Grijanje tla zimi. Kako zagrijati tlo zimi na gradilištu Zagrijavanje tla čvrstim gorivom

Značajan dio teritorije Rusije nalazi se u područjima sa dugim i oštrim zimama. Međutim, izgradnja je u toku tijekom cijele godine, u vezi s tim oko 20% ukupne zapremine zemljani radovi mora se obaviti u smrznutom tlu.

Zamrznuta tla karakterizira značajno povećanje složenosti njihovog razvoja zbog povećane mehaničke čvrstoće. Osim toga, smrznuto stanje tla otežava tehnologiju, ograničava upotrebu određenih vrsta mašina za zemljane radove (bageri) i zemljane radove (buldožeri, strugači, faderi), smanjuje produktivnost vozila i doprinosi brzom habanje dijelova mašina, posebno njihovih radnih tijela. Istovremeno, privremeni iskopi u smrznutom tlu mogu se izvoditi bez nagiba.

U zavisnosti od specifičnih lokalnih uslova, razvoj tla u zimskim uslovima vrši se sledećim metodama: 1) zaštita tla od smrzavanja i naknadni razvoj konvencionalnim metodama, 2) razvoj tla u smrznutom stanju sa prethodnim rahljenjem, 3) direktni razvoj zemljišta. smrznuto tlo, 4) odmrzavanje funte i njen razvoj u odmrznutom stanju.

Zaštita tla od smrzavanja provodi se otpuštanjem površinskih slojeva, pokrivanjem površine raznim grijačima, impregniranjem funte slanim otopinama.

Otpuštanje tla oranjem i drljanjem vrši se na lokaciji predviđenoj za razvoj u zimskim uslovima. Kao rezultat toga, gornji sloj funte dobiva labavu strukturu sa zatvorenim šupljinama ispunjenim zrakom, koji ima dovoljna svojstva toplinske izolacije. Oranje se izvodi faktorskim plugovima ili riperima do dubine od 20...35 cm, nakon čega slijedi drljanje do dubine od 15...20 cm u jednom smjeru (ili u poprečnim smjerovima), čime se povećava učinak termoizolacije za 18...30%.

Površina tla je prekrivena termoizolacionim materijalima, po mogućnosti od jeftinih lokalnih materijala: lišće drveća, suha mahovina, tresetna stelja, slamnate prostirke, šljaka, tikvice i piljevina, položeni u sloju od 20 ... 40 cm direktno na funtu. Površinska izolacija funte koristi se uglavnom za mala udubljenja.

Otpuštanje smrznutog tla s naknadnim razvojem mašinama za zemljane radove ili zemljano-sportske mašine izvodi se mehaničkom ili eksplozivnom metodom.

Mehaničko rahljenje se zasniva na rezanju, cijepanju ili usitnjavanju sloja smrznutog tla statičkim ili dinamičkim djelovanjem.

Statičko djelovanje zasniva se na djelovanju kontinuirane sile rezanja u smrznutom tlu od strane posebnog radnog tijela - zuba. Za to se koristi posebna oprema u kojoj se kontinuirana sila rezanja zuba stvara zbog vučne sile traktora-traktora. Mašine ovog tipa izvode sloj po sloj prodiranja smrznutog tla, osiguravajući za svaki prodor dubinu rahljenja reda od 0,3 ... 0,4 m. ° u odnosu na prethodne. Kapacitet ripera 15...20 m3/h. Kao statični riperi koriste se hidraulični bageri sa radnim tijelom - zub ripera.

Mogućnost razvoja smrznutog tla sloj po sloj čini statičke ripere primjenjivim bez obzira na dubinu smrzavanja.

Dinamički učinak temelji se na stvaranju udarnih opterećenja na otvorenoj površini smrznutog tla. Na ovaj način, funta se uništava čekićima sa slobodnim padom (split labavljenje) ili usmjerenim čekićima (split labavljenje). Čekić sa slobodnim padom može biti u obliku lopte ili klina težine do 5 tona, okačen na uže na granu bagera i spušten sa visine od 5 ... 8 m. .5 ... 0,7 m ).

Kao usmjereni čekić, dizel čekići se široko koriste kao priključci za bager ili traktor. Dizel čekići vam omogućavaju da uništite funtu do dubine od 1,3 m.

Eksplozijsko rahljenje je efikasno na dubinama smrzavanja od 0,4 ... 1,5 m ili više i sa značajnim količinama razvoja smrznutog tla. Koristi se uglavnom u neizgrađenim područjima, au naseljenim područjima - uz korištenje skloništa i lokalizatora eksplozije (teške ploče). Prilikom rahljenja na dubinu do 1,5 m koriste se metode miniranja i proreza, a na većim dubinama bušotinske ili prorezne metode. Prorezi na udaljenosti od 0,9 ... 1,2 m jedan od drugog izrezuju se mašinama za rezanje utora tipa glodalice ili šipkama. Od tri susjedna utora, jedan srednji prorez je napunjen, vanjski i srednji prorezi služe za kompenzaciju pomjeranja smrznutog tla tokom eksplozije i za smanjenje seizmičkog efekta. Prorezi se pune izduženim ili koncentriranim nabojima, nakon čega se začepljuju pijeskom. Prilikom miniranja, smrznuta funta se potpuno drobi bez oštećenja zidova jame ili rova.

Direktan razvoj smrznutog tla (bez prethodnog rahljenja) izvodi se na dvije metode: blok i mehanički.

Metoda blokova se zasniva na činjenici da se čvrstoća smrznutog tla razbija rezanjem na blokove koji se potom uklanjaju bagerom, građevinskim kranom ili traktorom. Rezanje na blokove se izvodi u međusobno okomitim smjerovima. Uz plitku dubinu smrzavanja (do 0,6 m), dovoljno je napraviti samo uzdužne rezove. Dubina proreza u zaleđenom sloju treba da bude približno 80% dubine smrzavanja, budući da oslabljeni sloj na granici zamrznute i odmrznute zone ne predstavlja prepreku za odvajanje blokova od masiva. Udaljenost između urezanih utora ovisi o veličini ruba kašike bagera (dimenzije blokova trebaju biti 10 ... 15% manje od širine otvora kašike bagera). Za otpremu blokova koriste se bageri sa žlicama kapaciteta 0,5 m3 ili više, opremljeni uglavnom rovokopačem, jer je istovar blokova iz korpe ravnom lopatom vrlo težak.

Mehanička metoda se temelji na djelovanju sile (ponekad u kombinaciji sa udarima ili vibracijama) na masiv smrznutog tla. Realizuje se korišćenjem kako konvencionalnih mašina za zemljane radove i zemljanih radova, tako i mašina opremljenih posebnim radnim tijelima.

Konvencionalne mašine se koriste na maloj dubini smrzavanja od jedne funte: ravni i rovokopači sa kašikom kapaciteta do 0,65 m3 - 0,25 m, isto, sa kašikom kapaciteta do 1,6 m3 - 0,4 m, bageri draglajn - do 0,15 m, buldožeri i strugači - 0,05 ... 0,1 m.

Za proširenje obima u zimsko vrijeme od jednokašišnih bagera počela je upotreba specijalne opreme: kašike sa vibroudarnim aktivnim zubima i kašike sa hvataljkom. Zbog prevelike sile rezanja, ovakvi bageri sa jednom kašikom mogu razviti niz smrznutog tla u slojevima, kombinujući procese rahljenja i iskopa u jedan.

Slojno razradu tla vrši se specijalizovanom zemljoradnom mašinom za glodanje koja uklanja "iver" debljine do 0,3 m i širine 2,6 m. Kretanje razvijenog smrznutog tla se vrši uz pomoć buldožerske opreme. u mašinskom kompletu.

Odmrzavanje smrznutog tla provodi se termičkim metodama, koje karakterizira značajan radni intenzitet i energetski intenzitet. Stoga se termičke metode koriste samo u slučajevima kada su druge efikasne metode neprihvatljivo ili neprihvatljivo, i to: u blizini postojećih podzemnih komunalija i kablova, ako je potrebno, odmrzavanje smrznute baze, tokom vanrednih i popravnih radova, u skučenim uslovima (posebno u uslovima tehničke preuređenja i rekonstrukcije preduzeća).

