Файл: Глотов, Н. М. Строительство фундаментов транспортных зданий и сооружений.pdf

выпадает в начале зимы достаточное количество снега. Этот способ целесообразно применять для защиты боль­ ших площадей и при заложении подошвы фундаментов в немерзлом грунте (например, при строительстве ленточ­ ных фундаментов зданий) там, где деятельный слой про­

мерзает на глубину 1,5—2 м и более.

Способ предзимнего рыхления грунта без снегозадер­ жания можно применять в случаях разработки котлова­ нов в ноябре и начале декабря. Если предстоит разраба­ тывать котлованы позднее первой половины декабря, це­ лесообразно использовать метод рыхления с последующим снегозадержанием.

Рыхление грунта следует выполнять поздней осенью после окончания дождливого периода, до выпадения пер­ вого снега и наступления устойчивых заморозков. Разме­ ры защищаемого участка должны превышать размеры котлована в уровне поверхности грунта на 2—2,5 м во все стороны.

Для рыхления поверхностного слоя грунта на глубину 0,25—0,35 м может быть использован любой рыхлитель. Чтобы предотвратить возможность продувания комьев разрыхленного грунта и быстрого охлаждения расположен­ ного ниже слоя грунта, участок рекомендуется бороновать на глубину 0,1—0,15 м.

Чтобы задержать снег, устраивают снежные валы или устанавливают щиты (перпендикулярно господствующему направлению ветров). Щиты или снежные валы следует располагать на расстояниях, в Ю—15 раз превышающих высоту щитов или валов. Рекомендуется применять щиты размерами 1,5X2 м с просветами, занимающими 35—50%

площади щитов.

Предварительное снижение прочности мерзлого грун­ та. Наиболее распространенным является способ разра­ ботки мерзлых грунтов после предварительного снижения их прочности, достигаемого за счет отогрева или рыхления. Применяют поверхностный или глубинный отогрев грун-

39

та. В обоих способах отогрева используется тепло, полу­ чаемое за счет сжигания топлива, или тепло, отдаваемое грунту паром, или горячей водой, а также электропрогрев. Рыхление мерзлых грунтов производят буро-взрывным или механическим способом. Для механического рыхления применяют специальное оборудование ударного или стати­ ческого воздействия на мерзлый грунт, а также использу­ ют щеленарезающие машины с баровыми или фрезерными рабочими органами.

Поверхностный отогрев мерзлого грунта (пре­ имущественно в пределах деятельного слоя) применяют при небольших объемах земляных работ. Для отогрева ис­ пользуют обычно твердое топливо (например уголь, кото­ рый сжигают в пределах площадки при соблюдении мер противопожарной безопасности). В зависимости от продол­ жительности прогрева и его интенсивности грунт оттаива­ ет на глубину 0,3—0,6 м. Затем оттаявший грунт удаля­ ют. Прогрев грунта и удаление оттаявшего слоя повторя­ ют, пока котлован не будет разработан на требуемую глубину.

При поверхностном отогреве только небольшая часть тепла используется непосредственно на оттаивание грунта, остальное тепло расходуется бесполезно. Более эффек­ тивным является глубинный отогрев мерзлого грун­ та паром или с помощью электронагревателей. Пар мож­

включений в пределах деятельного слоя, а также находя­ щихся ниже его вечномерзлых грунтов.

Пароотогрев производят с применением простого оборудования, состоящего из пароисточника (котла пли па­ рообразователя), паропровода, распределительной гребенки

40

Рис. 6. Паровая игла;

3 — патрубок со штуцером; 4 — шланг; 5 — труба; 6 — наконеч­ ник; 7 — вечномерзлый грунт; 8 — зона оттаявшего грунта; 9 — деятельный слой; 10 — лунка, за­

полненная водой

с манометром, имеющей несколько отводов, снабженных

вентилями и штуцерами для присоединения шлангов па­ ровых игл.

