Рыхление и разработка мерзлых грунтов.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 88Следующая ⇒

ОТТАИВАНИЕ МЕРЗЛОГО ГРУНТА.

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).

Более экономичным при разработке траншей является оттаивание грунта жидким топливом с помощью соответ­ствующих установок (рис. II 1.22, б). 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.

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 (рис. II 1.22, г) 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 (рис. III.22, д) 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 (рис. III.22, е) 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 (рис. III.22, з), заготовляемых из круглой арматурной тали диаметром 16...20 мм или труб диаметром 25...50 мм, заостренных с одного конца. Электроды вставляют в пробуренные скважины или забивают отбойными пневматическими или электрическими молотками.

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.

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.

Для рыхления мерзлого грунта меха­ническим способом используются:

· при разработке котлованов — машины ударного действия (динамические рых­лители), навесные (статические) рыхли­тели и землеройно-фрезерные машины, баровые машины для нарезки мерзлых грунтов на блоки;

· при разработке траншей — машины ударного действия, дисковые экска­ваторы и фрезерные машины, баро­вые машины, роторные и цепные экскаваторы со специальным рабочим оборудованием, а при небольших объе­мах — сменное рабочее оборудование на гидравлических экскаваторах (пневмо-молоты и гидромолоты);

· при планировке площадки — навесные (статические) рыхлители, машины удар­ного действия, а при малых объемах ра­бот — сменное рабочее оборудование на гидравлических экскаваторах (пневмо-молоты и гидромолоты).

Разработка мерзлых грунтов машина­ми ударного действия.При разработке, котлована комплект машин может со­стоять из рыхлителя МНС-2 (машины непрерывного скола) и гидравлического экскаватора Э-3015А, оборудованного обратной лопатой с ковшом вместимос­тью 0,5 м³. Рабочие органы рыхлителя в виде двух клиньев при ударах по ним падающих грузов, двигающихся по на­правляющим, заглубляются в мерзлый грунт на глубину до 1,1 м, скалывая его.

Имея задел разрыхленного грунта не менее чем на половину смены, включается в работу экскаватор, двигаясь вслед за машиной МНС-2 с постоянным интер­валом, что исключает смерзание раз­рыхленного грунта.

Грунт можно рыхлить дизель-молотом С-222 с клином, закрепленным на экска­ваторе Э-652Б, с последующей разработ­кой грунта экскаватором, оборудован­ным прямой или обратной лопатой (рис. II 1.23, а).

При сравнительно небольших по объ­ему котлованах и траншеях грунт рых­лят с помощью навесного оборудования одноковшовым экскаватором в виде мо­лотов свободного падения. Недостатком рыхления грунтов этим способом является чрез­мерный расход стальных канатов и повы­шенные нгжелательные динамические на­грузки на узлы экскаватора.

В последние годы динамические рых­лители вытесняются гидромолотами (ГПМ-120, СП-71, СП-62 и др.), навеши­ваемыми в качестве сменного рабочего оборудования на гидравлические экска­ваторы. Гидромолотами можно рых­лить не только мерзлые, но и скальные грунты, асфальтобетонные покрытия и т. п.

       Разработка мерзлых грунтов статиче­скими рыхлителями.В последние годы стали применять сменное навесное обо­рудование ЭРМГ-1 и ЭРМГ-2 (экскава­торные рыхлители мерзлого грунта од­ностороннего и двухстороннего дей­ствия). Это гидравлические механизмы захватно-клещевого типа статического действия, которые впервые в практике выполнения земляных работ позволили совместить операции по рыхлению мерз­лого грунта с обычной экскавацией.

Отсутствие ударно-динамических воздействий на грунт позволило исполь­зовать гидравлические экскаваторы ЭО-4121 с навесным оборудованием ЭРМГ-1 и ЭРМГ-2 в самых разнообраз­ных условиях, практически охватывая всю номенклатуру земляных работ, спе­цифичных для строительства в стеснен­ных условиях, вблизи действующих под­земных коммуникаций, наземных строе­ний и предметов (деревья, столбы и т. п.).

Опыт эксплуатации показал их высокую эффективность не только при разработке мерзлых грунтов, но и на выполнении специальных работ: раз­рушении монолитных бетонных соору­жений и асфальтобетонных дорожных по­крытий, снятии и укладке дорожных плит, разборке конструкций старых зданий при сносе, выполнении погрузочно-разгрузочных работ с длинномер­ными и другими грузами (бревна, трубы и т. д.) без применения дополнительных грузоподъемных средств.

