Возведение земляного полотна в зимний период. Особенности технологии производства земляных работ в зимний период Технология земляных работ в зимнее время

Особенности производства земляных работ в зимнее время

Зимой, при установлении отрицательных температур, происходит замерзание грунта вследствие потери тепла и перехода содержащейся в его порах воды в лед, сопровождающееся изменением его физико-механических свойств (прочности, деформативности, теплопроводности и др.).

Учитывая, что при замерзании механическая прочность грунта͵ а следовательно и трудоемкость разработки, резко возрастают, стараются проводить мероприятия по предварительной защите грунта от промерзания, обеспечивающие его разработку в талом виде. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, основными методами подготовки и разработки грунтов в зимний период являются предохранение их от промерзания, тепловое и химическое оттаивание, рыхление и механическая разработка мерзлых грунтов. Факторами, определяющими выбор методов и способов зимней разработки грунта͵ являются объёмы работ, свойства грунта͵ вид земляного сооружения и конкретные условия строительства.

Предохранение грунта от промерзания выполняют задолго до наступления холодов путем его вспахивания с боронованием, глубокого рыхления, укрытия утепляющими материалами и химической обработки.

Для вспахивания грунта применяют различные плуги с глубиной рыхления не менее 35 см и рыхлители с глубиной рыхления 50 ... 70 см. Затем грунт боронуют на глубину 15 ... 20 см. При глубоком рыхлении (на глубину 1,3 ... 1,5 м) используют одноковшовые экскаваторы с ковшом вместимостью 0,4 ... 0,65 м 3 , при этом грунт разрабатывают навымет и укладывают на место смежной (предыдущей) проходки.

В качестве утепляющих материалов используют местные материалы: сухие листья, торф, опилки, солома, камыш, шлак и др.
Размещено на реф.рф
Могут применяться и полимерные материалы, пленки, пенопласт и т.п. Иногда грунт перед вспахиванием подвергают химической обработке, ᴛ.ᴇ. пропитке поверхностного слоя грунта хлористым кальцием и натрием, нитрит-нитратом натрия, которые понижают температуру замерзания воды в грунте (до - 30°С). Защищенный от промерзания грунт разрабатывают обычным механизированным способом.

При этом, когда грунт не удалось своевременно предохранить от замерзания и по графику работ грунты крайне важно разрабатывать в зимнее время, ᴛ.ᴇ. в мерзлом состоянии, то в данном случае приходится либо их оттаивать, либо разрабатывать в мерзлом виде с использованием специальных средств и методов.

Способы оттаивания мерзлых грунтов основаны на том, что за счёт теплоты, передаваемой в слой мерзлого грунта͵ растапливается лед в его порах и грунт делается талым. Оттаивание грунтов применяют при малых объёмах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в случаях, когда нельзя использовать более экономичные и менее энергоемкие способы. Оттаивание грунта осуществляют как с помощью естественных источников тепла - солнечного тепла, тепла воды из естественных водоемов, так и искусственных - за счёт сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива, использования пара или электроэнергии. По направлению распространения тепла в грунте можно выделить следующие три базовых способа оттаивания: сверху вниз (поверхностный); снизу вверх (глубинный); по радиальному направлению.

Поверхностное оттаивание производят либо с использованием естественных источников тепла, либо искусственных - горячими газами (огневой способ), в тепляках, отражательными печами, горизонтальными электродами, химическим способом. Оттаивание химическим способом предусматривает введение в грунт раствора хлористого натрия, под действием которого в порах мерзлого грунта растворяются кристаллы льда.

Глубинное и радиальное оттаивание осуществляют гидравлическим, циркуляционными водяными, паровыми и электрическими иглами, а также электродами.

Рыхление и разработку грунтов в мерзлом состоянии осуществляют взрывным или механическим способом.

Взрывной (шпуровой или щелевой) способ является одним из базовых способов подготовки мерзлых грунтов к разработке экскаваторами. Он особенно эффективен при глубинах промерзания 0,4 ... 1,5 м и более и при значительных объёмах разработки мерзлых грунтов. Его применяют преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных - с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых пригрузочных платформ). При рыхлении на глубину до 1,5 м применяют шпуровой и щелевой методы, а при больших глубинах - скважинный или щелевой. Щели на расстоянии 0,9 ... 1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Заряжают щели через одну удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их сверху забивают песком. Шпуры и скважины располагают в шахматном порядке.

При рыхлении грунта взрывным способом (рис. 4.22, а) участок разбивают на захватки, где на первой из них бурят шпуры, заряжают и взрывают их; на второй работы по условиям безопасности не производят; на третьей ведут разработку грунта. Размеры захваток определяют исходя из сменной производительности экскаватора (экскаваторов).

Механическое рыхление мерзлых грунтов применяют при глубине промерзания 0,4 ... 1,5 м и небольших по площади выемках котлованов и траншей. При этом осуществляют дробление или скол мерзлого слоя динамическим или статическим воздействием специального сменного рабочего оборудования, установленного на базовой машине (тракторе, экскаваторе и т.п.). Динамическое воздействие обеспечивают за счёт удара, вибрации или совместного их воздействия с применением шара- или клин-молота͵ дизель-молотов, клиновых тракторных рыхлителей и др.
Размещено на реф.рф
Статическое воздействие при разрушении мерзлого грунта обеспечивают за счёт внедрения в него рабочего органа, состоящего из одного или нескольких (до 5) зубьев при одновременном движении трактора (тягача).

Для рыхления мерзлого грунта (рис. 4.28) механическим способом при разработке котлованов и траншей используют невесные рыхлители и землеройно-фрезерные машины, а также баровые машины (для нарезки мерзлого грунта на блоки), а при вертикальной планировке площадки - навесные рыхлители. Эти машины работают впаре с экскаваторами, которые разрабатывают как разрыхленный мерзлый, так и немерзлый грунт.

Рис. 4.28 – Рыхление мерзлых грунтов при устройстве котлованов

При небольшой глубине промерзания грунта его рыхлят тракторными рыхлителями продольными проходками под углом 60°. Разрыхленный грунт перемещают бульдозером в торец котлована и экскаватором грузят на самосвалы. Последующие слои мерзлого грунта можно разрабатывать рыхлителем сначала поперечными проходками, затем продольными и диагональными. Зуб рыхлителя, исходя из свойств грунта и мощности бульдозера, заглубляют на 0,5 ... 0,8 м.

При большой глубине промерзания часто практикуют блочные методы разработки мерзлых грунтов, когда монолитность их предварительно нарушают нарезкой на блоки (полосы) с помощью специальных машин, оборудованных дисковыми пилами или барами. Обычно используют мелко- и крупноблочные методы разработки грунтов. Мелкоблочный метод (рис. 4.28, б) применяют при рытье небольших котлованов и траншей при глубине промерзания 0,6 ... 1,4 м. Продольными и поперечными прорезями дискофрезерной машины или барами разрезают мерзлый слой на блоки размером от 0,6 x 0,8 до 1 x 1,1 м, а затем экскаватором с прямой лопатой (вместимость ковша 0,65 ... 1 м 3) грузят мерзлые блоки и разрабатывают талый грунт. Крупноблочный метод используют при разработке котлованов вблизи зданий или сооружений, когда не допускаются сотрясения грунта͵ неизбежные при ударном и виброударном рыхлении. Мерзлые грунты нарезают на блоки массой 4 ... 10 т последующим удалением их из забоя бульдозерами (рис. 4.28, в), кранами (рис. 4.28, г) или электролебедками. При использования кранов блоки отрывают и отодвигают от талого основания бульдозерами, а затем с помощью клещевого захвата грузят на самосвалы со снятым задним бортом (рис. 4.28, г). Выемки при этом разбивают на две захватки на первой нарезают блоки, а на второй их краном удаляют и подчищают основание.

Разработку грунтов в мерзлом состоянии можно вести только с помощью мощного землеройного оборудования, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ позволяет разрабатывать мерзлый грунт без его предварительной подготовки (рыхления). В качестве такого оборудования применяют гидравлические экскаваторы. Особенно эффективно они работают при использовании прямых и обратных лопат с ковшами активного действия, в днище которых вмонтированы пневмо-молоты с зубьями, обеспечивающие разрушение мерзлого грунта.

Способы разработки траншей в зимнее время следующие: разработка траншеи в задел, с предохранением грунта от промерзания, без предварительной подготовки, с предварительным рыхлением. Разработку траншей в задел (ᴛ.ᴇ. заблаговременно) на полный профиль производят в осенний период до наступления морозов. Недостатком этого способа является то, что откосы траншеи с течением времени частично обрушаются, а отвал грунта к моменту засыпки трубопроводов смерзается, что требует его предварительного рыхления перед засыпкой. Способы разработки траншей с предохранением грунта от промерзания принципиально аналогичны способам, рассмотренным выше. Траншеи без предварительной подготовки разрабатывают в тех случаях, когда имеются необходимые технические условия. При глубине промерзания до 0,3 м траншеи можно разрабатывать одноковшовыми экскаваторами, а в грунтах с глубиной промерзания до 1,5 м их на полный профиль можно отрывать роторными экскаваторами.

Способ разработки траншеи с предварительным рыхлением грунта взрывным или механическим способом применяют при промерзании грунта на глубину более 0,4 м. Рыхление производят шпуровыми зарядами или с помощью рыхлителей. Разрыхленный грунт планируют бульдозером, а разработку траншеи осуществляют одноковшовым экскаватором. Протяженность участка разрыхляемого грунта крайне важно принимать равной сменной производительности экскаватора во избежание повторного смерзания грунта.

Темпы ведения земляных работ при рытье траншей в зимнее время крайне важно строго согласовывать с темпами изоляционно-укладочных работ на трубопроводе, так как при опережении земляных работ даже на 2...3 дня возникает опасность смерзания отвала грунта. Это потребует либо предварительного разрыхления грунта в отвале перед засыпкой трубопровода (что сделать не всегда легко), либо присыпки труб перед обратной засыпкой.

При разработке траншей в мерзлых грунтах чаще всего используют несколько типов машин, каждая из которых подготавливают фронт работ для машин, выполняющих последующие операции. К примеру, расчистка бульдозером поверхности грунта от снега позволяет приступить к рыхлению или прорезанию мерзлого грунта рыхлителями (баровыми машинами), которые, в свою очередь, подготавливают фронт работ экскаватору и т.д. При глубине промерзания до 1,3 м траншеи, неширокие котлованы можно разработать обратными лопатами с ковшом вместимостью 0,65 м 3 и выше при предварительном нарезании прорезей через 0,4 ... 0,5 м баровой машиной. Причем при ширине траншей до 2 м достаточно сделать продольные прорези вдоль траншей, а при ширине более 2 м делают и поперечные прорези под углом 30°, нарезая при этом блоки в виде ромбов. Широкие траншеи или котлованы (шириной до 8 м) разрабатывают двумя торцовыми проходками экскаватора. При разработке широких траншей для прокладки коллекторов в мерзлых грунтах при значительной глубине промерзания обычно применяют баровые машины, экскаваторы с клинмолотом и экскаваторы с обратной лопатой.

Засыпка траншей с трубопроводами в зимних условиях. В случае если строительство трубопроводов осуществляют поточно-совмещенным методом (трубопровод укладывают в траншею непосредственно после ее разработки), обратную засыпку его талым грунтом осуществляют бульдозером, как и в обычных условиях. В случае смерзания грунта в отвале, к примеру при нарушении поточности, трубопровод в траншее во избежание повреждения изоляции присыпают на высоту не менее 0,2 м выше трубы талым грунтом. Дальнейшую засыпку трубопровода мерзлым грунтом, не содержащим комьев более 5 ... 10 см, выполняют бульдозерами.

1. СНБ 5.01.01-99 Основания и фундаменты зданий и сооружений. – Мн.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, Мн., 1999. – 36 с.

2. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты / Госстрой СССР – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 128 с.

3. Пособие П11-01 к СНБ 5.01.01-99. Геотехнические реконструкции оснований зданий и фундампентов сооружений. – Мн.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, Минск, 2001. – 120 с.

4. Пособие П17-02 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование и устройство подпорных стен и креплений котлованов. – Мн.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, Мн., 2003. – 95 с.

5. Земляные работы (Справочник строителя) / Под ред. Л.В. Гриншпуна. – М.: Стройиздат, 1992. – 352 с.

Тема 5. Бетонные и железобетонные работы

Особенности производства земляных работ в зимнее время - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Особенности производства земляных работ в зимнее время" 2017, 2018.

Мерзлые грунты делятся на твердомерзлые (сильно увлажненные пески), имеющие наибольшую механическую прочность; пластичномерзлые (связные грунты), в которых часть воды находится в незамерзшем состоянии; сыпучемерзлые. На промерзание грунта влияют: уро-зз

вень грунтовых вод; наличие растительного слоя, листьев, снега; длительность пониженных температур. Свойства грунтов зависят от температуры и влажности. Это особенно проявляется при температуре от О до 10°С. Опасно явление вспучивания грунта, при котором вода заполняет все поры. Вспучиванию подвержены мокрые и влажные грунты, особенно глины.

Способы разработки мерзлых грунтов делятся натри группы: предотвращение замерзания, предусматривающее такие мероприятия, как вспахивание, утепление, засоление; оттаивание , включающее огневой способ, электроразогрев, паропрогрев, электрохимический способ; механическое разрушение специальными баровыми машинами, рыхлителями на базе тракторов или экскаваторами с активными зубьями, а также взрывом.

Предохранение грунта от промерзания должно быть проведено после окончания периода дождей, но до первого снега и наступления заморозков. Предотвращение замерзания достигается сохранением (консервацией) в грунтах внутреннего тепла, поступающего из недр.

Вспахивание поверхности (автогрейдером или рыхлителем) выполняют плугами или фрезами на глубину до 35 см в двух взаимно-пер-пендиклярных направлениях. Поверхностный слой на глубину до 7 см боронуют. Вспашка и боронование нарушают вертикальную сплошность грунтовых капилляров, затрудняя процесс тепло- и вла-гопереноса. Эти мероприятия сохраняют грунт в талом состоянии на

1- 2 мес. в начале зимы при средней температуре наружного воздуха до -3°С. Эффект усиливается при устройстве снегозадержания (установка штакетника из щитов или устройство бульдозером, автогрейдером снеговых валов).

Утепление поверхности грунта проводят теплоизоляционными материалами: шлаковатными матами, опилками, шлаком, сухим торфом, соломой, пенопластом, полимерной пеной. Применяется при небольших ровных площадках с эффектом, как и от вспахивания в первые месяцы зимы.

Засоление. Разрыхленный верхний слой грунта смешивают с минеральными солями соляной (азотной) кислоты или же поливают раствором этих солей. Цель засоления грунта состоит в последующей пропитке его за счет концентрированного солевого состава. Соли снижают критическую точку льдообразования. Пропитку производят за

2- 3 месяца до установления отрицательных температур. На пропитку слоя грунта 1 м и площади 1 м 2 расходуется до 9 кг соли. Можно вводить также противоморозные добавки - хлористый натрий или хлористый кальций.