Metode odmrzavanja smrznutog tla klasificiraju se i prema smjeru širenja topline u tlu i prema vrsti rashladnog sredstva koje se koristi.

Prema smjeru širenja topline u tlo razlikuju se sljedeća tri načina odmrzavanja tla.

Metoda odmrzavanja tla od vrha do dna je neefikasna, jer se izvor toplote nalazi u zoni hladnog vazduha, što uzrokuje veliki gubici toplina. Istovremeno, ova metoda je prilično laka i jednostavna za implementaciju, jer zahtijeva minimalno pripremni rad.

Zahtijeva metoda odmrzavanja tla odozdo prema gore minimalni protok energije, jer se odmrzavanje odvija pod zaštitom ledeno-zemljane kore i gubitak toplote je praktično eliminisan. Glavni nedostatak ova metoda - potreba za izvođenjem radno intenzivnih pripremnih operacija, što ograničava opseg njegove primjene.

Kada se tlo odmrzne u radijalnom smjeru, toplina se širi u funtama radijalno od vertikalno postavljenih elemenata za tesanje, koji se unose u funte. Ova metoda na svoj način ekonomski pokazatelji zauzima srednju poziciju između dva prethodno opisana, a za njegovu implementaciju takođe je potreban značajan pripremni rad.

Prema vrsti rashladnog sredstva, razlikuju se sljedeće glavne metode odmrzavanja smrznutog tla.

Vatrogasna metoda se koristi za iskopavanje malih rovova zimi. Da biste to učinili, ekonomično je koristiti spojni sklop koji se sastoji od više metalnih kutija u obliku skraćenih konusa izrezanih duž uzdužne ose, od kojih se sastavlja neprekidna galerija. Prva od kutija je komora za sagorevanje u kojoj se sagoreva čvrsto ili tečno gorivo. Ispušna cijev posljednje kutije osigurava promaju, zahvaljujući kojoj proizvodi izgaranja prolaze duž galerije i zagrijavaju tlo ispod nje. Da bi se smanjio gubitak topline, galerija se posipa slojem odmrznute zemlje ili šljake. Traka odmrznutog tla prekrivena je piljevinom, a daljnje odmrzavanje u dubinu nastavlja se zbog topline akumulirane u tlu.

Metoda električnog grijanja temelji se na prolasku struje kroz zagrijani materijal, uslijed čega on dobiva pozitivnu temperaturu. Glavna tehnička sredstva su horizontalne ili vertikalne elektrode.

Prilikom odmrzavanja tla horizontalnim elektrodama, na površinu tla polažu se elektrode od trake ili okruglog čelika, čiji su krajevi savijeni za 15 ... 20 cm za spajanje na žice. Površina grijanog prostora prekrivena je slojem piljevine debljine 15 ... 20 cm, koja se navlaži fiziološki rastvor sa koncentracijom od 0,2 ... 0,5% tako da masa otopine nije manja od mase piljevine. U početku je navlažena piljevina provodni element, jer smrznuto tlo nije provodnik. Pod utjecajem topline stvorene u sloju piljevine, gornji sloj tla se otapa, koji se pretvara u strujni provodnik od elektrode do elektrode. Nakon toga, pod utjecajem topline, počinje otapanje sljedećeg sloja tla, a zatim i slojeva ispod. U budućnosti, sloj piljevine štiti grijano područje od gubitka topline u atmosferu, zbog čega je sloj piljevine prekriven krovnim papirom ili štitovima. Ova metoda se koristi kada je dubina smrzavanja funte do 0,7 m, potrošnja energije za zagrijavanje 1 m3 tla kreće se od 150 do 300 MJ, temperatura u piljevini ne prelazi 80 ... 90 ° C.

Odmrzavanje tla vertikalnim elektrodama vrši se pomoću armaturnih čeličnih šipki sa šiljastim donjim krajevima. S dubinom smrzavanja od 0,7 m, zabijaju se u zemlju u šahovskom uzorku do dubine od 20 ... 25 cm, a kako se gornji slojevi tla otapaju, uranjaju se na veću dubinu. Prilikom odmrzavanja od vrha do dna, potrebno je sistematski uklanjati snijeg i urediti zatrpavanje piljevine navlaženom fiziološkom otopinom. Režim grijanja za štapne elektrode je isti kao i za trakaste elektrode, a za vrijeme nestanka struje, elektrode treba sukcesivno produbljivati kako se tlo zagrijava do 1,3 ... 1,5 m. Nakon nestanka struje na 1 ... 2 dana , dubina odmrzavanja nastavlja da raste zbog topline akumulirane u tlu pod zaštitom sloja piljevine. Potrošnja energije u ovoj metodi je nešto manja nego kod metode horizontalne elektrode.

Primjenjujući grijanje odozdo prema gore, prije početka grijanja, potrebno je izbušiti bunare raspoređene u šahovnici do dubine koja prelazi debljinu smrznutog tla za 15 ... 20 cm. Potrošnja energije prilikom rezanja funte odozdo prema gore značajno je smanjena i iznosi 50 ... 150 MJ po 1 m3, a sloj piljevine nije potreban.

Kada se elektrode štapa produbljuju u temeljnu odmrznutu funtu i istovremeno se na dnevnu površinu stavlja ispun od piljevine impregniran fiziološkim rastvorom, dolazi do odmrzavanja i u smjeru odozgo prema dolje i odozdo prema gore. Istovremeno, intenzitet hrane pripremnog rada je mnogo veći nego u prve dvije opcije. Ova metoda se koristi samo u izuzetnim slučajevima, kada je potrebno piling odmrznuti funtu.

Odmrzavanje parom se zasniva na ulazu pare po funti, za šta se koriste posebna tehnička sredstva - parne igle, koje su metalna cijev dužine do 2 m, prečnika 25...50 mm. Na donjem dijelu cijevi montiran je vrh s rupama promjera 2 ... 3 mm. Igle su povezane sa parovodom fleksibilnim gumenim crevima sa slavinama. Igle se zakopavaju u bunare, prethodno izbušene do dubine od 70% dubine odmrzavanja. Bunari su zatvoreni zaštitnim poklopcima opremljenim žlijezdama za prolaz parne igle. Para se dovodi pod pritiskom od 0,06...0,07 MPa. Nakon ugradnje nagomilanih kapa, zagrijana površina se prekriva slojem termoizolacionog materijala (na primjer, piljevinom). Igle su raspoređene u razmaku između centara od 1 ... 1,5 m. Potrošnja pare po 1 m3 funte je 50 ... 100 kg. Ova metoda zahtijeva oko 2 puta veću potrošnju topline od metode duboke elektrode.

Zemljani radovi zimi su komplikovani potrebom za preliminarnom pripremom tla. Korištenje čekića ili druge varijante mehaničkog djelovanja nije uvijek opravdano, a ponekad je jednostavno nemoguće. Postoji mogućnost oštećenja podzemnih komunalija ili nanošenja štete obližnjim objektima. Zbog toga se široko koriste termičke metode utjecaja.

Tradicionalne vrste grijanja smrznutog tla

Mnoge tehnologije su razvijene na osnovu različitih principa termičkog djelovanja. Svaki od njih ima prednosti i nedostatke soje.

refleks pećnica

Brza, praktična i mobilna metoda je pogodna za rad u urbanim sredinama. Služi kao generator toplote nihrom žice 3,5 mm debljine. Smjer toplotnog zračenja koriguje se reflektorom od hromiranog lima debljine oko 1 mm.

Sam reflektor je zaštićen metalnim kućištem. Između zidova od dva metala nalazi se vazdušni jastuk, koji ima ulogu termičke zaštite. Peć se napaja na 127/220/380V i može zagrijati 1,5 m2 zemlje. Za zagrevanje kubni metar zemljištu je potrebno oko 50 kW/h električna energija i 10 sati. Značajni nedostaci metode:

visok rizik od strujnog udara za neovlaštene osobe. Zahtijeva ogradu i sigurnost tokom rada instalacije;
mala pokrivenost;
Za rad kompleksa od tri jedinice potreban je sistem napajanja kapaciteta oko 20 kW / h.

elektrode

Izrađeni su od okruglog ili trakastog čelika, zabijeni u zemlju i priključeni na napajanje. Površina tla je prekrivena piljevinom i natopljena fiziološkom otopinom. Ovaj sloj služi i kao provodnik i kao grijač.

