Erwärmung des Bodens im Winter. So erwärmen Sie den Boden im Winter auf einer Baustelle. Erhitzen des Bodens mit festem Brennstoff

Ein bedeutender Teil des russischen Territoriums liegt in Gebieten mit langen und strengen Wintern. Allerdings sind hier Bauarbeiten im Gange das ganze Jahr über, aufgrund dessen ca. 20 % des Gesamtvolumens Erdarbeiten muss durchgeführt werden, wenn der Boden gefroren ist.

Gefrorene Böden zeichnen sich durch eine deutliche Steigerung der Arbeitsintensität ihrer Entwicklung aufgrund einer erhöhten mechanischen Festigkeit aus. Darüber hinaus erschwert der gefrorene Zustand des Bodens die Technologie, schränkt den Einsatz bestimmter Arten von Erdbewegungsmaschinen (Bagger) sowie Erdbewegungs- und Transportmaschinen (Planierraupen, Kratzer, Fader) ein, verringert die Produktivität von Fahrzeugen und trägt zum schnellen Verschleiß bei Maschinenteile, insbesondere deren Arbeitsteile. Gleichzeitig können temporäre Ausgrabungen in gefrorenem Boden ohne Gefälle durchgeführt werden.

Abhängig von den spezifischen örtlichen Bedingungen erfolgt die Bodenentwicklung unter winterlichen Bedingungen mit folgenden Methoden: 1) Schutz des Bodens vor dem Einfrieren und anschließende Entwicklung mit herkömmlichen Methoden, 2) Bodenentwicklung im gefrorenen Zustand mit Vorlockerung, 3) direkte Entwicklung von gefrorener Boden, 4) Auftauen des Bodens und seine Entwicklung im aufgetauten Zustand.

Der Boden wird vor dem Einfrieren geschützt, indem die Oberflächenschichten gelockert, die Oberfläche mit verschiedenen Isoliermaterialien abgedeckt und das Pfund mit Salzlösungen imprägniert wird.

Die Bodenlockerung durch Pflügen und Eggen erfolgt auf einer Fläche, die für die Bebauung im Winter vorgesehen ist. Dadurch erhält die oberste Schicht des Pfunds eine lockere Struktur mit geschlossenen, mit Luft gefüllten Hohlräumen, die über ausreichende Wärmedämmeigenschaften verfügt. Das Pflügen erfolgt mit Faktorpflügen oder Aufreißern bis zu einer Tiefe von 20...35 cm, gefolgt von einem Eggen bis zu einer Tiefe von 15...20 cm in einer Richtung (oder in Querrichtungen), wodurch die Wärmedämmwirkung um ein Vielfaches erhöht wird 18...30 %.

Die Abdeckung der Bodenoberfläche erfolgt mit Wärmedämmstoffen, vorzugsweise aus billigen lokalen Materialien: Baumblätter, trockenes Moos, Torffein, Strohmatten, Schlacke, Rauch und Sägemehl, direkt am Boden in einer Schicht von 20...40 cm verlegt Pfund. Die Flächendämmung wird vor allem bei kleinflächigen Aussparungen eingesetzt.

Die Lockerung von gefrorenem Boden mit anschließender Erschließung durch Erdbewegungs- oder Erdbewegungsmaschinen erfolgt im mechanischen oder explosiven Verfahren.

Bei der mechanischen Lockerung wird eine gefrorene Bodenschicht unter statischer oder dynamischer Einwirkung geschnitten, gespalten oder zerkleinert.

Der statische Schlag beruht auf der Einwirkung einer kontinuierlichen Schnittkraft auf gefrorenen Boden durch einen speziellen Arbeitskörper – einen Zahn. Zu diesem Zweck werden spezielle Geräte verwendet, bei denen aufgrund der Zugkraft des Traktor-Traktors eine kontinuierliche Schnittkraft des Zahns erzeugt wird. Maschinen dieses Typs führen eine schichtweise Durchdringung des gefrorenen Bodens durch, wobei bei jeder Durchdringung eine Lockerungstiefe von ca. 0,3...0,4 m erreicht wird. Der Boden wird durch parallele Durchdringungen (ca. 0,5 m) und anschließende Querdurchdringungen gelockert einen Winkel von 60...90° zu den vorherigen. Die Produktivität des Aufreißers beträgt 15...20 m3/h. Als statische Aufreißer werden Hydraulikbagger mit einem Arbeitskörper – einem Aufreißerzahn – eingesetzt.

Die Möglichkeit der schichtweisen Entwicklung gefrorener Pfunde macht statische Aufreißer unabhängig von der Gefriertiefe einsetzbar.

Der dynamische Aufprall basiert auf der Erzeugung eines Aufpralldrucks auf die offene Oberfläche des gefrorenen Pfunds. Dabei wird das Pfund mit Freifallhämmern (Spaltlockerung) oder Richthämmern (Spänelockerung) zerstört. Ein Freifallhammer kann in Form einer Kugel oder eines Keils mit einem Gewicht von bis zu 5 Tonnen an einem Seil am Ausleger eines Baggers aufgehängt und aus einer Höhe von 5 bis 8 m abgeworfen werden. Zum Lösen von Sand und Sand werden Kugeln empfohlen sandige Lehmpfunde und Keile für tonige (bei einer Gefriertiefe von 0,5...0,7 m).

Dieselhämmer werden häufig als Richtungshämmer als Anbaugeräte für Bagger oder Traktoren verwendet. Mit Dieselhämmern können Sie ein Pfund bis zu einer Tiefe von 1,3 m zerstören.

Die Explosionslockerung ist bei Gefriertiefen von 0,4 bis 1,5 m oder mehr und bei erheblichen Mengen gefrorener Pfundentwicklung wirksam. Es wird hauptsächlich in unbebauten Gebieten und in begrenzt bebauten Gebieten eingesetzt – unter Verwendung von Unterständen und Explosionslokalisierern (schwere Platten). Bei der Lockerung bis zu einer Tiefe von 1,5 m kommen Bohrloch- und Schlitzverfahren zum Einsatz, bei größeren Tiefen kommen Bohrloch- oder Schlitzverfahren zum Einsatz. Schlitze im Abstand von 0,9...1,2 m zueinander werden mit Schlitzfräsmaschinen oder Stangenfräsmaschinen eingebracht. Von den drei benachbarten Schlitzen ist ein mittlerer Schlitz aufgeladen; der äußere und der mittlere Schlitz dienen dazu, die Verschiebung des gefrorenen Pfunds während einer Explosion auszugleichen und die seismische Wirkung zu reduzieren. Die Risse werden mit länglichen oder konzentrierten Ladungen aufgeladen und anschließend mit Sand gefüllt. Beim Sprengen wird das gefrorene Pfund vollständig zerkleinert, ohne die Wände der Grube oder des Grabens zu beschädigen.

Die direkte Entwicklung von gefrorenem Boden (ohne vorherige Lockerung) erfolgt mit zwei Methoden: Block und mechanisch.

Die Blockmethode basiert darauf, dass die Festigkeit des gefrorenen Bodens gebrochen wird, indem dieser in Blöcke geschnitten wird, die dann mit einem Bagger, Baukran oder Traktor abtransportiert werden. Das Schneiden in Blöcke erfolgt in zueinander senkrechten Richtungen. Bei geringen Gefriertiefen (bis 0,6 m) genügt es, nur Längsschnitte vorzunehmen. Die Tiefe der in die gefrorene Schicht geschnittenen Risse sollte etwa 80 % der Gefriertiefe betragen, da die geschwächte Schicht an der Grenze der gefrorenen und aufgetauten Zone kein Hindernis für die Trennung der Blöcke vom Massiv darstellt. Der Abstand zwischen den geschnittenen Schlitzen hängt von der Größe der Baggerschaufelkante ab (die Größe der Blöcke sollte 10...15 % kleiner sein als die Breite der Baggerschaufel). Zum Entladen von Blöcken werden Bagger mit Schaufeln mit einem Fassungsvermögen von 0,5 m3 und mehr verwendet, die hauptsächlich mit einem Baggerlader ausgestattet sind, da das Entladen von Blöcken aus einer Schaufel mit einer geraden Schaufel sehr schwierig ist.

Die mechanische Methode basiert auf Krafteinwirkungen (manchmal in Kombination mit Stößen oder Vibrationen) auf gefrorenen Boden. Die Umsetzung erfolgt sowohl mit herkömmlichen Erdbewegungsmaschinen als auch mit Erdbewegungs- und Transportmaschinen sowie mit Maschinen, die mit speziellen Arbeitsteilen ausgestattet sind.

Für geringe Gefriertiefen werden herkömmliche Maschinen eingesetzt: Front- und Tieflöffelbagger mit einem Schaufelinhalt von bis zu 0,65 m3 – 0,25 m, ebenso mit einem Schaufelinhalt von bis zu 1,6 m3 – 0,4 m, Schleppbagger – bis zu 0,15 m, Bulldozer und Schaber - 0,05...0,1 m.

Zur Erweiterung des Anwendungsbereichs Winterzeit Einlöffelbagger begannen mit der Verwendung spezieller Ausrüstung: Löffel mit vibro-impact aktiven Zähnen und Löffel mit einer Greifzangenvorrichtung. Aufgrund der übermäßigen Schnittkraft können solche Einzelschaufelbagger eine Reihe gefrorener Pfunde Schicht für Schicht abtragen und dabei die Prozesse des Lockerns und Aushubs in einem einzigen Vorgang vereinen.

Die schichtweise Entwicklung des Bodens erfolgt mit einer speziellen Erdbewegungs- und Fräsmaschine, die bis zu 0,3 m dicke und 2,6 m breite „Späne“ entfernt. Der entwickelte gefrorene Boden wird mit der in der Maschine enthaltenen Bulldozerausrüstung bewegt .

