Рідина для розморожування землі та глини. Пісок гарячий з доставкою або як прогріти (розігріти) взимку ґрунт чи землю

Земляні роботи в зимовий періодускладнюються необхідністю попередньої підготовкиґрунти. Застосування відбійних молотків чи інший варіант механічного впливу який завжди виправданий, а часом просто неможливий. Існує ймовірність пошкодити підземні комунікації або завдати шкоди будинкам, що стоять поруч. Тому широкого поширення набули термічні способи впливу.

Традиційні види прогріву мерзлого ґрунту

Розроблено безліч технологій, заснованих на різних принципахтермічного впливу. Кожна з них має сої переваги та недоліки.

Рефлекторна піч

Швидкий, зручний та мобільний метод добре підходить для роботи в межах міста. Як генератор тепла служить ніхромовий дріт завтовшки 3,5 мм. Напрямок теплового випромінювання коригується рефлектором із хромованого листа завтовшки близько 1 мм.


Сам відбивач захищений металевим кожухом. Між стінами двох металів існує повітряна подушкаяка виконує роль термозахисту. Пекти працює від мережі 127/220/380В і здатна відігріти 1,5 м2 грунту. Для відігріву кубічного метра ґрунту необхідно близько 50 кВт/год електричної енергії та 10 годин часу. Істотні вади методу:

1. висока ймовірність поразки електричним струмомсторонніх осіб. Потрібна огородження та охорона на час роботи установки;
2. мала площа охоплення;
3. потрібна система енергозабезпечення потужністю близько 20 кВт/год для роботи комплексу із трьох установок.

Електроди

Вони виготовляються із круглої або смугованої сталі, заганяються в землю та підключаються до джерела енергопостачання. Поверхня грунту вистилається тирсою і просочується соляним розчином. Цей шар служить і провідником і як утеплювач.


Витрата електрики на розморожування кубічного метра грунту становить 40-60 кВт, а процес займає 24-30 годин. Серед недоліків методу слід зазначити:

1. висока ймовірність ураження електричним струмом сторонніх осіб;
2. потрібна стала подача електрики;
3. розморожування ґрунту здійснюється дуже довго;

Відкрите полум'я

Спосіб ґрунтується на спалюванні рідкого або твердого паливау спеціальному пристрої, що складається із відкритих резервуарів. Конструкція передбачає, що перший короб служить камерою згоряння, а останній забезпечений витяжною трубою. Користувачі відзначають недоліки технології:

1. суттєві втрати теплової енергії;
2. попередньо потрібно виконати комплекс підготовчих робіт;
3. шкідливі викиди та необхідність постійного контролю.

Хімічний спосіб

Для розморожування ґрунту за допомогою хімічних реагентів у ґрунті просвердлюються шпури. Потім отвори заливається хлористий натрій, який розчиняє лід. Весь процес триває від 6 до 8 днів. Недоліки хімічного методу:

1. розморожування займає багато часу;
2. необхідність в облаштуванні шурфів;
3. багато питань викликає екологічність процесу;
4. матеріали неможливо використовувати повторно.

Парові голки

Власне, трубу завдовжки два метри та діаметром до 50 мм складно назвати голкою. По ній у грунт подається водяна пара. Для установки голок потрібно пробурити отвори на глибину не менше 70% від висоти шару відтавання. Самі свердловини після підключення до системи парозабезпечення закривають ковпаками та засипають шаром термоізолюючого матеріалу.


Основними недоліками методу є:

1. потреба у підготовці;
2. необхідність у генераторі пари;
3. утворення та подальше замерзання конденсату;
4. потрібен ретельний контроль над процесом.

Гарячий теплоносій

Грунт відігрівається від гарячого мінералу (100-200 градусів за Цельсієм), яким покривається поверхня землі. Нерідко застосовуються відходи дорожнього виробництва – бракований асфальт чи бетонну крихту. Час розморожування становить щонайменше 20-30 годин. З недоліків даного способу слід зазначити:

1. залежність від субпідрядника;
2. втрати тепла під час доставки теплоносія;
3. необхідність збирання теплоносія після відморожування ґрунту;
4. тривалий період розморожування.

Трубчасті електричні нагрівачі

Технологія передбачає передачу теплової енергії контактним способом. Як робочі елементи виступають електричні голки. Вони є метрові труби діаметром 50-60 мм. Усередині встановлені електричні нагрівальні елементи.
ТЕНи розташовуються в ґрунті горизонтально та підключаються до ланцюга послідовно. Недоліками цього методу є:

1. необхідність постійного контролю;
2. можливість ураження електричним струмом;
3. невелика площа розморожування;
4. потреба у підготовчих роботах.

Прогрів ґрунту термоелектроматами

Прекрасною альтернативою існуючим методампрогрів ґрунту є його обігрів з використанням термоматів. Вони забезпечують рівномірний прогрів ґрунту по всій глибині та підтримують задану температуру в автоматичному режимі.
Устаткування проводиться на основі тепловипромінювальних плівок. Воно виробляються різної площі та конфігурації. Товщина панелі складає близько 10 мм. Вона працює від однофазної мережі та може генерувати температуру до 70 0С. Спрямована дія інфрачервоного випромінювання визначає високу ефективність роботи пристрою.


Переваги використання термоелектроматів "ФлексіХіт".

Існує одна велика проблема при виконанні будівельних робіт у холодний період року. З такою проблемою знайомі і постійно стикаються багато будівельників.
Поверхня землі, гравію, глини, піску промерзає, а фракції змерзають, що дає можливості, без додаткових витрат часу виконувати земляні роботи.