Potrošnja električne energije za odmrzavanje kubnog metra tla je 40-60 kW, a proces traje 24-30 sati. Među nedostacima metode treba napomenuti:

velika vjerovatnoća strujnog udara za neovlaštene osobe;
potrebna je stalna opskrba električnom energijom;
odmrzavanje tla se provodi veoma dugo;

otvoreni plamen

Metoda se zasniva na sagorevanju tečnog ili čvrstog goriva u posebnom uređaju koji se sastoji od otvorenih rezervoara. Dizajn predviđa da prva kutija služi kao komora za sagorijevanje, a druga je opremljena ispušnom cijevi. Korisnici primjećuju nedostatke tehnologije:

značajni gubici toplotne energije;
prvo morate završiti set pripremnih radova;
štetnih emisija i potrebe za stalnim praćenjem.

Hemijska metoda

Za odmrzavanje tla uz pomoć hemijskih reagensa, u tlu se buše rupe. Zatim se u rupe ulije natrijum hlorid, koji otapa led. Cijeli proces traje šest do osam dana. Nedostaci hemijske metode:

odmrzavanje traje dugo;
potreba za uređenjem jama;
mnoga su pitanja uzrokovana ekološkom prihvatljivošću procesa;
materijali se ne mogu ponovo koristiti.

parne igle

Zapravo, cijev duga dva metra i promjera do 50 mm teško se može nazvati iglom. Nosi vodenu paru u zemlju. Da biste ugradili igle, prvo morate izbušiti rupe do dubine od najmanje 70% visine sloja odmrzavanja. Sami bunari, nakon spajanja na sistem za dovod pare, zatvaraju se kapama i prekrivaju slojem termoizolacionog materijala.

Glavni nedostaci metode su:

potreba za obukom;
potreba za generatorom pare;
stvaranje i dalje zamrzavanje kondenzata;
zahtijeva pažljivu kontrolu procesa.

Topla rashladna tečnost

Tlo se zagrijava toplim mineralom (100-200 stepeni Celzijusa), koji prekriva površinu zemlje. Otpad se često koristi putna proizvodnja- neispravan asfalt ili betonska strugotina. Vrijeme odmrzavanja je najmanje 20-30 sati. Od nedostataka ove metode treba napomenuti:

zavisnost od podizvođača;
gubitak toplote tokom isporuke rashladne tečnosti;
potreba za čišćenjem rashladnog sredstva nakon smrzavanja tla;
dug period odmrzavanja.

Cjevasti električni grijači

Tehnologija omogućava prijenos toplinske energije kontaktom. Električne igle djeluju kao radni elementi. To su metarske cijevi prečnika 50-60 mm. Unutra su ugrađeni električni grijači elementi.
Grijaći elementi se nalaze vodoravno u zemlji i serijski su spojeni na strujni krug. Nedostaci ove metode su:

potreba za stalnim praćenjem;
mogućnost strujnog udara;
mala površina za odmrzavanje;
potreba za pripremnim radovima.

Zagrijavanje tla termoelektromatima

Odlična alternativa postojećim metodama grijanja tla je njegovo zagrijavanje pomoću termomata. Omogućuju ravnomjerno zagrijavanje tla po cijeloj dubini i održavaju zadanu temperaturu u automatskom načinu rada.
Oprema je izrađena na bazi folija koje zrače toplinom. Proizvodi se u različitim veličinama i konfiguracijama. Debljina panela je oko 10 mm. Radi od jednofazne mreže i može generirati temperature do 70 0C. Usmjerena akcija infracrveno zračenje određuje visoku efikasnost uređaja.

Prednosti korištenja FlexiHeat termoelektromata.

Prodaja sa dostavom toplog peska u Moskvi za zagrevanje tla ili zemlje zimi.

Zapreminska gustina: 1,5 (t/m3)

Plaćanje do bezgotovinsko plaćanje PDV uključen. Plaćanje unaprijed 100%.

Isporuka sljedeći dan nakon uplate. Vrijeme putovanja kipera sa vrućim pijeskom je od 1 do 3 sata. Dostava u Moskvi se vrši u prvoj polovini dana.

karakteristike:

GOST 8736-93, TU 400-24-161-89
Klasa: II
Modul finoće: od 1,5 Mk do 2,8 Mk
Koeficijent filtracije: od 2 m/dan do 9,5 m/dan
Sadržaj prašine i čestica gline: do 10%
Sadržaj gline u grudama: do 5%
Boja: smeđa, žuta, svetlo žuta, smeđa, svetlo smeđa
Poreklo: Moskovska oblast, Vladimir region, Kaluga region.
Zapreminska gustina: 1,5 g / cm3 (t/m3)

Porijeklo: pješčane jame.

Područje primjene: za zagrijavanje gornjeg sloja zemljanog tla u zimskom periodu prilikom polaganja i popravke toplinskih mreža itd.

Metoda rudarenja: kopa se u pješčanicima na otvoreni način, postiže se zagrijavanjem u industrijskim pećima na temperaturu od 180 do 250 stepeni Celzijusa.

Dodatne informacije o vrućem pijesku u građevinarstvu:

Vrući pijesak u zimskom periodu služi kao nezamjenjiv materijal za zagrijavanje tla ili bilo kojeg drugog gornjeg tla kada temperature ispod nule prilikom polaganja raznih komunikacija ispod zemlje. Pri korištenju vrućeg pijeska postiže se učinak zagrijanog tla i postaje pogodnije za rad, pogotovo jer postoji velika vjerojatnost oštećenja prethodno postavljenih komunikacija, na primjer, mreže grijanja itd.

Vrući pijesak je sezonski proizvod, relevantan je samo na temperaturama ispod nule. Tokom proizvodnje dostiže prosječnu temperaturu od 220 stepeni Celzijusa, a kao rezultat toga iz njega ispari sva vlaga i potpuno utonu. Iako je ovaj kvalitet pijeska prije pokazatelj kvalitete za proizvodnju suhih mješavina, on se ne može primijeniti na vrući pijesak niti poboljšati njegove performanse za veći prijenos topline. To je više kao rezultat zagrijavanja na visokim temperaturama. Vrući pijesak je kvalitetan proizvod, jer pored toga što je sirovina za njega kvalitetna kamenolomni pijesak Klasa 2, još uvijek je zagrijana i sušena i u skladu je sa TU 400-24-161-89.

Prilikom naručivanja toplog pijeska u količini od 10 m3, njegova temperatura, u trenutku isporuke na objekt primjene, praktično se ne mijenja i zadržava visoke stope svojih kvalitetnih svojstava. Praksa unošenja i korištenja vrućeg pijeska po pravilu se koristi uoči dana izvođenja radova, na primjer, od večeri dana nakon kojeg se posao obavlja. Deset sati je dovoljno da se gornji sloj zemlje zagrije i pripremi dalji rad, dok se pijesak u tom periodu ne smrzava.

Značajan dio teritorije Rusije nalazi se u područjima sa dugim i oštrim zimama. Međutim, izgradnja se izvodi tokom cijele godine, s tim u vezi, oko 15% ukupne zapremine zemljanih radova mora se izvesti u zimskim uslovima i kada je tlo smrznuto. Karakteristika razvoja tla u smrznutom stanju je da kada se tlo smrzava, njegova mehanička čvrstoća se povećava, a razvoj postaje teži. Zimi se radni intenzitet iskopa značajno povećava ( ručni rad 4 ... 7 puta, mehanizirano 3 ... 5 puta), upotreba nekih mehanizama je ograničena - bageri, buldožeri, strugači, grejderi, istovremeno se iskopi zimi mogu izvoditi bez kosina. Voda, s kojom ima mnogo nevolja u toploj sezoni, u smrznutom stanju postaje saveznik građevinara. Ponekad nema potrebe za nabijanjem limova, gotovo uvijek za drenažu. Ovisno o specifičnim lokalnim uvjetima, koriste se sljedeće metode razvoja tla:

■ zaštita tla od smrzavanja praćena razvojem konvencionalnim metodama;

■ odmrzavanje tla sa razvojem u odmrznutom stanju;

■ razvoj tla u smrznutom stanju uz prethodno rahljenje;

■ direktan razvoj smrznutog tla.