Das Auftauen gefrorener Böden erfolgt mit thermischen Methoden, die sich durch einen erheblichen Arbeits- und Energieaufwand auszeichnen. Daher werden thermische Methoden nur dort eingesetzt, wo andere vorhanden sind wirksame Methoden inakzeptabel oder inakzeptabel, nämlich: in der Nähe bestehender unterirdischer Kommunikations- und Kabelverbindungen, wenn gefrorene Fundamente aufgetaut werden müssen, bei Not- und Reparaturarbeiten, unter beengten Verhältnissen (insbesondere bei der technischen Umrüstung und dem Wiederaufbau von Betrieben).

Methoden zum Auftauen von gefrorenem Boden werden sowohl nach der Richtung der Wärmeausbreitung im Boden als auch nach der Art des verwendeten Kühlmittels klassifiziert.

Basierend auf der Richtung der Wärmeausbreitung in den Boden können die folgenden drei Methoden des Bodenauftauens unterschieden werden.

Die Methode, den Boden von oben nach unten aufzutauen, ist wirkungslos, da sich die Wärmequelle in der Kaltluftzone befindet, was zur Folge hat große Verluste Wärme. Gleichzeitig ist diese Methode recht einfach und unkompliziert zu implementieren, da nur ein minimaler Aufwand erforderlich ist Vorarbeiten.

Die Methode des Auftauens des Bodens von unten nach oben erfordert minimaler Durchfluss Energie, da das Auftauen unter dem Schutz der Eis-Erdkruste erfolgt und Wärmeverluste praktisch ausgeschlossen sind. Hauptnachteil Diese Methode erfordert arbeitsintensive Vorbereitungsarbeiten, was den Anwendungsbereich einschränkt.

Wenn der Boden in radialer Richtung auftaut, breitet sich die Wärme in Pfund radial von vertikal installierten Abtauelementen aus, die in Pfund angegeben sind. Diese Methode auf ihre Art Wirtschaftsindikatoren nimmt eine Zwischenstellung zwischen den beiden zuvor beschriebenen ein und erfordert zu seiner Umsetzung ebenfalls erhebliche Vorarbeiten.

Je nach Art des Kühlmittels werden folgende Hauptmethoden zum Auftauen gefrorener Böden unterschieden.

Mit der Brandmethode werden im Winter kleine Gräben ausgehoben. Hierzu ist es wirtschaftlich, eine Verbindungseinheit zu verwenden, die aus mehreren entlang der Längsachse geschnittenen Metallkästen in Form von Kegelstümpfen besteht, aus denen eine durchgehende Galerie zusammengesetzt wird. Der erste der Kästen ist eine Brennkammer, in der feste oder flüssige Brennstoffe verbrannt werden. Das Abgasrohr des letzten Kastens sorgt für Luftzug, wodurch Verbrennungsprodukte entlang der Galerie strömen und den darunter liegenden Boden erwärmen. Um den Wärmeverlust zu reduzieren, wird die Galerie mit einer Schicht aufgetauter Erde oder Schlacke bestreut. Der Streifen aufgetauten Bodens wird mit Sägemehl bedeckt und das Auftauen setzt sich aufgrund der im Boden angesammelten Wärme in der Tiefe fort.

Die elektrische Heizmethode basiert darauf, dass Strom durch das erhitzte Material geleitet wird, wodurch es eine positive Temperatur annimmt. Die wichtigsten technischen Mittel sind horizontale oder vertikale Elektroden.

Beim Auftauen des Bodens mit horizontalen Elektroden werden Elektroden aus Band- oder Rundstahl auf die Bodenoberfläche gelegt, deren Enden zur Verbindung mit den Drähten um 15...20 cm gebogen werden. Die Oberfläche der beheizten Fläche wird mit einer 15...20 cm dicken Sägemehlschicht bedeckt, die angefeuchtet wird Salzlösung mit einer Konzentration von 0,2...0,5 % so, dass die Masse der Lösung nicht geringer ist als die Masse des Sägemehls. Das angefeuchtete Sägemehl ist zunächst ein leitfähiges Element, da gefrorener Boden kein Leiter ist. Unter dem Einfluss der in der Sägemehlschicht erzeugten Wärme taut die oberste Bodenschicht auf, die sich in einen Stromleiter von Elektrode zu Elektrode verwandelt. Danach beginnt unter Hitzeeinwirkung die nächste Bodenschicht aufzutauen und dann die darunter liegenden Schichten. Anschließend schützt die Sägemehlschicht den beheizten Bereich vor Wärmeverlust in die Atmosphäre, wofür die Sägemehlschicht mit Dachpappe oder Schilden abgedeckt wird. Diese Methode wird verwendet, wenn die Gefriertiefe eines Pfunds bis zu 0,7 m beträgt, der Energieverbrauch für die Erwärmung von 1 m3 Boden zwischen 150 und 300 MJ liegt und die Temperatur im Sägemehl 8O...9O°C nicht überschreitet.

Das Auftauen des Bodens mit vertikalen Elektroden erfolgt mithilfe von Bewehrungsstahlstäben mit spitzen unteren Enden. Bei einer Gefriertiefe von 0,7 m werden sie schachbrettartig bis zu einer Tiefe von 20...25 cm in den Boden gerammt und mit dem Auftauen der oberen Bodenschichten tiefer eingetaucht. Beim Auftauen von oben nach unten ist es notwendig, den Schnee systematisch zu entfernen und eine mit Salzlösung angefeuchtete Sägemehlverfüllung anzuordnen. Der Heizmodus für Stabelektroden ist derselbe wie für Streifenelektroden, und während eines Stromausfalls sollten die Elektroden nach einem Stromausfall von 1 bis 2 Tagen nacheinander vertieft werden, da sich der Boden auf 1,3 bis 1,5 m erwärmt , das Tiefenauftauen nimmt aufgrund der im Boden unter dem Schutz der Sägemehlschicht angesammelten Wärme weiter zu. Der Energieverbrauch ist bei dieser Methode etwas geringer als bei der horizontalen Elektrodenmethode.

Bei der Erwärmung von unten nach oben müssen vor Beginn der Erwärmung schachbrettartig angeordnete Brunnen bis zu einer Tiefe gebohrt werden, die 15 bis 20 cm größer ist als die Dicke des gefrorenen Pfunds. Der Energieverbrauch beim Erhitzen eines Pfundes von unten nach oben wird deutlich reduziert und beträgt 50...150 MJ pro 1 m3, und die Verwendung einer Sägemehlschicht ist nicht erforderlich.

Wenn die Stabelektroden im darunter liegenden Schmelzpfund vergraben werden und gleichzeitig eine mit einer Salzlösung imprägnierte Sägemehlverfüllung auf die Tagesoberfläche gelegt wird, erfolgt das Auftauen sowohl in der Richtung von oben nach unten als auch von unten nach oben. Gleichzeitig ist die Lebensmittelintensität der Vorarbeiten deutlich höher als bei den ersten beiden Optionen. Diese Methode wird nur in Ausnahmefällen angewendet, wenn das Pfund dringend aufgetaut werden muss.

Das Dampfauftauen basiert auf der Injektion von Dampf in den Kessel, wofür spezielle technische Mittel verwendet werden – Dampfnadeln, bei denen es sich um ein bis zu 2 m langes Metallrohr mit einem Durchmesser von 25...50 mm handelt. Am unteren Teil des Rohres ist eine Spitze mit Löchern mit einem Durchmesser von 2...3 mm montiert. Die Nadeln werden über flexible Gummischläuche mit Hähnen an die Dampfleitung angeschlossen. Die Nadeln werden in Bohrlöchern vergraben, die zuvor bis zu einer Tiefe von 70 % der Auftautiefe gebohrt wurden. Die Vertiefungen sind mit Schutzkappen verschlossen, die mit Dichtungen für den Durchgang einer Dampfnadel ausgestattet sind. Dampf wird unter einem Druck von 0,06...0,07 MPa zugeführt. Nach dem Anbringen der angesammelten Kappen wird die beheizte Oberfläche mit einer Schicht wärmeisolierenden Materials (z. B. Sägemehl) bedeckt. Die Nadeln sind im Schachbrettmuster mit einem Mittenabstand von 1...1,5 m angeordnet. Der Dampfverbrauch pro 1 m3 lb beträgt 50...100 kg. Diese Methode erfordert einen etwa doppelt so hohen Wärmeverbrauch als die Tiefenelektrodenmethode.

Aushubarbeiten im Winter werden durch die Notwendigkeit einer vorbereitenden Bodenvorbereitung erschwert. Der Einsatz von Presslufthämmern oder anderen mechanischen Maßnahmen ist nicht immer gerechtfertigt und manchmal schlicht unmöglich. Es besteht die Möglichkeit, dass die unterirdische Kommunikation beschädigt wird oder Schäden an umliegenden Gebäuden entstehen. Daher haben sich thermische Belichtungsmethoden durchgesetzt.

Traditionelle Arten der Erwärmung von gefrorenem Boden

Viele Technologien wurden auf der Grundlage verschiedener thermischer Prinzipien entwickelt. Jeder von ihnen hat Vor- und Nachteile.

Reflexofen

Die schnelle, bequeme und mobile Methode eignet sich gut für Arbeiten in städtischen Gebieten. Dient als Wärmeerzeuger Nichromdraht 3,5 mm dick. Die Richtung der Wärmestrahlung wird durch einen Reflektor aus etwa 1 mm dickem verchromtem Blech korrigiert.

Der Reflektor selbst ist durch ein Metallgehäuse geschützt. Zwischen den Wänden der beiden Metalle befindet sich ein Luftpolster, das als Wärmeschutz dient. Der Ofen wird über ein 127/220/380-V-Netz betrieben und kann 1,5 m2 Erde erhitzen. Zum Aufwärmen Kubikmeter Boden benötigt etwa 50 kW/Stunde elektrische Energie und 10 Stunden Zeit. Wesentliche Mängel der Methode:

hohe Wahrscheinlichkeit eines Stromschlags für Unbefugte. Während des Betriebs der Anlage sind Umzäunung und Sicherheit erforderlich;
kleiner Abdeckungsbereich;
Für den Betrieb eines Komplexes aus drei Blöcken ist eine Energieversorgungsanlage mit einer Leistung von ca. 20 kW/Stunde erforderlich.