Існує кілька способів відтавання ґрунту:

• 1. Груба сила. Механічне руйнування.
• 2. Протування за допомогою теплових гармат.
• 3. Пропал. Безкисневе горіння.
• 4. Відтавання за допомогою парогенератора.
• 5. Відтавання розпеченим піском.
• 6. Розморожування хімічними реагентами.
• 7. Прогрів ґрунту термоелектричними матами або електричним кабелем, що гріє.

Кожен із наведених вище способів, має свої слабкі сторони. Довго, дорого, неякісно, ​​небезпечно тощо.
Оптимальним способом, можна визнати метод з використанням Установки для прогріву грунту і бетону. Землю прогріває рідина, що циркулює за шлангами, розкладеними на великій поверхні.

Переваги перед іншими методами:

• Мінімальна підготовка поверхні, що прогрівається
• Незалежність та автономність
• Прогріваючий шланг не перебуває під напругою
• Шланг повністю герметичний, не боїться води
• Шланг та теплоізоляційне покривало стійкі до механічного впливу. Шланг армований синтетичним волокном і мають виняткову гнучкість і міцність на розрив.
• Справність та готовність обладнання до роботи контролюється вбудованими датчиками. Прокол або розрив шланга помітний візуально. Несправність можна усунути за 3 хвилини.
• Немає обмежень по поверхні, що прогрівається.
• Шланг можна укладати довільно

Етапи проведення робіт з використанням установки для прогріву поверхонь Wacker Neuson HSH 700 G:

Підготовка майданчика.
Розчистити поверхню, що прогрівається від снігу.
Ретельне розчищення дозволить скоротити час відтавання на 30%, заощадить паливо, позбавить від бруду і зайвої талої води, що ускладнює подальше проведення робіт.

Укладання шлангу з теплоносієм.
Чим менша відстань між витками, тим менше часу знадобиться на прогрівання поверхні. В установці HSH 700G шланга достатньо, щоб прогріти площу до 400 м2. Залежно від міжшлангової відстані можна досягти потрібної площі та швидкості прогріву.

Пароізоляція ділянки, що прогрівається.
Використання пароізоляції є обов'язковим. Розкладений шланг накривають поліетиленовою плівкоювнахлест. Плівка не дозволить нагрітій воді випаруватися. Тала вода миттєво розтопить лід у нижніх шарах ґрунту.

Укладання теплоізоляційного матеріалу.
На пароізоляцію укладається утеплювач. Чим ретельніше буде ізольована поверхня, що прогрівається, тим менше потрібно часу, щоб прогріти грунт. Обладнання не потребує специфічних знань навичок та тривалого навчання персоналу. Процедура укладання, паро та теплоізоляції займає від 20 до 40 хвилин.

Переваги технології з використанням установки для прогрівання поверхонь

• Теплопередача 94%
• Прогнозований результат, повна автономність
• Час підготовки до прогріву 30 хвилин
• Немає небезпеки ураження електричним струмом, не створює магнітних полів та перешкод для приладів контролю
• Укладання шланга у довільній формі, немає обмежень щодо рельєфу місцевості
• Простота експлуатації, контролю, складання, зберігання виняткова гнучкість маневреність та ремонтопридатність
• Не впливає і руйнування на прилеглі комунікації та навколишнє середовище
• Установка HSH 700 G сертифікована в Росії та не вимагає спеціальних допусків для оператора

Можливі засоби застосування установки Wacker Neuson HSH 700 G

• Відтавання ґрунту
• Прокладання комунікацій
• Прогрівання бетону
• Прогрів складних конструкцій(Мости колони і т.д.)
• Прогрівання арматурних конструкцій
• Відтавання гравію для укладання бруківки
• Прогрівання збірних опалубних конструкцій
• Запобігання зледеніння поверхонь (покрівля, футбольні поляі т.д.
• Садівництво (теплиці та квітники)
• Оздоблювальні роботи на будівельному майданчику в «холодний» період
• Опалення житлових та нежитлових приміщень

Пристрої для прогріву поверхонь від компанії Wacker Neuson – це економічне та ефективне рішеннядля зимового періоду, що дозволяє складати проекти вчасно.
Восени та навесні вони також роблять неоціненний внесок у завантаження Вашого підприємства: адже ці пристрої прискорюють безліч технологічних процесів.

Наша країна знаходиться у північних широтах. Зимовий період із негативними температурами забирає багато часу у будівельників. Однак можна і не зупиняти капітальне будівництво, якщо прогрівати грунт. Така процедура стає все більш популярною. У цій статті ми розповімо про основні способи прогрівання ґрунту.

Навіщо потрібен прогрів ґрунту взимку?

Коли будівництво проводиться в межах міста, виймати мерзлий ґрунт за допомогою відбійного обладнання стає небезпечно. Можна легко пошкодити підземні комунікації, яких так багато у місті: кабельні лінії, водопроводи, газопроводи У таких місцях найчастіше виймати ґрунт доводиться вручну. Взимку мерзлу землю лопатами не виймеш із траншеї. Тому замовляють прогрів ґрунту безпосередньо перед початком будівельних робіт. Одночасно замовляють і прогрівання бетону після заливання фундаменту для його гідратації та правильного набору твердості.

Які бувають способи прогрівання ґрунту?