Рис. III.23. Схемы рыхления и разработки мерзлого грунта: а — разработка экскаватором с предварительным рыхление» мерзлого слоя дизель-молотом; б — то же, с рез­кой на полосы многоковшовым экскаватором, оборудованным режущими цепями — барами; в — подготовка мерзлого грунта к разработке навесным тракторным рыхлителем; г — схема механического рыхления грунтов навесным рыхлителем; д — мелкоблочный способ разработки прямой лопатой; е — то же, обратной лопатой для траншей; ж — то же, для котлована; з — крупноблочный способ разработки е использованием кранов; и —' то же, с помощью тракторов; / — экскаватор Э-652Б; 2 — дизель-молот; 3 — мерзлый грунт; 4 — недобран­ный грунт; 5 — шаги передвижки; 6 — места стоянок экскаватора; 7 — многоковшовый экскаватор; 8 — та­лый грунт; 9 — участок, подготовленный к экскавации; 10 — подготавливаемый участок (нарезка щелей); 11 — ненарезанные щели в мерзлом грунте; 12 —■ начало рыхления; 13 — навесной тракторный рыхлитель; J4 — диагональные проходки; IS — продольные проходки; 16 — неразрушенный грунт после первой проход­ки рыхлителя (ft₉ — эффективная, ft_g максимальная глубина рыхления); 17 — строительный кран; 18 — клещевой (фрикционный) захват; 19 — трактор

Разработка мерзлых грунтов блоками заключается в том, что монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью нарезки его на блоки (полосы) землерой­ными машинами ДФМ-ГПИ-50, ЭТ-352, БЭТУ, ЭР-4, ЭТН-251 или тракторами (Т-100, Т-130, «Беларусь» и др.), обо­рудованными дисковыми пилами или барами (рис. III.23, б).

Мелкоблочный метод разработки мерз­лых грунтов целесообразен при устрой­стве небольших котлованов и траншей (вводов), при работе в стесненных усло­виях с погрузкой грунта в автотранспорт или укладкой в отвал. Для погрузки мерзлых блоков и разработки талого грунта применяют экскаваторы, обору­дованные прямой лопатой.

При глубине промерзания до 1,3 м траншеи и котлованы можно разрабаты­вать обратными лопатами. При рытье котло­ванов полная площадь разрабатывается несколькими торцовыми проходками (рис. 111.23, е, ж).

Крупноблочный метод рекомендуется для разработки небольших котлованов в мерзлых грунтах, а также вблизи зда­ний, когда недопустимо сотрясение грун­та, неизбежное при ударном и вибро­ударном рыхлении мерзлого грун­та.

При этом методе блоки массой 4... 10 т отрываются и сдвигаются от талого ос­нования бульдозерами (рис. II 1.23, и), затем погружаются кранами в самосвалы со снятым задним бортом (рис. III.23, з).

Выемку разбивают на две захватки: на первой нарезают щели однобаровой машиной, на второй убирают краном блоки и подчищают бульдозером осно­вание.

Взрывной способ рыхления мерзлых грунтов наиболее эффективен при глу­бине промерзания свыше 0,8 м. Рыхле­ние обычно ведется с использованием шпуровых и щелевых зарядов и, реже,— скважинных (при п_пр > 2 м), котловых и мелкокамерных зарядов.

Разрабатываемую выемку делят на захватки: на первой разрыхленный грунт разрабатывают экскаватором; на второй, где грунт также разрыхлен, работы согласно условиям безопасности не производят; на третьей ведут буровые и взрывные работы.

При обратной засыпке котлованов и траншей в зимнее время пазухи между стенками котлована и возведенными в нем фундаментами надо засыпать грун­том, содержащим мерзлых комьев не более 15 % общего объема засыпки; за­сыпать пазухи внутри зданий мерзлым грунтом запрещается.

При прокладке трубопроводов траншею на 0,5 м выше трубы засыпают не мерзлым (талым) грунтом. Верхнюю I часть траншеи можно засыпать мерзлым грунтом, не содержащим комьев разме­нами более 5... 10 см. Для засыпки траншей в пределах проездов с твердым по­крытием применять мерзлый грунт нельзя.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте