Грунт к разработке в зимних условиях должен подготавливаться путем утепления, рыхления или оттаивания. Выбор каждого из этих способов определяется по технико-экономическим расчетам в проекте организации работ.
Грунт от промерзания предохраняется путем:
- предварительной вспашки на глубину не менее 0,3 м с последующим боронованием;
- покрытия поверхности грунта местными теплоизолирующими материалами (опилками, лигнином, торфом, сланцевой золой, листвой, соломой и т. п.).
Применение ручных инструментов для рыхления мерзлой корки рекомендуется при выполнении мелких и разбросанных работ на глубину не более 0,3 м. При небольших объемах работ и небольшой глубине промерзания грунтов рыхление необходимо проводить с помощью механизированных инструментов—пневматических и электрифицированных.
Характеристика основных видов пневматического инструмента приведена в табл. 159.
Таблица 159 — Техническая характеристика пневматических инструментов ударного действия
| Марка инструмента | Число ударов вн мин | Расход воздуха в м3/мин | Вес в кг | Длина в мм | Диаметр шланга в свету в мм | Рабочее давление в к г/см2 |
| Отбойные молотки | ||||||
| МО-8 | 1500 | 0,85 | 8,0 | 440 | 16 | 4 |
| ОМП-8 | 1500 | 1.1 | 8,5 | 505 | 16 | 4 |
| ОМСП-5 | 950 | 1,0 | 10,6 | 600 | 16 | 4 |
| MO-10 | 1100 | 1,0 | 10,0 | 500 | 16 | 4 |
| OMП-10 | 975-1050 | 1,1-1,3 | 9,5 | 572 | 16 | 4 |
| MOM-10 | 1100 | 1,0 | 10,8 | 528 | 16 | 4 |
| Бетоноломы | ||||||
| С-358 | 900 | 1.6 | 16,8 | 1110 | 19 | 5 |
| ПЛ-1М | 1250 | 1,9 | 31,3 | 672 | 16 | 5 |
| Трамбовки | ||||||
| TP-I | 650 | 0,6 | 55 | 1115 | 13 | 5 |
| И-157 | 60 | 2,0 | 41 | 875 | 16 | 6 |
Разработка грунтов экскаваторами, оборудованными прямой лопатой емкостью 0,5—1,0 м3 при толщине мерзлотной корки 0,15—0,25 м, а также экскаваторами, оборудованными драглайном с той же емкостью ковша, при толщине мерзлотной корки до 0,1 м может производиться без предварительного рыхления.
При более глубоком промерзании грунта необходимо применять экскаваторы с ковшами большей емкости или предварительно разрыхлять мерзлотный слой.
Если для разработки грунтов применяют экскаваторы с ковшами емкостью 0,25—0,35 м3, то предварительное рыхление мерзлотной корки обязательно.
Механическое рыхление мерзлотной корки при толщине ее до 0,25 м можно осуществлять тяжелыми рыхлителями, работающими, как прицепные снаряды к трактору мощностью не менее 80 л. с.
Для рыхления при толщине корки до 0,5—0,7 м рекомендуется применять клин-бабу, которая представляет собою чугунную отливку весом от 1,5 до 3,0 т, подвешиваемую к стреле специального крана. Подвешивание клин-бабы указанного типа к стреле экскаватора запрещается.
Механическое рыхление мерзлого грунта толщиною до 1 м можно производить при помощи экскаватора (рис. 33) с подвесным дизель-молотом, забивающим в грунт стальной клин, связанный с наковальней (неподвижная часть дизель-молота). Стальной клин, спаренный с дизель-молотом, можно укреплять в вертикальных направляющих трактора T-107.
Необходимо иметь в виду, что отклонение бабы или дизель-молота от вертикали на 5° снижает эффективность удара до 30%. Поэтому рекомендуется направляющие стрелы копра изготовлять из швеллеров.
Успех рыхления зависит во многом от формы клина.
Имеются и другие способы рыхления грунта: с помощью траншейных экскаваторов ЭТН-251 и ЭТН-352 со сменным оборудованием в виде двух цепей с резцами и т. д.
