Încălzirea solului iarna. Cum să încălziți solul iarna la un șantier Încălzirea solului cu combustibil solid

O parte semnificativă a teritoriului Rusiei este situată în zone cu ierni lungi și severe. Cu toate acestea, construcția este în curs de desfășurare aici tot timpul anului, datorită căruia aproximativ 20% din volumul total terasamente trebuie făcută atunci când solul este înghețat.

Solurile înghețate se caracterizează printr-o creștere semnificativă a intensității muncii a dezvoltării lor datorită rezistenței mecanice crescute. În plus, starea înghețată a solului complică tehnologia, limitează utilizarea anumitor tipuri de utilaje de terasament (excavatoare) și de terasament și transport (buldozere, raclete, fadere), reduce productivitatea vehiculelor și contribuie la uzura rapidă a piesele mașinii, în special părțile lor de lucru. În același timp, săpăturile temporare în sol înghețat pot fi dezvoltate fără pante.

În funcție de condițiile locale specifice, dezvoltarea solului în condiții de iarnă se realizează prin următoarele metode: 1) protejarea solului de îngheț și dezvoltarea ulterioară prin metode convenționale, 2) dezvoltarea solului în stare înghețată cu afânare prealabilă, 3) dezvoltarea directă a solului. sol înghețat, 4) dezghețarea solului și dezvoltarea lui în stare dezghețată.

Solul este protejat de îngheț prin slăbirea straturilor de suprafață, acoperirea suprafeței cu diverse materiale izolatoare și impregnarea lira cu soluții saline.

Afânarea solului prin arat și grapă se realizează într-o zonă destinată dezvoltării în condiții de iarnă. Ca urmare, stratul superior al lirei capătă o structură liberă, cu goluri închise umplute cu aer, care are proprietăți de izolare termică suficiente. Aratul se realizeaza cu pluguri de factor sau ripper la o adancime de 20...35 cm, urmat de grapa la o adancime de 15...20 cm intr-un singur sens (sau in directii transversale), ceea ce creste efectul de izolare termica prin 18...30%.

Acoperirea suprafeței solului se realizează cu materiale termoizolante, de preferință din materiale locale ieftine: frunze de copac, mușchi uscat, turbă fine, rogojini de paie, zgură, fum și rumeguș, așezate într-un strat de 20...40 cm direct de către lira. Izolația de suprafață este utilizată în principal pentru adâncituri cu suprafețe mici.

Afânarea solului înghețat cu dezvoltarea ulterioară cu mașini de terasament sau de terasament se realizează prin metoda mecanică sau explozivă.

Afânarea mecanică se bazează pe tăierea, despicarea sau ciobirea unui strat de sol înghețat sub influență statică sau dinamică.

Impactul static se bazează pe impactul forței de tăiere continue în solul înghețat de către un corp special de lucru - un dinte. In acest scop se folosesc echipamente speciale, in care forta de taiere continua a dintelui este creata datorita fortei de tractiune a tractorului-tractor. Mașinile de acest tip efectuează pătrunderea strat-cu-strat a solului înghețat, oferind o adâncime de afânare de aproximativ 0,3...0,4 m pentru fiecare pătrundere. un unghi de 60...90° faţă de cele precedente. Productivitatea ripperului este de 15...20 m3/h. Excavatoarele hidraulice cu un corp de lucru - un dinte de scăpare - sunt utilizate ca scăpărătoare statice.

Posibilitatea dezvoltării strat-cu-strat a kilogramelor înghețate face ca ripperele statice să fie aplicabile indiferent de adâncimea de îngheț.

Impactul dinamic se bazează pe crearea de nuclee de impact pe suprafața deschisă a lirei înghețate. În acest fel, lira este distrusă cu ciocane de cădere liberă (splitting loosening) sau ciocane direcționale (chip loosening). Un ciocan cu cădere liberă poate lua forma unei bile sau a unei pane cu greutatea de până la 5 tone, suspendată pe o frânghie de la brațul unui excavator și scăpată de la o înălțime de 5...8 m Bilele sunt recomandate pentru afânarea nisipului lire de lut nisipos, iar pene pentru cele argiloase (la o adâncime de îngheț de 0,5...0,7 m).

Ciocanele diesel sunt utilizate pe scară largă ca ciocane direcționale, folosite ca atașamente la un excavator sau tractor. Ciocanele diesel vă permit să distrugeți o liră la o adâncime de până la 1,3 m.

Slăbirea prin explozie este eficientă la adâncimi de îngheț de 0,4...1,5 m sau mai mult și cu volume semnificative de dezvoltare a kilogramelor înghețate. Se folosește în principal în zonele neamenajate și în zone limitate construite - cu utilizarea adăposturilor și a localizatoarelor de explozie (plăci grele). La slăbirea la o adâncime de 1,5 m, se folosesc metode de foraj și fante, iar la adâncimi mai mari se folosesc metode de foraj sau fante. Fantele aflate la o distanță de 0,9...1,2 m una de alta sunt tăiate cu mașini de tăiat cu fante de tip frezat sau mașini cu bară. Dintre cele trei fante adiacente, una din mijloc este încărcată, fantele exterioare și intermediare servesc pentru a compensa deplasarea lirei înghețate în timpul unei explozii și pentru a reduce efectul seismic. Fisurile sunt încărcate cu sarcini alungite sau concentrate, după care sunt umplute cu nisip. În timpul exploziei, lira înghețată este complet zdrobită fără a deteriora pereții gropii sau șanțului.

Dezvoltarea directă a solului înghețat (fără afânare preliminară) se realizează prin două metode: bloc și mecanic.

Metoda blocului se bazează pe faptul că soliditatea solului înghețat este spartă prin tăierea acestuia în blocuri, care sunt apoi îndepărtate cu un excavator, macara de construcții sau tractor. Tăierea în blocuri se efectuează în direcții reciproc perpendiculare. Pentru adâncimi mici de îngheț (până la 0,6 m), este suficient să faceți numai tăieturi longitudinale. Adâncimea fisurilor tăiate în stratul înghețat ar trebui să fie de aproximativ 80% din adâncimea de îngheț, deoarece stratul slăbit de la granița zonelor înghețate și dezghețate nu este un obstacol în calea separării blocurilor de masiv. Distanța dintre fantele tăiate depinde de dimensiunea marginii cupei excavatorului (dimensiunea blocurilor trebuie să fie cu 10...15% mai mică decât lățimea cupei excavatorului). Pentru descărcarea blocurilor, se folosesc excavatoare cu găleți cu o capacitate de 0,5 m3 și mai mult, echipate în principal cu un buldoexcavator, deoarece descărcarea blocurilor dintr-o cupă cu o lopată dreaptă este foarte dificilă.

Metoda mecanică se bazează pe impactul forței (uneori în combinație cu șocuri sau vibrații) asupra masei de sol înghețate. Se implementează atât cu mașini convenționale de terasament, cât și cu mașini de terasament și transport, cât și cu mașini echipate cu piese speciale de lucru.

Mașinile convenționale sunt utilizate pentru adâncimi mici de îngheț: excavatoare frontale și buldoexcavatoare cu o capacitate de cupă de până la 0,65 m3 - 0,25 m, la fel și cu o capacitate de cupă de până la 1,6 m3 - 0,4 m, excavatoare cu dragline - până la 0,15 m, buldozere si raclete - 0,05...0,1 m.

Pentru a extinde domeniul de aplicare în ora de iarna excavatoarele cu o singură cupă au început să folosească echipamente speciale: cupe cu dinți activi de vibro-impact și cupe cu dispozitiv de prindere-cleșt. Datorită forței de tăiere în exces, astfel de excavatoare cu o singură cupă pot dezvolta o serie de kilograme înghețate strat cu strat, combinând procesele de slăbire și excavare într-unul singur.

Dezvoltarea strat-cu-strat a solului se realizează cu o mașină specializată de terasament și frezat, care îndepărtează „așchii” de până la 0,3 m grosime și 2,6 m lățime .

Dezghețarea solului înghețat se realizează prin metode termice, care se caracterizează printr-o intensitate semnificativă a forței de muncă și a energiei. Prin urmare, metodele termice sunt utilizate numai în cazurile în care altele metode eficiente sunt inacceptabile sau inacceptabile, și anume: lângă comunicațiile și cablurile subterane existente, dacă este necesară dezghețarea bazei înghețate, în timpul lucrărilor de urgență și reparații, în condiții înghesuite (mai ales în condiții de reechipare tehnică și reconstrucție a întreprinderilor).