Оттаивание. Оттаивание можно выполнять поверхностным методом сверху вниз, т.е. с применением огневого метода, тепляков, химических способов, горизонтальными электродами, уложенными в шахматном порядке и засыпанными теплоизолирующим токопроводящим материалом; в радиальном направлении и глубинное снизу вверх с помощью водяных, паровых и электрических игл и электродов.

Оттаивание сверху вниз и снизу вверх при электрохимическом способе заключается в следующем: на поверхности грунта нарезаются борозды во взаимно-перпендикулярных направлениях. В места пересечения борозд погружают стальные электроды, а сами борозды заполняют раствором соли. Оттаивание снизу вверх происходит за счет разогрева талого грунта; оттаивание сверху вниз осуществляется за счет выделения тепла при прохождении током слоя раствора соли.

Оттаивание в радиальном направлении происходит при паропро-греве. На поверхности мерзлой земли укладывают перфорированные трубы. Теплоноситель пропускают через специальные устройства, помещенные вертикально в толщу грунта (иглы, тэны).

Механическое разрушение мерзлых грунтов производят машинами со специальными рабочими органами или взрывным способом.

При взрывном способе шпуры или скважины располагают по горизонтальной площадке в шахматном порядке в вертикальном направлении. Глыбы грунта не должны превышать 0,4 емкости ковша. При разработке грунта забой делят по 2-3 захватки. На первой захватке бурят шпуры, заряжают, взрывают; на второй захватке работы не ведутся, а на третьей проводят разработку грунта. Рыхление наиболее эффективно при двух обнаженных поверхностях. Взорванный грунт должен быть быстро убран до замерзания. Шпуры можно просверлить заранее до наступления холодов.

Механическое рыхление производят машинами (кранами-экскаваторами, бульдозерами), на базе которых монтируют рабочие органы - рыхлители (рис. 1.17).

При небольшой глубине промерзания рыхление осуществляют клин-бабой или шар-бабой с высоты 2-4 м, подвешенными на стреле экскаватора. При глубине до 1,3 м рыхлят клин-молотом, внедряемым в грунт копровыми установками, оснащенными паровыми или дизельными молотами, электроразрядными молотами, подвешенными на тракторе С-80. При малой глубине промерзания часто рыхлят одноковшовыми экскаваторами с обратной лопатой с «активными зубьями» путем перелопачивания супесчаных и гравелистых грунтов или окучивания с применением драглайна.

Рис. 1.17. Технологические схемы рыхления и разработки мерзлого грунта комплектом машин (размеры в м): а- экскаватором-драглайном 1 и стальным клином 2; 3 - граница безопасной зоны работ; 4 - автосамосвал; б - экскаватором обратная лопата 5 и трехклинным рыхлителем 6; в - экскаватором обратная лопата 5 и баровой установкой 7; г - экскаватором обратная лопата 5 и дисковой фрезой 8; д- рыхление мерзлого грунта навесным рыхлителем;

9- начало рыхления; 10 - диагональные проходки;
11 - навесной тракторный рыхлитель;
12- продольные проходки

При разработке котлованов для рыхления грунта используют навесные (статические) рыхлители и землеройные фрезерные машины, а также баровые машины для нарезки грунта на блоки. Монолитность

мерзлых грунтов нарушают нарезкой на блоки с помощью машин, оборудованных дисковыми пилами или барами. Существует несколько способов нарезки и последующей разработки грунта: машина нарезает двумя дисками прорези в грунте, а затем грунт разрабатывается экскаватором; машина нарезает одним диском блоки со стороной, в 2-4 раза превышающей их толщину, с последующим волочением в отвал трактором; прорезают две параллельные щели глубиной 50 мм с последующим извлечением грунта трактором.

Современное строительство подразумевает непрерывный и поточный процесс, который производится кругло годично, поэтому возникает необходимость выполнения существенных объёмов земляных работ в условиях зимнего периода.

Осуществление земляных работ в условиях зимы напрямую связано с определёнными сложностями, зависящими от изменения физико-механических характеристик грунта при замерзании. Известно, механическая прочность мёрзлого грунта существенно больше чем у грунта в обычном состоянии. Прочность на сжатие во много превышает прочность на растяжение, таким образом разрушать замёрзший грунт методом скалывания легче, чем - резания.

Мёрзлый грунт в сравнении с талым имеет высокую теплопроводность, но малую теплостойкость, в результате чего он твердеет от промерзания быстрее, а оттаивает медленнее. Глубина и скорость промерзания грунта обуславливаются его зерновым составом, средней температурой воздуха, толщиной снегового покрова, влажностью, продолжительностью периода с отрицательными температурами и др.

Глубина сезонного промерзания принимается по информации метеорологических служб и климатическим справочникам или вычисляется с помощью эмпирических формул.
Применяются различного рода методы подготовки и разработки мёрзлых грунтов: разработка грунта в замёрзшем состоянии и оттаивание его, рыхление замёрзшего грунта, предохранение грунта от промерзания.

Разработка замёрзшего грунта в обычном состоянии выполняется машинами, рабочий элемент которых разрушает грунт путём скалывания. Этот метод проходит этап производственной проверки, во время которого модернизируются конструкции машин и расширяются их рабочие способности.