Прогрівати землю дома будівництва можна безліччю способів. Вони відрізняються як витратами, а й ефективністю. Ми перерахуємо основні з них:

1. Прогрівання гарячою водою.Такий метод підходить для розморожування невеликих ділянок землі. За площею укладають лабіринти гнучких рукавів, які вкривають поліетиленом або будь-яким утеплювачем. По рукавах пускають нагріту до 70-90 градусів за Цельсієм воду. Для цього використовують тепловий генератор чи піролізний котел. Швидкість розморожування – не більше 60 см за добу. Недоліки висока вартістьобладнання та низька швидкістьпрогріву.
2. Прогрівання пором та паровими голками.На ділянці пробурюють свердловини завглибшки від півтора до двох метрів для спеціальних металевих труб діаметром до 50 мм. Ці звані голки мають кінцях отвори розміром трохи більше 3 мм. Труби розставляють у шаховому порядку через кожні 1-1,5 метри. У голки подають насичену водяну пару (температура — понад 100 градусів за Цельсієм, тиск — 7 атмосфер). Цей метод застосовується лише для глибоких котлованів – понад 1,5 метри. Недоліки — складні підготовчі роботи, викид великих обсягів конденсату та необхідність постійного контролю процесу.
3. Прогрівання ТЕНами.Цей спосіб схожий з паровими голками використовуваним інструментом. Також використовуються труби довжиною 1 метр та діаметром до 60 мм. Їх встановлюють у пробурені свердловини на такій відстані. Усередині труб знаходиться рідкий діелектрик із високою теплопровідністю. Тени підключають до електромережі. Витрати електроенергії на 1 куб. метр землі - 42 кВт * год. Недоліки – високі витрати.
4. Прогрівання електричними матами.Метод передбачає використання інфрачервоних матів, які працюють за принципом подібних матів для "теплої статі". Електромати нагрівають ґрунт до температури 70 градусів. Глибина прогріву – не більше 80 см за 32 години. Витрата електроенергії - 0,5 кВт * год на 1 квадратний метр. Недоліки - тендітний матеріал, потреба в постійному контролі.
5. Прогрів етиленгліколем за допомогою установки Waker Neuson.Устаткування працює на дизельне паливо. З цього погляду воно є автономним і не залежить від підведення комунікацій (електрики). По площі ділянки змійкою розкладається шланг, яким циркулюватиме нагрітий етиленгліколь. Ця рідина відрізняється високою теплопровідністю і більшою, ніж у води, температурою кипіння. Шланги накривають матами із теплоізоляції. Одна установка дозволяє розморозити 400 метрів квадратних на глибину до 1,5 метра за 8 діб.

Наша компанія пропонує послуги прогріву ґрунту та бетону саме за допомогою установки Waker Neuson. Такий метод вважається найбільш ефективним у перерахунку витрат на площу ділянки та на час розморожування.

Основною метою прогріву бетону є дотримання правильних умоввиведення вологи при проведенні робіт у зимовий часабо за їх обмежених термінів. Принцип дії технології полягає у підтримці всередині або навколо товщі розчину підвищеної температури (в межах 50-60 ° С), методи реалізації залежать від типу та розміру конструкцій, марки міцності суміші, бюджету та умов зовнішнього середовища. Для досягнення потрібного ефекту обігрів має бути рівномірним та економічно обґрунтованим, кращі результати спостерігаються при комбінуванні.

Огляд методів обігріву

1. Електроди.

Простий і надійний спосібелектропрогріву, що полягає у розміщенні арматури або катанки товщиною 0,8-1 см у вологому розчині, утворюючи з ним єдиний провідник. Виділення тепла відбувається рівномірно, зона впливу досягає половини відстані від одного електрода до іншого. Рекомендований інтервал між ними варіюється від 0,6 до 1 м. Для запуску роботи ланцюга кінці підключають до ІП зі зниженою напругою від 60 до 127, перевищення цього діапазону можливе тільки при бетонуванні неармованих систем.

Сфера застосування включає конструкції з будь-яким об'ємом, але максимальний ефект досягається при підігріві стін та колон. Витрата електроенергії в цьому випадку значний - 1 електрод вимагає не менше 45 А, число стрижнів, що підключаються, до понижуючого трансформатора обмежено. У міру висихання розчину напруга, що подається, і витрати зростають. При заливанні ЗБВ технологія прогрівання електродами вимагає узгодження з фахівцями (складається проект їх розміщення, що виключає контакт із металевим каркасом). Після закінчення процесу стрижні залишаються усередині, повторна експлуатація виключена.

2. Закладання проводів.

Суть методу полягає в розташуванні в товщі розчину електричного дроту(на відміну від електродів – ізольованого), що нагрівається при пропусканні струму і рівномірно віддає тепло. Як робочі елементи використовується один з наступних видів:

• ПНСВ – ізольований полівінілхлоридом сталевий кабель.
• Саморегулюючі секційні різновиди: КДБС або ВІТ.

Застосування проводів вважається найефективнішим за необхідності заливання перекриттів або фундаменту взимку, вони практично без втрат перетворять електричну енергіюу теплову та забезпечують її рівномірний розподіл.

ПНСВ обходиться дешевше, при необхідності він закладається по всій площі конструкції (довжина обмежена тільки потужністю понижуючого трансформатора), для цієї мети підійде перетин від 1,2 до 3 мм. До особливості технології обігріву відносять потребу у використанні настановних проводів з алюмінієвою жилою відкритих ділянках. Відповідними характеристикамимає кабель АПВ. Схема ПНСВ 1.2 виключає перехльости, рекомендований крок між сусідніми кільцями та лініями становить 15 см.

Саморегулюючі секції (КДБС або ВІТ) ефективні при обігріві взимку без можливостей залучення трансформатора або подачі 380 В. Їх ізоляція краща, ніж у ПНСВ, але коштують вони дорожче. Схема укладання дроту загалом аналогічна попередньої, та його довжина обмежена, вона підбирається з обліку розмірів конструкції, розрізати його не можна. При додаванні до неї пристрої контролю за силою струму прогрів здійснюється більш плавно та економно. В цілому, обидва варіанти вважаються ефективними при бетонуванні взимку, до недоліків відносять лише складність укладання та неможливість повторного застосування.

3. Теплові гармати.