Для пароотогрева обычно используют иглы (рис. 6), изготовленные из газовых труб с внутренним диаметром 25—30 мм, длину их принимают в зависимости от необхо­ димой глубины оттаивания мерзлых грунтов. Наконечни­ ки готовят отдельно и крепят к трубам на резьбе или сварке. Для ускорения оттаивания грунтов в наконечнике, кроме центрального отверстия диаметром 6—8 мм, свер­ лят 2—4 наклонных отверстия диаметром 4—6 мм, обес­ печивающих выход пара под давлением в стороны от иглы.

41

Тип и производительность пароисточника выбирают в зависимости от количества одновременно работающих игл. На одну иглу необходимо иметь 4—5 м2 поверхности на­

грева котла.

Оттаивание грунтов можно производить одной иглой или группой из 4—6 игл. В мерзлый грунт иглы опуска­

грунтах.

В среднем на 1 м заглубления иглы в связные грунты затрачивается 20—30 мин, в несвязные — 30—40 мин.

Пар в иглы подают под давлением (по манометру распределительной гребенки) 3—4 кгс/см2 для оттаивания связных грунтов и 6—8 кгс/см2 для оттаивания несвязных

ра и свойств грунтов.

Для оттаивания мерзлых крупнообломочных грунтов с включением валунов целесообразно использовать перфо­ рированные иглы. Иглы изготавливают из труб диамет­ ром 50—75 мм, на боковой поверхности которых сверлят отверстия диаметром 3—4 мм, а нижний конец труб за­ крывают заглушкой. Такие трубы опускают в предвари­ тельно пробуренные скважины диаметром 8—12 см на рас­

стояниях 1 —1,5 м.

Электро ото грев грунта производят по специально разработанному проекту, в котором, кроме конструкции нагревателей, их размещения в грунте, схемы подключе­ ния к электросети, приведены указания по режиму оттаи­ вания мерзлых грунтов, а также основные требования техники безопасности.

42

Работы по оттаиванию небольших объемов мерзлого грунта производят с помощью вертикальных электро­ дов с применением напряжения 65—380 В (по специаль­ ному наряду-допуску, выдаваемому главным энергетиком строительной организации).

В качестве электродов используют арматурные стерж­ ни диаметром 16—32 мм. Длину электродов принимают около 2 м. Для облегчения забивки электродов в грунт нижний конец стержней заостряют. У верхнего конца стержней приваривают болты с резьбой М12—М20, к которым с помощью гаек и шайб прикрепляют провода.

Площадка (участок), где производится электроотогрев грунта, должна иметь временное ограждение по перимет­ ру участка на расстоянии не менее 3 м от электродов, на ограждении устанавливают предупредительные надписи «Опасно». Размеры площадки принимают исходя пз мощ­ ности источника электроэнергии. Требуемая для оттаива­ ния мощность в основном зависит от температуры мерзло­ го грунта, применяемого напряжения, расстояния между электродами и изменяется в пределах от 1 до 5 кВт на

1м3 грунта.

Сцелью снижения потребляемой мощности прогрев грунта рекомендуется вести отдельными участками с попе­

ременным подключением к электросети каждого из них. Электроды на участке располагают рядами. Расстояния между рядами и электродами в ряду принимают равными

0,4—0,9 м.

Так как мерзлый грунт не проводит электричество, пе­ ред забивкой электродов на поверхности грунта насыпают слой древесных опилок толщиной около 5 см и смачивают их 1 — 1,5%-ным раствором поваренной соли. Сверху до­ полнительно насыпают слой сухих опилок толщиной 15— 20 см для теплоизоляции прогреваемого грунта.

Электроды погружают в грунт на 20—25 см и подсое­ диняют к ним провода от рубильника. Перед подачей на­ пряжения на электроды электромонтер обязан проверить

43

правильность подключения электродов, осмотреть провода и контакты, убедиться в надежности заземления электро­ арматуры, осмотреть ограждение участка и убедиться в том, что все люди вышли за его пределы.

При подаче напряжения на электроды слой смоченных раствором поваренной соли опилок нагревается, вызывая оттаивание верхнего пласта мерзлого грунта. По мере от­ таивания грунт сам становится проводником тока и, нахо­ дясь под напряжением, интенсивно нагревается.