Metodele de dezghețare a solului înghețat se clasifică atât în funcție de direcția de propagare a căldurii în sol, cât și în funcție de tipul de lichid de răcire utilizat.

Pe baza direcției de propagare a căldurii în sol, se pot distinge următoarele trei metode de dezghețare a solului.

Metoda de dezghețare a solului de sus în jos este ineficientă, deoarece sursa de căldură este situată în zona de aer rece, ceea ce provoacă pierderi mari căldură. În același timp, această metodă este destul de ușor și simplu de implementat, deoarece necesită minim munca pregatitoare.

Metoda de dezghețare a solului de jos în sus necesită debit minim energie, deoarece dezghețarea are loc sub protecția scoarței de gheață-pământ și pierderea de căldură este practic eliminată. Principalul dezavantaj Această metodă necesită operațiuni pregătitoare intensive în muncă, ceea ce limitează domeniul de aplicare a acesteia.

Când solul se dezgheță în direcția radială, căldura se răspândește radial în lire de la elementele de dezghețare instalate vertical, evaluate în lire. Această metodă în felul ei indicatori economici ocupă o poziție intermediară între cele două descrise anterior, iar pentru punerea sa în aplicare necesită și lucrări pregătitoare semnificative.

Pe baza tipului de lichid de răcire, se disting următoarele metode principale de dezghețare a solurilor înghețate.

Metoda focului este folosită pentru a excava tranșee mici iarna. Pentru a face acest lucru, este economic să folosiți o unitate de legătură constând dintr-un număr de cutii metalice sub formă de conuri trunchiate tăiate de-a lungul axei longitudinale, din care este asamblată o galerie continuă. Prima dintre cutii este o cameră de ardere în care este ars combustibil solid sau lichid. Țeava de evacuare a ultimei cutii asigură tiraj, datorită căruia produsele de ardere trec de-a lungul galeriei și încălzesc solul situat sub aceasta. Pentru a reduce pierderile de căldură, galeria este stropită cu un strat de pământ dezghețat sau zgură. Fâșia de sol dezghețat este acoperită cu rumeguș, iar dezghețarea ulterioară continuă în profunzime datorită căldurii acumulate în sol.

Metoda de încălzire electrică se bazează pe trecerea curentului prin materialul încălzit, în urma căruia acesta capătă o temperatură pozitivă. Principalele mijloace tehnice sunt electrozii orizontali sau verticali.

La dezghețarea solului cu electrozi orizontali, pe suprafața solului se așează electrozi din bandă sau oțel rotund, ale căror capete sunt îndoite cu 15...20 cm pentru a se conecta la fire. Suprafața zonei încălzite este acoperită cu un strat de rumeguș de 15...20 cm grosime, care se umezește soluție salină cu o concentrație de 0,2...0,5% în așa fel încât masa soluției să nu fie mai mică decât masa rumegușului. Inițial, rumegușul umed este un element conductor, deoarece solul înghețat nu este un conductor. Sub influența căldurii generate în stratul de rumeguș, stratul superior al solului se dezgheță, care se transformă într-un conductor de curent de la electrod la electrod. După aceasta, sub influența căldurii, următorul strat de sol începe să se dezghețe, iar apoi straturile subiacente. Ulterior, stratul de rumeguș protejează zona încălzită de pierderile de căldură în atmosferă, pentru care stratul de rumeguș este acoperit cu pâslă sau scuturi de acoperiș. Această metodă este utilizată atunci când adâncimea de îngheț a unei lire este de până la 0,7 m, consumul de energie pentru încălzirea a 1 m3 de sol variază de la 150 la 300 MJ, temperatura în rumeguș nu depășește 8O...9O°C.

Dezghețarea solului cu electrozi verticali se realizează folosind tije de oțel de armare cu capete inferioare ascuțite. La o adâncime de îngheț de 0,7 m, acestea sunt introduse în pământ într-un model de șah până la o adâncime de 20...25 cm, iar pe măsură ce straturile superioare ale solului se dezgheț, sunt scufundate la o adâncime mai mare. La dezghețarea de sus în jos, este necesar să se îndepărteze sistematic zăpada și să se aranjeze o umplutură de rumeguș umezită cu soluție salină. Modul de încălzire pentru electrozii cu tijă este același ca și pentru electrozii cu bandă, iar în timpul unei întreruperi de curent, electrozii ar trebui să fie adânciți secvențial pe măsură ce solul se încălzește până la 1,3...1,5 m după o întrerupere de curent pentru 1...2 zile , dezghețarea în adâncime continuă să crească datorită căldurii acumulate în sol sub protecția stratului de rumeguș. Consumul de energie cu această metodă este puțin mai mic decât cu metoda electrodului orizontal.

Folosind încălzirea de jos în sus, înainte de a începe încălzirea, este necesar să forați puțuri situate într-un model de șah la o adâncime cu 15...20 cm mai mare decât grosimea lirei înghețate. Consumul de energie la încălzirea unui kilogram de jos în sus este redus semnificativ, însumând 50...150 MJ pe 1 m3, iar utilizarea unui strat de rumeguș nu este necesară.

Atunci când electrozii cu tijă sunt îngropați în lira de topitură subiacentă și, în același timp, pe suprafața zilei este plasat un rambleu de rumeguș impregnat cu o soluție salină, dezghețarea are loc atât în direcția de sus în jos, cât și de jos în sus. În același timp, intensitatea alimentară a lucrărilor pregătitoare este semnificativ mai mare decât în primele două opțiuni. Această metodă este utilizată numai în cazuri excepționale când este necesară dezghețarea urgentă a kilogramului.

Dezghețarea cu abur se bazează pe injectarea aburului în liră, pentru care se folosesc mijloace tehnice speciale - ace de abur, care sunt un tub metalic de până la 2 m lungime, cu diametrul de 25...50 mm. Pe partea inferioară a țevii se montează un vârf cu orificii cu diametrul de 2...3 mm. Acele sunt conectate la linia de abur prin furtunuri flexibile din cauciuc cu robinete. Acele sunt îngropate în puțuri care au fost forate anterior până la o adâncime egală cu 70% din adâncimea dezghețului. Puțurile sunt închise cu capace de protecție echipate cu etanșări pentru trecerea unui ac de abur. Aburul este furnizat sub presiune de 0,06...0,07 MPa. După instalarea capacelor acumulate, suprafața încălzită este acoperită cu un strat de material termoizolant (de exemplu, rumeguș). Acele sunt dispuse într-un model de șah cu o distanță între centre de 1...1,5 m. Consumul de abur la 1 m3 lb este de 50...100 kg. Această metodă necesită un consum de căldură de aproximativ 2 ori mai mare decât metoda electrodului adânc.

Lucrările de excavare în timpul iernii sunt complicate de necesitatea pregătirii preliminare a solului. Utilizarea ciocanelor pneumatice sau a altor acțiuni mecanice nu este întotdeauna justificată și, uneori, este pur și simplu imposibilă. Există posibilitatea de a deteriora comunicațiile subterane sau de a provoca daune clădirilor din apropiere. Prin urmare, metodele termice de expunere au devenit larg răspândite.

Tipuri tradiționale de încălzire a solului înghețat

Multe tehnologii au fost dezvoltate pe baza diferitelor principii ale acțiunii termice. Fiecare dintre ele are avantaje și dezavantaje.

Cuptor reflex

Metoda rapidă, convenabilă și mobilă este potrivită pentru lucrul în zonele urbane. Servește ca generator de căldură fir nicrom 3,5 mm grosime. Direcția radiației termice este corectată de un reflector din tablă cromată de aproximativ 1 mm grosime.

Reflectorul în sine este protejat de o carcasă metalică. Între pereții celor două metale există o pernă de aer, care acționează ca protecție termică. Soba functioneaza dintr-o retea de 127/220/380V si este capabila sa incalzeasca 1,5 m2 de sol. Pentru încălzire metru cub solul necesită aproximativ 50 kW/oră energie electricași timp de 10 ore. Defecte semnificative ale metodei:

probabilitate mare de electrocutare pentru persoane neautorizate. Împrejmuirea și securitatea sunt necesare în timpul funcționării instalației;
zonă mică de acoperire;
este necesar un sistem de alimentare cu energie cu o capacitate de aproximativ 20 kW/oră pentru a funcționa un complex de trei unități.