Elektroden

Sie werden aus Rund- oder Bandstahl hergestellt, in den Boden gerammt und an eine Stromquelle angeschlossen. Die Erdoberfläche wird mit Sägemehl bedeckt und in Salzlösung getränkt. Diese Schicht dient sowohl als Leiter als auch als Isolierung.

Der Stromverbrauch für das Auftauen eines Kubikmeters Boden beträgt 40–60 kW und der Vorgang dauert 24–30 Stunden. Zu den Nachteilen der Methode zählen:

hohe Wahrscheinlichkeit eines Stromschlags für Unbefugte;
erfordert eine ständige Stromversorgung;
das Auftauen des Bodens dauert sehr lange;

Offene Flamme

Die Methode basiert auf der Verbrennung von flüssigem oder festem Brennstoff in einer speziellen Vorrichtung, die aus offenen Tanks besteht. Das Design sieht vor, dass der erste Kasten als Brennkammer dient und der letzte mit einem Abgasrohr ausgestattet ist. Benutzer weisen auf die Nachteile der Technologie hin:

erhebliche Verluste an Wärmeenergie;
Sie müssen zunächst eine Reihe vorbereitender Arbeiten abschließen.
schädliche Emissionen und die Notwendigkeit einer ständigen Überwachung.

Chemische Methode

Um den Boden mithilfe chemischer Reagenzien aufzutauen, werden Löcher in den Boden gebohrt. Anschließend wird Natriumchlorid in die Löcher gegossen, um das Eis aufzulösen. Der gesamte Prozess dauert sechs bis acht Tage. Nachteile der chemischen Methode:

das Auftauen dauert lange;
die Notwendigkeit der Anordnung von Gruben;
die Umweltfreundlichkeit des Verfahrens wirft viele Fragen auf;
Materialien können nicht wiederverwendet werden.

Dampfnadeln

Eigentlich kann man ein Rohr von zwei Metern Länge und bis zu 50 mm Durchmesser kaum als Nadel bezeichnen. Durch ihn gelangt Wasserdampf in den Boden. Um die Nadeln zu installieren, müssen Sie zunächst Löcher bis zu einer Tiefe von mindestens 70 % der Höhe der Auftauschicht bohren. Die Brunnen selbst werden nach dem Anschluss an das Dampfversorgungssystem mit Kappen verschlossen und mit einer Schicht aus wärmeisolierendem Material abgedeckt.

Die Hauptnachteile der Methode sind:

Schulungsbedarf;
die Notwendigkeit eines Dampferzeugers;
Bildung und weiteres Einfrieren von Kondensat;
Eine sorgfältige Kontrolle des Prozesses ist erforderlich.

Heißes Kühlmittel

Der Boden wird durch das heiße Mineral (100-200 Grad Celsius) erhitzt, das die Erdoberfläche bedeckt. Abfälle werden häufig verwendet Straßenproduktion– defekte Asphalt- oder Betonsplitter. Die Auftauzeit beträgt mindestens 20-30 Stunden. Die Nachteile dieser Methode sind zu beachten:

Abhängigkeit von einem Subunternehmer;
Wärmeverlust bei der Kühlmittelförderung;
die Notwendigkeit, das Kühlmittel zu reinigen, nachdem der Boden gefriert;
lange Auftauzeit.

Elektrische Rohrheizkörper

Die Technologie beinhaltet die Übertragung von Wärmeenergie durch Kontaktmethode. Die Arbeitselemente sind elektrische Nadeln. Es handelt sich um meterlange Rohre mit einem Durchmesser von 50-60 mm. Im Inneren sind elektrische Heizelemente verbaut.
Die Heizelemente liegen horizontal im Boden und sind in Reihe an den Stromkreis angeschlossen. Die Nachteile dieser Methode sind:

die Notwendigkeit einer ständigen Überwachung;
Möglichkeit eines Stromschlags;
kleiner Auftaubereich;
Bedarf an Vorarbeiten.

Erhitzen des Bodens mit thermoelektromatischen Geräten

Eine hervorragende Alternative zu bestehenden Methoden zur Bodenerwärmung ist die Erwärmung mit Thermomatten. Sie sorgen für eine gleichmäßige Erwärmung des Bodens über die gesamte Tiefe und halten die eingestellte Temperatur automatisch aufrecht.
Die Geräte werden auf Basis wärmeabgebender Folien hergestellt. Sie werden in verschiedenen Größen und Konfigurationen hergestellt. Die Plattenstärke beträgt ca. 10 mm. Es wird in einem einphasigen Netz betrieben und kann Temperaturen bis zu 70 °C erzeugen. Gezielte Aktion Infrarotstrahlung bestimmt die hohe Effizienz des Gerätes.

Vorteile der Verwendung von FlexiHit-Thermoelektromaten.

Verkauf mit Lieferung von heißem Sand in Moskau, um den Boden oder Boden im Winter aufzuwärmen.

Schüttdichte: 1,5 (t/m3)

Zahlung per bargeldlose Zahlung mit Mehrwertsteuer. Vorauszahlung 100 %.

Lieferung am nächsten Tag nach Zahlungseingang. Die Fahrzeit eines Heißsand-Muldenkippers beträgt 1 bis 3 Stunden. Die Lieferung in Moskau erfolgt in der ersten Tageshälfte.

Spezifikationen:

GOST 8736-93, TU 400-24-161-89
Klasse: II
Größenmodul: von 1,5 Mk bis 2,8 Mk
Filtrationskoeffizient: von 2 m/Tag bis 9,5 m/Tag
Gehalt an Staub- und Tonpartikeln: bis zu 10 %
Tonanteil in Stücken: bis zu 5 %
Farbe: Braun, Gelb, Hellgelb, Braun, Hellbraun
Wasserstoffvorkommen: Region Moskau, Region Wladimir, Region Kaluga.
Schüttdichte: 1,5 g/cm3. (t/m3)

Herkunft: Sandsteinbrüche.

Anwendungsbereich: zur Erwärmung der obersten Erdbodenschicht im Winter bei der Verlegung und Reparatur von Heizungsnetzen etc.

Extraktionsmethode: Es wird in Sandsteinbrüchen im Tagebau abgebaut und durch Erhitzen in Produktionsöfen auf eine Temperatur von 180 bis 250 Grad Celsius gewonnen.

Weitere Informationen zu heißem Sand im Bauwesen:

Heißer Sand dient im Winter als unverzichtbares Material zur Erwärmung des Bodens oder eines anderen Mutterbodens Minustemperaturen bei der unterirdischen Verlegung verschiedener Kommunikationsmittel. Bei der Verwendung von heißem Sand wird die Wirkung eines erhitzten Bodens erzielt und die Arbeit erleichtert, zumal die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung bereits verlegter Kommunikationsmittel, beispielsweise Heizungsnetze usw., hoch ist.

Heißer Sand ist ein saisonales Produkt; er ist nur bei Minusgraden relevant. Bei der Herstellung erreicht es eine durchschnittliche Temperatur von 220 Grad Celsius, wodurch sämtliche Feuchtigkeit verdunstet und es vollständig durchklebt. Obwohl diese Sandqualität eher ein Qualitätsindikator für die Herstellung von Trockenmischungen ist, kann sie nicht auf heißen Sand angewendet oder dessen Leistung für eine höhere Wärmeübertragung verbessert werden. Dies ist eher einfach das Ergebnis der Erhitzung bei hohen Temperaturen. Heißsand ist ein Qualitätsprodukt, denn neben der Tatsache, dass der Rohstoff dafür hochwertig ist Bruchsand 2 Klassen, es ist noch aufgewärmt und getrocknet und entspricht TU 400-24-161-89.

Bei der Bestellung von heißem Sand in einer Menge von 10 m3 ändert sich seine Temperatur zum Zeitpunkt der Lieferung an den Verwendungsgegenstand praktisch nicht und er behält seine hochwertigen Eigenschaften. In der Regel wird die Anlieferung und Verwendung von heißem Sand am Vorabend des Arbeitstages angewendet, beispielsweise am Abend des Tages, nach dem die Arbeiten ausgeführt werden. Zehn Stunden reichen aus, um die oberste Bodenschicht aufzuwärmen und vorzubereiten weitere Arbeit, und der Sand gefriert während dieser Zeit nicht.

Ein bedeutender Teil des russischen Territoriums liegt in Gebieten mit langen und strengen Wintern. Allerdings wird ganzjährig gebaut, wobei etwa 15 % des gesamten Erdbauvolumens im Winter und bei gefrorenem Boden durchgeführt werden müssen. Die Besonderheit der Bodenentwicklung im gefrorenen Zustand besteht darin, dass beim Gefrieren des Bodens seine mechanische Festigkeit zunimmt und die Entwicklung schwieriger wird. Im Winter nimmt die Arbeitsintensität der Bodenentwicklung deutlich zu ( handgefertigt 4...7-fach, 3...5-fach mechanisiert), der Einsatz einiger Mechanismen ist begrenzt - Bagger, Bulldozer, Kratzer, Grader, gleichzeitig können Ausgrabungen im Winter ohne Gefälle durchgeführt werden. Wasser, das in der warmen Jahreszeit viele Probleme bereitet, wird im gefrorenen Zustand zum Verbündeten der Bauherren. Manchmal ist keine Spundwand erforderlich, fast immer ist eine Entwässerung erforderlich. Abhängig von den spezifischen örtlichen Gegebenheiten kommen folgende Bodenentwicklungsmethoden zum Einsatz:

■ Schutz des Bodens vor dem Einfrieren mit anschließender Entwicklung mit herkömmlichen Methoden;

■ Auftauen des Bodens mit seiner Entwicklung im aufgetauten Zustand;

■ Entwicklung von gefrorenem Boden mit Vorlockerung;

■ direkte Entwicklung von gefrorenem Boden.