Грунт в мёрзлом состоянии при малых объёмах работ разумно оттаивать. Это выполняется при помощи паровых и водяных игл, электропрогрева, химическим, огневым и другими способами.
Рыхление мёрзлого грунта осуществляется взрывным или механическим способами.

Взрывной метод рыхления результативен при значительных объёмах работ и углублённом промерзании грунтов. Для рыхления используются в основном щелевые или шпуровые заряды с коротко замедленным взрыванием. Взрывное рыхление замёрзших грунтов выгодно, но в условиях урбанизированной застройки используется очень редко, потому, что взрывы оказывают сейсмическое влияние на расположенные рядом здания и сооружения.

Механическое разрушение слоя промёрзшего грунта выполняется клин- или шар-молотом, подвешенным к стреле экскаватора-драглайна; статическими и ударными рыхлительными приспособлениями, установленными на экскаваторах или тракторах; дизель-молотом, оборудованным клином; вибро рыхлителями и др.

В современном строительстве сплошное рыхление мёрзлого грунта заменено более продуктивным методом разработки, который подразумевает резку массива промёрзшего грунта на блоки и полосы, которые легко отделяются от талого грунта с помощью ковша экскаватора, оборудованного обратной лопатой, баровыми и диско-фрезерными машинами. Преимуществом этого способа является отсутствие сотрясений и вибраций, которые имеют место во время взрывного и механического рыхления грунтов.

От промерзания грунт защищается заблаговременной механической разработкой поверхности: вспахиванием с боронованием или глубоким рыхлением, утеплением теплоизоляционными материалами, снегоудерживанием, устройством ледозащитной оболочки; пропиткой грунта растворами солей, которые понижают температуру замерзания воды находящуюся в грунте; понижением отметки грунтовых вод.

Это позволяет предотвратить или значительно уменьшить глубину промерзания и тем самым обеспечить способность разработки грунта экскаватором. Защищать грунт от промерзания полезно, при условии знания места разработки и работы планируется осуществить не позже второго месяца зимнего цикла.

Выбор метода предварительной подготовки промёрзшего грунта к разработке обуславливается видом размеров земляного сооружения, условиями производства и сроками выполнения работ, а также родом грунта. Из ряда технически надлежащих вариантов предпочтительнее наиболее экономичный.

Особенности осуществления земляных работ в зимний период выдвигают определённые требования к организации и технологии их исполнения. Нужно избегать замерзания грунта в экскаваторном забое, для чего разработку необходимо вести непрерывно, узким фронтом и на полную глубину выемки. Резание и рыхление грунта должно производиться вне области работы экскаватора с упреждением не более чем на одну смену.

Александр Максимчук, главный редактор интернет-издания "ATMBud. Строительный вестник"

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

В зимний период целесообразно выполнять следующие работы: возведение насыпей из крупнообломочных и песчаных грунтов, разработка выемок и резервов в необводненных песках, гравийно-галечниковых и скальных грунтах, возведение насыпей из глинистых грунтов при влажности близкой к оптимальной на устойчивых основаниях, разработка в непереувлажненных глинистых грунтах выемок глубиной более 3 метров, устройство насыпей на болотах, укрепление откосов насыпей. Разработка боковых резервов возможна при отсутствии смерзания грунтов или в начале зимы при температуре близкой к нулю градусов, в остальных случаях работы целесообразно вести из глубоких сосредоточенных резервов или карьеров, пригодных для работы экскаваторов.

ППР должна быть предусмотрена организация систематической очистки от снега рабочих площадей и транспортных путей.

Подготовительные работы.

До начала земляных работ на объектах, намеченных к строительству в зимних условиях, кроме общих подготовительных работ, должны быть выполнены следующие специальные работы: установлены снегонезаносимые разбивочные знаки, обеспечен водоотвод на участках производства работ на трассе, подготовлены подъездные пути и средства защиты от заноса, подготовлены бытовые помещения.

Основания под насыпи должны быть подготовлены в летнее время (включая снятия растительного слоя), перед началом тщательно очищены от снега, в случае возведения насыпи на сильно и чрезмерно пучинистых участках в районах с глубиной промерзания более 1.5 метра, нижние слои насыпи следует возводить до наступления устойчивых отрицательных температур.

В летний период необходимо подготовить поверхность сосредоточенных резервов и карьеров: устройство подъездных дорог, расчистка поверхности, устройства входных забоев и пионерных траншей, предохранение от промерзания.

Резервы предназначенные для разработки в зимних условиях, должны быть предварительно обследованы осенью. В задачу обследования входит определение плотности и влажности грунта, после наступления морозов, проверяют влажность снова.

Разработка выемок и возведение насыпей.

Общие положения

При разработке выемок или карьеров в зимних условиях, необходимо очищать поверхность экскавации от снега, льда отепляющих материалов, не более чем на одну смену вперед и в дальнейшем по мере продвижения забоя непосредственно перед началом разработки грунта. Площадь очистки при температуре до - 10 градусов - суточная производительность ведущей машины, ниже - 10 градусов - суточная производительность ведущей машины.

При сильных снегопадах и метелях разработку грунта и отсыпку насыпей следует прекращать, а перед возобновлением работ полностью удалять с насыпи снег и лед. Во время оттепелей и перед началом весеннего снеготаяния верхняя часть насыпи и откосы насыпей возведенных зимой следует очищать от снега. Дно и откосы выемок следует планировать после оттаивания грунта.