Суть технології полягає у підвищенні температури повітря за допомогою електричних, газових, дизельних та інших обігрівачів. Оброблювані елементи закривають від холоду брезентом, створення такого намету дозволяє досягти всередині від +35 до 70 °C. Обігрів здійснюється за рахунок зовнішнього джерела, який без проблем переноситься на інше місце без потреби у витраті дроту чи спеціальної апаратури. Через складнощі із закриттям великих об'єктів та впливу тільки на зовнішні шари цей спосіб частіше використовується при невеликих обсягах бетонування або при різкому падінні температури. Енерговитрати в порівнянні з електродами або ПНСВ прийнятні, при задіянні дизельних гармат можливе обігрів на об'єктах без електропостачання.

4. Термомати.

Принцип дії цієї технології заснований на покритті свіжозалитого розчину поліетиленом та полотнами інфрачервоної плівки у вологостійкій оболонці. Термомати підключаються до звичайної мережі, величина енергоспоживання варіюється в межах 400-800 Вт/м2, при досягненні межі +55 °С вони вимикаються, що дозволяє знизити витрати на електропрогрів бетону. Максимальний ефект від застосування досягається взимку, у тому числі при комбінуванні із хімічними добавками.

Ризик замерзання вологи всередині ЗБВ виключається через 12 годин, повністю автономний. На відміну від проводів ПНСВтермомати без проблем контактують з відкритим повітрямі вологою, крім бетонних конструкційвони успішно використовуються для прогрівання ґрунту.

При правильному догляді(Відсутність нахлестов, виконання вигинів строго по відведених лініях, захист поліетиленом) ІЧ-плівки витримують не менше 1 року активної експлуатації. Але при всіх достоїнствах технологія погано підходить для обігріву масивних монолітів, вплив матів локальний.

5. Гріюча опалубка.

Принцип дії аналогічний до попереднього: між двома листами вологостійкої фанерирозміщується інфрачервона плівка або ізольовані азбестом дроти, що виділяють тепло при підключенні до мережі. Цей спосіб забезпечує прогрівання в зимовий час на глибину до 60 мм, завдяки локальному впливу виключено ризик розтріскування або перенапруги. За аналогією з матами ці нагрівальні елементи мають термозахист (біметалеві датчики з автоповерненням). Сфера застосування включає конструкції з будь-яким нахилом, найкращі результати спостерігаються при заливанні монолітних об'єктів, у тому числі при обмежених термінах будівництва, але просту технологію назвати не можна. При бетонуванні фундаменту в опалубку, що нагріває, заливають розчин з температурою не нижче +15 °C, грунт потребує попереднього обігріву.

6. Індукційний метод.

Принцип дії ґрунтується на утворенні теплової енергії під впливом вихрових струмів, спосіб добре підходить для колон, балок, опор та інших витягнутих елементів. Індукційна обмотка розміщується поверх металевої опалубкиі створює електромагнітне поле, що в свою чергу впливає на арматурні стрижні каркаса. Обігрів бетону здійснюється рівномірно та якісно при середній витраті енергії. Підійде також для підготовки щитів опалубки взимку.

7. Пропарювання.

Промисловий варіант, для реалізації цього способу потрібна двостінна опалубка, що не тільки витримує масу розчину, але і гаряча пара, що підводить до поверхні. Якість обробки більш ніж висока, на відміну від інших методів, при пропарюванні забезпечуються максимально відповідні умовидля гідратації цементу, а саме – вологе гаряче середовище. Але через складність ця методика використовується нечасто.

Порівняння переваг та обмежень технологій прогрівання

Спосіб	Оптимальна сфера застосування	Переваги	Недоліки, обмеження
Електродами	Заливка вертикальних конструкцій	Швидкий монтаж та прогрів, достатньо розміщення електрода в бетоні та підключення його до джерела змінного струму.	Значні енерговитрати – від 1000 квт на 3-5 м3
ПНСВ	Фундаменти та перекриття при бетонуванні взимку	Висока ефективність, рівномірність. Обігрів дротом дозволяє досягти 70% міцності за кілька днів.	Потреба в знижувальному трансформаторі та дроті для холодних кінців
ВІТ чи КДБС		Те ж саме, плюс робота від простої мережі	Висока вартість кабелю, обмеження у довжині секцій
Тепловими випромінювачами	Конструкції з невеликою товщиною	Можливість контролю температури, застосування при різкому похолоданні, мінімум проводів, відносно низькі енерговитрати	Вплив здійснюється локально, якісне обігрів відбувається лише у зовнішніх шарах.
Термоматами	Грунт перед заливкою розчину, перекриття	Багаторазове застосування, можливість контролю над температурою змісти, досягнення 30% марочної міцності протягом доби	Висока вартість матів, наявність підробок
опаленням, Що Гріє	Об'єкти швидкого зведення (суміщення з технологією опалубки, що ковзає)	Забезпечення рівномірного прогріву, можливість якісного замонолічування стиків.	Типові розміри висока ціна, середній ККД
Індукційною обмоткою	Колони, ригелі, балки, опори	Рівномірність	Не підходить для перекриттів та монолітів
Пропарювання	Об'єкти промислового будівництва	Хороша якість прогріву	Складність, дорожнеча

Розробка ґрунту в зимових умовах.

У будівництві із загального обсягу земляних робітвід 20 до 25% виконується в зимових умовах, при цьому частка ґрунту, що розробляється в мерзлому стані, залишається постійною. 10-15% із зростанням рік у рік абсолютного значення цього обсягу.

У практиці будівництва виникає необхідність розробляти грунти, що у мерзлому стані лише зимовий період року, тобто. грунти сезонного промерзання, чи протягом року, тобто. вічномерзлі ґрунти.