Electrozi

Sunt fabricate din oțel rotund sau bandă, introduse în pământ și conectate la o sursă de alimentare. Suprafața solului este acoperită cu rumeguș și înmuiată în soluție salină. Acest strat servește atât ca conductor, cât și ca izolație.

Consumul de energie electrică pentru dezghețarea unui metru cub de sol este de 40-60 kW, iar procesul durează 24-30 de ore. Printre dezavantajele metodei trebuie remarcate:

probabilitate mare de șoc electric la persoane neautorizate;
necesită o alimentare constantă cu energie electrică;
dezghețarea solului durează foarte mult timp;

Flacără deschisă

Metoda se bazează pe arderea combustibilului lichid sau solid într-un dispozitiv special format din rezervoare deschise. Designul prevede ca prima cutie să servească drept cameră de ardere, iar ultima este echipată cu o țeavă de evacuare. Utilizatorii notează dezavantajele tehnologiei:

pierderi semnificative de energie termică;
Mai întâi trebuie să finalizați un set de lucrări pregătitoare;
emisiile nocive și necesitatea unei monitorizări constante.

Metoda chimică

Pentru a dezgheța solul folosind reactivi chimici, se fac găuri în sol. Clorura de sodiu este apoi turnată în găuri pentru a dizolva gheața. Întregul proces durează de la șase până la opt zile. Dezavantajele metodei chimice:

dezghețarea durează mult timp;
necesitatea amenajării gropilor;
respectarea mediului înconjurător a procesului ridică multe întrebări;
materialele nu pot fi refolosite.

Ace de abur

De fapt, o țeavă de doi metri lungime și până la 50 mm în diametru poate fi numită cu greu un ac. Vaporii de apă sunt furnizați prin ea în sol. Pentru a instala acele, mai întâi trebuie să găuriți până la o adâncime de cel puțin 70% din înălțimea stratului de dezgheț. După conectarea la sistemul de alimentare cu abur, puțurile în sine sunt închise cu capace și acoperite cu un strat de material termoizolant.

Principalele dezavantaje ale metodei sunt:

nevoie de instruire;
necesitatea unui generator de abur;
formarea și înghețarea ulterioară a condensului;
este necesar un control atent asupra procesului.

Lichid de răcire fierbinte

Solul este încălzit de mineralul fierbinte (100-200 de grade Celsius) care acoperă suprafața pământului. Deșeurile sunt adesea folosite producția rutieră– așchii de asfalt sau beton defecte. Timpul de dezghețare este de cel puțin 20-30 de ore. Dezavantajele acestei metode trebuie remarcate:

dependența de un subcontractant;
pierderi de căldură în timpul livrării lichidului de răcire;
necesitatea curățării lichidului de răcire după ce solul îngheață;
perioadă lungă de dezghețare.

Incalzitoare electrice tubulare

Tehnologia presupune transferul de energie termică prin metoda contactului. Elementele de lucru sunt ace electrice. Sunt conducte lungi de un metru cu un diametru de 50-60 mm. Elementele electrice de încălzire sunt instalate în interior.
Elementele de încălzire sunt amplasate orizontal în pământ și conectate la circuit în serie. Dezavantajele acestei metode sunt:

necesitatea monitorizării constante;
posibilitatea de electrocutare;
zonă mică de dezgheț;
necesitatea unor lucrări pregătitoare.

Încălzirea solului cu dispozitive termoelectromatice

O alternativă excelentă la metodele existente de încălzire a solului este încălzirea acestuia cu ajutorul termomaturilor. Acestea asigură încălzirea uniformă a solului pe toată adâncimea acestuia și mențin automat temperatura setată.
Echipamentul este fabricat pe baza de pelicule care emit căldură. Sunt produse în diferite dimensiuni și configurații. Grosimea panoului este de aproximativ 10 mm. Funcționează dintr-o rețea monofazată și poate genera temperaturi de până la 70 0C. Acțiune dirijată radiații infraroșii determină randamentul ridicat al dispozitivului.

Avantajele utilizării termoelectromatelor FlexiHit.

Vanzare cu livrare de nisip fierbinte la Moscova pentru incalzirea solului sau a solului iarna.

Densitate în vrac: 1,5 (t/m3)

Plata prin plata fara numerar cu TVA. Plata anticipata 100%.

Livrare a doua zi dupa plata. Timpul de călătorie al unui autobasculant cu nisip fierbinte este de la 1 la 3 ore. Livrarea la Moscova se efectuează în prima jumătate a zilei.

Specificatii:

GOST 8736-93, TU 400-24-161-89
Clasa: II
Modul de dimensiune: de la 1,5 Mk la 2,8 Mk
Coeficient de filtrare: de la 2 m/zi la 9,5 m/zi
Conținut de praf și particule de argilă: până la 10%
Conținut de argilă în bucăți: până la 5%
Culoare: maro, galben, galben deschis, maro, maro deschis
Zăcăminte de hidrogen: regiunea Moscova, regiunea Vladimir, regiunea Kaluga.
Densitate în vrac: 1,5 g/cm3. (t/m3)

Origine: cariere de nisip.

Domeniu de aplicare: pentru încălzirea stratului superior de pământ de pământ iarna la așezarea și repararea rețelelor de încălzire etc.

Metoda de extracție: Este exploatat în cariere de nisip deschise și se realizează prin încălzirea în cuptoare de producție la o temperatură de 180 până la 250 de grade Celsius.

Informații suplimentare despre nisipul fierbinte în construcții:

Nisipul fierbinte iarna servește ca material indispensabil pentru încălzirea solului sau a oricărui alt sol superior când temperaturi sub zero la aşezarea diferitelor comunicaţii în subteran. Când se utilizează nisip fierbinte, efectul solului încălzit este atins și devine mai convenabil pentru lucru, mai ales că există o probabilitate mare de deteriorare a comunicațiilor preinstalate, de exemplu, rețelele de încălzire etc.

Nisipul fierbinte este un produs sezonier; este relevant doar la temperaturi sub zero. În timpul producției, atinge o temperatură medie de 220 de grade Celsius și, ca urmare, toată umezeala se evaporă din ea și devine complet blocată. Deși această calitate a nisipului este mai degrabă un indicator de calitate pentru producerea amestecurilor uscate, nu poate fi aplicată nisipului fierbinte sau îmbunătățită performanța acestuia pentru un transfer de căldură mai mare. Acesta este pur și simplu rezultatul încălzirii la temperaturi ridicate. Nisipul fierbinte este un produs de calitate, deoarece pe lângă faptul că materia primă pentru acesta este de înaltă calitate nisip de carieră 2 clase, se încălzește și se usucă și respectă TU 400-24-161-89.

La comanda nisip fierbinte in cantitate de 10 mc, temperatura acestuia la momentul livrarii la obiectul de utilizare practic nu se modifica si isi pastreaza proprietatile de inalta calitate. De regulă, practica livrării și folosirii nisipului fierbinte în ajunul zilei de lucru este utilizată, de exemplu, în seara zilei după care se efectuează munca. Zece ore sunt suficiente pentru a încălzi stratul superior de sol și pentru a-l pregăti munca in continuare, iar nisipul nu va îngheța în această perioadă de timp.

O parte semnificativă a teritoriului Rusiei este situată în zone cu ierni lungi și severe. Cu toate acestea, construcția se desfășoară pe tot parcursul anului, în acest sens, aproximativ 15% din volumul total de lucrări de terasament trebuie să fie efectuate în condiții de iarnă și când solul este înghețat. Particularitatea dezvoltării solului în stare înghețată este că atunci când solul îngheață, rezistența sa mecanică crește, iar dezvoltarea devine mai dificilă. Iarna, intensitatea muncii de dezvoltare a solului crește semnificativ ( lucrate manual de 4...7 ori, mecanizat de 3...5 ori), folosirea unor mecanisme este limitată - excavatoare, buldozere, raclete, gredere, în același timp, săpăturile pe timp de iarnă pot fi efectuate fără pante. Apa, care provoacă multe probleme în sezonul cald, devine un aliat al constructorilor atunci când este înghețată. Uneori nu este nevoie de palplanșe și aproape întotdeauna de drenaj. În funcție de condițiile locale specifice, se utilizează următoarele metode de dezvoltare a solului:

■ protejarea solului de îngheţ cu dezvoltarea ulterioară prin metode convenţionale;

■ dezgheţarea solului cu dezvoltarea lui în stare dezgheţată;

■ dezvoltarea solului îngheţat cu afânare prealabilă;

■ dezvoltarea directă a solului îngheţat.

