Разработка грунта в зимнее время

Замерзание грунта происходит вследствие перехода содержащейся в его порах воды в лед, в результате чего замерзший грунт изменяет свои механические свойства. Вследствие цементирующего действия льда увели­чивается твердость грунта.

Глубина промерзания зависит от многочисленных факторов и их сочетаний: выпадения и толщины снежного покрова, срока наступления и устойчивости сильных морозов, влажности грунта, температуры воздуха, действия ветра, характера поверхностного покрова грунта и др.

Разработка мерзлого грунта экскаваторами возможна при небольшой глубине промерзания, когда мощность машины и усилие, передаваемое на рабочий орган машины, достаточны, для разрушения твердой корки мерз­лого грунта.

Способы предохранения грунта от промерзания основаны на сохране­нии в грунте посредством поверхностной теплоизоляции аккумулирован­ного в летний период тепла. Для создания теплоизоляции грунт предвари­тельно рыхлят, поверхность его укрывают теплоизолирующими материа­лами, устраивают снегозадержание. Эти меры проводятся глубокой осе­нью, после окончания дождей, с наступлением первых морозов, но до вы­падения снега.

Наиболее простым и дешевым способом защиты грунта от промерза­ния на больших площадях, если его предполагается разрабатывать в начале зимы, является применение в качестве теплоизоляции снегового покрова толщиной 1...1,5 м.

В тех случаях, когда грунт предполагается разрабатывать в первой трети зимы, для предохранения его от промерзания перепахивают верхний слой грунта на глубину 35 см, затем боронуют его на глубину 15...20 см.

Покрытие поверхности грунта теплоизолирующим материалом слоем 20...40 см для предохранения его от промерзания применяется для небольших площадей выемок. При выборе теплоизолирующего материала необходимо в первую очередь рассматривать наиболее дешевые местные утеплители: торф, сухой мох, листья, соломенные маты, опилки и т.п. Большой эффект достига­ется, если утеплитель укладывается не непосредственно на грунт, а с воздуш­ной прослойкой. Например, на лежни толщиной 8...10 см укладывают горбыль или любой листовой материал и присыпают слоем опилок (15...20 см).

Химический способ предохранения грунта применяется при разработ­ке его для укладки с уплотнением в земляные сооружения, а также при раз­работке песчано-гравийных карьеров.

Массовое рыхление мерзлого грунта осуществляется преимуществен­но взрывным способом как наиболее дешевым и эффективным. При срав­нительно небольших объемах работ и глубине промерзания 0,4...1,3 м до­пускается механическое рыхление или резание. К механическому способу рыхления прибегают также в тех случаях, когда применение взрывов недо­пустимо или экономически неоправданно.

Методы механического рыхления мерзлых грунтов, несмотря на серь­езные недостатки (высокая стоимость работ, быстрый износ машин, вред­ное воздействие создаваемых ими ударных нагрузок на соседние сооруже­ния и др.), широко применяются в строительстве, так как позволяют ком­плексно механизировать процесс, не требуют вспомогательных теплоизо­лирующих материалов и т.д. При малых объемах работ для рыхления при­меняется сменное оборудование к экскаватору.

Оттаивание мерзлого грунта по сравнению с другими способами под­готовки грунта к экскавации является наиболее дорогим, сложным и трудо­емким способом. По этой причине к нему следует прибегать в крайних слу­чаях при аварийных ремонтах, невозможности применить другие способы и малых объемах работ.

В практике применяют несколько способов оттаивания грунта. Огне­вой способ, основанный на сжигании различного топлива на поверхности грунта под прикрытием металлического короба с вытяжной трубой, являет­ся наименее эффективным. Оттаивание тепляками и отражательными пе­чами при поддержании в них температуры 50...60 °С обеспечивает скорость оттаивания 1... 1,2 см/ч. Отогревание мерзлого грунта электричеством про­изводится с помощью электродов, которые либо укладываются на поверх­ности, либо погружаются вертикально в грунт.