Розробка вічномерзлих ґрунтів може проводитися тими самими способами, що й мерзлих ґрунтів сезонного промерзання. Однак при зведенні земляних споруд в умовах вічної мерзлоти необхідно враховувати специфічні особливості геотермічного режиму вічномерзлих ґрунтів та зміну властивостей ґрунтів за його порушення.

При негативних температурах замерзання води, що міститься в порах ґрунту, суттєво змінює будівельно-технологічні властивості нескельних ґрунтів. У мерзлих ґрунтах значно збільшується механічна міцність, у зв'язку з чим розробка їх землерийними машинами утруднюється або взагалі неможлива без підготовки.

Глибина промерзання залежить від температури повітря, тривалості впливу негативних температур, роду ґрунту та ін.

Земляні роботи взимку здійснюють наступними трьома способами. При першому методі передбачають попередню підготовку ґрунтів з подальшою їх розробкою звичайними методами; при другому - мерзлі ґрунти попередньо нарізають на блоки; при третьому методі ґрунти розробляють без їх попередньої підготовки. Попередня підготовка ґрунту для розробки взимку полягає у запобіганні його від промерзання, відтаванні мерзлого ґрунту, попередньому розпушуванні мерзлого ґрунту.

Запобігання ґрунту від промерзання. Відомо, що наявність на денній по-

верхності термоізоляційного шару зменшує як період, і глибину промерзання. Після відведення поверхневих водможна влаштувати термоізоляційний шар одним із таких способів.

Розпушування ґрунту. При оранні і боронуванні ґрунту на ділянці, призначеному для розробки взимку, його верхній шари набуває пухкої структури із замкнутими порожнечами, заповненими повітрям, що має достатні термоізоляційні властивості. Оранку ведуть тракторними плугами або розпушувачами на глибину 20...35 см з подальшим боронуванням на глибину 15...20 см в одному напрямку (або в перехресних напрямках), що підвищує термоізоляційний ефект на 18...30%. на площі, що утеплюється, можна штучно збільшити, згрібаючи сніг бульдозерами, автогрейдерами або шляхом снігозатримання за допомогою щитів. Найчастіше механічне розпушування застосовують для утеплення значних площ ділянок, Захист поверхні грунту термоізоляційними матеріалами. Утеплюючий шар може бути також виконаний з дешевих місцевих матеріалів: деревного листя, сухого моху, торфу, солом'яних матів, шлаку, стружок та тирси. Поверхневе утеплення ґрунту застосовують в основному для невеликих за площею виїмок.

Просочення ґрунту сольовими розчинамиведуть в такий спосіб. На поверхнево-

сті піщаного і супіщаного ґрунту розсипають задану кількість солі (хлористого кальцію 0,5 кг/м2, хлористого натрію 1 кг/м2), після чого ґрунт орають. У грунтах з низькою здатністю, що фільтрує (глини, важкі суглинки) пробурюють свердловини, в які під тиском нагнітають розчин солі. Через високу трудомісткість та вартість таких робіт вони є, як правило, недостатньо ефективними.

Способи розморожування мерзлого грунтуможна класифікувати як за напрямом поширення тепла в ґрунті, так і за застосовуваним видом теплоносія. За першою ознакою можна виділити три способи відтавання грунту.

Відтавання ґрунту зверху вниз. Цей спосіб - найменш ефективний, оскільки джерело тепла у разі розміщується у зоні холодного повітря, що викликає великі втрати тепла. У той же час цей спосіб досить легко і просто здійснити, він вимагає мінімальних підготовчих робіт, тому часто застосовується на практиці.

Відтавання ґрунту знизу вгорувимагає мінімальної витрати енергії, так як воно відбувається під захистом земляної кірки і втрати втрати при цьому практично виключаються. Головний недолікцього способу - необхідність виконання трудомістких підготовчих операцій, що обмежує сферу його застосування.

При відтаванні ґрунту за радіальним напрямком тепло поширюється в грунті радіально від вертикально встановлених елементів, що прогрівають, занурених у грунт. Цей спосіб по економічним показникамзаймає проміжне положення між двома описаними раніше, а для свого здійснення вимагає також значних підготовчих робіт.

По виду теплоносія розрізняють такі способи відтавання мерзлих грун-

Вогневий спосіб. Для уривки взимку невеликих траншей застосовують установку (рис. 1а), що складається з ряду металевих коробів у формі розрізаних по поздовжній осі зрізаних конусів, з яких збирають суцільну галерею. Перший з коробів є камерою згоряння, в якій спалюють тверде або рідке паливо. Витяжна труба останнього короба забезпечує тягу, завдяки якій продукти згоряння проходять вздовж галереї та прогрівають розташований під нею ґрунт. Для зменшення тепловтрат галерею обсипають шаром талого ґрунту або шлаку. Смугу відтаючого ґрунту засипають тирсою, а подальше відтавання вглиб продовжується за рахунок тепла, що акумулюється в грунті.

Малюнок 1. Схеми відтавання ґрунту вогневим способом та паровими голками: а

Вогневим способом; б – паровими голками; 1 – камера згоряння; 2 - витяжна труба; 3 - обсипання талим ґрунтом: 4 - паропровід; 5 – паровий вентиль; 6 - парова голка; 7 - пробурена свердловина; 8 – ковпак.

Відтавання в тепляках та відбивними печами . Тепляки - це відкриті знизу короби з утепленими стінками та дахом, усередині яких розміщують спіралі розжарювання, водяні або парові батареї, що підвішені до кришки короба. Відбивні печі мають зверху криволінійну поверхню, у фокусі якої розташовується спіраль розжарювання або випромінювач інфрачервоних променівПри цьому енергія витрачається більш економічно, а відтавання грунту відбувається інтенсивніше. Тепляки та відбивні печі живляться від електромережі 220 або 380 В. Витрата енергії на 1 м 3 відтанутий ґрунт (залежно від його виду, вологості та температури) коливається в межах 100...300 МДж, при цьому всередині теплця підтримується температура 50...60°С.

