Виробництво земляних робіт у зимових умовах
| Домашня · | April 28, 2019 |
| Технології |
| Будівельні роботи Монтаж металоконструкцій Бетонні роботи Монтаж дерев'яних виробів Монтаж бетонних конструкцій Транспортні роботи Палеві роботи Монтаж комплектних систем |
| Гість |
У практиці будівництва виникає необхідність розробляти грунти, що у мерзлому стані лише зимовий період року, тобто. грунти сезонного промерзання, чи протягом року, тобто. вічномерзлі ґрунти.
Розробка вічномерзлих ґрунтів може проводитися тими самими способами, що й мерзлих ґрунтів сезонного промерзання. Однак при зведенні земляних споруд в умовах вічної мерзлоти необхідно враховувати специфічні особливості геотермічного режиму вічномерзлих ґрунтів та зміну властивостей ґрунтів за його порушення.
При негативних температурах замерзання води, що міститься у порах ґрунту, суттєво змінює будівельно-технологічні властивості нескельних ґрунтів. У мерзлих ґрунтах значно збільшується механічна міцність, у зв'язку з чим розробка їх землерийними машинами утруднюється або взагалі неможлива без підготовки.
Глибина промерзання залежить від температури повітря, тривалості впливу негативних температур, роду ґрунту та ін.
У технологічному проектуванні для попередніх розрахунків глибина промерзання приймається за даними найближчої метеорологічної станції чи довідника з клімату. У зимових умовах земляні роботи можутьпроводитися: з попередньою підготовкою мерзлого ґрунту для розробки; з безпосередньою розробкою мерзлих ґрунтів у природному стані спеціально обладнаними для цієї мети машинами.
Попередня підготовка ґрунту для розробки виконується одним із наступних способів: запобіганням ґрунту від промерзання, розпушуванням мерзлого ґрунту, відтаванням мерзлого ґрунту. Безпосередня розробка мерзлих ґрунтів може здійснюватися блочним способом або землерийними машинами з робочим обладнанням, що руйнує мерзлий ґрунт у природному заляганні. Розробляти мерзлий ґрунт одноковшовими екскаваторами залежно від ємності ковша допускається за товщини мерзлого шару від 0,25 до 0,4 м.
Зменшення глибини промерзання дозволяє скоротити додаткові витрати, пов'язані з виробництвом земляних робіт у зимовий час, і досягається створенням теплоізоляції на ділянці розробки або хімічним методом-просоченням грунту сольовими розчинами, що знижують температуру замерзання води в порах грунту. Грунт захищають від промерзання, якщо заздалегідь відомо місцезнаходження виїмки.
Розпушування вибухами - один із основних способів підготовки мерзлих ґрунтів для розробки екскаваторами. Цей спосіб дуже ефективний при глибині промерзання більше 1 м і більших обсягах робіт, що виконуються на територіях, що знову освоюються, або вдалині від будівель і споруд.
Сутність вибухового способу розпушування полягає в дробленні мерзлого ґрунту енергією вибуху зарядів, що розміщуються в порожнинах, попередньо створених у ґрунті (шпури, свердловини, рукави, казани, щілини).
Заряд ВР для розпушування мерзлого ґрунту може бути визначений розрахунком (див. формули 1 та 2).
Механічне розпушування мерзлого ґрунту застосовують при глибині промерзання від 0,4 до 1,5 мневеликих за площею виїмки траншей або котлованів.
Сутність механічного розпушування полягає в дробленні або сколі мерзлого шару динамічною або статичною дією, яку здійснюють змінним робочим обладнанням, що встановлюється на базовій машині (екскаваторі, тракторі та ін.). Динамічну дію роблять ударним, вібраційним та віброударним способами.
При ударному способі використовують шар-молот або клин-молот, дизель-молот, клинові тракторні розпушувачі та ін.
Статичним впливом руйнування мерзлого ґрунту здійснюється безперервно робочим органом, що складається з одного або декількох (до 5) зубів, що впроваджуються в ґрунт під час руху трактора (тягача).
При розпушуванні статичним впливом вартість і витрати на 1 м розробленого грунту нижче, ніж за ударному.