5.11.1. Protejarea solului de îngheț

Această metodă se bazează pe crearea artificială a unui înveliș termoizolator pe suprafața zonei planificate pentru dezvoltare pe timp de iarnă, cu dezvoltarea solului în stare dezghețată. Protecția se realizează înainte de apariția temperaturilor negative stabile, cu îndepărtarea în avans a apei de suprafață din zona izolată. Se folosesc următoarele metode de instalare a unui strat de izolare termică: afânarea preliminară a solului, arătura și grăparea solului, afânarea încrucișată, acoperirea suprafeței solului cu izolație etc.

Afânarea preliminară a solului, precum și arătura și graparea se efectuează în ajunul debutului perioadei de iarnă în zona destinată dezvoltării în condiții de iarnă. Când suprafața solului este afânată, stratul superior capătă o structură liberă cu goluri închise umplute cu aer, care au proprietăți de izolare termică suficiente. Aratul se efectueaza cu pluguri de tractoare sau cu ripper la o adancime de 30...35 cm, urmat de graparea la o adancime de 15...20 cm Acest tratament, in combinatie cu stratul de zapada format natural, intarzie aparitia solului înghețul cu 1,5 luni, iar pentru perioada ulterioară reduce adâncimea totală de îngheț este de aproximativ 73. Stratul de zăpadă poate fi mărit prin mutarea zăpezii pe șantier cu buldozere sau motogredere sau prin instalarea mai multor rânduri de garduri de zăpadă din panouri cu zăbrele de 2 X 2 m la o distanță de 20...30 m rând de rând perpendicular pe direcția vântului dominant.

Slăbirea adâncă se efectuează cu excavatoare la o adâncime de 1,3. ..1,5 m prin transferarea solului excavat în zona în care va fi amplasată ulterior structura de pământ.

Slăbirea încrucișată a suprafeței la o adâncime de 30...40 cm, al doilea strat este situat la un unghi de 60...900, iar fiecare penetrare ulterioară se realizează cu o suprapunere de 20 cm. inclusiv stratul de zăpadă, întârzie debutul înghețului solului cu 2,5.. .3,5 luni, adâncimea totală de îngheț scade brusc.

Tratarea preliminară a suprafeței solului prin afânare mecanică este deosebit de eficientă în izolarea acestor zone ale solului.

Acoperirea suprafeței solului cu izolație. Pentru aceasta se folosesc materiale locale ieftine - frunze de copac, mușchi uscat, turbă fine, covorașe de paie, așchii, rumeguș, zăpadă. Cea mai simplă modalitate este de a așeza aceste materiale izolatoare cu grosimea stratului de 20...40 cm direct pe sol. O astfel de izolație a suprafeței este utilizată în principal pentru adâncituri cu suprafețe mici.

Adăpost cu golul de aer. Este mai eficient să folosiți materiale locale în combinație cu un spațiu de aer. Pentru a face acest lucru, așezați paturi de 8...10 cm grosime pe suprafața pământului, pe ele sunt plăci sau alt material disponibil - crengi, crenguțe, stuf; deasupra acestora se toarnă un strat de rumeguș sau așchii de lemn de 15...20 cm grosime, ferindu-le de a fi smulse de vânt. Un astfel de adăpost este extrem de eficient în condițiile din centrul Rusiei, de fapt, protejează solul de îngheț pe tot parcursul iernii. Este recomandabil să măriți suprafața adăpostului (izolației) pe fiecare parte cu 2...3 m, ceea ce va proteja solul de îngheț nu numai de sus, ci și din lateral.

Odată ce începe dezvoltarea solului, aceasta trebuie efectuată într-un ritm rapid, imediat la toată adâncimea necesară și pe suprafețe mici. În acest caz, stratul izolator trebuie îndepărtat numai în zona în curs de dezvoltare, altfel, în înghețuri severe, se va forma rapid o crustă de sol înghețată, îngreunând munca.

5.11.2. Metoda de dezghețare a solului cu dezvoltarea sa în stare dezghețată

Dezghețarea are loc din cauza efectelor termice și se caracterizează prin intensitate semnificativă a forței de muncă și costuri energetice. Este utilizat în cazuri rare când alte metode sunt inacceptabile sau inadecvate - în apropierea comunicațiilor și cablurilor existente, în condiții înghesuite, în timpul lucrărilor de urgență și reparații.

Metodele de decongelare se clasifică în funcție de direcția de propagare a căldurii în sol și de lichidul de răcire utilizat (combustie combustibil, abur, apă caldă, electricitate). În funcție de direcția de decongelare, toate metodele sunt împărțite în trei grupuri.

Dezghețarea solului de sus în jos. Căldura se răspândește în direcție verticală de la suprafața zilei adânc în sol. Metoda este cea mai simplă, practic nu necesită lucrări pregătitoare, este cel mai adesea aplicabilă în practică, deși din punct de vedere al consumului economic de energie este cea mai imperfectă, deoarece sursa de căldură este situată în zona de aer rece, prin urmare pierderi semnificative de energie în spațiul înconjurător sunt inevitabile.

Dezghețarea solului de jos în sus. Căldura se răspândește de la limita inferioară a solului înghețat la suprafața zilei. Metoda este cea mai economică, deoarece lipirea are loc sub protecția crustei înghețate a solului și pierderea de căldură în spațiu este practic eliminată. Energia termică necesară poate fi parțial economisită lăsând crusta superioară a solului în stare înghețată. Are cea mai scăzută temperatură, așa că necesită multă energie pentru lipire. Dar acest strat subțire de pământ de 10...15 cm va fi dezvoltat cu ușurință de un excavator, puterea mașinii este suficientă pentru aceasta. Principalul dezavantaj al acestei metode este necesitatea de a efectua operațiuni pregătitoare intensive în muncă, ceea ce limitează domeniul de aplicare a acesteia.

Dezghețarea radială a solului ocupă o poziție intermediară între cele două metode anterioare în ceea ce privește consumul de energie termică. Căldura se răspândește radial în pământ de la elementele de încălzire instalate vertical, dar pentru a le instala și a le conecta la locul de muncă, sunt necesare lucrări pregătitoare semnificative.

Pentru a efectua dezghețarea solului folosind oricare dintre aceste trei metode, este necesar să curățați mai întâi zona de zăpadă, pentru a nu irosi energia termică la dezghețarea acestuia și este inacceptabilă să udați prea mult solul.

În funcție de lichidul de răcire folosit, există mai multe metode de dezghețare.

Dezghețarea prin arderea directă a combustibilului. Daca iarna trebuie sa sapi 1...2 gropi, cea mai simpla solutie este sa te descurci cu un foc simplu. Menținerea unui incendiu în timpul unei ture va duce la dezghețarea solului de sub acesta cu 30...40 cm După stingerea incendiului și izolarea bine a zonei de încălzire cu rumeguș, dezghețarea solului spre interior va continua datorită energiei acumulate și. în timpul unei ture poate atinge o adâncime totală de până la 1 m Dacă este necesar, puteți aprinde din nou focul sau puteți dezvolta pământ dezghețat și aprinde un foc în fundul gropii. Metoda este folosită extrem de rar, deoarece doar o mică parte din energia termică este cheltuită productiv.

Metoda focului este aplicabilă pentru excavarea șanțurilor mici se folosește o structură de legătură (Fig. 5.41) dintr-un număr de cutii metalice trunchiate, din care se asambla cu ușurință o galerie de lungimea necesară, o cameră de ardere pentru se instalează combustibil solid sau lichid (un foc din lemn, lichid și combustibil gazos cu ardere printr-o duză). Energie termică se deplasează la țeava de evacuare a ultimei cutii, ceea ce creează tirajul necesar, datorită căruia gazele fierbinți trec de-a lungul întregii galerii și solul de sub cutii se încălzește pe toată lungimea. Este recomandabil să izolați partea superioară a cutiei, solul dezghețat este adesea folosit ca izolație. După schimbare, unitatea este îndepărtată, banda de pământ dezghețat este acoperită cu rumeguș, iar lipirea continuă din cauza căldurii acumulate în sol.

