Розробка мерзлих ґрунтів
За умов сучасного цілорічного будівництва приблизно 20% обсягу земляних робіт розробляють у зимовий час. У зв'язку з підвищеною міцністю мерзлих ґрунтів взимку в кілька разів збільшується трудомісткість та вартість їх розробки. Без попередньої підготовки може розроблятися ґрунт, що промерз на глибину до: 0,1 м 3 - скреперами та бульдозерами; 0,15 м 3 – екскаваторами-драглайнами; 0,25 м 3 – екскаваторами, обладнаними прямою лопатою, з ковшами місткістю 0,5. 0,65 м; 0,4 м - те ж, але потужнішими екскаваторами. В інших випадках ґрунт до розробки повинен бути попередньо підготовлений одним із наступних способів: запобіганням від промерзання; відтаванням; розпушуванням.
Запобігання промерзанню полягає в попередній обробці або утепленні ґрунту до замерзання теплоізоляційними матеріалами. Для цього ґрунт після відведення поверхневих вод можна розпушувати або орати з боронуванням на глибину до 0,35 м 3 закривати місцевими теплоізоляційними матеріалами (листя, хвоя, тирсу тощо), а також влаштовувати снігозатримання.
Відтавання ґрунту може здійснюватися зверху вниз, знизу вгору та по горизонтальному напрямку - радіально від нагрівача.
Найбільш простим (але дорогим) є вогневий спосіб (рис.1), при якому мерзлий ґрунт відтає зверху вниз завдяки спалюванню на поверхні замерзлого ґрунту під ковпаком твердого або рідкого палива. Для розморожування 1 м мерзлого ґрунту витрачається приблизно 130 кг торфу, 50 кг вугілля, 0,15 м 3 дров, 5 кг дизельного палива.
а - вогневим способом; б – паровими голками; в, г -горизонтальними та вертикальними електродами; 1 – камера згоряння; 2 – витяжна труба; 3 - шар ґрунту (тирса); 4 – паропровід; 5 – ковпак; 6 – свердловина; 7 - парова голка; 8 – електрод; 9 - трифазна електромережа.
Також у напрямку зверху вниз мерзлий ґрунт можна відігрівати горизонтальними електродами. Для створення струмопровідних умов поверхню ґрунту покривають тирсою, змоченою в сольовому розчині. Потім відігрітий ґрунт стає провідником струму, а тирса сприяють збереженню тепла. Прогрівання мерзлого ґрунту електрострумом знизу вгору можна здійснити, якщо є можливість занурити вертикальні електроди нижче рівня промерзання ґрунту.
Прикладом відігрівання ґрунту в радіальному напрямку може бути відтавання паровими голками або електронагрівачами. У першому випадку пара, проходячи між двома трубами, віддає тепло ґрунту через зовнішню трубу; у другому - всередині труби мають нагрівальний елемент, який нагріває поверхню труби.
Розпушування мерзлого ґрунту може здійснюватися вибуховим чи механічним способом. Вибух ґрунту роблять тільки спеціально підготовлені робітники-підривники. Для цього в ґрунті пробурюють отвори – шпури або нарізають щілини, в які закладаються заряди вибухової речовини (ВР).
Механічне розпушування мерзлого ґрунту може здійснюватися статичним чи динамічним впливом. Приклад статичного впливу - розпушування ґрунту бульдозерно-розпушувальними агрегатами. Як механізми для динамічного впливу використовують дизель-молоти, клин-молоти, машини ударної дії, а також навісне обладнання екскаватора (клин і шар-молоти) абогідравлічні молоти (рис.2).
Мал.2. Розпушування мерзлого ґрунту
а – молотом вільного падіння; б, в - те дизель-молотом і гідромолотом; г, д-при глибині промерзання до і більше 1,5 м; 1 – молот; 2 – екскаватор; 3 - мерзлий шар ґрунту; 4 - напрямна штанга; 5 – дизель-молот; 6 – гідромолот.
Крім розпушування іноді мерзлі ґрунти ріжуть на блоки з подальшим видаленням тракторами або розробкою екскаваторами. Такий метод особливо ефективний у тих випадках, коли неприпустимий струс ґрунту. В даний час багато компаній пропонують свої послуги з оренди екскаваторів. Для нарізування блоків рекомендуються барові машини з ланцюговим робочим органом, змонтованим на базі трактора.