При рыхлении взрывным способом на глубину до 2 м для закладки взрывчатых веществ устраиваются шпуры диаметром 25—70 мм и глубиной на 15—20 см меньше глубины промерзания, располагаемые параллельно забою на расстоянии, равном длине линии наименьшего сопротивления (л. н. е.).
Расстояние между шпурами назначается в пределах до 2 л. н. е., расстояние от шпуров до фундаментов и стен сооружений должно быть не менее 5 л. н. с. и во всяком случае не менее 5 м. Причем величина зарядов в этих крайних шпурах не должна превышать 0,2 кг.
Взрывные работы ведутся с соблюдением «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ».
Поверхностное оттаивание грунта паром применяется при разработках мерзлоты на глубину 0,5—0,8 м.
Пар подается от передвижной котельной установки к батареям, укладываемым на оттаиваемом участке, тщательно укрываемом термоизоляционными материалами.
Оттаивание грунта паром на глубину от 0,8 до 2,0 м выполняется при помощи перфорированных паровых игл, устанавливаемых в заранее пробуренные скважины.
При расстоянии между иглами в 1—1.2 м продолжительность оттаивания колеблется от 3 до S часов, в зависимости от характера грунта и глубины оттаивания.Количество одновременно работающих игл может быть определено по формуле:
где Fk — поверхность нагрева котла в м2.
Электроотогрев мерзлого грунта осуществляется включением грунта в цепь электрического тока при помощи электродов из арматурной стали диаметром 16 мм и более, забиваемых в грунт на нужную глубину и присоединяемых затем к сети.
Поверхность грунта покрывается слоем опилок, смоченных в растворе поваренной соли, или между электродами пробиваются в грунте бороздки, заполняемые соляным раствором.
Рис. 33. Рыхление грунта при помощи экскаватора с подвесным дизель-молотом с последующей разработкой экскаватором с обратной лопатой.
В целях экономии электроэнергии рекомендуется подавать ток к прогреваемому участку с перерывами, в течение которых тепло, аккумулированное грунтом во время питания током, распространяется на больший объем грунта.
Для снижения величины потребной мощности отогрев следует производить отдельными захватками, питаемыми током попеременно.
При глубине оттаивания до 0.8 м, а также при низкой влажности грунта оттаивание производится с помощью горизонтальных струнных электродов, укладываемых на поверхности грунта и засыпаемых слоем опилок, смоченных в растворе поваренной соли. При включении тока опилки нагреваются и передают тепло грунту.
Максимальное значение потребной мощности при этом способе оттаивания составляет в среднем до 8 квт на 1 м3 прогреваемого грунта.
Для смачивания 1 м3 опилок необходимо около 135 л солевого раствора.
Расход пара и электроэнергии на отогрев 1 м3 грунта при средней температуре — 10° и наружной температуре воздуха —20°
Расстояние между электродами принимается в зависимости от напряжения тока, а именно:
| при 65 В | 15—18 см |
| 120 | 25—35 |
| 220 | 40—50 |
Разогревать опилки электрическим током следует до температуры 80—90°, затем ток отключают, и снова включают при понижении температуры опилок до 50—60°.
Таблица 160
| Наименование грунта | Объемная влажность в % | Расход пара в кг (при глубине отогрева 1м) | Расход электроэнергии в к т-ч | ||
| вертикальные электроды (глубина отогрева 1 м) | горизонтальные электроды (глубина отогрева 0,5 м) | ||||
| при бороздках с проливной раствором | при засыпке смоченными опилками | ||||
| Растительный. | 20-30 | 75—85 | 45-55 | 66-75 | 105 — 115 |
| Песчаный | 5—15 | 50-70 | 30-40 | 50-60 | 90-100 |
| Суглинок | 15-25 | 70-90 | 40—50 | 60-70 | 100-110 |
| Глинистый | 20-30 | 80-100 | 50-60 | 65-75 | 105-115 |
Примечание. Во всех случаях отогрева грунта с оставлением мерзлых глыб необходимо к результатам подсчета по таблице применять следующие коэффициенты: для глинистых грунтов — 0,60, для песчаных — 0,50.