Incalzire electrica Esența acestei metode este de a trece un curent electric prin sol, în urma căruia acesta capătă o temperatură pozitivă. Se folosesc electrozi orizontali și verticali sub formă de tije sau bandă de oțel. Pentru mișcarea inițială a curentului electric între tije, este necesar să se creeze un mediu conductiv. Un astfel de mediu poate fi sol dezghețat, dacă electrozii sunt introduși în pământ până la dezghețarea solului, sau pe suprafața solului, curățat de zăpadă, un strat de rumeguș de 15...20 cm grosime, umezit cu o soluție salină. cu o concentrație de 0,2-0,5%, se toarnă. Inițial, rumegușul umezit acționează ca un element conductor. Sub influența căldurii generate în stratul de rumeguș, stratul superior al solului se încălzește, se topește și devine el însuși conductor de curent de la un electrod la altul. Sub influența căldurii, straturile subiacente ale solului se dezgheț. Ulterior, distribuția energiei termice are loc în principal în grosimea solului stratul de rumeguș protejează doar zona încălzită de pierderile de căldură în atmosferă, scop în care este indicată acoperirea stratului de rumeguș; materiale de rulare sau scuturi. Această metodă este destul de eficientă la o adâncime de îngheț sau dezgheț al solului de până la 0,7 m. Consumul de energie electrică pentru încălzirea a 1 m3 de sol variază de la 150...300 kWh, temperatura rumegușului încălzit nu depășește 80...90 °. C.

Orez. 5.41. Instalație pentru dezghețarea solului cu combustibil lichid:

A - vedere generală; b - schema izolatiei cutiei; 1 - duză; 2 - izolare (stropire cu pământ dezghețat); 3 - cutii; 4 - teava de evacuare; 5 - cavitatea solului dezghețat

Dezghețarea solului cu electrozi în bandă plasați pe suprafața solului, curățat de zăpadă și resturi, nivelați dacă este posibil. Capetele benzii de călcat sunt îndoite în sus cu 15...20 cm pentru conectarea la firele electrice. Suprafața zonei încălzite este acoperită cu un strat de rumeguș de 15...20 cm grosime, umezit cu o soluție de clorură de sodiu sau calciu cu o consistență de 0,2...0,5%. Deoarece solul în stare înghețată nu este un conductor, în prima etapă curentul se deplasează prin rumegușul umezit cu soluție. Apoi, stratul superior al solului este încălzit, iar apa dezghețată începe să conducă curentul electric. În timp, procesul merge mai adânc în sol, iar rumegușul începe să acționeze ca un protector termic pentru zona încălzită de la pierderea de căldură în atmosferă. . Rumegul este de obicei acoperit cu pâslă de acoperiș, sticlă, scuturi și alte materiale de protecție. Metoda este aplicabilă la o adâncime de încălzire de până la 0,6...0,7 m, deoarece la adâncimi mai mari scade tensiunea, solurile sunt puse în funcțiune mai puțin intens și se încălzesc mult mai lent. În plus, toamna sunt suficient de saturate cu apă, ceea ce necesită mai multă energie pentru a trece la starea dezghețată. Consumul de energie variază între 50-85 kWh la 1 m3 de sol.

Dezghețarea solului folosind electrozi cu tije (Fig. 5.42). Această metodă au efectuat metode de sus în jos, de jos în sus și combinate. La dezghețarea solului cu electrozi verticali, tijele de fier de armare cu un capăt inferior ascuțit sunt introduse în pământ într-un model de șah, de obicei folosind un cadru de 4x4 m cu fire tensionate în cruce; distanța dintre electrozi este de 0,5-0,8 m.

Orez. 5.42. Dezghețarea solului cu electrozi adânci:

a - de jos în sus; b - de sus în jos; 1 - pământ dezghețat; 2 - sol înghețat; 3 - fir electric; 4 - electrod, 5 - strat material de impermeabilizare; 6 - strat de rumeguș; I-IV - straturi de dezghețare

La încălzirea de sus în jos, suprafața este mai întâi curățată de zăpadă și gheață, tijele sunt introduse în pământ 20...25 cm și se așează un strat de rumeguș înmuiat într-o soluție de sare. Pe măsură ce solul se încălzește, electrozii sunt introduși mai adânc în sol. Adâncimea optimă de încălzire va fi de 0,7...1,5 m Durata dezghețului solului sub influența curentului electric este de aproximativ 1,5...2,0 zile, după care se va produce creșterea adâncimii de dezgheț din cauza căldurii acumulate pentru încă 1. ...2 zile. Distanța dintre electrozi este de 40...80 cm, consumul de energie față de electrozii în bandă este redus cu 15...20% și se ridică la 40...75 kWh la 1 m3 de sol.

La încălzirea de jos în sus, puțurile sunt forate și electrozii sunt introduși la o adâncime care depășește adâncimea solului înghețat cu 15...20 cm Curentul dintre electrozi trece prin solul dezghețat sub nivelul de îngheț; solul încălzește straturile de deasupra, care sunt și ele incluse în lucrare. Cu această metodă, nu este necesar un strat de rumeguș. Consumul de energie este de 15...40 kW/h la 1 m3 de sol.

A treia metodă, combinată, va avea loc atunci când electrozii sunt îngropați în solul dezghețat subiacent și un rambleu de rumeguș impregnat cu o soluție salină este plasat pe suprafața zilei. Circuit electric se va închide sus și jos, solul se va dezgheța de sus în jos și de jos în sus în același timp. Deoarece intensitatea muncii pregătitoare cu această metodă este cea mai mare, utilizarea sa poate fi justificată numai în cazuri excepționale când este necesară dezghețarea accelerată a solului.

Dezghețare cu curenți de înaltă frecvență. Această metodă face posibilă reducerea drastică a lucrărilor pregătitoare, deoarece solul înghețat rămâne conducător la curenții de înaltă frecvență, astfel încât nu este nevoie de o penetrare mare a electrozilor în sol și de instalarea rambleului cu rumeguș. Distanța dintre electrozi poate fi mărită la 1,2 m, adică numărul lor este redus la aproape jumătate. Procesul de decongelare a solului decurge relativ rapid. Utilizarea limitată a metodei se datorează producției insuficiente de generatoare de curent de înaltă frecvență.

Una dintre metodele care și-a pierdut acum eficacitatea și a fost înlocuită cu altele mai moderne este dezghețarea solului cu abur sau ace de apă. În această zi este necesar să existe surse apa caldași abur, la o adâncime mică de îngheț de până la 0,8 m. Acele de abur sunt o țeavă metalică de până la 2 m lungime și 25...50 mm în diametru. Pe partea inferioară a țevii se montează un vârf cu orificii cu diametrul de 2...3 mm. Acele sunt conectate la linia de abur cu furtunuri flexibile de cauciuc dacă au robinete. Acele sunt îngropate în puțuri care au fost forate anterior până la o adâncime aproximativ egală cu 70% din adâncimea dezghețului. Puțurile sunt închise cu capace de protecție echipate cu etanșări pentru trecerea unui ac de abur. Aburul este furnizat sub presiune de 0,06...0,07 MPa. După instalarea capacelor acumulate, suprafața încălzită este acoperită cu un strat de material termoizolant, cel mai adesea rumeguș. Acele sunt plasate într-un model de șah cu o distanță între centre de 1-1,5 m.

Consumul de abur la 1 m3 de sol este de 50... 100 kg. Datorită degajării căldurii latente de vaporizare de către abur în sol, încălzirea solului este deosebit de intensă. Această metodă necesită un consum de energie termică de aproximativ 2 ori mai mare decât metoda electrodului vertical.

Dezghețarea solului cu ajutorul încălzitoarelor electrice termice. Această metodă se bazează pe transferul de căldură către solul înghețat prin metoda contactului. Ca principal mijloace tehnice Se folosesc covoare electrice, realizate dintr-un material special termoconductor prin care trece curentul electric. Covorașe dreptunghiulare, ale căror dimensiuni pot acoperi o suprafață de 4...8 m2, sunt așezate pe zona dezghețată și conectate la o sursă de energie electrică de 220 V. În acest caz, căldura generată se răspândește efectiv de sus în jos în grosimea solului înghețat, ceea ce duce la dezghețarea acestuia. Timpul necesar pentru dezghețare depinde de temperatura mediului ambiant și de adâncimea înghețului solului și este în medie de 15-20 de ore.

5.11.3. Dezvoltarea solului înghețat cu afânare preliminară

Afânarea solului înghețat cu dezvoltarea ulterioară cu mașini de terasament și de terasament se realizează prin metoda mecanică sau explozivă.

Afânarea mecanică a solului înghețat cu mașini moderne de construcții putere crescută devine din ce în ce mai răspândit. În conformitate cu cerințele de mediu, înainte de iarna dezvoltarea solului este necesar să perioada de toamna Utilizați un buldozer pentru a îndepărta un strat de pământ vegetal din zona planificată pentru dezvoltare. Afânarea mecanică se bazează pe tăierea, despicarea sau ciobirea solului înghețat prin acțiune statică (Fig. 5.43) sau dinamică.