5.11.1. Zaštita tla od smrzavanja

Ova metoda se zasniva na vještačkom stvaranju termoizolacionog pokrivača na površini površine predviđene za uređenje u zimskom periodu, uz razvoj tla u otopljenom stanju. Zaštita se vrši prije nastupanja stabilnih negativnih temperatura, uz rano uklanjanje površinskih voda iz izolovanog prostora. Koriste se sljedeće metode termoizolacionog premaza: prethodno rahljenje tla, oranje i drljanje tla, poprečno rahljenje, pokrivanje površine tla grijačima itd.

Prethodno rahljenje tla, kao i oranje i drljanje, obavljaju se uoči početka zimskog perioda na lokaciji namijenjenoj za razvoj u zimskim uvjetima. Prilikom rahljenja površine tla gornji sloj dobiva labavu strukturu sa zatvorenim šupljinama ispunjenim zrakom koje imaju dovoljna svojstva toplinske izolacije. Oranje se vrši traktorskim plugovima ili riperima do dubine od 30...35 cm, nakon čega sledi drljanje do dubine od 15...20 cm, ukupna dubina smrzavanja je cca 73. Snežni pokrivač se može povećati pomeranjem snega. na gradilište buldožerima ili motornim grejderima ili postavljanjem više redova snježnih ograda od rešetkastih štitova dimenzija 2 X 2 m na udaljenosti od 20 ... 30 m reda od reda okomitog na smjer preovlađujućeg vjetra.

Duboko rahljenje se vrši bagerima do dubine od 1,3. ..1,5 m prenošenjem razvijenog tla na lokaciju na kojoj će se u budućnosti nalaziti zemljani radovi.

Unakrsno otpuštanje površine do dubine od 30 ... 40 cm, čiji se drugi sloj nalazi pod uglom od 60 ... .3,5 mjeseci, ukupna dubina smrzavanja naglo se smanjuje.

Predtretman površine tla mehaničkim rahljenjem posebno je efikasan u zagrijavanju ovih područja zemlje.

Zaklon površine tla grijačima. Za to se koriste jeftini lokalni materijali - lišće drveća, suha mahovina, treset, slamnate prostirke, strugotine, piljevina, snijeg. Najlakši način je položiti ove grijače s debljinom sloja od 20 ... 40 cm direktno na tlo. Takva površinska izolacija koristi se uglavnom za male udubine.

Sklonište sa vazdušni jaz. Učinkovitija je upotreba lokalnih materijala u kombinaciji sa zračnim rasporom. Da biste to učinili, na površinu tla polažu se kreveti debljine 8 ... .10 cm, na njih se postavljaju ploče ili drugi improvizirani materijal - grane, šipke, trska; preko njih se odozgo sipa sloj piljevine ili strugotine debljine 15-20 cm, štiteći ih od otpuhavanja vjetrom. Takvo sklonište je izuzetno efikasno u uslovima centralne Rusije, zapravo štiti tlo od smrzavanja tokom cele zime. Preporučljivo je povećati površinu zaklona (izolacije) sa svake strane za 2 ... 3 m, što će zaštititi tlo od smrzavanja ne samo odozgo, već i sa strane.

S početkom razvoja tla, mora se izvršiti brzim tempom, odmah do cijele potrebne dubine i na malim površinama. U tom slučaju, izolacijski sloj se mora ukloniti samo na razvijenom području, inače će se u teškim mrazima brzo formirati smrznuta kora tla, što otežava izvođenje radova.

5.11.2. Metoda odmrzavanja tla sa razvojem u otopljenom stanju

Odmrzavanje nastaje zbog termičkih efekata i karakteriše ga značajan radni intenzitet i troškovi energije. Koristi se u rijetkim slučajevima kada su druge metode neprihvatljive ili neprihvatljive - u blizini postojećih komunikacija i kablova, u skučenim uvjetima, tokom hitnih i popravnih radova.

Metode odmrzavanja se klasificiraju prema smjeru širenja topline u tlu i prema korištenom nosaču topline (sagorijevanje goriva, para, topla voda, električna energija). U pravcu odmrzavanja, sve metode su podeljene u tri grupe.

Odmrzavanje tla od vrha do dna. Toplota se širi u vertikalnom smjeru od dnevne površine duboko u tlo. Metoda je najjednostavnija, praktički ne zahtijeva pripremne radove, najčešće je primjenjiva u praksi, iako je sa stanovišta ekonomične potrošnje energije najnesavršenija, jer se izvor topline nalazi u zoni hladnog zraka, stoga , značajni gubici energije u okolni prostor su neizbježni.

Odmrzavanje tla odozdo prema gore. Toplina se širi od donje granice smrznutog tla do dnevne površine. Metoda je najekonomičnija, jer se lemljenje odvija pod zaštitom smrznute kore tla i gubitak topline u prostor je praktički isključen. Potrebna toplinska energija može se djelomično uštedjeti ostavljanjem gornje kore tla u smrznutom stanju. Ima najnižu temperaturu, pa je potrebno mnogo energije za lemljenje. Ali ovaj tanak sloj tla od 10...15 cm će slobodno razvijati bager, za to će snaga mašine biti dovoljna. Glavni nedostatak ove metode je potreba za izvođenjem radno intenzivnih pripremnih operacija, što ograničava njen opseg.

Radijalno odmrzavanje tla zauzima srednju poziciju između dvije prethodne metode u pogledu potrošnje toplinske energije. Toplota se radijalno raspoređuje u tlo od vertikalno postavljenih grijaćih elemenata, ali da bi se ugradili i priključili na rad potrebni su značajni pripremni radovi.

Za odmrzavanje tla bilo kojom od ove tri metode potrebno je prvo očistiti područje od snijega kako se ne bi trošila toplinska energija na odmrzavanje i nedopustivo je prekomjerno vlaženje tla.

Ovisno o korištenom nosaču topline, postoji nekoliko metoda odmrzavanja.

Odmrzavanje direktnim sagorevanjem goriva. Ako je zimi potrebno iskopati 1 ... 2 rupe, najjednostavnije rješenje je obići vatru. Održavanje vatre tokom smjene će dovesti do odmrzavanja zemlje ispod nje za 30 ... možete ponovo zapaliti vatru ili razviti odmrznuto tlo i zapaliti vatru na dnu jame. Metoda se koristi izuzetno rijetko, jer se samo mali dio toplinske energije troši produktivno.

Vatrogasna metoda je primenljiva za vađenje manjih rovova, koristi se vezna konstrukcija (slika 5.41) iz većeg broja metalnih kutija krnjeg tipa, od kojih se lako sastavlja galerija potrebne dužine, u prvoj od njih se postavljaju komora za sagorevanje za čvrsto ili tečno gorivo (ogrevno drvo, tečno i gasovito gorivo sa sagorevanjem kroz mlaznicu). Toplotna energija pomiče se do ispušne cijevi posljednje kutije, što stvara potrebnu promaju, zahvaljujući kojoj vrući plinovi prolaze duž cijele galerije, a tlo ispod kutija se zagrijava cijelom dužinom. Poželjno je izolirati gornji dio kutije, često se kao grijač koristi odmrznuto tlo. Nakon promjene, jedinica se uklanja, traka odmrznutog tla se prekriva piljevinom, dalje lemljenje se nastavlja zbog topline akumulirane u tlu.

