Производство земляных работ в зимнее время
Известно, что 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, дефор-мативности, электро- и теплопроводности и др.).
Глубина промерзания (hnp) грунта в основном зависит от его теплофизических свойств, интенсивности и продолжительности воздействия отрицательных температур. По формуле профессора А. Н. Будникова 
где λ — коэффициент теплопроводности грунта; Т — среднесуточная температура воздуха в зимний период; Z — количество суток с отрицательной температурой на момент определения hпр; Сп — коэффициент, учитывающий влияние снежного покрова на снижение глубины промерзания; при толщине снежного покрова 10, 20, 40 см значение С„ соответственно равно 0,5; 0,4; 0,3.
Для ориентировочного определения пир можно пользоваться графиком, приведенным на рис. 4.13, а. Для глинистых грунтов величины, указанные на графике, следует брать с поправочным коэффициентом 0,8, а для песчаных и супесей— 1,2.
Учитывая, что при замерзании механическая прочность грунта, а следовательно и трудоемкость разработки, резко возрастают, экономически целесообразно (если позволяют обстоятельства) 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.
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 боронуется 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 м3, при этом грунт разрабатывается навымет и укладывается на место смежной (предыдущей) проходки.
В качестве утепляющих материалов используются местные материалы: сухие листья, торф, опилки, солома, камыш, шлак и т. д. Могут применяться и полимерные материалы: пленки, пенопласт и др.
Химическую обработку поверхностного слоя грунта проводят хлористым кальцием и натрием, нитрит-нитратом натрия, которые снижают температуру замерзания воды в грунте (до —30°С).
Тепловое и электрохимическое оттаивание мерзлых грунтов выполняют путем сжигания топлива, электро- и пароразогревом и химической обработкой. Тепловое оттаивание малоэффективно и неэкономично, поэтому применяется только в тех случаях, когда невозможны другие методы. Оно целесообразно при разработке мерзлого грунта в стесненных условиях и при малых объемах работ.
Поверхностное оттаивание грунта (на глубину 0,5...0,6 м) производят путем сжигания твердого (дрова, кокс, уголь) или жидкого (керосин, мазут, нефть) топлива в газоходах из стальных полутруб — кожухах диаметром до 1 м, уложенных над грунтом и присыпанных слоем шлака или грунта. Для этой цели могут быть использованы паровые и водяные регистры или полосовые электроды, укладываемые на поверхность грунта и укрываемые сверху термоизоляционным слоем. Отогревать грунт можно и с помощью тепляков, используя различные источники тепла.
Глубинное оттаивание (на глубину до 1,5 м) осуществляют с помощью паровых игл или электроигл (рис. 4.13, б), устанавливаемых в предварительно пробуренных скважинах, а также электродов (рис. 4.13, в), забиваемых в грунт. Размеры и расположение игл и электродов определяются строго по расчету. При электрохимическом способе оттаивания грунтов раствор электролита, например 4%-ный раствор хлористого кальция, подают через трубчатые электроды в грунт. Через 1,5...2 ч, когда зоны действия электролита смыкаются, на электроды подают ток напряжением 380 В.