В начале зимы, также при толщине мерзлого слоя не более 25 см, возможна разработка грунта скрепером с объёмом ковша более 6 м 3 , при условии их непрерывной работы.

Разработка выемок, расположенных на уклоне должна начинаться с низовой стороны. Отдельные забои располагают с обеспечением постоянного водоотвода. При наличии в откосах выемок грунтовых вод должен быть обеспечен отвод.

Зимой кузова автосамосвалов желательно обогревать, если нет то смазывать изнутри не ниже 2-3 раза в смену концентрированным раствором хлористого кальция либо нефтью, мазутом, отработанным маслом. В конце смены, кузова автосамосвалов, ковши скрепера и экскаватора - тщательно очищают.

В часть насыпи расположенную ниже уровня грунтовых вод на болотах с частичным или полным выторфовыванием, разрешается укладывать песчаные мерзлые грунты при условии, что верхняя часть насыпи будет возведена из таких же но талых грунтов.

Кавальеры отсыпанные в зимних условиях, по сравнению с обычными нормами их расположения должны быть отодвинуты от бровки выемки на 1.5 метра, при высоте кавальера до 2 метров, и на 0.25 метра при высоте кавальера более 2 метров.

Для наиболее эффективного использования землеройно-транспортных машин во время перерывов вынужденных вскрытые резервы, выемки должны быть утеплены рыхлением, что позволяет предохранить верхний слой от промерзания на 1-3 суток.

При возведении насыпей, грунт распределяют на полную её ширину с соблюдением поперечного уклона не менее 50 ‰.

Уплотнение грунтов в зимних условиях.

Для катков нужен значительный фронт работ, что зимой трудно осуществить, поэтому работу катка часто принимают по челночной схеме.

Общее количество мерзлого грунта в насыпях не более 20 % для автодорожных насыпей... размеры мерзлых комьев при возведении насыпей не должны превышать 30 см, при уплотнении грунтов трамбующими машинами, и плитами и 20 см - при уплотнении грунтов катками массой более 25 тонн. Укладывать мерзлые комья грунта следует не ближе 1 метра от поверхности насыпи и откосов, равномерно по насыпи, нельзя допускать скоплений грунта особенно в боковых частях насыпи Отсыпку грунта зимой следует вести более толстыми слоями чем летом, причем на более коротких захватках...

В зимнее время - разработка должна быть круглосуточна. Не допуская образования мерзлой корки между зарезаниями, учитывая при расчете предельной дальности возки грунтов следующие значения:

Уплотнять грунты в зимних условиях следует самоходными и прицепными катками массой более 25 тонн, трамбовочными машинами и подвесными трамбующими плитами. При наличии мерзлых комьев также целесообразно применять решетчатый каток. Работа катков на пневмошинах давлением до 0.7 МПа становится малоэффективна при толщине мерзлой корки на поверхности толщиной 2-3 см.

Лучший способ работы в зимнее время - трамбование, при котором можно отсыпать грунт наиболее толстыми слоями и укладывать в насыпь более крупные куски мерзлого грунта.

Катки с гладкими вальцами и кулачковые катки практически малоэффективны для уплотнения грунта в зимних условиях ввиду незначительной толщины уплотняемого слоя и в связи с тем, что они требуют большого фронта работ по укатке, что ведёт к быстрому охлаждению грунта и к возможности его промерзания. Работа катков на пневмошинах в зимнее время сопровождается большим износом шин. Применение прицепных катков требует большого фронта работ, а это трудно осуществить в условиях быстрого промерзания, особенно в при тонкослойной отсыпке насыпи. Из этого следует, что уплотнение грунтов следует производить особенно тщательно, а отсыпку производить непереувлажненными и талыми грунтами с количеством мерзлоты не более допустимого. Работы производят на суженном фронте при максимальном насыщении его механизированными средствами с минимальными перерывами, и с такой интенсивностью, чтобы уложенный слой грунта не замерзал до отсыпки следующего слоя...

Поверхность выемки из которой намечается отвозка грунта в насыпь, до наступления морозов, предохраняется от промерзания путём рыхления ее на глубину не менее 25 см с последующим боронованием. Одновременно надо принять меры к снегозадержанию вплоть до засыпки поверхности снегом, чтобы толщина снежного покрова была не менее 25 см... При прекращении работ по укладке грунта в насыпь, необходимо предотвратить нарушение плотности и монолитности уложенного и уплотнённого грунта в связи с возможным его замерзанием и последующим оттаиванием, для этого последние 2-3 слоя грунта укладывают в насыпь с влажностью не превышающей 0.9 границы раскатывания, после чего отсыпают еще один слой грунта но без уплотнения...

Для отсыпки насыпей зимой допускаются: предварительно разрыхлённые скальные, гравийные, щебень, крупный и средней крупности песок. Несвязные грунты укладывают и уплотняют также как в летнее время, причем их дополнительное увлажнение не требуется. Глинистые грунты допускаются если их влажность не превышает 0.9 границы раскатывания. Допускаются также мелкие и пылеватые грунты.