Električno grijanje. Suština ove metode je propuštanje električne struje kroz tlo, zbog čega ono dobiva pozitivnu temperaturu. Koristite horizontalne i vertikalne elektrode u obliku šipki ili čeličnih traka. Za početno kretanje električne struje između štapova potrebno je stvoriti vodljivi medij. Takvo okruženje može biti odmrznuto tlo, ako se elektrode zabiju u tlo do odmrznutog tla, ili na površinu tla, očišćenu od snijega, sipati sloj piljevine debljine 15 ... 20 cm, navlaženu fiziološkom otopinom rastvor sa koncentracijom od 0,2-0,5%. U početku, navlažena piljevina je provodni element. Pod utjecajem topline stvorene u sloju piljevine, gornji sloj tla se zagrijava, lemi i sam postaje provodnik struje od jedne do druge elektrode. Pod uticajem toplote donji slojevi tla se odmrzavaju. Nakon toga, distribucija toplotne energije se vrši uglavnom u debljini tla, sloj piljevine samo štiti grijano područje od gubitka topline u atmosferu, za što je preporučljivo pokriti sloj piljevine rolni materijali ili štitove. Ova metoda je prilično učinkovita na dubini smrzavanja ili odmrzavanja tla do 0,7 m. Potrošnja električne energije za grijanje 1 m3 tla varira između 150 ... 300 kWh, temperatura zagrijane piljevine ne prelazi 80 ... 90 ° C .

Rice. 5.41. Postrojenje za odmrzavanje tla sa tečnim gorivom:

a - opšti oblik; b - shema izolacije kutije; 1 - mlaznica; 2 - izolacija (posipanje odmrznutim tlom); 3 - kutije; 4 - izduvna cijev; 5 - šupljina odmrznutog tla

Odmrzavanje tla sa trakastim elektrodama položenim na površinu tla, očišćenu od snijega i krhotina, što je moguće ravnije. Krajevi glačala su savijeni prema gore za 15 ... 20 cm za spajanje na električne žice. Površina grijanog prostora prekrivena je slojem piljevine debljine 15 ... 20 cm navlaženom otopinom natrijum hlorida ili kalcijuma konzistencije od 0,2 ... 0,5%. Budući da tlo u smrznutom stanju nije provodnik, u prvoj fazi struja se kreće kroz piljevinu navlaženu otopinom. Nadalje, gornji sloj tla se zagrijava i odmrznuta voda počinje provoditi električnu struju, proces na kraju ide duboko u tlo, piljevina počinje djelovati kao toplinska zaštita zagrijanog područja od gubitka topline u atmosferu. Piljevina odozgo je obično prekrivena krovnim papirom, staklenim staklom, štitovima i drugim zaštitnim materijalima. Metoda je primjenjiva na dubini grijanja do 0,6 ... 0,7 m, budući da na većim dubinama napon opada, tla su manje intenzivno uključena u rad, zagrijavaju se mnogo sporije. Osim toga, od jeseni su dovoljno zasićeni vodom, što zahtijeva više energije da pređu u odmrznuto stanje. Potrošnja energije kreće se od 50-85 kWh po 1 m3 tla.

Odmrzavanje tla pomoću štapnih elektroda (slika 5.42). Ova metoda provode se od vrha do dna, odozdo prema gore i kombinovanim metodama. Kada se tlo odmrzava vertikalnim elektrodama, armaturne željezne šipke sa šiljastim donjim krajem zabijaju se u tlo u šahovnici, obično pomoću okvira 4x4 m s poprečno zategnutim žicama; razmak između elektroda je u rasponu od 0,5-0,8 m.

Rice. 5.42. Odmrzavanje tla dubokim elektrodama:

a - odozdo prema gore; b - od vrha do dna; 1 - odmrznuto tlo; 2 - smrznuto tlo; 3- električna žica; 4 - elektroda, 5 - sloj hidroizolacioni materijal; 6 - sloj piljevine; I-IV - slojevi za odmrzavanje

Prilikom zagrijavanja od vrha do dna, površina se prethodno čisti od snijega i leda, šipke se zabijaju u zemlju za 20 ... 25 cm, postavlja se sloj piljevine natopljen otopinom soli. Kako se tlo zagrijava, elektrode se zabijaju dublje u tlo. Optimalna dubina grijanja bit će unutar 0,7 ... 1,5 m. Trajanje odmrzavanja tla pod utjecajem električne struje je približno 1,5 ... ...2 dana Razmak između elektroda je 40...80 cm, potrošnja energije je smanjena za 15...20% u odnosu na trakaste elektrode i iznosi 40...75 kWh po 1 m3 tla.

Prilikom zagrijavanja odozdo, buše se bunari i ubacuju elektrode do dubine koja prelazi dubinu smrznutog tla za 15 ... 20 cm. Struja između elektroda teče kroz odmrznuto tlo ispod nivoa smrzavanja, kada se zagrije, tlo zagrijava gornje slojeve, koji su također uključeni u rad. Ovom metodom sloj piljevine nije potreban. Potrošnja energije je 15...40 kW/h po 1 m3 tla.

Treća, kombinovana metoda, odvija se kada se elektrode zakopaju u odmrznuto tlo ispod i na dnevnu površinu se postavi ispun od piljevine impregniran fiziološkim rastvorom. Električni krug zatvara se na vrhu i na dnu, odmrzavanje tla će se odvijati odozgo prema dolje i odozdo prema gore u isto vrijeme. Budući da je složenost pripremnih radova ovom metodom najveća, njena upotreba može biti opravdana samo u izuzetnim slučajevima kada je potrebno ubrzano odmrzavanje tla.

Odmrzavanje strujama visoke frekvencije. Ova metoda vam omogućava da drastično smanjite pripremne radove, jer smrznuto tlo zadržava vodljivost na visokofrekventne struje, tako da nema potrebe za velikom dubinom elektroda u tlu i zasipanjem piljevinom. Udaljenost između elektroda može se povećati na 1,2 m, odnosno njihov broj je skoro prepolovljen. Proces odmrzavanja tla odvija se relativno brzo. Ograničena upotreba metode povezana je sa nedovoljnom proizvodnjom visokofrekventnih strujnih generatora.

Jedna od metoda koja je sada izgubila svoju efikasnost i zamijenjena modernijim je odmrzavanje tla parnim ili vodenim iglicama. Za ovaj dan potrebno je imati izvore vruća voda i pare, na maloj, do 0,8 m dubine smrzavanja tla. Parne igle su metalna cijev dužine do 2 m i prečnika 25...50 mm. Na donjem dijelu cijevi montiran je vrh s rupama promjera 2 ... 3 mm. Igle su spojene na parni cjevovod fleksibilnim gumenim crijevima sa slavinama na njima. Igle se ubacuju u bušotine prethodno izbušene do dubine približno jednake 70% dubine odmrzavanja. Bušotine su zatvorene zaštitnim kapama, opremljene žlijezdama za prolaz parne igle. Para se dovodi pod pritiskom od 0,06...0,07 MPa. Nakon ugradnje nagomilanih kapa, zagrijana površina se prekriva slojem termoizolacionog materijala, najčešće piljevine. Iglice su raspoređene u razmaku između centara od 1 1,5 m.

Potrošnja pare po 1 m3 tla je 50 ... 100 kg. Zbog oslobađanja latentne topline isparavanja parom u tlu, zagrijavanje tla je posebno intenzivno. Ova metoda zahtijeva oko 2 puta više toplinske energije nego metoda vertikalne elektrode.

Odmrzavanje tla termalnim električnim grijačima. Ova metoda se temelji na prijenosu topline na smrznuto tlo kontaktom. Kao glavni tehnička sredstva Koriste se električne prostirke, napravljene od posebnog materijala koji provodi toplinu kroz koji se propušta električna struja. Pravougaone prostirke, čije dimenzije mogu da pokriju površinu od 4 ... 8 m2, polažu se na odmrznuto područje i spajaju na izvor napajanja od 220 V. U tom slučaju, stvorena toplota se efektivno širi od vrha do dna u debljinu. smrznutog tla, što dovodi do njegovog odmrzavanja. Vrijeme potrebno za odmrzavanje ovisi o temperaturi okoline i dubini smrzavanja tla i u prosjeku iznosi 15-20 sati.

5.11.3. Razvoj tla u smrznutom stanju uz prethodno rahljenje

Otpuštanje smrznutog tla s naknadnim razvojem strojevima za zemljane radove i zemljane radove izvodi se mehaničkom ili eksplozivnom metodom.

Mehaničko rahljenje smrznutog tla savremenim građevinskim mašinama povećana snaga postaje sve rašireniji. U skladu sa zahtjevima okoline, prije zimskog razvoja tla potrebno je jesenji period buldožerom ukloniti sloj biljne zemlje sa gradilišta planiranog za izgradnju. Mehaničko rahljenje se zasniva na rezanju, cijepanju ili usitnjavanju smrznutog tla statičkim (sl. 5.43) ili dinamičkim djelovanjem.