При відтаванні ґрунту горизонтальними електродами по поверхні грун-

та укладають електроди зі смугової або круглої сталі, кінці яких відгинають на 15...20 см для підключення до дротів (рис. 2а). Поверхню ділянки, що відігрівається, покривають шаром тирси товщиною 15...20 см, який змочують сольовим розчином з концентрацією 0,2...0,5% з таким розрахунком, щоб маса розчину була не менше маси

тирси. Спочатку змочена тирса є струмопровідними елементами, так як замерзаючий грунт не є провідником. Під впливом тепла, що генерується в шарі тирси, відтає верхній шарґрунту, який перетворюється на провідник струму від електрода до електрода. Після цього під впливом тепла починає розморожуватися верхній шар грунту, а потім - нижні шари. Надалі тирсовий шар захищає ділянку, що відігрівається, від втрат тепла в атмосферу, для чого шар тирси покривають поліетиленовою плівкою або щитами.

Малюнок 2. Схема розморожування ґрунту електропрогріванням: а - горизонтальними електродами; б – вертикальними електродами; 1 - трифазна електрична мережа; 2 – горизонтальні смугові електроди; 3

Шар тирси, змоченої солоною водою; 4 - шар толю або руберойду; 5 – стрижневий електрод.

Цей спосіб використовують при глибині промерзання ґрунту до 0,7 м, витрата електроенергії на відігрів 1 м3 ґрунту коливається від 150 до 300 МДж, температура в тирсі не перевищує 80... 90 °С.

Відтавання ґрунту вертикальними електродами . Електроди являють собою стрижні з арматурної сталі із загостреними нижніми кінцями. При глибині промерзання більше 0,7 м їх забивають у ґрунт у шаховому порядку на глибину 20...25 см, а в міру відтавання верхніх шарівґрунту занурюють на велику глибину. При відтаванні зверху вниз необхідно систематично прибирати сніг і влаштовувати засипку пилу, зволожену сольовим розчином. Режим прогріву при стрижневих електродах такий же, як і при смугових, причому під час відключення електроенергії електроди слід додатково заглиблювати на 1,3...1,5 м. Після відключення електроенергії протягом 1...2 діб глибина відтавання продовжує збільшуватися рахунок акумульованого в ґрунті тепла під захистом тирси. Витрата енергії при цьому способі дещо нижча, ніж при способі горизонтальних електродів.

Застосовуючи прогрів знизу нагору, до початку прогріву необхідно бурити свердловини в шаховому порядку на глибину, що перевищує на 15...20 см товщину мерзлого ґрунту. Витрата енергії при відігріванні ґрунту знизу вгору суттєво знижується (50... 150 МДж на 1 м3), застосовувати шар тирси не потрібно. При заглибленні стрижневих електродів у підстилаючий талий ґрунтуй одночасному пристрої на денній поверхні тирси засипки, просоченої сольовим розчином, відтавання відбувається зверху вниз і знизу вгору. У цьому трудомісткість підготовчих робіт значно вища, ніж у двох варіантах. Застосовують цей спосіб, тільки коли необхідно негайно відтанути ґрунт.

Відтавання ґрунту зверху вниз за допомогою парових або водяних регістрів. Регі-

стри укладають безпосередньо на розчищену від снігу поверхню ділянки, що відігрівається, і закривають теплоізоляційним шаром з тирси, піску або талого грунту для зменшення тепловтрат у просторі. Регістрами відтають ґрунт при товщині мерзлої кірки до 0,8 м. Цей спосіб доцільний за наявності джерел пари або гарячої води, так як монтаж для цієї мети спеціальної котельної установки зазвичай виявляється занадто дорогим.

Відтавання ґрунту паровими голкамиє одним з ефективних засобів, але викликає зайве зволоження ґрунту та підвищену витрату тепла. Парова голка – це металева трубадовжиною 1,5...2 м, діаметром 25...50мм. на нижню частинутруби насаджений наконечник з отворами діаметром 2...3 мм. Голки з'єднують із паропроводом

гнучкими гумовими рукавами із кранами (рис. 1б). Голки заглиблюють у свердловини, попередньо пробурені на глибину 0,7 відтаювання глибини. Свердловини закривають захисними ковпаками з дерева, обшитого покрівельною сталлю з отвором, з сальником для пропуску парової голки. Пар подають під тиском 0,06...0,07 МПа. Після установки акумулюючих ковпаків поверхню, що прогрівається, покривають шаром термоізолюючого матеріалу (наприклад, тирси). Для економії пари режим прогріву голками має бути уривчастим (наприклад, 1 год - подача пари, 1 год - перерва) з почерговою подачею пари в паралельні групи голок. Голки розташовують у шаховому порядку з відстанню між їхніми центрами 1...1,5 м. Витрата пари на 1 м3 ґрунту 50...100 кг. Цей спосіб вимагає більшої витрати тепла, ніж спосіб глибинних електродів приблизно в 2 рази.

При відтаванні ґрунту водяними циркуляційними голками як теплоно-

стеля використовують воду, нагріту до 50...60°С і циркулюючу по замкнутій системі «котел - труби, що розводять, - водяні голки - зворотні труби - котел». Така схема забезпечує найповніше використання теплової енергії. Голки встановлюють у пробурені їм свердловини. Водяна голка складається з двох коаксіальних труб, у тому числі внутрішня має внизу відкритий, а зовнішня - загострений кінці. Гаряча вода входить у голку по внутрішньої труби, а через нижній її отвір надходить у зовнішню трубу, по якій піднімається до вихідного патрубка, звідки по сполучної трубийде до наступної голки. Голки з'єднують послідовно по кілька штук групи, які включають паралельно між розвідними і зворотними трубопроводами. Відтавання ґрунту голками, в яких циркулює гаряча вода, відбувається значно повільніше, ніж довкола парових голок. Після безперервної роботи водяних голок протягом 1,5...2,5 діб їх витягають із ґрунту, поверхню його утеплюють, після чого протягом 1...