5.11.1. Den Boden vor dem Einfrieren schützen

Diese Methode basiert auf der künstlichen Schaffung einer Wärmedämmschicht auf der Oberfläche des für die Bebauung vorgesehenen Gebiets im Winter unter Bildung von Boden im aufgetauten Zustand. Der Schutz erfolgt vor dem Einsetzen stabiler Minustemperaturen, wobei das Oberflächenwasser vorab aus dem isolierten Bereich entfernt wird. Zur Installation einer Wärmedämmschicht werden folgende Methoden angewendet: Vorlockern des Bodens, Pflügen und Eggen des Bodens, Querlockern, Abdecken der Bodenoberfläche mit Dämmung usw.

Die vorläufige Lockerung des Bodens sowie das Pflügen und Eggen erfolgt am Vorabend des Wintereinbruchs in dem für die Bebauung unter winterlichen Bedingungen vorgesehenen Gebiet. Bei der Lockerung der Bodenoberfläche erhält die oberste Schicht eine lockere Struktur mit luftgefüllten geschlossenen Hohlräumen, die über ausreichende Wärmedämmeigenschaften verfügen. Das Pflügen erfolgt mit Traktorpflügen oder Aufreißern bis zu einer Tiefe von 30...35 cm und das anschließende Eggen bis zu einer Tiefe von 15...20 cm. Diese Behandlung verzögert in Kombination mit der natürlich entstandenen Schneedecke den Bodenansatz Das Einfrieren dauert 1,5 Monate und in der Folgezeit verringert sich die Gesamtgefriertiefe auf etwa 73. Die Schneedecke kann erhöht werden, indem der Schnee mit Bulldozern oder Motorgradern auf das Gelände geschoben wird oder indem mehrere Reihen von Schneezäunen aus Gitterplatten mit der Größe 2 X installiert werden 2 m im Abstand von 20...30 m Reihe zu Reihe senkrecht zur vorherrschenden Windrichtung.

Die Tiefenlockerung erfolgt mit Baggern bis zu einer Tiefe von 1,3 mm. ..1,5 m durch Übertragen des Erdaushubs in den Bereich, in dem später das Erdbauwerk errichtet werden soll.

Kreuzlockerung der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 30...40 cm, wobei die zweite Schicht in einem Winkel von 60...90° angeordnet ist und jede weitere Durchdringung mit einer Überlappung von 20 cm erfolgt. Einschließlich der Schneedecke verzögert sich der Beginn des Bodengefrierens um 2,5 bis 3,5 Monate, die Gesamtgefriertiefe nimmt stark ab.

Eine Vorbehandlung der Bodenoberfläche durch mechanische Lockerung ist besonders wirksam bei der Isolierung dieser Bodenbereiche.

Abdeckung der Bodenoberfläche mit Isolierung. Hierzu werden billige lokale Materialien verwendet – Baumblätter, trockenes Moos, Torffein, Strohmatten, Späne, Sägemehl, Schnee. Am einfachsten ist es, diese Dämmstoffe mit einer Schichtdicke von 20...40 cm direkt auf dem Boden zu verlegen. Eine solche Flächendämmung wird vor allem bei kleinflächigen Aussparungen eingesetzt.

Unterschlupf mit Luftspalt. Effektiver ist die Verwendung lokaler Materialien in Kombination mit einem Luftspalt. Legen Sie dazu Beete mit einer Dicke von 8 bis 10 cm auf die Bodenoberfläche und legen Sie darauf Platten oder anderes verfügbares Material - Äste, Zweige, Schilf; Darüber wird eine Schicht aus Sägemehl oder Holzspänen mit einer Dicke von 15 bis 20 cm gegossen, um sie vor dem Wegblasen durch den Wind zu schützen. Ein solcher Schutz ist unter den Bedingungen in Zentralrussland äußerst effektiv; er schützt den Boden tatsächlich den ganzen Winter über vor dem Einfrieren. Es empfiehlt sich, die Unterstandsfläche (Isolierung) auf jeder Seite um 2...3 m zu vergrößern, um den Boden nicht nur von oben, sondern auch von den Seiten vor dem Einfrieren zu schützen.

Sobald die Bodenentwicklung beginnt, muss sie zügig, sofort bis zur gesamten erforderlichen Tiefe und in kleinen Bereichen durchgeführt werden. In diesem Fall darf die Dämmschicht nur im zu bebauenden Bereich entfernt werden, da sich sonst bei starkem Frost schnell eine gefrorene Erdkruste bildet, die die Arbeit erschwert.

5.11.2. Methode zum Auftauen von Böden mit ihrer Entwicklung im aufgetauten Zustand

Das Auftauen erfolgt aufgrund thermischer Effekte und ist durch einen erheblichen Arbeitsaufwand und Energiekosten gekennzeichnet. Es wird in seltenen Fällen verwendet, wenn andere Methoden nicht akzeptabel oder ungeeignet sind – in der Nähe bestehender Kommunikations- und Kabelverbindungen, in beengten Verhältnissen, bei Notfall- und Reparaturarbeiten.

Auftauverfahren werden nach der Richtung der Wärmeausbreitung im Boden und dem verwendeten Kühlmittel (Brennstoffverbrennung, Dampf, Warmwasser, Strom) klassifiziert. Je nach Auftaurichtung werden alle Methoden in drei Gruppen eingeteilt.

Auftauen des Bodens von oben nach unten. Die Wärme breitet sich in vertikaler Richtung von der Tagesoberfläche bis tief in den Boden aus. Die Methode ist die einfachste, erfordert praktisch keine Vorarbeiten und ist in der Praxis am häufigsten anwendbar, obwohl sie im Hinblick auf den sparsamen Energieverbrauch am unvollkommensten ist, da sich die Wärmequelle daher in der Kaltluftzone befindet erhebliche Energieverluste in den umgebenden Raum sind unvermeidlich.

Auftauen des Bodens von unten nach oben. Die Wärme breitet sich von der unteren Grenze des gefrorenen Bodens bis zur Tagesoberfläche aus. Die Methode ist die wirtschaftlichste, da das Löten unter dem Schutz der gefrorenen Erdkruste erfolgt und ein Wärmeverlust in den Raum praktisch ausgeschlossen ist. Die benötigte Wärmeenergie kann teilweise dadurch eingespart werden, dass die oberste Bodenkruste gefroren bleibt. Es hat die niedrigste Temperatur und benötigt daher viel Energie zum Löten. Diese dünne Erdschicht von 10...15 cm lässt sich aber problemlos mit einem Bagger bearbeiten; dafür reicht die Leistung der Maschine völlig aus. Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, dass arbeitsintensive Vorbereitungsarbeiten erforderlich sind, was den Anwendungsbereich einschränkt.

Das radiale Auftauen des Bodens nimmt hinsichtlich des Wärmeenergieverbrauchs eine Zwischenstellung zwischen den beiden vorherigen Methoden ein. Die Wärme breitet sich von vertikal installierten Heizelementen radial im Boden aus, aber um sie zu installieren und an den Betrieb anzuschließen, sind erhebliche Vorarbeiten erforderlich.

Um das Auftauen des Bodens mit einer dieser drei Methoden durchzuführen, ist es notwendig, zunächst die Schneefläche zu räumen, um beim Auftauen keine Wärmeenergie zu verschwenden und eine Übernässeung des Bodens nicht akzeptabel zu machen.

Abhängig vom verwendeten Kühlmittel gibt es verschiedene Abtaumethoden.

Enteisung durch direkte Verbrennung von Kraftstoff. Wenn Sie im Winter 1...2 Löcher graben müssen, ist die einfachste Lösung, mit einem einfachen Feuer auszukommen. Die Aufrechterhaltung eines Feuers während einer Schicht führt dazu, dass der darunter liegende Boden um 30 bis 40 cm auftaut. Nach dem Löschen des Feuers und der guten Isolierung des Heizbereichs mit Sägemehl wird das Auftauen des Bodens im Inneren aufgrund der angesammelten Energie fortgesetzt Eine Schicht kann eine Gesamttiefe von bis zu 1 m erreichen. Bei Bedarf können Sie das Feuer erneut anzünden oder aufgetauten Boden entwickeln und am Boden der Grube ein Feuer machen. Die Methode wird äußerst selten eingesetzt, da nur ein kleiner Teil der Wärmeenergie produktiv genutzt wird.

Die Brandmethode eignet sich zum Ausheben kleiner Gräben; es wird eine Verbindungsstruktur aus mehreren abgestumpften Metallkästen verwendet, aus der sich leicht eine Galerie der erforderlichen Länge zusammenbauen lässt, eine Brennkammer für Es wird ein fester oder flüssiger Brennstoff eingebaut (ein Feuer aus Holz, Flüssigkeit usw.). gasförmiger Brennstoff mit Verbrennung durch eine Düse). Wärmeenergie bewegt sich zum Auspuffrohr der letzten Box, wodurch der nötige Luftzug entsteht, wodurch heiße Gase durch die gesamte Galerie strömen und sich der Boden unter den Boxen über die gesamte Länge erwärmt. Es empfiehlt sich, die Oberseite der Box zu isolieren; als Isolierung wird oft aufgetaute Erde verwendet. Nach dem Wechsel wird das Gerät entfernt, der Streifen aufgetauten Bodens wird mit Sägemehl bedeckt und das weitere Löten wird aufgrund der im Boden angesammelten Wärme fortgesetzt.