Rice. 5.43. Otpuštanje smrznutog tla statičkim udarom:

a - buldožer sa aktivnim zubima, b - bager-riper, 1 - pravac labavljenja

Dinamičnim udarom na tlo ono se cijepa ili cijepa čekićima sa slobodnim padom i usmjerenim čekićima (sl. 5.44). Na taj način se rahljenje tla vrši čekićima slobodnog pada (kuglični i klinasti čekić) okačenim na užad na granama bagera, odnosno usmjerenim čekićima, kada se rahljenje vrši usitnjavanjem tla. Mehaničko labavljenje omogućava njegov razvoj mašinama za zemljane radove i zemljane radove. Čekići težine do 5 tona ispuštaju se sa visine od 5 ... 8 m: čekić u obliku lopte preporučuje se za rahljenje pješčanih i pjeskovitih ilovastih tla, klinasti čekići - za glinu (sa dubinom smrzavanja od 0,5 ... 0,7 m). Kao usmjereni čekić, dizel čekići na bagerima ili traktorima se široko koriste; omogućavaju uništavanje smrznutog tla do dubine do 1,3 m (sl. 5.45).

Statički efekat se zasniva na kontinuiranoj sili rezanja u smrznutom tlu posebnog radnog tijela - zuba ripera, koji može biti radna oprema hidrauličnog rovokopača ili dodatak na traktorima Powerful.

Otpuštanje traktorskim statičkim riperima podrazumijeva poseban nož (zub) kao dodatak, čija se sila rezanja stvara zbog vučne sile traktora.

Mašine ovog tipa su dizajnirane za sloj po sloj rahljenja tla do dubine od 0,3 ... 0,4 m. Broj zubaca zavisi od snage traktora, sa minimalnom snagom traktora od 250 KS. koristi se jedan zub. Otpuštanje tla vrši se paralelnim prodorima sloj po sloj svakih 0,5 m, nakon čega slijede poprečni prodori pod uglom od 60...900 u odnosu na prethodne. Premještanje rastresite zemlje u deponiju vrši se buldožerima. Preporučljivo je pričvrstiti priključke direktno na buldožer i koristiti ih za samostalno pomicanje rastresite zemlje (vidi sliku 5.21). Kapacitet ripera 15...20 m3/h.

Sposobnost statičkih ripera da slojevito razviju smrznuto tlo omogućava njihovu upotrebu bez obzira na dubinu smrzavanja tla. Moderni riperi na bazi traktora sa buldožerskom opremom, zbog svojih širokih tehnoloških mogućnosti, imaju široku primjenu u građevinarstvu. To je zbog njihove visoke ekonomske efikasnosti. Dakle, trošak razvoja tla uz korištenje ripera u odnosu na eksplozivnu metodu rahljenja je 2...3 puta manji. Dubina labavljenja kod ovih mašina je 700...1400 mm.

Sl.5.45. Šema zajednički rad dizel čekić i prednji bager

Eksplozijsko rahljenje smrznutog tla je efikasno u slučaju većeg obima razvoja smrznutog tla. Metoda se koristi uglavnom u nerazvijenim područjima, a u ograničenim izgrađenim područjima - korištenjem skloništa i lokalizatora eksplozije (teški teretne ploče).

U zavisnosti od dubine smrzavanja tla vrši se miniranje (sl. 5.46):

■ metodom punih i proreznih punjenja na dubini smrzavanja tla do 2 m;

■ korištenjem punjenja za bušotine i proreze na dubini smrzavanja većoj od 2 m.

Rupe se buše promjera 22 ... 50 mm, bunari - 900 ... 1100 mm, razmak između redova se uzima od 1 do 1,5 m. Vymi myaptnyami glodalice tipa ili šipke. Od tri susjedna proreza, eksploziv se postavlja samo u srednji, vanjski i srednji prorez kako bi se kompenzirao pomak smrznutog tla tokom eksplozije i smanjio seizmički efekat. Prorezi se pune izduženim ili koncentriranim nabojima, nakon čega se odozgo prekrivaju otopljenim pijeskom. Kvalitetnim izvođenjem pripremnih radova u procesu miniranja, smrznuto tlo se potpuno drobi bez oštećenja zidova jame ili rova.

Rice. 5.46. Metode za otpuštanje smrznutog tla eksplozijom:

a - punjenja za eksplozije; b - isto, niz bušotina; u - isto, kotao; g - isto, male komore; e, f - isto, komora; g - isto, prorezno; 1 - eksplozivno punjenje; 2 - stabljika; 3 - lice grudi; 4 - rukav; 5 - jama; b - aditi; 7 - radni razmak; 8 - kompenzacijski jaz

Eksplozijama rastreseno tlo razvijaju bageri ili mašine za zemljane radove.

5.11.4. Direktan razvoj smrznutog tla

Razvoj (bez prethodnog popuštanja) može se izvesti na dvije metode - blok i mehanički.

Metoda blokovskog rudarenja primjenjiva je na velikim površinama i zasniva se na činjenici da se čvrstoća smrznutog tla narušava rezanjem na blokove. Uz pomoć priključaka na traktoru - mašini za šipke, tlo se reže međusobno okomitim prodorima u blokove širine 0,6 ... 1,0 m (sl. 5.47). Uz plitku dubinu smrzavanja (do 0,6 m), dovoljno je napraviti samo uzdužne rezove.

Mašine za rezanje proreza imaju jedan, dva ili tri rezna lanca montirana na traktore ili rovokopače. Mašine za šipke omogućavaju izrezivanje proreza dubine 1,2 ... 2,5 m u smrznutom tlu. Koriste čelične zube sa oštricom od izdržljive legure, što im produžava vijek trajanja, a kada se istroše ili istroše, omogućavaju im da se brzo istroše. zamijenjen. Razmak između šipki se uzima, ovisno o tlu, nakon 60 ... 100 cm.Razvoj se vrši rovokopačima sa velikom korpom ili se blokovi zemlje dovlače buldožerima ili koncesionarima od izgrađenog mjesta do deponije. .

Sl.5.47. Šema blokovskog razvoja tla:

a - rezanje utora mašinom za šipke; b - isto, sa vađenjem blokova traktorom; c - izrada jame sa vađenjem blokova smrznutog tla kranom; I - sloj smrznutog tla; 2 - lanci za rezanje (šipke); 3 - bager; 4 - pukotine u smrznutom tlu; 5 - sjeckani blokovi zemlje; 6 - blokovi pomaknuti sa platforme; 7 - kranski stolovi; 8 - vozilo; 9 - hvat za krpelja; 10 - građevinska dizalica; 11 - traktor

Mehanička metoda se zasniva na sili, a češće u kombinaciji sa udarnim ili vibracijskim efektom na nizu smrznutog tla. Metoda se sprovodi korišćenjem konvencionalnih mašina za zemljane radove i zemljane radove i mašina sa radnim tijelima posebno dizajniranim za zimske uslove (Sl. 5.48).

Konvencionalne serijske mašine koriste se u početnom periodu zime, kada je dubina smrzavanja tla neznatna. Prednji i rovokopač mogu razviti tlo na dubini smrzavanja od 0,25 ... 0,3 m; sa kantom kapaciteta većeg od 0,65 m3-0,4 m3; bager vuče - do 0,15 m; buldožeri i strugači mogu razviti smrznuto tlo do dubine od 15 cm.

Rice. 5.48. mehanički način direktan razvoj tla:

a - kašika bagera sa aktivnim zubima; b - iskop tla bager-rovokopačem i hvataljkom; c - mašina za zemljane radove i glodanje; 1 - kanta; 2 - zub kante; 3 - bubnjar; 4 - vibrator; 5 - uređaj za hvatanje; b - nož buldožera; 7 - hidraulični cilindar za podizanje i spuštanje radnog tijela; 8 - radno tijelo (rezač)

Za zimske uslove razvijena je specijalna oprema za bagere sa jednom kašikom - kašike sa aktivnim vibro-udarnim zubima i kašike sa hvataljkom. Potrošnja energije za rezanje tla je oko 10 puta veća nego za usitnjavanje. Montaža u reznu ivicu kašike bagera vibroudarnih mehanizama, sličnih po radu čekiću, donosi dobri rezultati. Zbog prevelike sile rezanja, takvi bageri s jednom korpom mogu razviti niz smrznutog tla u slojevima. Proces rahljenja i iskopavanja tla je isti.