Orez. 5.43. Afânarea solului înghețat prin acțiune statică:

a - un buldozer cu dinți activi, b - un excavator-ripper, 1 - direcția de slăbire

Cu impact dinamic asupra solului, acesta este despicat sau ciobit de ciocanele de cădere liberă și direcționale (Fig. 5.44). În această metodă, afânarea solului se realizează cu ciocane cu cădere liberă (ciocane cu bile și cu pană), suspendate pe frânghii pe brațele excavatoarelor sau cu ciocane direcționale, când afânarea se realizează prin ciobirea solului. Afânarea mecanică permite dezvoltarea acestuia cu ajutorul mașinilor de terasare și de terasament și transport. Ciocanele cu o greutate de până la 5 tone sunt aruncate de la o înălțime de 5...8 m: se recomandă folosirea unui ciocan în formă de bilă la afanarea solurilor nisipoase și lut nisipoase, ciocane pane - pentru cele argiloase (cu adâncimea de îngheț de 0,5). ...0,7 m). Ciocanele diesel de pe excavatoare sau tractoare sunt utilizate pe scară largă ca ciocane direcționale; permit distrugerea solului înghețat până la o adâncime de până la 1,3 m (Fig. 5.45).

Impactul static se bazează pe forța de tăiere continuă în solul înghețat a unui corp de lucru special - un dinte de rupere, care poate fi echipamentul de lucru al unui excavator buldoexcavator hidraulic sau poate fi un atașament pe tractoare puternice.

Slăbirea cu ripper statice pe bază de tractor implică un cuțit special (dinte) ca atașament, a cărui forță de tăiere este creată datorită forței de tracțiune a tractorului.

Mașinile de acest tip sunt proiectate pentru afanarea strat cu strat a solului la o adâncime de 0,3...0,4 m Numărul de dinți depinde de puterea tractorului, cu o putere minimă a tractorului de 250 CP. se foloseste un dinte. Afânarea solului se realizează prin pătrunderi paralele strat cu strat la fiecare 0,5 m cu pătrunderi transversale ulterioare la un unghi de 60...900 față de cele precedente. Pământul afânat este mutat la groapă cu ajutorul buldozerelor. Este recomandabil să atașați accesoriile direct la buldozer și să le folosiți pentru a muta în mod independent pământul afânat (vezi Fig. 5.21). Productivitatea ripperului este de 15...20 m3/h.

Capacitatea ripper-urilor statice de a dezvolta sol înghețat strat cu strat face posibilă utilizarea lor indiferent de adâncimea înghețului solului. Ripperele moderne bazate pe tractoare cu echipament buldozer, datorită capacităților lor tehnologice largi, sunt utilizate pe scară largă în construcții. Acest lucru se datorează eficienței lor ridicate. Astfel, costul de dezvoltare a solului cu ajutorul rippers este de 2...3 ori mai mic comparativ cu metoda explozivă de afânare. Adâncimea de slăbire a acestor mașini este de 700...1400 mm.

Fig.5.45. Sistem colaborare ciocan diesel și excavator cu lopată dreaptă

Afânarea prin explozie a solurilor înghețate este eficientă pentru volume semnificative de dezvoltare a solului înghețat. Metoda este utilizată în principal în zone neamenajate, iar în zone limitate - cu utilizarea adăposturilor și a localizatoarelor de explozie (plăci de încărcare grea).

În funcție de adâncimea înghețului solului, se efectuează operațiuni de sablare (Fig. 5.46):

■ utilizarea metodei de încărcare cu orificii și fante la o adâncime de îngheț al solului de până la 2 m;

■ prin metoda încărcărilor de foraj și fante la o adâncime de îngheț de peste 2 m.

Găurile sunt găurite cu un diametru de 22...50 mm, găuri - 900...1100 mm, distanța dintre rânduri este luată de la 1 la 1,5 m Fante la o distanță de 0,9... 1,2 m una de alta sunt tăiate cu o mașină de tăiat matrițe de tip frezare sau mașini de bară. Dintre cele trei fante adiacente, explozivul este plasat doar în cea din mijloc, fantele exterioare și intermediare servesc pentru a compensa deplasarea solului înghețat în timpul unei explozii și pentru a reduce efectul seismic. Fisurile sunt incarcate cu sarcini alungite sau concentrate, dupa care sunt acoperite cu nisip topit deasupra. Dacă lucrările pregătitoare sunt efectuate cu înaltă calitate în timpul procesului de sablare, solul înghețat este zdrobit complet fără a deteriora pereții gropii sau șanțului.

Orez. 5.46. Metode de afânare a solului înghețat prin explozie:

a - încărcături de explozie; b - la fel, bine; c - la fel, cazan; g - la fel, cu camere mici; d, f - la fel, camera; g - la fel, crestat; 1 - sarcina exploziva; 2 - stope; 3 - piept fata; 4 - maneca; 5 - groapă; b - adit; 7 - slot de lucru; 8 - slot de compensare

Solul afânat de explozii este dezvoltat de excavatoare sau utilaje de terasament.

5.11.4. Dezvoltarea directă a solului înghețat

Dezvoltarea (fără slăbire preliminară) poate fi efectuată prin două metode - bloc și mecanic.

Metoda de dezvoltare în bloc este aplicabilă pentru suprafețe mari și se bazează pe faptul că soliditatea solului înghețat este spartă prin tăierea acestuia în blocuri. Folosind atașamente pe un tractor - o mașină de bară - solul este tăiat cu pătrunderi reciproc perpendiculare în blocuri de 0,6...1,0 m lățime (Fig. 5.47). Pentru adâncimi mici de îngheț (până la 0,6 m), este suficient să faceți numai tăieturi longitudinale.

Mașinile cu bară care decupează fante au unul, două sau trei lanțuri de tăiere montate pe tractoare sau excavatoare de șanț. Mașinile cu bare vă permit să tăiați fisuri de 1,2...2,5 m adâncime în sol înghețat. Folosesc dinți de oțel cu o tăietură dintr-un aliaj durabil, care le prelungește durata de viață, iar atunci când sunt uzate sau abrazite, vă permite să le înlocuiți rapid. . Distanța dintre bare se ia în funcție de sol la 60... 100 cm. Dezvoltarea se realizează cu buldoexcavatoare cu o cupă de mare capacitate, sau blocurile de pământ sunt târâte de la locul excavat la o groapă cu ajutorul buldozerelor sau granturilor. .

Fig.5.47. Schema de dezvoltare a solului bloc:

a - tăierea fantelor cu o mașină de bară; b - la fel, cu blocurile fiind scoase de un tractor; c - dezvoltarea unei gropi cu îndepărtarea blocurilor de pământ înghețat cu ajutorul unei macarale; I - strat de sol înghețat; 2 - lanțuri de tăiere (bare); 3 - excavator; 4 - fisuri în solul înghețat; 5 - blocuri de sol tocate; 6 - blocuri mutate din șantier; 7 - mese macara; 8 - vehicul; 9 - prindere cu clește; 10 - macara de constructii; 11 - tractor

Metoda mecanică se bazează pe forță și, mai des, în combinație cu efecte de șocuri sau vibrații asupra solului înghețat. Metoda este implementată folosind mașini convenționale de terasament și terasament-transport și mașini cu piese de lucru special concepute pentru condiții de iarnă (Fig. 5.48).

Mașinile de producție convenționale sunt utilizate în perioada inițială a iernii, când adâncimea înghețului solului este nesemnificativă. Un buldoexcavator poate excava solul la o adâncime de îngheț de 0,25...0,3 m; cu o găleată cu o capacitate mai mare de 0,65 m3-0,4 m; excavator cu dragline - până la 0,15 m; buldozerele și racletele sunt capabile să dezvolte solul înghețat până la o adâncime de 15 cm.