Elektrische Heizung Der Kern dieser Methode besteht darin, einen elektrischen Strom durch den Boden zu leiten, wodurch dieser eine positive Temperatur annimmt. Zum Einsatz kommen horizontale und vertikale Elektroden in Form von Stäben oder Bandstahl. Für die anfängliche Bewegung des elektrischen Stroms zwischen den Stäben ist es notwendig, eine leitende Umgebung zu schaffen. Ein solches Medium kann aufgetauter Boden sein, wenn die Elektroden bis zum Auftauen des Bodens in den Boden getrieben werden, oder auf der vom Schnee befreiten Bodenoberfläche eine 15...20 cm dicke Schicht Sägemehl, angefeuchtet mit einer Salzlösung mit einer Konzentration von 0,2-0,5 % wird gegossen. Das benetzte Sägemehl fungiert zunächst als leitfähiges Element. Unter dem Einfluss der in der Sägemehlschicht erzeugten Wärme erwärmt sich die oberste Bodenschicht, schmilzt und wird selbst zum Stromleiter von einer Elektrode zur anderen. Unter Hitzeeinwirkung tauen die darunter liegenden Bodenschichten auf. Anschließend erfolgt die Verteilung der Wärmeenergie hauptsächlich in der Bodendicke; die Sägemehlschicht schützt lediglich den beheizten Bereich vor Wärmeverlust in die Atmosphäre, weshalb es ratsam ist, die Sägemehlschicht abzudecken Rollenmaterialien oder Schilde. Diese Methode ist bei einer Gefrier- oder Auftautiefe des Bodens von bis zu 0,7 m sehr effektiv. Der Stromverbrauch für die Erwärmung von 1 m3 Boden liegt zwischen 150 und 300 kWh, die Temperatur des erhitzten Sägemehls überschreitet nicht 80 bis 90 ° C.

Reis. 5.41. Anlage zum Auftauen von Boden mit flüssigem Brennstoff:

A - Gesamtansicht; b - Diagramm der Isolierung der Box; 1 - Düse; 2 - Isolierung (Bestreuen mit aufgetauter Erde); 3 - Kisten; 4 - Auspuffrohr; 5 - Hohlraum aus aufgetautem Boden

Auftauen des Bodens mit Streifenelektroden, die auf der Bodenoberfläche platziert, von Schnee und Schutt befreit und nach Möglichkeit eingeebnet werden. Die Enden des Bandeisens werden zum Anschluss an elektrische Leitungen um 15...20 cm nach oben gebogen. Die Oberfläche des beheizten Bereichs wird mit einer 15 bis 20 cm dicken Schicht Sägemehl bedeckt, die mit einer Lösung aus Natriumchlorid oder Kalzium mit einer Konsistenz von 0,2 bis 0,5 % angefeuchtet ist. Da der Boden im gefrorenen Zustand kein Leiter ist, fließt der Strom in der ersten Stufe durch mit der Lösung angefeuchtetes Sägemehl. Als nächstes wird die oberste Bodenschicht erhitzt und das aufgetaute Wasser beginnt, elektrischen Strom zu leiten. Mit der Zeit dringt der Prozess tiefer in den Boden ein und das Sägemehl beginnt als Wärmeschutz für den erhitzten Bereich vor Wärmeverlust in die Atmosphäre zu wirken . Sägemehl wird normalerweise mit Dachpappe, Pergamin, Schildern und anderen Schutzmaterialien abgedeckt. Das Verfahren ist bei einer Erwärmungstiefe von bis zu 0,6...0,7 m anwendbar, da in größeren Tiefen die Spannung abfällt, die Böden weniger intensiv in Betrieb genommen werden und sich deutlich langsamer erwärmen. Darüber hinaus sind sie im Herbst ausreichend mit Wasser gesättigt, was für den Übergang in den aufgetauten Zustand mehr Energie erfordert. Der Energieverbrauch liegt zwischen 50 und 85 kWh pro 1 m3 Boden.

Auftauen von Boden mittels Stabelektroden (Abb. 5.42). Diese Methode Es wurden Top-down-, Bottom-up- und kombinierte Methoden durchgeführt. Beim Auftauen des Bodens mit Vertikalelektroden werden Bewehrungseisenstäbe mit spitzem unteren Ende schachbrettartig in den Boden getrieben, meist unter Verwendung eines 4x4 m großen Rahmens mit quergespannten Drähten; Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt 0,5 bis 0,8 m.

Reis. 5.42. Auftauen von Boden mit Tiefenelektroden:

a - von unten nach oben; b - von oben nach unten; 1 - aufgetauter Boden; 2 - gefrorener Boden; 3 - elektrischer Draht; 4 - Elektrode, 5 - Schicht wasserabweisendes Material; 6 - Schicht Sägemehl; I-IV – auftauende Schichten

Beim Aufwärmen von oben nach unten wird zunächst die Oberfläche von Schnee und Eis befreit, die Stäbe 20...25 cm in den Boden getrieben und eine mit Salzlösung getränkte Schicht Sägemehl aufgetragen. Wenn sich der Boden erwärmt, werden die Elektroden tiefer in den Boden getrieben. Die optimale Auftautiefe liegt zwischen 0,7 und 1,5 m. Die Dauer des Auftauens des Bodens unter dem Einfluss von elektrischem Strom beträgt etwa 1,5 bis 2,0 Tage. Danach erfolgt die Auftautiefe aufgrund der angesammelten Wärme für weitere 1 ...2 Tage. Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt 40...80 cm, der Energieverbrauch gegenüber Streifenelektroden reduziert sich um 15...20 % und beträgt 40...75 kWh pro 1 m3 Boden.

Beim Erhitzen von unten nach oben werden Brunnen gebohrt und Elektroden bis zu einer Tiefe eingeführt, die die Tiefe des gefrorenen Bodens um 15...20 cm übersteigt. Der Strom zwischen den Elektroden fließt beim Erhitzen durch den aufgetauten Boden. Der Boden erwärmt die darüber liegenden Schichten, die ebenfalls in die Arbeit einbezogen werden. Bei dieser Methode ist keine Sägemehlschicht erforderlich. Der Energieverbrauch beträgt 15...40 kW/h pro 1 m3 Boden.

Bei der dritten, kombinierten Methode werden die Elektroden in den darunterliegenden aufgetauten Boden eingegraben und eine mit einer Salzlösung imprägnierte Sägemehlverfüllung auf die Tagesoberfläche gelegt. Stromkreis schließt sich oben und unten, der Boden taut gleichzeitig von oben nach unten und von unten nach oben auf. Da die Arbeitsintensität der Vorarbeiten bei dieser Methode am höchsten ist, kann ihr Einsatz nur in Ausnahmefällen gerechtfertigt sein, wenn ein beschleunigtes Auftauen des Bodens erforderlich ist.

Abtauen mit Hochfrequenzströmen. Diese Methode ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Vorbereitungsarbeiten, da der gefrorene Boden weiterhin für hochfrequente Ströme leitend bleibt, so dass kein großes Eindringen von Elektroden in den Boden und keine Sägemehlverfüllung erforderlich ist. Der Abstand zwischen den Elektroden kann auf 1,2 m vergrößert werden, d. h. ihre Anzahl reduziert sich um fast die Hälfte. Der Prozess des Auftauens des Bodens verläuft relativ schnell. Der eingeschränkte Einsatz des Verfahrens ist auf die unzureichende Produktion von Hochfrequenzstromgeneratoren zurückzuführen.

Eine der Methoden, die inzwischen ihre Wirksamkeit verloren hat und durch modernere ersetzt wurde, ist das Auftauen des Bodens mit Dampf- oder Wassernadeln. An diesem Tag ist es notwendig, Quellen zu haben heißes Wasser und Dampf, bei einer geringen Gefriertiefe von bis zu 0,8 m. Dampfnadeln sind Metallrohre mit einer Länge von bis zu 2 m und einem Durchmesser von 25 bis 50 mm. Am unteren Teil des Rohres ist eine Spitze mit Löchern mit einem Durchmesser von 2...3 mm montiert. Die Nadeln werden mit flexiblen Gummischläuchen an die Dampfleitung angeschlossen, wenn sie über Hähne verfügen. Die Nadeln werden in Bohrlöchern vergraben, die zuvor bis zu einer Tiefe von etwa 70 % der Tautiefe gebohrt wurden. Die Vertiefungen sind mit Schutzkappen verschlossen, die mit Dichtungen für den Durchgang einer Dampfnadel ausgestattet sind. Dampf wird unter einem Druck von 0,06...0,07 MPa zugeführt. Nach dem Anbringen der angesammelten Kappen wird die beheizte Oberfläche mit einer Schicht Wärmedämmmaterial, meist Sägemehl, bedeckt. Die Nadeln werden in einem Schachbrettmuster mit einem Abstand zwischen den Mittelpunkten von 1–1,5 m platziert.

Der Dampfverbrauch pro 1 m3 Boden beträgt 50... 100 kg. Durch die Freisetzung latenter Verdampfungswärme durch Dampf im Boden kommt es zu einer besonders starken Erwärmung des Bodens. Diese Methode erfordert etwa doppelt so viel Wärmeenergie wie die Methode mit vertikalen Elektroden.

Auftauen des Bodens mit thermischen Elektroheizungen. Diese Methode basiert auf der Übertragung von Wärme auf gefrorenen Boden durch Kontaktmethode. Als Haupt technische Mittel Es werden Elektromatten verwendet, die aus einem speziellen wärmeleitenden Material bestehen, durch das elektrischer Strom geleitet wird. Auf die aufgetaute Fläche werden rechteckige Matten gelegt, deren Abmessungen eine Fläche von 4...8 m2 bedecken und an eine 220-V-Stromquelle angeschlossen werden. Dabei verteilt sich die erzeugte Wärme effektiv von oben nach unten Dicke des gefrorenen Bodens, was zu dessen Auftauen führt. Die zum Auftauen erforderliche Zeit hängt von der Umgebungstemperatur und der Gefriertiefe des Bodens ab und beträgt durchschnittlich 15 bis 20 Stunden.

5.11.3. Entwicklung von gefrorenem Boden mit Vorlockerung

Die Lockerung von gefrorenem Boden mit anschließender Erschließung durch Erdbewegungs- und Erdbewegungsmaschinen erfolgt im mechanischen oder explosiven Verfahren.