Однако следует ориентироваться - на разработку несвязных грунтов и малосвязных грунтов...

Рыхлый - неуплотнённый снег - хороший утеплитель!

При возведении земляного полотна зимой - особое внимание устойчивости естественного основания, для предотвращения промерзания естественного основания, можно в летнее время отсыпать слой грунта высотой 1.5 метра с тщательным уплотнением, эти работы выполнять до зимы, в зимний период производят основные работы по отсыпке земляного полотна, а в летний период, после осушения земляного полотна отсыпать последние 1-1.5 метра верха насыпи (естественно это эффективно при высоких насыпях и больших объёмах работ).

Учитывая, что при замерзании механическая прочность грунта, а следовательно и трудоемкость разработки, резко возрастают, стараются проводить мероприятия по предварительной защите грунта от промерзания, обеспечивающие его разработку в талом виде. Таким образом, основными методами подготовки и разработки грунтов в зимний период являются предохранение их от промерзания, тепловое и химическое оттаивание, рыхление и механическая разработка мерзлых грунтов. Факторами, определяющими выбор методов и способов зимней разработки грунта, являются объемы работ, свойства грунта, вид земляного сооружения и конкретные условия строительства.

В качестве утепляющих материалов используют местные материалы: сухие листья, торф, опилки, солома, камыш, шлак и др. Могут применяться и полимерные материалы, пленки, пенопласт и т.п. Иногда грунт перед вспахиванием подвергают химической обработке, т.е. пропитке поверхностного слоя грунта хлористым кальцием и натрием, нитрит-нитратом натрия, которые понижают температуру замерзания воды в грунте (до - 30°С). Защищенный от промерзания грунт разрабатывают обычным механизированным способом.

Однако, когда грунт не удалось своевременно предохранить от замерзания и по графику работ грунты необходимо разрабатывать в зимнее время, т.е. в мерзлом состоянии, то в этом случае приходится либо их оттаивать, либо разрабатывать в мерзлом виде с использованием специальных средств и методов.

Способы оттаивания мерзлых грунтов основаны на том, что за счет теплоты, передаваемой в слой мерзлого грунта, растапливается лед в его порах и грунт делается талым. Оттаивание грунтов применяют при малых объемах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в случаях, когда нельзя использовать более экономичные и менее энергоемкие способы. Оттаивание грунта осуществляют как с помощью естественных источников тепла - солнечного тепла, тепла воды из естественных водоемов, так и искусственных - за счет сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива, использования пара или электроэнергии. По направлению распространения тепла в грунте можно выделить следующие три основных способа оттаивания: сверху вниз (поверхностный); снизу вверх (глубинный); по радиальному направлению.

Рыхление и разработку грунтов в мерзлом состоянии осуществляют взрывным или механическим способом.

Взрывной (шпуровой или щелевой) способ является одним из основных способов подготовки мерзлых грунтов к разработке экскаваторами. Он особенно эффективен при глубинах промерзания 0,4 ... 1,5 м и более и при значительных объемах разработки мерзлых грунтов. Его применяют преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных - с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых пригрузочных платформ). При рыхлении на глубину до 1,5 м применяют шпуровой и щелевой методы, а при больших глубинах - скважинный или щелевой. Щели на расстоянии 0,9 ... 1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Заряжают щели через одну удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их сверху забивают песком. Шпуры и скважины располагают в шахматном порядке.

Механическое рыхление мерзлых грунтов применяют при глубине промерзания 0,4 ... 1,5 м и небольших по площади выемках котлованов и траншей. При этом осуществляют дробление или скол мерзлого слоя динамическим или статическим воздействием специального сменного рабочего оборудования, установленного на базовой машине (тракторе, экскаваторе и т.п.). Динамическое воздействие обеспечивают за счет удара, вибрации или совместного их воздействия с применением шара- или клин-молота, дизель-молотов, клиновых тракторных рыхлителей и др. Статическое воздействие при разрушении мерзлого грунта обеспечивают за счет внедрения в него рабочего органа, состоящего из одного или нескольких (до 5) зубьев при одновременном движении трактора (тягача).

Рис. 4.28 – Рыхление мерзлых грунтов при устройстве котлованов

При небольшой глубине промерзания грунта его рыхлят тракторными рыхлителями продольными проходками под углом 60°. Разрыхленный грунт перемещают бульдозером в торец котлована и экскаватором грузят на самосвалы. Последующие слои мерзлого грунта можно разрабатывать рыхлителем сначала поперечными проходками, затем продольными и диагональными. Зуб рыхлителя, в зависимости от свойств грунта и мощности бульдозера, заглубляют на 0,5 ... 0,8 м.