Razvoj tla se također vrši pomoću rotornih bagera posebno dizajniranih za kopanje rovova u smrznutom tlu. U tu svrhu, poseban alat za rezanje u obliku očnjaka, zuba ili krunica sa umetcima od tvrdog metala, postavljenih na kante. Na sl. 5.48, a prikazuje radno tijelo rotornog bagera sa aktivnim zupcima za razvoj kamenih i smrznutih tla.

Sloj po sloj razvijanje tla može se vršiti specijaliziranom mašinom za zemljane radove i glodalicu koja uklanja strugotine dubine do 0,3 m i širine 2,6 m. Pomicanje razvijenog smrznutog tla vrši se pomoću buldožerske opreme uključene u mašinu. komplet.

Složenost vađenja smrznutog tla je izuzetno visoka zbog njegove značajne mehaničke čvrstoće. Osim toga, smrznuto stanje tla otežava zadatak njegovog iskopavanja zbog nemogućnosti korištenja nekih vrsta mašina za zemljane radove i zemljane radove, smanjujući produktivnost i ubrzano trošenje radnih dijelova opreme. Pa ipak, smrznuto tlo ima jednu prednost - u njemu je moguće kopati jame bez nagiba.

Postoje četiri glavna načina iskopavanja tokom hladne sezone:

zaštita zemljište radovi od smrzavanja uz daljnju upotrebu konvencionalnih mašina za zemljane radove;
prethodno rahljenje i otkopavanje smrznutog tla;
direktno rudarenje u smrznutom stanju, tj. bez ikakve pripreme;
dovođenje u odmrznuto stanje i naknadno iskopavanje.

Pogledajmo detaljnije svaku od ovih metoda.

Zaštita tla od smrzavanja

Zaštita tla od niskih temperatura osigurava se otpuštanjem gornjeg sloja, pokrivanjem izolacijskim materijalima i izlivanjem vodenih otopina soli.

Oranje i drljanje zemljišne parcele vrši se u sektoru daljih radova na vađenju zemljišta. Rezultat takvog popuštanja je ulaz veliki broj zraka u slojeve tla, stvaranje zatvorenih zračnih šupljina koje sprječavaju prijenos topline i održavaju pozitivnu temperaturu u tlu. Oranje se vrši riperima ili faktorskim plugovima, dubina mu je 200-350 mm. Zatim se vrši drljanje u jednom ili dva smjera (poprečno) do dubine od 150-200 mm, što u konačnici povećava termoizolacijska svojstva tla za najmanje 18-20%.
Ulogu grijača pri pokrivanju mjesta budućih radova obavljaju jeftini lokalni materijali - suha mahovina, piljevina i strugotine, otpalo lišće drveća, šljaka i slamnati prostirke, možete koristiti PVC film. Rasuti materijali se postavljaju na površinu u sloju od 200-400 mm. Zagrijavanje površine tla najčešće se provodi na malim parcelama.

Smrznuto tlo - rahljenje i iskop

Za smanjenje mehaničke čvrstoće zimskog tla koriste se metode njegove mehaničke i eksplozivne obrade. Vađenje ovako rastresene zemlje se zatim izvodi na uobičajen način - uz pomoć mašina za zemljane radove.

Mehaničko otpuštanje. U procesu njegove implementacije tlo se siječe, cijepa i cijepa zbog opterećenja statičke ili dinamičke prirode.

Statička opterećenja na smrznutom tlu proizvodi metalni alat reznog tipa - zub. Posebna hidraulički pogonjena konstrukcija, opremljena jednim ili više zubaca, vozi se po gradilištu dok je postavljena na bager gusjeničar. Ova metoda omogućava uklanjanje tla u slojevima do dubine od 400 mm za svaki prolaz. U procesu otpuštanja, instalacija opremljena zubom prvo se povlači paralelno s prethodnim prolazima s udubljenjem od 500 mm od njih, a zatim se izvodi poprečno na njih pod kutom od 60 do 90 °. Količina iskopa smrznutog tla u isto vrijeme dostiže 20 kubnih metara na sat. Sloj po sloj statički razvoj smrznutog tla osigurava korištenje instalacija za rahljenje na bilo kojoj dubini smrzavanja tla.

Udarna opterećenja na površine tla mogu smanjiti mehaničku čvrstoću smrznute zemlje zbog dinamičkog udara. Čekići sa slobodnim padom koriste se za cijepanje i otpuštanje, ili usmjereni čekići za cijepanje. U prvom slučaju koristi se čekić u obliku kugle ili stošca najveće mase od 5 tona - učvršćuje se užetom na granu bagera i nakon podizanja na visinu od pet do osam metara ispušta se na gradilište. Čekići u obliku kugle najprikladniji su za pješčanik i pješčanu ilovaču, konusni čekići su efikasni na glinenim tlima - pod uslovom da dubina smrzavanja ne prelazi 700 mm.

Usmjereno djelovanje na zaleđenom tlu vrši se dizel čekićima postavljenim na traktor ili bager. Koriste se na bilo kojem tlu, podložno dubini smrzavanja ne većoj od 1300 mm.

Smanjenje čvrstoće smrznutog tla pomoću eksplozije je najefikasnije - ova metoda vam omogućava da izvedete zimsko iskopavanje na dubini od 500 mm i, ako je potrebno, izvučete značajne količine. U neizgrađenim područjima izvodi se otvorena eksplozija, a u djelomično izgrađenim područjima potrebno je prvo postaviti zaklone i graničnike eksplozije - masivne ploče od metala ili armiranog betona. Eksplozivno polaže se u prorez ili bušotinu (sa dubinom labavljenja do 1500 mm), a ako je potrebno iskopavanje na većoj dubini - u proreze i bunare. Za rezanje utora, bušenje ili glodalice, prorezi se prave na udaljenosti od 900-1200 mm jedan od drugog.

Eksplozivi se postavljaju u srednji (centralni) prorez, a susjedni prorezi će osigurati kompenzaciju za eksplozivno pomicanje smrznutog tla i prigušiti udarni val, čime će se spriječiti oštećenja izvan radnog područja. U utor se stavlja izduženo punjenje ili nekoliko kratkih punjenja odjednom, zatim se puni pijeskom i zbija. Nakon eksplozije, smrznuto tlo u radnom sektoru će biti potpuno smrvljeno, dok će zidovi rova ili jame, čija je izrada bila svrha iskopa, ostati netaknuti.

Razvoj smrznutog tla bez njegove pripreme

Postoje dvije metode direktnog razvoja tla na niskim temperaturama - mehanički i blok.

Tehnologija mehaničkog razvoja smrznutog tla temelji se na djelovanju sile, u nekim slučajevima uključujući udare i vibracije. Prilikom njegove implementacije koriste se kako konvencionalne mašine za zemljane radove, tako i one opremljene specijalnim alatima.

Na malim dubinama smrzavanja, za iskop zemlje koriste se konvencionalne mašine za zemljane radove: bageri sa direktnom ili obrnutom kašikom; dragline; strugači; buldožeri. Bageri sa jednom kašikom mogu biti opremljeni posebnim priključcima - kašikama sa hvataljkama i vibro-udarnim zubima. Takva oprema omogućava djelovanje na smrznuto tlo prekomjernom silom rezanja i izvođenje njegovog razvoja sloj po sloj, kombinirajući rahljenje i iskopavanje u jednoj radnoj operaciji.

Vađenje zemlje sloj po sloj vrši se specijalnom jedinicom za zemljane radove i glodanje, koja sa radilišta reže slojeve širine 2600 mm i dubine do 300 mm. Dizajn ove mašine predviđa opremu buldožera koja obezbeđuje kretanje posečene zemlje.