1,5 діб відбувається розширення талих зон за рахунок акумульованого тепла. Голки розташовують у шаховому порядку на відстані 0,75...1,25 м між собою та застосовують при глибинах промерзання від 1 метра та більше.

Відтавання ґрунту ТЕНами (електроиглами) . ТЕНи є сталь-

ні труби довжиною близько 1 м діаметром до 50 ... 60 мм, які вставляють у попередньо пробурені в шаховому порядку свердловини.

Усередині голок монтують нагрівальний елемент ізольований від корпусу труби. Простір між нагрівальним елементомі стінками голки заповнюють рідкими або твердими матеріалами, які є діелектриками, але в той же час добре передають та зберігають тепло. Інтенсивність відтавання грунту залежить від температури поверхні електроголок, у зв'язку з чим найбільш економічною є температура 60...80°С, але витрата тепла при цьому порівняно з глибинними електродами вище 1,6...

1,8 разів.

При відтаванні ґрунту сольовими розчинами на поверхні попередньо пробурюють свердловини на глибину, що підлягає відтаванню. Свердловини діаметром 0,3...0,4 м розташовують у шаховому порядку з кроком близько 1 м. У них наливають підігрітий до 80...100°С сольовий розчин, яким свердловини поповнюють протягом 3...5 днів. У піщаних ґрунтах достатньо свердловина глибиною 15...20 см, так як розчин проникає вглиб за рахунок дисперсності ґрунту. Відтали таким чином ґрунти після їх розробки вдруге не змерзають.

Спосіб пошарового відтавання вічномерзлих ґрунтів найбільш доцільний у весняний періодколи для цих цілей можна використовувати тепле повітрянавколишньої атмосфери, теплі дощові води, сонячна радіація. Верхній шар, що відтаює, грунту можна видаляти будь-якимиземлерийно-транспортнимиабо планувальними машинами, оголюючи мерзлий шар, що лежить під ним, який у свою чергу відтає під дією перерахованих вище факторів. Ґрунт зрізають на межі між мерзлим та талим шарами, де ґрунт має ослаблену структуру, що створює сприятливі умови для роботи машин. У районах вічної мерзлоти цей спосіб - один з найбільш економічних.

мічних та поширених для розробки ґрунту при плануванні виїмок, траншей тощо.

Спосіб пошарового виморожування водоносних ґрунтів передбачає розра-

ботку до настання морозів верхнього шару ґрунту, що лежить вище за горизонт ґрунтових вод. Коли під дією холодного атмосферного повітря розрахункова глибина промерзання досягає 40...50 см, приступають до розробки ґрунту у виїмці у мерзлому стані. Розробку ведуть окремими ділянками, між якими залишають перемички з мерзлого ґрунту завтовшки близько 0,5 м на глибину близько 50 % товщини мерзлого ґрунту. Перемички призначені для ізоляції окремих ділянок від сусідніх у разі прориву ґрунтової води. Фронт розробки переміщається від однієї секції в іншу, тоді як у вже розроблених секціях глибина промерзання зростає, після чого розробку їх повторюють. Поперемінне виморожування та розробку ділянок повторюють до досягнення проектного рівня, після чого захисні перемички знімають. Такий спосіб дозволяє розробляти при мерзлом стані ґрунту (без кріплення та водовідливу) виїмки, що значно перевершують за своєю глибиною товщину сезонного промерзання ґрунту.

Попереднє розпушування мерзлого ґрунту засобами малої механізації при-

змінюють за незначних обсягів робіт. При великих обсягах робіт доцільно використовувати механічні та мерзлоторізні машини.

Вибуховий спосіб розпушуваннягрунт найбільш економічний при великих обсягах робіт, значної глибини промерзання, особливо якщо енергію вибуху використовують не тільки для розпушування, але і для викиду земляних мас у відвал. Але цей спосіб можна застосовувати тільки на ділянках, розташованих далеко від житлових будинків та промислових будівель. При використанні локалізації вибуховий спосіб розпушування ґрунтів можна застосовувати і поблизу будівель.

Малюнок 3. Схеми розпушування та різання мерзлого ґрунту: а - розпушування клином-молотом; б – розпушування дизель-молотом; в - різання в мерзлому грунті щілин багатоковшовим екскаватором, обладнаним різальними ланцюгами - барами; 1 – клин-молот; 2 – екскаватор; 3 - мерзлий шар ґрунту; 4- напрямна штанга; 5 – дизель-молот; 6 - ріжучі ланцюги (бари); 7 - багатоковшовий екскаватор; 8 - щілини у мерзлому ґрунті.

Механічне розпушування мерзлих ґрунтів застосовують при уривку невеликих за обсягом котлованів та траншей. У цих випадках мерзлий ґрунт на глибину 0,5...0,7 м рихлятьклином-молотом (Рис. 3a), підвішеним до стріли екскаватора (драглайна), - так зване розпушування розколюванням. Працюючи з таким молотом стрілу встановлюють під кутом щонайменше 60°, що забезпечує достатню висоту падіння молота. При використанні молотів вільного падіннячерез динамічного навантаження швидко зношуються сталевий канат, візок та окремі вузли машини; крім того, від удару по ґрунту коливання його можуть шкідливо діяти на близько розташовані споруди. Механічними розпушувачами розпушують ґрунт при глибині промерзання більше 0,4 м. У цьому випадку ґрунти розпушують шляхом сколу або нарізки блоків, причому трудомісткість руйнування ґрунту сколом у кілька разів менша, ніж при розпушуванні ґрунтів різанням. Число уда-

рів по одному сліду залежить від глибини промерзання, групи ґрунту, маси молота (2250…3000 кг), висоти підйому, визначають його ударником конструкції ДорНДІ.