После того как температура грунта у электродов повы­ сится до 25—30°С, питание электродов током на участке прекращается, и к сети можно подключить электроды дру­ гого подготовленного к прогреву участка. Подачу тока на первый участок возобновляют, когда температура грунта на нем понизится до 5—10°С.

По мере увеличения слоя оттаявшего грунта на участ­ ках электропрогрева (примерно через каждые 4—5 ч) электроды забивают глубже.

Цикл электропрогрева участка прекращают после по­ гружения электродов в грунт примерно на 0,8—0,9 их дли­ ны.

Извлекают электроды из грунта с помощью крана, име­ ющего ограничитель грузоподъемности, поворачивая каж­ дый электрод длинным рычагом со спецнальнььм захватом.

Рыхление грунтов буро-взрывным спосо­ бом или взрывами применяют для разработки котло­ ванов, прорезающих как мерзлый деятельный слой, так и ниже расположенные любые вечномерзлые грунты. Хоро­ шие результаты получаются при использовании этого спо­ соба для рыхления мерзлых грунтов деятельного слоя, под которым находятся немерзлые грунты.

Вечномерзлые грунты можно рыхлить буро-взрывным способом круглогодично, но лучше применять этот способ в период устойчивых отрицательных температур воздуха.

Рыхление грунтов с помощью взрывов целесообразно использовать для разработки котлованов вдали от жилых

44

поселков (например, при строительстве фундаментов водо­ пропускных труб, малых и средних мостов).

В котлованах глубиной до 4 м рыхление грунта взры­ вами в ряде случаев совмещают с выбросом его из котло­ ванов. При разработке более глубоких котлованов приме­ няют рыхление грунта слоями по 2—2,5 м (послойное рых­ ление).

1,6—2 м. Такие скважины, предназначенные для размеще­ ния взрывчатых веществ (ВВ), располагают на расстоя­ нии 1—2 м одну от другой в зависимости от принятого спо­ соба рыхления, физико-механических свойств грунтов, мас­ сы зарядов и заданной величины недобора грунта до про­ ектной отметки дна котлована. Чем реже расположены скважины, тем больше будет недобор грунта, и, следова­ тельно, потребуется затратить больше времени и труда на подготовку основания под фундамент.

Работы по буро-взрывному рыхлению грунтов в кот­ лованах следует производить в соответствии с разработан­ ными в ППР рабочими чертежами со строгим соблюдени­ ем действующих Единых правил безопасности при взрыв­ ных работах, утвержденных Госгортехнадзором СССР.

Разрыхленный взрывом грунт должен быть убран до начала его смерзания, так как смерзшийся грунт невоз­ можно удалить ни бульдозером, ни экскаватором, а пов­

торное бурение скважин связано со значительными труд­ ностями.

Механический способ рыхления применя­ ют при разработке более 2/з общего объема мерзлого грун­ та в нашей стране.

Для ударного рыхления (рыхления воздействием дина­ мических нагрузок) используют клин-бабы массой от 0,85 до 3,5 т, которые сбрасывают на грунт с помощью экска­ ватора. Этот способ имеет низкую производительность и

45

я-я

Рис.* 7. Схема котлована, разработанного навесным тракторным рых­ лителем

большую энергоемкость, кроме того, экскаватор, исполь­ зуемый для подъема и сбрасывания клин-бабы, быстро из­ нашивается, расход троса при этом увеличивается примерно

в 5 раз.

Значительно эффективнее рыхление мерзлых грунтов с помощью навесных рыхлителей (статическим воздействи­ ем на грунт).

Рыхлитель (риппер), выполненный по типу клыка, наве­ шивают к задней части тяжелого гусеничного тракторабульдозера, имеющего двигатель мощностью не менее

100 л. с.

При движении трактора рыхлитель взрыхляет мерзлый грунт бороздой, глубина которой составляет 0,3—0,5 м, а ширина поверху — 0,4—0,7 м.

46