Suština blokovskog razvoja tla je rezanje smrznutog tla u blokove sa njihovim naknadnim vađenjem traktorom, bagerom ili građevinskom dizalicom. Blokovi se režu piljenjem kroz tlo sa rezovima okomitim jedan na drugi. Ako je tlo plitko smrznuto - do 600 mm - tada je za izvlačenje blokova dovoljno napraviti rezove duž stranice. Prorezi se izrezuju do 80% dubine do koje je tlo zamrznuto. Ovo je sasvim dovoljno, jer sloj slabe mehaničke čvrstoće, koji se nalazi između zone smrznutog tla i zone koja održava pozitivnu temperaturu, neće ometati odvajanje blokova tla. Udaljenost između proreza-proreza treba biti približno 12% manja od širine ruba kašike bagera. Vađenje blokova tla vrši se pomoću rovokopača, jer. istovariti ih iz ravne kašike lopate je prilično teško.

Metode za odmrzavanje smrznutog tla

Klasificiraju se prema smjeru dovoda topline u tlo i vrsti rashladne tekućine koja se koristi. Ovisno o smjeru dovoda toplinske energije, postoje tri načina odmrzavanja tla - gornji, donji i radijalni.

Gornji dovod toplote u tlo je najmanje efikasan - izvor toplotne energije se nalazi u vazdušnom prostoru i aktivno se hladi vazduhom, tj. veliki dio energije se gubi. Međutim, ovaj način odmrzavanja je najlakše organizirati i to je njegova prednost.

Postupak odmrzavanja, koji se izvodi iz podzemlja, praćen je minimalnim troškovima energije, jer se toplina distribuira ispod čvrstog sloja leda na površini tla. Glavni nedostatak ove metode je potreba za izvođenjem složenih pripremnih mjera, pa se rijetko koristi.

Radijalna distribucija toplotne energije u tlu vrši se uz pomoć termoelemenata koji su vertikalno uvučeni u tlo. Efikasnost radijalnog odmrzavanja je između rezultata gornjeg i donjeg zagrijavanja tla. Za implementaciju ove metode potrebni su nešto manji, ali ipak prilično veliki obim posla na pripremi grijanja.

Odmrzavanje tla zimi se vrši upotrebom vatre, električnih termoelemenata i vruće pare.
Tehnika pečenja primjenjiva je za kopanje relativno uskih i plitkih rovova. Na površini radilišta izložena je grupa metalnih kutija, od kojih je svaka skraćeni konus prerezan na pola. Postavljaju se isečenom stranom na tlo blizu jedna uz drugu i formiraju galeriju. Gorivo se stavlja u prvu kutiju, koja se zatim zapali. Galerija kutija postaje horizontalni dimnjak - napa dolazi iz posljednje kutije, a proizvodi sagorijevanja kreću se duž galerije i zagrijavaju tlo. Da bi se smanjio gubitak topline od kontakta tijela kanala sa zrakom, oni su prekriveni šljakom ili odmrznutim tlom s mjesta na kojem su radovi ranije obavljeni. Traka odmrznute zemlje koja se formira na kraju zagrijavanja mora biti prekrivena piljevinom ili prekrivena PVC folijom kako bi akumulirana toplina doprinijela daljem otapanju.

Električno grijanje smrznutog tla temelji se na sposobnosti zagrijavanja materijala kada se kroz njih propušta električna struja. U tu svrhu koriste se vertikalno i horizontalno orijentirane elektrode.

Horizontalno odmrzavanje vrši se elektrodama od okruglog ili trakastog čelika položenih na tlo - kako bi se na njih spojile električne žice, suprotni krajevi čeličnih elemenata su savijeni za 150-200 mm. Zagrijano područje sa postavljenim elektrodama prekriveno je piljevinom (debljina sloja - 150-200 mm), prethodno navlaženom fiziološkom otopinom (koncentracija soli - 0,2-0,5%) u količini jednakoj početnoj masi piljevine. Zadatak piljevine impregnirane slanom otopinom je da provodi struju, jer smrznuto tlo neće provoditi struju u početnoj fazi rada. Odozgo je sloj piljevine prekriven pvc folijom. Kako se gornji sloj tla zagrije, on postaje strujni provodnik između elektroda i intenzitet odmrzavanja se značajno povećava – prvo se odleđuje srednji sloj tla, a zatim oni koji se nalaze ispod. Kako su slojevi tla uključeni u provođenje električne struje, sloj piljevine počinje obavljati sekundarni zadatak - očuvanje toplinske energije u radnom prostoru, za što je piljevinu potrebno prekriti drvenim štitovima ili krovnim papirom. Odmrzavanje smrznutog tla horizontalnim elektrodama vrši se do dubine smrzavanja do 700 mm, trošak električne energije za grijanje kubnog metra zemlje je 150-300 MJ, sloj piljevine se zagrijava do 90 ° C, ne više.

Vertikalno odmrzavanje elektroda vrši se pomoću šipki izrađenih od armaturnog čelika s jednim oštrim krajem. Ako je dubina smrzavanja tla 700 mm, šipke se prvo zabijaju na dubinu od 200-250 mm u šahovskom rasporedu, a nakon odmrzavanja gornjeg sloja udubljuju se na veću dubinu. U procesu vertikalnog odmrzavanja tla potrebno je ukloniti snijeg nakupljen na površini mjesta, pokriti ga piljevinom navlaženom fiziološkom otopinom. Proces zagrijavanja se odvija na isti način kao i kod horizontalnog odmrzavanja pomoću trakastih elektroda - kako se gornji slojevi odmrzavaju, važno je povremeno potopiti elektrode dalje u zemlju do dubine od 1300-1500 mm. Na kraju vertikalnog odmrzavanja smrznutog tla, elektrode se uklanjaju, ali cijelo mjesto ostaje pod slojem piljevine - još 24-48 sati slojevi tla će se sami odmrznuti zbog akumulirane toplinske energije. Troškovi energije za rad vertikalnog odmrzavanja su nešto niži nego za horizontalno odleđivanje.

Za zagrijavanje tla elektrodom u smjeru odozdo prema gore potrebno je preliminarne pripreme bunari - buše se 150-200 mm dublje od dubine smrzavanja. Bunari su raspoređeni u šahovnici. Ovu metodu karakteriziraju niži troškovi energije - oko 50-150 MJ po kubnom metru tla.

Elektrodne šipke se ubacuju u pripremljene bunare, dostižući nezamrznuti sloj zemlje, površina mjesta je prekrivena piljevinom navlaženom slanom otopinom, položena je na vrh plastična folija. Kao rezultat toga, proces odmrzavanja ide u dva smjera - odozgo prema dolje i odozdo prema gore. Ova metoda odmrzavanja smrznutog tla rijetko se provodi i samo ako je hitno potrebno odmrznuti mjesto za iskopavanje.

Odmrzavanje parom vrši se pomoću posebnih uređaja - parnih igala od metalnih cijevi promjera 250-500 mm, kroz koje se vruća para unosi u tlo. Donji dio igle za paru je opremljen metalnim vrhom koji sadrži mnogo rupa od 2-3 mm. Gumeno crijevo opremljeno slavinom spojeno je na gornji (šuplji) dio cijevi igle. Za ugradnju parnih igala u tlo, buše se bunari (postupno, razmak 1000-1500 mm) dužine 70% potrebne dubine odmrzavanja. Na otvore bunara se postavljaju metalne kapice, opremljene žlijezdama, kroz koje će se provući parna igla.

Nakon ugradnje igala kroz crijevo, na njih se dovodi para pod pritiskom od 0,06-0,07 MPa. Površina odmrznutog komada zemlje prekrivena je slojem piljevine. Potrošnja pare za grijanje kubnog metra tla je 50-100 kg, u smislu potrošnje toplinske energije, ova metoda je 1,5-2 puta skuplja od grijanja ukopanim elektrodama.

Metoda odmrzavanja smrznutog tla korištenjem kontaktnih električnih grijača izvana je slična odleđivanju parom. U metalne šuplje igle dužine oko 1000 mm i prečnika ne većeg od 60 mm, grijaći elementi su ugrađeni sa izolacijom od metalnog tijela igle. Kada je napajanje priključeno, grijaći element prenosi toplinsku energiju tijelu igličaste cijevi, a nju slojevima tla. Toplotna energija se u procesu grijanja raspoređuje radijalno.