Mechanische Lockerung von gefrorenem Boden mit modernen Baumaschinen erhöhte Leistung findet immer mehr Verbreitung. Gemäß den Umweltanforderungen ist vor dem Winter eine Bodenentwicklung erforderlich Herbstzeit Entfernen Sie mit einem Bulldozer eine Schicht Pflanzenerde von der für die Bebauung vorgesehenen Fläche. Die mechanische Lockerung basiert auf dem Schneiden, Spalten oder Zerkleinern von gefrorenem Boden durch statische (Abb. 5.43) oder dynamische Einwirkung.

Reis. 5.43. Auflockern von gefrorenem Boden durch statische Einwirkung:

a – ein Bulldozer mit aktiven Zähnen, b – ein Bagger-Aufreißer, 1 – Lockerungsrichtung

Bei dynamischer Einwirkung auf den Boden wird dieser durch Freifall- und Richthämmer gespalten oder zerkleinert (Abb. 5.44). Bei dieser Methode erfolgt die Bodenlockerung mit Freifallhämmern (Kugel- und Keilhämmer), die an Seilen am Ausleger von Baggern aufgehängt sind, oder mit Richthämmern, wenn die Bodenlockerung durch Zerkleinern des Bodens erfolgt. Die mechanische Lockerung ermöglicht seine Entwicklung durch Erdbewegungs-, Erdbewegungs- und Transportmaschinen. Hämmer mit einem Gewicht von bis zu 5 Tonnen werden aus einer Höhe von 5...8 m fallen gelassen: Zum Auflockern von sandigen und sandigen Lehmböden wird ein Kugelhammer empfohlen, für tonige Böden Keilhämmer (mit einer Gefriertiefe von 0,5 m). ...0,7m). Dieselhämmer an Baggern oder Traktoren werden häufig als Richthämmer eingesetzt; Sie ermöglichen die Zerstörung von gefrorenem Boden bis zu einer Tiefe von 1,3 m (Abb. 5.45).

Der statische Schlag basiert auf der kontinuierlichen Schnittkraft im gefrorenen Boden eines speziellen Arbeitskörpers – eines Aufreißzahns, der die Arbeitsausrüstung eines hydraulischen Baggerbaggers oder ein Anbaugerät an leistungsstarken Traktoren sein kann.

Beim Auflockern mit statischen Aufreißern auf Traktorbasis kommt als Aufsatz ein spezielles Messer (Zahn) zum Einsatz, dessen Schnittkraft durch die Zugkraft des Traktors entsteht.

Maschinen dieses Typs sind für die schichtweise Lockerung des Bodens bis zu einer Tiefe von 0,3...0,4 m ausgelegt. Die Anzahl der Zähne hängt von der Leistung des Traktors ab, wobei die Mindestleistung des Traktors 250 PS beträgt. Es wird ein Zahn verwendet. Die Auflockerung des Bodens erfolgt durch parallele schichtweise Durchdringungen alle 0,5 m mit anschließenden Querdurchdringungen im Winkel von 60...90° zu den vorherigen. Mit Bulldozern wird lockerer Boden zur Deponie transportiert. Es empfiehlt sich, Anbaugeräte direkt am Bulldozer anzubauen und damit selbständig gelösten Boden zu bewegen (siehe Abb. 5.21). Die Produktivität des Aufreißers beträgt 15...20 m3/h.

Die Fähigkeit statischer Aufreißer, gefrorenen Boden Schicht für Schicht zu entwickeln, ermöglicht ihren Einsatz unabhängig von der Tiefe des Bodengefrierens. Moderne Aufreißer, die auf Traktoren mit Bulldozer-Ausrüstung basieren, werden aufgrund ihrer breiten technologischen Fähigkeiten häufig im Baugewerbe eingesetzt. Dies liegt an ihrer hohen Effizienz. Somit sind die Kosten für die Bodenauflockerung mit Aufreißern um das 2- bis 3-fache geringer als bei der explosiven Lockerungsmethode. Die Lockerungstiefe dieser Maschinen beträgt 700...1400 mm.

Abb.5.45. Schema Zusammenarbeit Dieselhammer und gerader Schaufelbagger

Die explosionsartige Lockerung gefrorener Böden ist bei erheblichen Mengen an gefrorenem Boden wirksam. Die Methode wird hauptsächlich in unbebauten Gebieten und in begrenzten Gebieten unter Verwendung von Schutzräumen und Explosionslokalisierern (Schwerlastplatten) eingesetzt.

Je nach Gefriertiefe des Bodens werden Sprengungen durchgeführt (Abb. 5.46):

■ mit der Methode der Loch- und Schlitzladungen bei einer Bodengefriertiefe von bis zu 2 m;

■ nach der Methode der Bohrloch- und Schlitzladungen in einer Gefriertiefe von über 2 m.

Es werden Löcher mit einem Durchmesser von 22...50 mm gebohrt, Löcher - 900...1100 mm, der Abstand zwischen den Reihen beträgt 1 bis 1,5 m. Schlitze haben einen Abstand von 0,9... 1,2 m voneinander werden mit einer Schlitzmaschine oder einer Stangenmaschine geschnitten. Von den drei benachbarten Schlitzen wird Sprengstoff nur im mittleren platziert; der äußere und der mittlere Schlitz dienen dazu, die Verschiebung des gefrorenen Bodens während einer Explosion auszugleichen und die seismische Wirkung zu reduzieren. Die Risse werden mit länglichen oder konzentrierten Ladungen aufgeladen und anschließend mit geschmolzenem Sand bedeckt. Bei ordnungsgemäßer Durchführung der Vorarbeiten beim Sprengvorgang wird der gefrorene Boden vollständig zerkleinert, ohne dass die Wände der Grube oder des Grabens beschädigt werden.

Reis. 5.46. Methoden zur Lockerung von gefrorenem Boden durch Explosion:

a – Sprenglochladungen; b - das gleiche, nun ja; c - das gleiche, Kessel; g - das gleiche, kleinkammerig; d, f - das gleiche, Kammer; g - das gleiche, geschlitzt; 1 - Sprengladung; 2 - Stollen; 3 - Gesichtsbrust; 4 - Ärmel; 5 - Grube; b - Stollen; 7 - Arbeitssteckplatz; 8 - Ausgleichsschlitz

Der durch Explosionen aufgelockerte Boden wird von Baggern oder Erdbewegungsmaschinen abgebaut.

5.11.4. Direkte Entwicklung von gefrorenem Boden

Die Entwicklung (ohne vorherige Lockerung) kann auf zwei Arten erfolgen – Block- und mechanisch.

Die Blockentwicklungsmethode ist für große Flächen anwendbar und basiert auf der Tatsache, dass die Festigkeit des gefrorenen Bodens durch Zerschneiden in Blöcke gebrochen wird. Mit Anbaugeräten an einem Traktor – einer Balkenmaschine – wird der Boden mit zueinander senkrechten Durchdringungen in Blöcke von 0,6...1,0 m Breite zerschnitten (Abb. 5.47). Bei geringen Gefriertiefen (bis 0,6 m) genügt es, nur Längsschnitte vorzunehmen.

Stabmaschinen, die Schlitze schneiden, verfügen über eine, zwei oder drei Schneidketten, die an Traktoren oder Grabenbaggern montiert sind. Mit Stabmaschinen können Sie Risse mit einer Tiefe von 1,2 bis 2,5 m in gefrorenen Boden schneiden. Sie verwenden Stahlzähne mit einer Schneidkante aus einer haltbaren Legierung, die ihre Lebensdauer verlängert und Ihnen dies bei Abnutzung oder Abrieb ermöglicht schnell austauschen. Der Abstand zwischen den Stäben beträgt je nach Bodenbeschaffenheit 60...100 cm. Der Ausbau erfolgt mit Baggerbaggern mit Großraumschaufel oder es werden Erdblöcke mit Bulldozern oder Fördermaschinen von der Aushubstelle auf eine Deponie geschleppt .

Abb.5.47. Schema der Blockbodenentwicklung:

a - Schlitze mit einer Stangenmaschine schneiden; b – das Gleiche, wobei die Blöcke von einem Traktor entfernt werden; c - Entwicklung einer Grube mit Entfernung gefrorener Erdblöcke mithilfe eines Krans; I - Schicht gefrorener Erde; 2 - Schneidketten (Stangen); 3 - Bagger; 4 - Risse im gefrorenen Boden; 5 - gehackte Erdblöcke; 6 - Blöcke wurden von der Website verschoben; 7 - Krantische; 8 - Fahrzeug; 9 - Zangengriff; 10 - Baukran; 11 - Traktor

Die mechanische Methode basiert auf Kraft und häufiger in Kombination mit Stoß- oder Vibrationseinwirkungen auf gefrorenen Boden. Die Methode wird mit konventionellen Erdbewegungs- und Erdbewegungstransportmaschinen sowie Maschinen mit speziell für winterliche Bedingungen ausgelegten Arbeitsteilen umgesetzt (Abb. 5.48).

Herkömmliche Produktionsmaschinen werden in der Anfangsphase des Winters eingesetzt, wenn die Gefriertiefe des Bodens unbedeutend ist. Ein Vorwärts- und Tieflöffelbagger kann den Boden bis zu einer Gefriertiefe von 0,25 bis 0,3 m ausheben; mit einem Eimer mit einem Fassungsvermögen von mehr als 0,65 m3-0,4 m3; Schleppbagger - bis 0,15 m; Bulldozer und Schaber sind in der Lage, gefrorenen Boden bis zu einer Tiefe von 15 cm zu bearbeiten.