Orez. 5.48. Metoda mecanica dezvoltarea directă a solului:

a - cupă de excavator cu dinți activi; b - dezvoltarea solului cu un buldoexcavator și un dispozitiv de prindere și clește; c - mașină de terasament și frezat; 1 - oală; 2 - dinte de găleată; 3 - baterist; 4 - vibrator; 5 - dispozitiv de prindere și clește; b - lama buldozerului; 7 - cilindru hidraulic pentru ridicarea si coborarea corpului de lucru; 8 - corp de lucru (moara)

Pentru condițiile de iarnă, au fost dezvoltate echipamente speciale pentru excavatoarele cu o singură cupă - cupe cu dinți activi de vibro-impact și cupe cu dispozitiv de prindere-cleșt. Consumul de energie pentru tăierea solului este de aproximativ 10 ori mai mare decât pentru ciobire. Instalarea mecanismelor de vibrație-impact, similare în funcționare cu un ciocan-pilot, în muchia tăietoare a cupei unui excavator aduce rezultate bune. Datorită forței de tăiere excesive, astfel de excavatoare cu o singură cupă pot dezvolta sol înghețat strat cu strat. Procesul de afânare și excavare a solului se dovedește a fi unul și același.

Dezvoltarea solului se realizează și cu ajutorul excavatoarelor cu cupe multiple, special concepute pentru săparea șanțurilor în sol înghețat. În acest scop există o specială instrument de tăiere sub formă de colți, dinți sau coroane cu inserții metalice dure, montate pe găleți. În fig. 5.48, și prezintă corpul de lucru al unui excavator cu cupe multiple cu dinți activi pentru dezvoltarea solurilor stâncoase și înghețate.

Dezvoltarea strat-cu-strat a solului poate fi efectuată cu o mașină specializată de terasare și frezat, care îndepărtează așchii de până la 0,3 m adâncime și 2,6 m lățime.

Intensitatea muncii de extragere a solului inghetat este extrem de mare datorita rezistentei sale mecanice semnificative. În plus, starea înghețată a solului complică sarcina de excavare a acestuia din cauza incapacității de a utiliza anumite tipuri de mașini de terasament și de transport de pământ, productivitate redusă și uzură accelerată a pieselor de lucru ale echipamentului. Și totuși, solul înghețat are un avantaj - este posibil să săpați gropi în el fără a instala pante.

Există patru modalități principale de a efectua excavații în timpul sezonului rece:

protecţie teren lucrează împotriva înghețului prin utilizarea în continuare a mașinilor convenționale de terasament;
afânarea și excavarea preliminară a solului înghețat;
dezvoltarea directă a solului în stare înghețată, adică fără nicio pregătire;
aducerea la starea dezghețată și îndepărtarea ulterioară.

Să ne uităm la fiecare dintre metodele de mai sus în detaliu.

Protejarea solurilor de îngheț

Protecția împotriva temperaturilor scăzute este asigurată solului prin slăbirea stratului superior, acoperirea acestuia cu materiale izolatoare și turnarea soluțiilor apoase de sare.

Aratul și grăparea terenului se efectuează în sectorul lucrărilor ulterioare de extracție a solului. Rezultatul unei astfel de slăbiri este intrarea cantitate mare aer în straturile de sol, formarea de goluri închise de aer care împiedică transferul de căldură și mențin o temperatură pozitivă în sol. Aratul se efectuează cu rippers sau pluguri cu factor, adâncimea sa este de 200-350 mm. În continuare, graparea se efectuează în una sau două direcții (în cruce) până la o adâncime de 150-200 mm, ceea ce în cele din urmă crește proprietățile de izolare termică ale solului cu cel puțin 18-20%.
Rolul de izolație atunci când se acoperă locul lucrărilor viitoare este îndeplinit de materiale locale ieftine - mușchi uscat, rumeguș și așchii, frunze de copac căzute, zgură și covorașe de paie, puteți folosi folie din PVC. Materialele în vrac sunt plasate pe suprafață într-un strat de 200-400 mm. Izolarea suprafeței solului se realizează cel mai adesea pe loturi mici de teren.

Sol înghețat - afânare și excavare

Pentru a reduce rezistența mecanică a solului de iarnă, se folosesc metode de prelucrare mecanică și explozivă. Extragerea solului afânat în acest fel se realizează apoi în mod obișnuit - folosind mașini de terasament.

Slăbire mecanică. În timpul implementării sale, solul este tăiat, ciobit și despicat din cauza sarcinilor statice sau dinamice.

Sarcinile statice pe solul înghețat sunt produse de o unealtă de tăiere a metalului - un dinte. Un design special acţionat hidraulic, echipat cu un dinte sau mai mulţi, se realizează pe şantierul de lucru în timp ce este amplasat pe un excavator pe şenile. Această metodă vă permite să îndepărtați pământul strat cu strat până la o adâncime de până la 400 mm pentru fiecare trecere. În timpul procesului de slăbire, instalația echipată cu un dinte este mai întâi trasă paralel cu trecerile anterioare la o distanță de 500 mm față de acestea, apoi este purtată transversal către ele la un unghi de 60 până la 90 de grade. Volumul de excavare a solului înghețat ajunge la 20 de metri cubi pe oră. Dezvoltarea statică strat cu strat a solului înghețat asigură utilizarea instalațiilor de afânare la orice adâncime de îngheț al solului.

Sarcinile de impact asupra zonelor de sol pot reduce rezistența mecanică a solului înghețat datorită efectelor dinamice. Ciocanele cu cădere liberă sunt folosite pentru despicare și slăbire, sau ciocanele direcționale pentru despicare slăbire. În primul caz, un ciocan este folosit sub formă de minge sau con cu o masă maximă de 5 tone - este fixat cu o frânghie de brațul unui excavator și, după ce a fost ridicat la o înălțime de cinci până la opt metri , este aruncat pe locul de lucru. Ciocanele în formă de bilă sunt cele mai potrivite pentru gresii și lut nisipos, ciocanele conice sunt eficiente pe solurile argiloase - cu condiția ca adâncimea de îngheț să nu depășească 700 mm.

Acțiunea dirijată asupra solului înghețat se realizează cu ajutorul ciocanelor diesel montate pe un tractor sau un excavator. Se folosesc pe orice sol, cu condiția ca adâncimea de îngheț să nu depășească 1300 mm.

Reducerea rezistenței solului înghețat prin explozie este cea mai eficientă - această metodă permite excavarea de iarnă a solului la o adâncime de 500 mm și atunci când este nevoie de extragerea unor volume semnificative. În zonele neamenajate se efectuează sablare deschisă, iar în zonele parțial construite este necesar să se instaleze mai întâi adăposturi și limitatoare de explozie - plăci masive de metal sau beton armat. Exploziv se aseaza intr-o fisura sau gaura (cu o adancime de afânare de pana la 1500 mm), iar daca este necesara excavarea solului la adancimi mai mari, in fisuri si puturi. Foraj sau mașini de frezat, fantele sunt realizate la o distanta de 900-1200 mm una de alta.

Explozivul este plasat în fanta centrală (centrală), iar fantele situate în apropiere vor compensa deplasarea explozivă a solului înghețat și vor amortiza unda de șoc, prevenind astfel distrugerea în afara zonei de lucru. O sarcină alungită sau mai multe încărcături scurte deodată sunt plasate în gol, apoi este umplută cu nisip și compactată. După explozie, solul înghețat din sectorul de lucru va fi complet zdrobit, în timp ce pereții șanțului sau gropii, a cărui creare a fost scopul săpăturii, vor rămâne intacți.

Dezvoltarea solului înghețat fără pregătirea acestuia

Există două metode de dezvoltare directă a solului în condiții de temperatură scăzută - mecanică și bloc.

Tehnologia de dezvoltare mecanică a solurilor înghețate se bazează pe forță, în unele cazuri incluzând șocuri și vibrații. În timpul implementării sale se folosesc atât mașini convenționale de terasament, cât și cele echipate cu unelte speciale.

La adâncimi mici de îngheț, pentru extragerea solului se folosesc mașini convenționale de terasament: excavatoare cu cupă directă sau inversă; dragline; raclete; buldozere. Excavatoarele cu o singură cupă pot fi echipate cu atașamente speciale - cupe cu fălci de prindere și dinți de vibrații-impact. Un astfel de echipament vă permite să influențați solul înghețat printr-o forță de tăiere excesivă și să realizați dezvoltarea acestuia strat cu strat, combinând slăbirea și excavarea într-o singură operațiune de lucru.

Extracția solului strat cu strat se realizează cu o instalație specială de terasare și frezare, care decupează straturi de 2600 mm lățime și până la 300 mm adâncime de la locul de lucru. Designul acestei mașini include echipamente buldozer care asigură mișcarea solului tăiat.

