Оттаивание мерзлого грунта

тепловые способы применяют только в тех случаях, когда другие эффективные методы недопустимы или не­приемлемы(вблизи действующих подземных коммуни­каций и кабелей; при необходимости оттаивания промерзшего основания; при аварийных и ремонтных работах; в стесненных условиях, особенно в условиях технического перевооружения и реконструкции предприятий).

Классификация: По направлению распространения теплоты в грунт:

1) оттаивания грунта сверху вниз неэффективен, так как источник теплоты размешается в зоне холодного воздуха, что вы­зывает большие потери теплоты. В то же время этот способ доста­точно легко и просто осуществить, так как он требует минимальных подготовительных работ,

2) оттаивания грунта снизу вверх требует минимального расхода энергии, так как оттаивание происходит под защитой льдоземляной корки и тепло потери при этом практически исклю­чаются. Главный недостаток этого способа — необходимость вы­полнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения.

3) оттаивании грунта по радиальному направлению теплота распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревающих элементов, погруженных в грунт, этот способ по своим экономическим показателям занимает промежуточное поло­жение между двумя ранее описанными, а для своего осуществления требует также значительных подготовительных работ.

По виду теплоносителя различают следующие основные способы отта­ивания мерзлых грунтов.

Огневой способ применяют для отрывки зи­мой небольших тран­шей. Для этого эконо­мично использовать звеньевой агрегат, состоящий из ряда, металлических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из которых собирают сплошную галерею. Пер­вый из коробов представляет собой камеру сгорания, в которой сжигают твердое или жидкое топливо. Вытяжная труба последнего короба обеспечивает тягу, благодаря которой продукты сгорания проходят вдоль галереи и прогревают расположенный под ней грунт. Для уменьшения тепло потерь галерею обсыпают слоем талого грунта или шлака. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, а даль­нейшее оттаивание вглубь продолжается за счет аккумулированной в грунте теплоты. Способ электропрогрева основан на пропуске тока через разогре­ваемый материал, в результате чего он приобретает положительную температуру. Основными техническими средствами являются гори­зонтальные или вертикальные электроды

При оттаивании грунта горизонтальными электродами по повер­хности грунта укладывают электроды из полосовой или круглой стали, концы которых отгибают на 15...20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покры­вают слоем опилок толщиной 15... 20 см, которые смачивают соле­вым раствором с концентрацией 0,2... 0,5% с таким расчетом, чтобымасса раствора была не менее массы опилок. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом, так как замерзший фунт не является

проводником. Под воздействием теплоты, гене­рируемой в слое опилок, оттаивает верхний слой грунта, который превращается в проводник тока от электрода к электроду. После этого под воздействием теплоты начинает оттаивать следующий слой фунта, а затем нижележащие слои. В дальнейшем опилочный слой защищает отогреваемый участок от потерь теплоты в атмос­феру, для чего слой опилок покрывают толем или щитами. Этот способ применяют при глубине промерзания фунта до 0,7 м; расход электроэнергии на отогрев 1 м³ фунта колеблется от 150 до 300 МДж; температура в опилках не превышает 80...90°С.

Оттаивание фунта вертикальными электродами осуществляют с применением стержней из арматурной стали с заостренными ниж­ними концами. При глубине промерзания 0,7 м их забивают в фунт в шахматном порядке на глубину 20...25 см, а по мере оттаивания верхних слоев грунта погружают на большую глубину (рис. 5.36, 8). При оттаивании сверху вниз необходимо систематически убирать снег и устраивать опилочную засыпку, увлажненную солевым рас­твором. Режим прогрева при стержневых электродах такой же, как и при полосовых, причем во время отключения электроэнергии электроды следует дополнительно заглублять до 1,3.,. 1,5 м. После отключения электроэнергии в течение I...2 дн глубина оттаивания продолжает увеличиваться за счет аккумулированной в фунте теп­лоты под защитой опилочного слоя. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при способе горизонтальных элект­родов. Применяя прогрев снизу вверх, до начала прогрева необходимо бурить скважины, расположенные в шахматном порядке, на глуби­ну, превышающую на 15...20 см толщину мерзлого фунта. Расход энергии при отогреве фунта снизу вверх существенно снижается, составляя 50... 150 МДж на 1 м³, а применять слой опилок не требуется. При заглублении стержневых электродов в подстилающий талый грунт и одновременном устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором, оттаивание про­исходит как в направлении сверху вниз, так и снизу вверх. При этом трудоемкость подготовительных работ значительно выше, чем в первых двух вариантах. Применяют этот способ лишь в исключительных случаях, когда необходимо экстренно осущест­вить оттаивание грунта. Паровое оттаивание основано на впуске пара в грунт, для чего применяют специальные технические средства—паровые иглы, представляющие собой металлическую трубу длиной до 2м, диаметром 25... 50 мм. а) На нижнюю часть трубы насажан наконечник с от­верстиями диаметром 2...3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами с кранами. Иглы заглубля­ют в скважины, предвари­тельно пробуриваемые на глубину, равную 0,7 глу­бины оттаивания. Сква­жины закрывают защит- Рис 5-37. Оттаивание грунта паром (размерными колпаками, снаб­женными сальниками для Пар подают под давлени­ем 0,06...0,07 МПа. После установки аккумулированных кол­паков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизолируюшего материала (например, опилок). Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1... 1,5 м. Рас­ход пара на 1 м³ фунта составляет 50... 100 кг. Этот метод требует расхода теплоты примерно в 2 раза больше, чем метод глубинных электродов.

Оттаивание электронагревателями основано на передаче теп­лоты мерзлому фунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы, представ­ляющие собой стальные трубы длиной около 1 м, диаметром до 50...60 мм. Внутри иглы ус­тановлен нагревательный эле­мент, изолированный от кор­пуса трубы. Нагревательный элемент имеет контактные вы­воды для подключения к элек­трической цепи. Нагреваясь, он передает тепловую энергию стальному корпусу, а тот мерзлому фунту. При оттаивании грунтов электронагреевателями теплота распространяется в радиальном направлении.

65.

Техника безопасности при производстве процессов переработки грунтов.

Земляные работы следует выполнять по утвержденному проекту производства работ. При наличии в районе земляных работ подземных коммуникаций любые раскопки можно вести только в присутствии представителя организации, эксплуатирующей эти линии. Выемки необходимо разрабатывать с откосами, предусмотренными СниП. Бровки выемок должны быть свободны от статического и динамического нагружения. При разработки выемок с вертикальными стенками крепления следует устанавливать сразу после того, как достигнута допустимая для данного вида грунта глубина проходки с вертикальными незакрепленными стенками. При засыпке таких выемок снимать крепления следует снизу вверх. Образ при разработке котлована козырьки грунта следует обрушить, приняв при этом все меры предосторожности и удалив предварительно рабочих из забоя.

Движение по отсыпанной насыпи транспортные и землеройные машины не должны приближаться к бровке ближе, чем на 0,5 м. При работе в ночное время рабочие места должны быть освещены, а землеройные, транспортные и землеройно-транспортные машины должны иметь индивидуальное освещение.

При разработки грунта экскаваторами рабочим запрещается находиться под ковшом или стрелой и работать со стороны забоя. Посторонние лица могут находиться на расстоянии не менее 5 м от радиуса действия экскаватора. Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности, а при слабых грунтах – по настилу из шпал или щитов.

При разработке грунта гидромеханическими способами на территории должны быть

установлены предупредительные надписи. Перед началом работ в надводном забое в зоне действия струи и наверху забоя (возможная призма обрушения) не должно быть рабочих.