. Такая обработка, включая снежный покров, отодвигает начало замерзания грунта на 2,5…3,5 месяца, резко снижается общая глубина промерзания.
Снегозадержание является наиболее экономичным способом предохранения грунта от глубокого промерзания, но снегозадержание не всегда возможно из-за отсутствия достаточного количества снега. Коэффициент теплопроводности рыхлого снега в 7…10 раз меньше коэффициента теплопроводности грунта естественной влажности. Поэтому слоем снега в 1…1,5 м, искусственно задерживаемым или нагребаемым, можно с минимальными затратами надежно предохранять от промерзания площади любых размеров.
Ледозащитная оболочка пригодна для утепления горизонтальных участков со слабодренирующим грунтом. Площадка ограждается земляным валом высотой 50…60 см, и по всей ее площади через 1,5…2 м в шахматном порядке забиваются колья высотой 0,4 м над уровнем земли. При наступлении устойчивых морозов участок заливается водой. После образования ледяной корки толщиной 10…15 см воду удаляют через специальные отверстия, которые затем тщательно заделывают. Ледяная оболочка вместе со слоем снега и воздушной прослойкой надежно предохраняет грунт от глубокого промерзания.
Теплоизоляционные покрытиявыполняют из дешевых местных материалов: древесных листьев, сухого мха, торфяной мелочи, соломенных матов, шлака, стружек и опилок, укладываемых слоем 20…40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление грунта применяют в основном для небольших по площади выемок. Более эффективным является использование местных материалов в сочетании с воздушной прослойкой. Для этого на поверхности грунта раскладывают лежни толщиной 8. 10 см, на них горбыли или другой подручный материал: ветки, прутья, камыши, – по которым сверху насыпают слой опилок или древесных стружек толщиной 15. 20 см с предохранением их от сдувания ветром.
Такое укрытие чрезвычайно эффективно, оно фактически предохраняет грунт от промерзания в течение всей зимы. Целесообразно площадь укрытия (утепления) увеличивать с каждой стороны на 2. 3 м, что предохранит грунт от промерзания не только сверху, но и сбоку. С началом разработки грунта вести его надо быстрыми темпами, сразу на всю необходимую глубину и небольшими участками. Утепляющий слой при этом нужно снимать только на разрабатываемой площади, в противном случае при сильных морозах будет быстро образовываться мерзлая корка грунта, затрудняющая производство работ.
Пропитку грунта солевыми растворами ведут следующим образом. На поверхности песчаного и супесчаного грунта рассыпают заданное количество соли (хлористого кальция 0,5 кг/м 2 , хлористого натрия 1 кг/м 2 ), после чего грунт вспахивают. Соль при этом растворяется в грунтовой воде и равномерно пропитывает грунт. В грунтах с низкой фильтрующей способностью (глины, тяжелые суглинки) пробуривают скважины, в которые под давлением нагнетают раствор соли. Недостатком данного способа является – высокая трудоемкость и стоимость таких работ.
Источник
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)
-навесными рыхлителями (глубина до 0,7(1,3) метра)
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.
-шпуровые заряды (скважина диаметр до 75 мм, высота до 1,5 м.
Расстояние между скважинами 0,8-1,4*hпромерзания, на глубину 0,95hпромерзания.
-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*hпромерзания, если в каждой – то 2..2,5*hпромерзания.
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.
Источник
67. Способы предохранения грунтов от промерзания.
Грунты, подлежащие разработке в зимнее время, предохраняют от промерзания различными способами: вспахиванием, в том числе с последующим боронованием и снегозадержанием; глубоким рыхлением; утеплением теплоизоляционными материалами; покрытием быстротвердеющей пеной (пенопластом); введением в грунт химических реагентов (хлористого кальция, хлористого натрия и т. п.) и др.
Мероприятия по предохранению грунтов от промерзания осуществляют поздней осенью, перед наступлением заморозков, а по предохранению оснований траншей и котлованов — немедленно после выемки из них грунта.
Одним из эффективных способов предохранения грунтов от промерзания является их предварительное глубокое (до 1,5 м) рыхление. Образующаяся при рыхлении гребенчатая поверхность задерживает снег, который, в свою очередь, также защищает грунт от промерзания.
Глубина промерзания разрыхленного слоя, даже в суровую зиму, значительно меньше глубины промерзания грунта в естественном состоянии (h%
0,5hnp). Порядок разрыхления участков должен быть увязан с последующей его разработкой. Глубокое рыхление рекомендуется применять для малосвязных (супеси) и гравелистых грунтов на участках, разрабатываемых в последнюю треть зимы.
Небольшие поверхности грунта защищают от промерзания утеплением теплоизоляционными материалами (опилками, соломой, сеном, камышитом, шлаком, листьями и т. д.). Площадь утепленного грунта, подлежащего разработке в разные месяцы зимы, должна иметь соответственно разную толщину слоя утепляющих материалов.
Все более широкое применение в качестве теплоизоляционного материала находит быстротвердеющая пена, наносимая на поверхность грунта с наступлением устойчивой отрицательной температуры воздуха. Быстротвердеющая пена (пенопласт) обладает высокой пористостью и в замерзшем виде хорошо предохраняет грунт от промерзания. Слой пены толщиной 30. 50 см отдаляет начало замерзания грунта на полтора-два месяца.
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.
68.Разрыхление и разработка мерзлых грунтов.
Мерзлые грунты по твердости приравн. к скальным. В предзимнее время грунт вскапывают, утепляют. В город.условиях это затруднительно поэтому производят отогрев грунта, введение хим. в-в., грунты промерзшие на глубину 0,2-0,4м разраб. ОЭ без предварительного рыхления. Если глубина промерз.>, то необходимо предварит. рыхление:*механизированным,*взрывным,*ручным методом.
*Для рыхления мерзлого грунта механическим способом при разработке котлованов используют навесные ( статические) рыхлители и землеройно-фрезерные машины, а также баровые машины ( для нарезки мерзлого грунта на блоки), а при разработке траншей — дисковые экскаваторы, фрезерные и баровые машины; при вертикальной планировке площадки — навесные рыхлители. Машины эти работают обычно вместе с экскаваторами, которые разрабатывают как разрыхленный мерзлый, так и немерзлый ( талый) грунт.
*Рыхление мерзлых грунтов можно производить взрывным способом. Для траншейных работ, выполняемых в городе и на промышленных площадках, взрывной способ мало приемлем. При взрывном способе исп-ся .взрывчатые в-ва для рыхления грунта. Выброс грунта производиться вручную — при помощи лома, кирка.
Рыхление мерзлого грунта дроблением производят обычно при его толщине, превышающей 25 см, так как при разработке грунта с толщиной мерзлого слоя до 25 см экскаватором емкостью ковша 0 5 — 0 65 м3 предварительного разрыхления мерзлого грунта не требуется. При небольших объемах работ и толщине мерзлого слоя до 0 6 — — 0 7 м дробление грунта производят ударными приспособлениями в виде тяжелого шара или клина, подвешиваемого к тросу стрелы экскаватора или крана. Дробление мерзлого грунта производят ударами падающих грузов. Для производства работ используют самоходные стреловые краны, оборудованные фрикционными лебедками. Грунт скалывается в результате нескольких ударов по одному следу.
Источник