При большой глубине промерзания часто практикуют блочные методы разработки мерзлых грунтов, когда монолитность их предварительно нарушают нарезкой на блоки (полосы) с помощью специальных машин, оборудованных дисковыми пилами или барами. Обычно используют мелко- и крупноблочные методы разработки грунтов. Мелкоблочный метод (рис. 4.28, б) применяют при рытье небольших котлованов и траншей при глубине промерзания 0,6 ... 1,4 м. Продольными и поперечными прорезями дискофрезерной машины или барами разрезают мерзлый слой на блоки размером от 0,6 x 0,8 до 1 x 1,1 м, а затем экскаватором с прямой лопатой (вместимость ковша 0,65 ... 1 м 3) грузят мерзлые блоки и разрабатывают талый грунт. Крупноблочный метод используют при разработке котлованов вблизи зданий или сооружений, когда не допускаются сотрясения грунта, неизбежные при ударном и виброударном рыхлении. Мерзлые грунты нарезают на блоки массой 4 ... 10 т последующим удалением их из забоя бульдозерами (рис. 4.28, в), кранами (рис. 4.28, г) или электролебедками. При использования кранов блоки отрывают и отодвигают от талого основания бульдозерами, а затем с помощью клещевого захвата грузят на самосвалы со снятым задним бортом (рис. 4.28, г). Выемки при этом разбивают на две захватки на первой нарезают блоки, а на второй их краном удаляют и подчищают основание.

Разработку грунтов в мерзлом состоянии можно вести только с помощью мощного землеройного оборудования, которое позволяет разрабатывать мерзлый грунт без его предварительной подготовки (рыхления). В качестве такого оборудования применяют гидравлические экскаваторы. Особенно эффективно они работают при использовании прямых и обратных лопат с ковшами активного действия, в днище которых вмонтированы пневмо-молоты с зубьями, обеспечивающие разрушение мерзлого грунта.

Способы разработки траншей в зимнее время следующие: разработка траншеи в задел, с предохранением грунта от промерзания, без предварительной подготовки, с предварительным рыхлением. Разработку траншей в задел (т.е. заблаговременно) на полный профиль производят в осенний период до наступления морозов. Недостатком этого способа является то, что откосы траншеи с течением времени частично обрушаются, а отвал грунта к моменту засыпки трубопроводов смерзается, что требует его предварительного рыхления перед засыпкой. Способы разработки траншей с предохранением грунта от промерзания принципиально аналогичны способам, рассмотренным выше. Траншеи без предварительной подготовки разрабатывают в тех случаях, когда имеются необходимые технические условия. При глубине промерзания до 0,3 м траншеи можно разрабатывать одноковшовыми экскаваторами, а в грунтах с глубиной промерзания до 1,5 м их на полный профиль можно отрывать роторными экскаваторами.

Способ разработки траншеи с предварительным рыхлением грунта взрывным или механическим способом применяют при промерзании грунта на глубину более 0,4 м. Рыхление производят шпуровыми зарядами или с помощью рыхлителей. Разрыхленный грунт планируют бульдозером, а разработку траншеи осуществляют одноковшовым экскаватором. Протяженность участка разрыхляемого грунта необходимо принимать равной сменной производительности экскаватора во избежание повторного смерзания грунта.

Темпы ведения земляных работ при рытье траншей в зимнее время необходимо строго согласовывать с темпами изоляционно-укладочных работ на трубопроводе, так как при опережении земляных работ даже на 2...3 дня возникает опасность смерзания отвала грунта. Это потребует либо предварительного разрыхления грунта в отвале перед засыпкой трубопровода (что сделать не всегда легко), либо присыпки труб перед обратной засыпкой.

При разработке траншей в мерзлых грунтах чаще всего используют несколько типов машин, каждая из которых подготавливают фронт работ для машин, выполняющих последующие операции. Например, расчистка бульдозером поверхности грунта от снега позволяет приступить к рыхлению или прорезанию мерзлого грунта рыхлителями (баровыми машинами), которые, в свою очередь, подготавливают фронт работ экскаватору и т.д. При глубине промерзания до 1,3 м траншеи, неширокие котлованы можно разработать обратными лопатами с ковшом вместимостью 0,65 м 3 и выше при предварительном нарезании прорезей через 0,4 ... 0,5 м баровой машиной. Причем при ширине траншей до 2 м достаточно сделать продольные прорези вдоль траншей, а при ширине более 2 м делают и поперечные прорези под углом 30°, нарезая при этом блоки в виде ромбов. Широкие траншеи или котлованы (шириной до 8 м) разрабатывают двумя торцовыми проходками экскаватора. При разработке широких траншей для прокладки коллекторов в мерзлых грунтах при значительной глубине промерзания обычно применяют баровые машины, экскаваторы с клинмолотом и экскаваторы с обратной лопатой.

Засыпка траншей с трубопроводами в зимних условиях. Если строительство трубопроводов осуществляют поточно-совмещенным методом (трубопровод укладывают в траншею непосредственно после ее разработки), обратную засыпку его талым грунтом осуществляют бульдозером, как и в обычных условиях. В случае смерзания грунта в отвале, например при нарушении поточности, трубопровод в траншее во избежание повреждения изоляции присыпают на высоту не менее 0,2 м выше трубы талым грунтом. Дальнейшую засыпку трубопровода мерзлым грунтом, не содержащим комьев более 5 ... 10 см, выполняют бульдозерами.

2. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты / Госстрой СССР – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 128 с.

5. Земляные работы (Справочник строителя) / Под ред. Л.В. Гриншпуна. – М.: Стройиздат, 1992. – 352 с.

Тема 5. Бетонные и железобетонные работы