Reis. 5.48. Mechanische Methode direkte Bodenentwicklung:

a - Baggerschaufel mit aktiven Zähnen; b - Bodenbearbeitung mit einem Baggerbagger und einer Greif- und Zangenvorrichtung; c – Erdbewegungs- und Fräsmaschine; 1 - Schöpfkelle; 2 - Schaufelzahn; 3 - Schlagzeuger; 4 - Vibrator; 5 - Greif- und Zangengerät; b - Planierraupenschild; 7 - Hydraulikzylinder zum Anheben und Absenken des Arbeitskörpers; 8 - Arbeitskörper (Mühle)

Für winterliche Bedingungen wurde eine spezielle Ausrüstung für Einzelschaufelbagger entwickelt – Schaufeln mit vibro-impact aktiven Zähnen und Schaufeln mit Greifzangenvorrichtung. Der Energieverbrauch beim Zerkleinern des Bodens ist etwa zehnmal höher als beim Zerkleinern. Der Einbau von Vibrations-Schlag-Mechanismen, die in ihrer Funktionsweise einem Presslufthammer ähneln, in die Schneidkante eines Baggerlöffels bringt gute Ergebnisse. Aufgrund der zu hohen Schnittkraft können solche Einschaufelbagger schichtweise gefrorenen Boden aufbauen. Der Vorgang des Auflockerns und Aushebens des Bodens ist ein und derselbe.

Die Bodenbearbeitung erfolgt auch mit Mehrschaufelbaggern, die speziell für das Ausheben von Gräben in gefrorenem Boden konzipiert sind. Zu diesem Zweck gibt es ein besonderes Schneidwerkzeug in Form von Reißzähnen, Zähnen oder Kronen mit Hartmetalleinsätzen, montiert auf Eimern. In Abb. In Abb. 5.48, a zeigt den Arbeitskörper eines Mehrschaufelbaggers mit aktiven Zähnen für den Abbau von felsigen und gefrorenen Böden.

Die schichtweise Entwicklung des Bodens kann mit einer speziellen Erdbewegungs- und Fräsmaschine durchgeführt werden, die Späne bis zu einer Tiefe von 0,3 m und einer Breite von 2,6 m entfernt. Der entwickelte gefrorene Boden wird mit der in der Maschine enthaltenen Bulldozerausrüstung bewegt.

Der Arbeitsaufwand bei der Gewinnung von gefrorenem Boden ist aufgrund seiner hohen mechanischen Festigkeit äußerst hoch. Darüber hinaus erschwert der gefrorene Zustand des Bodens den Aushub, da bestimmte Arten von Erdbewegungs- und Erdbewegungstransportmaschinen nicht verwendet werden können, die Produktivität verringert ist und die Arbeitsteile der Ausrüstung schneller verschleißen. Und doch hat gefrorener Boden einen Vorteil: Es ist möglich, darin Gruben zu graben, ohne Böschungen zu installieren.

Es gibt vier Hauptmethoden, um in der kalten Jahreszeit Ausgrabungen durchzuführen:

Schutz Grundstück Wirkt dem Einfrieren beim weiteren Einsatz herkömmlicher Erdbewegungsmaschinen entgegen;
Vorlockerung und Aushub von gefrorenem Boden;
direkte Bodenentwicklung im gefrorenen Zustand, d.h. ohne jegliche Vorbereitung;
in einen aufgetauten Zustand bringen und anschließend entfernen.

Schauen wir uns jede der oben genannten Methoden im Detail an.

Böden vor dem Einfrieren schützen

Der Boden wird vor niedrigen Temperaturen geschützt, indem die oberste Schicht gelockert, mit Isoliermaterialien abgedeckt und mit wässrigen Salzlösungen übergossen wird.

Das Pflügen und Eggen des Grundstücks erfolgt im Bereich der weiteren Bodengewinnungsarbeiten. Das Ergebnis einer solchen Lockerung ist der Input große Menge Luft in die Bodenschichten, die Bildung geschlossener Luftporen, die die Wärmeübertragung verhindern und eine positive Temperatur im Boden aufrechterhalten. Das Pflügen erfolgt mit Aufreißern oder Faktorpflügen, die Tiefe beträgt 200-350 mm. Anschließend erfolgt das Eggen in eine oder zwei Richtungen (quer) bis zu einer Tiefe von 150–200 mm, was letztendlich die Wärmedämmeigenschaften des Bodens um mindestens 18–20 % erhöht.
Die Rolle der Isolierung bei der Abdeckung der Baustelle zukünftiger Arbeiten übernehmen billige lokale Materialien – trockenes Moos, Sägemehl und Späne, abgefallene Baumblätter, Schlacke und Strohmatten, Sie können PVC-Folie verwenden. Schüttgüter werden in einer Schicht von 200–400 mm auf die Oberfläche aufgetragen. Die Isolierung der Bodenoberfläche wird am häufigsten auf kleinen Grundstücken durchgeführt.

Gefrorener Boden – Lockerung und Aushub

Um die mechanische Festigkeit von Winterböden zu verringern, werden Methoden der mechanischen und explosiven Bearbeitung eingesetzt. Der Abtransport des so aufgelockerten Bodens erfolgt dann in gewohnter Weise – mit Erdbewegungsmaschinen.

Mechanische Lockerung. Bei der Umsetzung wird der Boden aufgrund statischer oder dynamischer Belastungen geschnitten, zerkleinert und gespalten.

Statische Belastungen auf gefrorenem Boden werden durch ein Metallschneidwerkzeug – einen Zahn – erzeugt. Eine spezielle hydraulisch angetriebene Konstruktion, ausgestattet mit einem oder mehreren Zähnen, wird auf einem Raupenbagger über die Baustelle geführt. Mit dieser Methode können Sie bei jedem Durchgang den Boden schichtweise bis zu einer Tiefe von bis zu 400 mm abtragen. Beim Lockerungsvorgang wird die mit einem Zahn versehene Anlage zunächst im Abstand von 500 mm parallel zu den Vorgängen gezogen und anschließend im Winkel von 60 bis 90 Grad quer dazu geführt. Das Volumen des gefrorenen Bodenaushubs erreicht 20 Kubikmeter pro Stunde. Die schichtweise statische Entwicklung des gefrorenen Bodens gewährleistet den Einsatz von Lockerungsanlagen in jeder Tiefe des Bodengefrierens.

Stoßbelastungen auf Bodenflächen können aufgrund dynamischer Effekte die mechanische Festigkeit von gefrorenem Boden verringern. Zum Spalten und Lockern werden Freifallhämmer, zum Spaltlockern Richthämmer eingesetzt. Im ersten Fall wird ein Hammer in Form einer Kugel oder eines Kegels mit einer maximalen Masse von 5 Tonnen verwendet, der mit einem Seil am Ausleger eines Baggers befestigt und anschließend auf eine Höhe von fünf bis acht Metern angehoben wird , wird es auf die Baustelle abgeworfen. Kugelförmige Hämmer eignen sich am besten für Sandsteine und sandigen Lehm; kegelförmige Hämmer sind auf Lehmböden wirksam – sofern die Gefriertiefe 700 mm nicht überschreitet.

Die gezielte Einwirkung auf gefrorenen Boden erfolgt durch Dieselhämmer, die an einem Traktor oder Bagger montiert sind. Sie werden auf jedem Boden eingesetzt, sofern die Gefriertiefe nicht mehr als 1300 mm beträgt.

Die Reduzierung der Festigkeit von gefrorenem Boden durch Explosion ist am effektivsten – diese Methode ermöglicht den Winteraushub von Boden in einer Tiefe von 500 mm und wenn große Mengen gefördert werden müssen. In unbebauten Gebieten werden offene Sprengungen durchgeführt, in teilweise bebauten Gebieten müssen zunächst Schutzräume und Explosionsbegrenzer installiert werden – massive Platten aus Metall oder Stahlbeton. Explosiv Es wird in einen Schlitz oder ein Loch (mit einer Lockerungstiefe von bis zu 1500 mm) gelegt, und wenn es notwendig ist, den Boden in größerer Tiefe auszuheben – in Rissen und Brunnen. Bohren bzw Fräsmaschinen, die Schlitze werden in einem Abstand von 900-1200 mm voneinander angebracht.

Der Sprengstoff wird im mittleren (zentralen) Schlitz platziert, und die daneben liegenden Schlitze kompensieren die explosive Verschiebung des gefrorenen Bodens und dämpfen die Stoßwelle, wodurch Zerstörung außerhalb des Arbeitsbereichs verhindert wird. In den Spalt werden eine längliche Ladung oder mehrere kurze Ladungen gleichzeitig eingebracht, anschließend mit Sand gefüllt und verdichtet. Nach der Explosion wird der gefrorene Boden im Arbeitsbereich vollständig zerkleinert, während die Wände des Grabens oder der Grube, deren Erstellung der Aushub war, intakt bleiben.

Entwicklung von gefrorenem Boden ohne dessen Vorbereitung

Es gibt zwei Methoden der direkten Bodenentwicklung bei niedrigen Temperaturen – mechanisch und Block.

Die Technologie zur mechanischen Bearbeitung gefrorener Böden basiert auf Kraft, in manchen Fällen auch auf Stöße und Vibrationen. Bei der Umsetzung kommen sowohl konventionelle als auch mit Spezialwerkzeugen ausgestattete Erdbewegungsmaschinen zum Einsatz.

In geringen Gefriertiefen werden zur Bodengewinnung herkömmliche Erdbaumaschinen eingesetzt: Bagger mit Direkt- oder Rückwärtsschaufel; Schleppleinen; Schaber; Bulldozer. Einschaufelbagger können mit speziellen Anbaugeräten ausgestattet werden – Schaufeln mit Greifbacken und Vibrationszähnen. Mit solchen Geräten können Sie den gefrorenen Boden durch übermäßige Schneidkraft beeinflussen und ihn schichtweise entwickeln, indem Sie Lockerung und Aushub in einem Arbeitsgang kombinieren.

Der schichtweise Bodenabbau erfolgt durch eine spezielle Erdbewegungs- und Fräsanlage, die 2600 mm breite und bis zu 300 mm tiefe Schichten von der Baustelle abschneidet. Das Design dieser Maschine umfasst eine Bulldozerausrüstung, die die Bewegung des geschnittenen Bodens gewährleistet.