Дизель-молоти (рис. 3б) можуть розпушувати грунт при глибині промерзання до 1,3 м і нарівні з клинами є навісним обладнаннямдо екскаватора, трактора навантажувача та трактора. Розпушувати мерзлий ґрунт дизель-молотом можна за двома технологічними схемами. За першою схемою дизель-молот розпушує мерзлий шар, рухаючись зигзагом по точках, розташованим у шаховому порядку з кроком 0,8 м. При цьому сфери дроблення від кожної робочої стоянки зливаються між собою, утворюючи суцільний розпушений шар, підготовлений для подальшої розробки. Друга схема вимагає попередньої підготовки відкритої стінки вибою, що розробляється екскаватором, після чого дизель-молот встановлюють на відстані приблизно 1 м від брівки вибою і наносять їм удари по одному місцю доти, доки не відбудеться скол брили мерзлого ґрунту. Потім дизель-молот переміщають уздовж брівки, повторюючи операцію.

Ударні мерзлоторихлювачі (рис. 4б) добре працюють при низьких температурахґрунту, коли для нього характерні не пластичні, а тендітні деформації, що сприяють його розколюванню під дією удару.

Розпушування ґрунту тракторними розпушувачами. До цієї групи відноситься обладнання, у якого безперервне різальне зусилля ножа створюється за рахунок тягового зусилля трактора-тягача. Машини цього типу пошарово проходять мерзлий ґрунт, забезпечуючи за кожну проходку глибину розпушування 0,3...0,4 м. Тому розробляють мерзлий шар, попередньо розпушений такими машинами, як бульдозери. На противагу ударним розпушувачам статичні розпушувачі добре працюють при високих температурах ґрунту, коли він має значні пластичні деформації, а механічна міцність його знижена. Статичні розпушувачі можуть бути причіпними та навісними (на задньому мосту трактора). Дуже часто їх використовують разом із бульдозером, який може в цьому випадку по черзі розпушувати або розробляти ґрунт. Причіпний розпушувач при цьому відчіплюють, а піднімають. Залежно від потужності двигуна та механічних властивостеймерзлого ґрунту кількість зубів розпушувача коливається від 1 до 5, причому найчастіше користуються одним зубом. Для ефективної роботитракторного розпушувача на мерзлому ґрунті необхідно, щоб двигун мав достатню потужність (100...180 кВт). Розпушують ґрунт паралельними (приблизно через 0,5 м) проходками з наступними поперечними проходками під кутом 60...90° до попередніх.

Малюнок 4. Схеми розробки мерзлих ґрунтів із попереднім розпушуванням: а - розпушування клин-молотом; б - тракторним віброкліновим розпушувачем; 1 - автосамоскид; 2 – екскаватор; 3 – клин-молот; 4 – віброклін.

Мерзлий ґрунт, розпушений перехресними проходками одностоїчного розпушувача, можна успішно розробляти тракторним скрепером, причому цей спосіб вважається вельми економічним і з успіхом конкурує з буропідривним способом.

При розробці мерзлих ґрунтів з попереднім нарізанням блоками в мерзлом шарі нарізають щілини (рис. 5), що розділяють ґрунт на окремі блоки, які видаляють потім екскаватором або будівельними кранами. Глибина щілин, що прорізаються в мерзлом шарі, повинна становити приблизно 0,8 глибини промерзання, так як ослаблений шар на межі мерзлої і талої зон не є перешкодою для розробки екскаватором. У районах з вічно-мерзлими ґрунтами, де підстилаючий шар відсутній, метод блокової розробки не застосовують.

Малюнок 5. Схеми розробки мерзлих ґрунтів блочним способом: а, б - дрібноблочним способом; в, г - великоблочний; 1 – видалення снігового покриву; 2, 3 - нарізка блоків мерзлого ґрунту баровою машиною; 4 – розробка дрібних блоків екскаватором або бульдозером; 5 - розробка талого ґрунту; 6 - розробка великих блоків мерзлого ґрунту трактором; 7 - те саме, краном.

Відстані між нарізаними щілинами залежать від розмірів ковша екскаватора (розміри блоків повинні бути на 10... 15% менше ширини зіва ковша екскаватора). Блоки відвантажують екскаваторами з ковшами місткістю від 0,5 м і вище, обладнаними переважно зворотною лопатою, тому що вивантаження блоків з ковша прямою лопатою дуже утруднене. Для нарізки щілин у ґрунті застосовують різне обладнання, яке встановлюється на екскаваторах та тракторах.

Нарізати щілини в мерзлому ґрунті можна за допомогою роторних екскаваторів, у яких ковшовий ротор замінений фрезерними дисками, забезпеченими зубами. З цією ж метою застосовують дискофрезерні машини (рис. 6), що є навісним обладнанням до трактора.

Малюнок 6. Дискофрезерна землерийна машина: 1 – трактор; 2 - система передачі та управління робочим органом; 3 – робочий орган машини (фреза).

Найбільш ефективно нарізати щілини в мерзлому ґрунті баровими машинами (рис. 5), робочий орган яких складається з врубового ланцюга, змонтованого на базі трактора або траншейного екскаватора. Барові машини прорізають щілини глибиною 1,3...1,7 м. Достоїнством ланцюгових машин порівняно з дисковими є відносна легкість заміни частин робочого органу, що найбільш швидко зношуються, - змінних, що вставляються у врубовий ланцюг зубів.