Esența exploatării blocurilor este tăierea solului înghețat în blocuri și apoi îndepărtarea lor folosind un tractor, un excavator sau o macara de construcție. Blocurile sunt tăiate prin tăiere prin sol cu tăieturi perpendiculare între ele. Dacă pământul este înghețat la mică adâncime - până la 600 mm - atunci pentru a îndepărta blocurile este suficient să faceți tăieturi de-a lungul zonei. Fantele sunt tăiate la 80% din adâncimea la care este înghețat solul. Acest lucru este suficient, deoarece un strat cu rezistență mecanică slabă situat între zona de sol înghețat și zona care menține o temperatură pozitivă nu va interfera cu separarea blocurilor de sol. Distanța dintre fante trebuie să fie cu aproximativ 12% mai mică decât lățimea marginii cupei excavatorului. Extragerea blocurilor de sol se realizează cu ajutorul buldoexcavatoarelor, deoarece... Este destul de dificil să le descarci din găleata unei lopeți drepte.

Metode de dezghețare a solului înghețat

Acestea sunt clasificate în funcție de direcția de alimentare cu căldură la sol și de tipul de lichid de răcire utilizat. În funcție de direcția de alimentare cu energie termică, există trei moduri de a dezgheța solul - superior, inferior și radial.

Furnizarea superioară de căldură către sol este cea mai puțin eficientă - sursa de energie termică este situată în spațiul aerian și este răcită activ de aer, de exemplu. se irosește o cantitate semnificativă de energie. Cu toate acestea, această metodă de decongelare este cel mai ușor de organizat și acesta este avantajul ei.

Procedura de dezghețare, efectuată din subteran, este însoțită de cheltuieli minime de energie, deoarece căldura se răspândește sub un strat puternic de gheață de pe suprafața solului. Principalul dezavantaj al acestei metode este necesitatea de a efectua măsuri pregătitoare complexe, deci este rar folosită.

Distribuția radială a energiei termice în sol se realizează cu ajutorul elementelor termice încastrate vertical în pământ. Eficacitatea dezghețului radial este între rezultatele încălzirii superioare și inferioare a solului. Pentru a implementa această metodă, sunt necesare cantități oarecum mai mici, dar totuși destul de mari de muncă la pregătirea încălzirii.

Dezghețarea solului în timpul iernii se realizează folosind foc, termocupluri electrice și abur fierbinte.
Tehnica focului este aplicabilă pentru săparea unor tranșee relativ înguste și puțin adânci. Pe suprafața șantierului de lucru este plasat un grup de cutii metalice, fiecare fiind un trunchi de con tăiat în jumătate. Sunt așezate cu partea tăiată pe sol aproape una de alta și formează o galerie. Combustibilul este plasat în prima cutie, care este apoi aprinsă. Galeria cutiilor devine o țeavă de evacuare orizontală - evacuarea provine din ultima cutie, iar produsele de ardere se deplasează de-a lungul galeriei și încălzesc pământul. Pentru a reduce pierderile de căldură din contactul corpului cutiei cu aerul, acestea sunt acoperite cu zgură sau pământ topit din zona în care s-a lucrat anterior. Fâșia de pământ dezghețat formată la sfârșitul încălzirii trebuie acoperită cu rumeguș sau acoperită cu folie PVC, astfel încât căldura acumulată să contribuie la dezghețarea în continuare.

Încălzirea electrică a solului înghețat se bazează pe capacitatea de a încălzi materialele atunci când un curent electric este trecut prin ele. În acest scop, se folosesc electrozi orientați vertical și orizontal.

Dezghețarea orizontală se efectuează folosind electrozi din oțel rotund sau bandă așezați pe pământ - pentru a conecta firele electrice la acestea, capetele opuse ale elementelor din oțel sunt îndoite cu 150-200 mm. Zona încălzită cu electrozii așezați pe ea este acoperită cu rumeguș (grosimea stratului - 150-200 mm), umezită în prealabil cu o soluție salină (concentrație de sare - 0,2-0,5%) într-o cantitate egală cu masa inițială de rumeguș. Sarcina rumegușului înmuiat în soluție salină este să conducă curentul, deoarece solul înghețat nu va conduce curentul în etapa inițială a lucrării. Stratul superior de rumeguș este acoperit cu folie PVC. Pe măsură ce stratul superior de sol se încălzește, acesta devine un conductor de curent între electrozi și intensitatea dezghețului crește semnificativ - mai întâi stratul mijlociu de sol este dezghețat, iar apoi cele situate dedesubt. Pe măsură ce straturile de sol sunt incluse în conducerea curentului electric, stratul de rumeguș începe să îndeplinească o sarcină secundară - conservarea energiei termice în zona de lucru, pentru care este necesar să acoperiți rumegușul cu panouri de lemn sau pâslă de acoperiș. . Dezghețarea solului înghețat cu electrozi orizontali se efectuează la o adâncime de îngheț de până la 700 mm, consumul de energie la încălzirea unui metru cub de pământ este de 150-300 MJ, stratul de rumeguș este încălzit la 90 o C, nu mai mult.

Dezghețarea verticală a electrozilor se realizează cu tije din oțel de armare și având un capăt ascuțit. Dacă adâncimea de îngheț a solului este de 700 mm, tijele sunt introduse mai întâi la o adâncime de 200-250 mm într-un model de șah, iar după ce stratul superior s-a dezghețat, acestea sunt scufundate la o adâncime mai mare. În procesul de dezghețare verticală a solului, este necesar să îndepărtați zăpada care s-a acumulat pe suprafața șantierului și să o acoperiți cu rumeguș înmuiat în soluție salină. Procesul de încălzire se desfășoară în același mod ca și în cazul decongelarii orizontale folosind electrozi în bandă - pe măsură ce straturile superioare se dezgheț, este important să se scufunde periodic electrozii mai mult în pământ la o adâncime de 1300-1500 mm. La sfârșitul dezghețului vertical al solului înghețat, electrozii sunt îndepărtați, dar întregul loc rămâne sub un strat de rumeguș - pentru încă 24-48 de ore straturile de sol se vor dezgheța singure datorită energiei termice acumulate. Costurile de energie electrică pentru dezghețarea verticală sunt puțin mai mici decât pentru dezghețarea orizontală.

Pentru încălzirea cu electrozi a solului în direcția de jos în sus, este necesar pregătire prealabilă puțuri - sunt forate cu 150-200 mm mai adânc decât adâncimea de îngheț. Puțurile sunt situate într-un model de tablă de șah. Această metodă se caracterizează printr-un consum mai mic de energie - aproximativ 50-150 MJ pe metru cub de sol.

Tijele cu electrozi sunt introduse în puțurile pregătite, ajungând în stratul neînghețat al pământului, suprafața zonei este acoperită cu ferăstrău înmuiat în soluție salină și așezate deasupra folie de plastic. Ca urmare, procesul de dezghețare are loc în două direcții - de sus în jos și de jos în sus. Această metodă de dezghețare a solului înghețat se efectuează rar și numai atunci când este necesară dezghețarea urgentă a unei zone pentru excavare.

Dezghețarea cu abur se realizează cu ajutorul unor dispozitive speciale - ace de abur din țevi metalice cu diametrul de 250-500 mm, prin care se introduce în sol aburul fierbinte. Partea inferioară a acului de abur este echipată cu un vârf metalic care conține multe găuri de 2-3 mm. Un furtun de cauciuc echipat cu un robinet este conectat la partea superioară (goală) a țevii acului. Pentru instalarea acelor de abur, puțurile sunt forate în pământ (model de șah, distanță 1000-1500 mm) cu o lungime de 70% din adâncimea de dezghețare necesară. Pe orificiile puțului se pun capace metalice dotate cu etanșări, prin care va fi trecut un ac de abur.

După instalarea acelor prin furtun, li se furnizează abur sub o presiune de 0,06-0,07 MPa. Suprafața zonei dezghețate a pământului este acoperită cu un strat de rumeguș. Consumul de abur pentru încălzirea unui metru cub de sol este de 50-100 kg în ceea ce privește consumul de energie termică, această metodă este de 1,5-2 ori mai scumpă în comparație cu încălzirea cu electrozi îngropați.

Metoda de dezghețare a solului înghețat cu ajutorul încălzitoarelor electrice de contact este similară extern cu dezghețarea cu abur. Elementele de încălzire cu izolație din corpul metalic al acului sunt instalate în ace metalice goale, de aproximativ 1000 mm lungime și nu mai mult de 60 mm în diametru. Când sursa de alimentare este conectată, elementul de încălzire transferă energie termică în corpul țevii ac și transferă căldură în straturile solului. În timpul procesului de încălzire, energia termică se răspândește radial.