Der Kern des Blockabbaus besteht darin, gefrorenen Boden in Blöcke zu schneiden und diese dann mit einem Traktor, Bagger oder Baukran zu entfernen. Das Schneiden der Blöcke erfolgt durch Durchsägen des Bodens mit Schnitten senkrecht zueinander. Wenn der Boden flach gefroren ist (bis zu 600 mm), reicht es zum Entfernen der Blöcke aus, Schnitte entlang der Fläche vorzunehmen. Die Schlitze werden auf 80 % der Tiefe geschnitten, bis zu der der Boden gefroren ist. Dies ist völlig ausreichend, da eine Schicht mit schwacher mechanischer Festigkeit, die sich zwischen der gefrorenen Bodenzone und der Zone mit positiver Temperatur befindet, die Trennung der Bodenblöcke nicht beeinträchtigt. Der Abstand zwischen den Schlitzen sollte ca. 12 % geringer sein als die Kantenbreite der Baggerschaufel. Der Abbau von Erdblöcken erfolgt mit Baggerbaggern, weil... Es ist ziemlich schwierig, sie mit einer geraden Schaufel aus dem Eimer zu entladen.

Methoden zum Auftauen von gefrorenem Boden

Sie werden nach der Richtung der Wärmezufuhr zum Boden und der Art des verwendeten Kühlmittels klassifiziert. Abhängig von der Richtung der Wärmeenergiezufuhr gibt es drei Möglichkeiten, den Boden aufzutauen – oben, unten und radial.

Die obere Wärmezufuhr zum Boden ist am wenigsten effektiv – die Wärmeenergiequelle befindet sich im Luftraum und wird aktiv durch Luft gekühlt, d.h. Es wird eine erhebliche Menge an Energie verschwendet. Allerdings ist diese Auftaumethode am einfachsten zu organisieren und das ist ihr Vorteil.

Der vom Untergrund aus durchgeführte Auftauvorgang geht mit einem minimalen Energieaufwand einher, da die Wärme unter einer starken Eisschicht auf der Erdoberfläche verteilt wird. Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, dass aufwändige vorbereitende Maßnahmen erforderlich sind, weshalb sie selten angewendet wird.

Die radiale Verteilung der Wärmeenergie in der Bodendicke erfolgt über vertikal in den Boden eingelassene Thermoelemente. Die Wirksamkeit des radialen Auftauens liegt zwischen den Ergebnissen der oberen und unteren Bodenerwärmung. Zur Umsetzung dieser Methode ist ein etwas geringerer, aber dennoch recht hoher Arbeitsaufwand bei der Vorbereitung der Heizung erforderlich.

Das Auftauen des Bodens im Winter erfolgt mit Feuer, elektrischen Thermoelementen und heißem Dampf.
Die Brandtechnik eignet sich zum Ausheben relativ schmaler und flacher Gräben. Auf der Oberfläche der Arbeitsstelle wird eine Gruppe von Metallkästen aufgestellt, von denen jeder ein in zwei Hälften geschnittener Kegelstumpf ist. Sie werden mit der Schnittseite dicht nebeneinander auf den Boden gelegt und bilden eine Galerie. In die erste Box wird Kraftstoff gefüllt, der dann gezündet wird. Die Boxengalerie wird zu einem horizontalen Abgasrohr – die Abgase kommen aus der letzten Box, und die Verbrennungsprodukte bewegen sich entlang der Galerie und erhitzen den Boden. Um den Wärmeverlust durch den Kontakt des Kastenkörpers mit Luft zu reduzieren, werden diese mit Schlacke oder geschmolzenem Boden aus dem Bereich, in dem zuvor gearbeitet wurde, abgedeckt. Der am Ende des Erhitzens gebildete Streifen aufgetauten Bodens muss mit Sägemehl bedeckt oder mit PVC-Folie abgedeckt werden, damit die angesammelte Wärme zum weiteren Auftauen beiträgt.

Die elektrische Erwärmung von gefrorenem Boden basiert auf der Fähigkeit, Materialien zu erhitzen, wenn elektrischer Strom durch sie geleitet wird. Zu diesem Zweck werden vertikal und horizontal ausgerichtete Elektroden verwendet.

Das horizontale Auftauen erfolgt mit auf den Boden gelegten Elektroden aus Rund- oder Bandstahl. Um elektrische Leitungen daran anzuschließen, werden die gegenüberliegenden Enden der Stahlelemente um 150-200 mm gebogen. Der erhitzte Bereich mit den darauf platzierten Elektroden wird mit Sägemehl (Schichtdicke - 150-200 mm) bedeckt und mit einer Salzlösung (Salzkonzentration - 0,2-0,5 %) in einer Menge, die der ursprünglichen Sägemehlmasse entspricht, vorbefeuchtet. Die Aufgabe von in Salzlösung getränktem Sägemehl besteht darin, Strom zu leiten, da gefrorener Boden in der Anfangsphase der Arbeit keinen Strom leitet. Die oberste Sägemehlschicht ist mit PVC-Folie abgedeckt. Wenn sich die obere Bodenschicht erwärmt, wird sie zum Stromleiter zwischen den Elektroden und die Intensität des Auftauens nimmt deutlich zu – zuerst wird die mittlere Bodenschicht aufgetaut, dann die darunter liegenden. Da die Erdschichten an der Leitung des elektrischen Stroms beteiligt sind, beginnt die Sägemehlschicht eine sekundäre Aufgabe zu erfüllen – die Erhaltung der Wärmeenergie im Arbeitsbereich, wofür es notwendig ist, das Sägemehl mit Holzplatten oder Dachpappe abzudecken . Das Auftauen von gefrorenem Boden mit horizontalen Elektroden erfolgt bis zu einer Gefriertiefe von bis zu 700 mm, der Energieverbrauch beim Erhitzen eines Kubikmeters Erde beträgt 150-300 MJ, die Sägemehlschicht wird auf 90 °C erhitzt, mehr nicht.

Das Abtauen der vertikalen Elektroden erfolgt mit Stäben aus Bewehrungsstahl mit einem scharfen Ende. Bei einer Gefriertiefe des Bodens von 700 mm werden die Stäbe zunächst schachbrettartig bis zu einer Tiefe von 200–250 mm eingetrieben und nach dem Auftauen der obersten Schicht noch tiefer abgesenkt. Beim vertikalen Auftauen des Bodens ist es notwendig, den auf der Geländeoberfläche angesammelten Schnee zu entfernen und ihn mit in Salzlösung getränktem Sägemehl zu bedecken. Der Aufheizvorgang verläuft auf die gleiche Weise wie beim horizontalen Auftauen mit Streifenelektroden – beim Auftauen der oberen Schichten ist es wichtig, die Elektroden regelmäßig bis zu einer Tiefe von 1300–1500 mm tiefer in den Boden einzutauchen. Am Ende des vertikalen Auftauens des gefrorenen Bodens werden die Elektroden entfernt, der gesamte Standort bleibt jedoch unter einer Sägemehlschicht – für weitere 24–48 Stunden tauen die Bodenschichten dank der angesammelten Wärmeenergie von selbst auf. Die Stromkosten für die vertikale Abtauung sind etwas niedriger als für die horizontale Abtauung.

Für die Elektrodenerwärmung des Bodens in Richtung von unten nach oben ist dies erforderlich vorbereitende Vorbereitung Brunnen – sie werden 150–200 mm tiefer als die Gefriertiefe gebohrt. Die Vertiefungen sind im Schachbrettmuster angeordnet. Diese Methode zeichnet sich durch einen geringeren Energieverbrauch aus – etwa 50–150 MJ pro Kubikmeter Boden.

Die Elektrodenstäbe werden in die vorbereiteten Brunnen eingeführt und erreichen die nicht gefrorene Erdschicht. Die Oberfläche des Bereichs wird mit in Salzlösung getränkten Sägespänen bedeckt und darauf gelegt Kunststofffolie. Dadurch erfolgt der Auftauvorgang in zwei Richtungen – von oben nach unten und von unten nach oben. Diese Methode zum Auftauen von gefrorenem Boden wird selten und nur dann durchgeführt, wenn eine Aushubfläche dringend aufgetaut werden muss.

Das Auftauen mit Dampf erfolgt mit speziellen Geräten – Dampfnadeln aus Metallrohren mit einem Durchmesser von 250–500 mm, durch die heißer Dampf in den Boden eingeleitet wird. Der untere Teil der Dampfnadel ist mit einer Metallspitze ausgestattet, die viele 2-3 mm große Löcher enthält. An den oberen (hohlen) Teil des Nadelrohrs ist ein mit einem Hahn versehener Gummischlauch angeschlossen. Zur Installation von Dampfnadeln werden Brunnen in den Boden gebohrt (Schachbrettmuster, Abstand 1000-1500 mm) mit einer Länge von 70 % der erforderlichen Auftautiefe. Auf die Löcher des Brunnens werden mit Dichtungen versehene Metallkappen aufgesetzt, durch die eine Dampfnadel geführt wird.

Nach dem Einbau der Nadeln durch den Schlauch wird ihnen Dampf unter einem Druck von 0,06–0,07 MPa zugeführt. Die Oberfläche der aufgetauten Landfläche ist mit einer Sägemehlschicht bedeckt. Der Dampfverbrauch zum Erhitzen eines Kubikmeters Boden beträgt 50–100 kg. In Bezug auf den Wärmeenergieverbrauch ist diese Methode 1,5–2 Mal teurer als das Erhitzen mit vergrabenen Elektroden.

Die Methode zum Auftauen von gefrorenem Boden mithilfe elektrischer Kontaktheizungen ähnelt äußerlich dem Dampfauftauen. Heizelemente mit Isolierung vom Metallkörper der Nadel werden in hohle Metallnadeln mit einer Länge von etwa 1000 mm und einem Durchmesser von maximal 60 mm eingebaut. Wenn die Stromversorgung angeschlossen ist, überträgt das Heizelement Wärmeenergie auf den Körper des Nadelrohrs und die Wärme auf die Erdschichten. Während des Erwärmungsprozesses breitet sich die Wärmeenergie radial aus.