Відтавання мерзлих ґрунтів застосовують при незначних обсягах робіт, у стиснених умовах, важкодоступних місцях і в тих випадках, коли неможливо використовувати більш економічні та менш енергоємні способи. Сутність методу розморожування полягає в тому, що теплота, що передається в шар мерзлого ґрунту, розтоплює лід у його порах і перетворює ґрунт у талий стан.
Способи розморожування класифікують: за видом енергії - на теплову, електричну, енергію хімічних реакцій; на вигляд теплоносія - на повітря, пару, воду; за напрямом поширення теплоти у ґрунті.
Вогневий метод менш економічний, але завдяки простоті знаходить застосування при аварійно-ремонтних роботах.
Хімічне розморожування мерзлих ґрунтів проводиться шляхом введення в ґрунт розчину хлористого натрію під дією якого розчиняються кристали льоду в порах мерзлого ґрунту, і його можна розробляти звичайними землерийними машинами.
Блоковий методРозробка передбачає розробку мерзлого грунту, монолітність якого порушена за допомогою розрізання його на блоки (смуги). Спеціалізованими машинами або навісним обладнанням нарізають щілини шириною від 5 до 15 см паралельними і проходками, що перетинаються, а окремі блоки потім видаляють екскаватором, бульдозером або краном.
Виконання земляних робіт із попередньою підготовкою мерзлого ґрунту до розробки викликає значні ускладнення робіт та додаткові витрати. У зв'язку з цим ведеться інтенсивний пошук методів розробки та засобів механізації, що дозволяють розробляти мерзлий ґрунт у природному заляганні.
Для розробки мерзлого ґрунту без попередньої підготовки використовують землерийно-фрезерні машини, багатоківшові та одноковшові екскаватори зі спеціальним робочим обладнанням, що забезпечує руйнування мерзлого ґрунту в процесі його екскавації (рис.1).
а - землерийна машина: 1 - трактор; 2 - система передачі та управління робочим органом; 3 – робочий орган машини (фреза); б – ківш екскаватора з активними зубами: 4 – ківш; 5 – зуб ковша; 6 – ударник; 7 - вібратор
Виробництво земляних робіт у зимових умовах пов'язане з додатковими витратами матеріально-технічних та енергетичних ресурсів, підвищенням вартості та трудомісткості робіт, тому необхідна ретельна розробка цього розділу у проекті виконання робіт (ППР).
При технологічному проектуванні мають бути визначені послідовність та обсяг різного виду операцій з підготовки та розробки ґрунту на основі комплексної механізації всього процесу, що забезпечують мінімальні терміни виконання робіт, трудомісткість та витрати ресурсів. Прирозробці ґрунту в зимових умовах можуть бути застосовані різні технологічні схеми та комплекти машин. Раціональні схеми та комплекти вибирають для конкретного об'єкта та часу виконання робіт і виконують на основі всебічного аналізу техніко-економічних показників.
Технологічні схеми розробки ґрунту при різному поєднанні машин у комплекті залежать від виду земляної споруди, роду ґрунту, глибини промерзання, наявності матеріально-технічних ресурсів та ін. .
а – розпушування клин-молотом; б - тракторним віброкліновим розпушувачем; 1 - автосамоскид; 2 – екскаватор; 3 – клин-молот; 4 - віброклін
а, б - дрібноблочним способом; в, г - великоблочний; 1 – видалення снігового покриву; 2, 3 - нарізка блоків мерзлого ґрунту баровою машиною; 4 – розробка дрібних блоків екскаватором або бульдозером; 5 - розробка талого ґрунту; 6 - розробка великих блоків мерзлого ґрунту трактором; 7 - те ж, краном
а – з використанням рідкого хімічного реагенту: 1 – видалення снігового покриву; 2 – буріння шпурів; 3 - розлив розчину хімічного реагенту; 4 – розробка ґрунту; б - із попереднім "засоленням" ґрунту: 5 - зняття рослинного шару; 6 – розсипання солі; 7 - боронування ґрунту; 8 - розробка ґрунту
Ефективність розробки мерзлих ґрунтів залежить від вибору способу розробки, який, у свою чергу, залежить від обсягу робіт, параметрів земляної споруди, роду ґрунту,місцевих метеорологічних та гідрогеологічних умов, наявності матеріально-технічних та енергетичних ресурсів та ін.