Земляные работы в зимнее время. Часть 2 : Мерзлые грунты
Механическая разработка мерзлого грунта осуществляется непосредственно машинами статического действия с предварительным рыхлением грунтов или нарезкой в них щелей. Работа экскаваторов прямая или обратная лопата без предварительного рыхления грунта допускается при глубине промерзания до 0,25 м ковшом объемом 0,5...0,8 м3, до 0,4 м — ковшом объемом более 1 м3. Экскаватором драглайн разрабатывают грунт при глубине промерзания 0,1...0,15 м (ковшом объемом не менее 1 м3 с зубьями и не менее 0,5 м3 с режущей кромкой). Без предварительного рыхления мерзлого грунта разработку ведут также с помощью экскаваторов непрерывного действия (цепные и роторные).
При большей глубине промерзания (от 0,4 до 2 м) разработку грунта ведут с предварительным рыхлением машинами статического и динамического действия.
К рыхлителям статического действия относятся навесные рыхлители на тракторах (рис. 4.13, г), землеройно-фрезерные машины (рис. 4.13, д) и специально оборудованные экскаваторы обратная лопата. Разработка мерзлого грунта с помощью рыхлителей целесообразна на больших площадях при устройстве котлованов и широких траншей (более 8 м). Работа выполняется обычно рыхлителями в комплекте с бульдозером и экскаватором. При больших глубинах промерзания мерзлый грунт разрабатывают послойно (от 0,4 до 1 м) с последующей погрузкой экскаватором в транспорт (рис. 4.13, е).
Рис. 4.13. Методы и средства разработки мерзлых грунтов
Рыхлителями динамического действия являются подвесные шар-молот и клин-молот свободного падения, навесные одно-, двух- и трехклинный рыхлители (рис. 4.13, ж), дизель-молот с клином, вибромолот, пневмо- и гидромолоты (рис. 4.13, з).
Рыхлители динамического действия отличаются от рыхлителей статического действия большими массой и высотой подъема ударной части. Машины динамического действия работают по принципу крупного скола мерзлого грунта. При глубине промерзания более 1 м рыхление выполняется послойно с окучиванием грунта верхнего слоя бульдозером. Размер выемки должен быть не меньше ширины полосы (1,5...3 м), разрабатываемой рыхлителем.
При разработке мерзлого грунта с предварительным нарезанием щелей используются машины, оборудованные барами (рис. 4.13, и), дисковыми фрезами (рис. 4.13, к) или пилами, либо одноцепные экскаваторы.
Такой метод применим при отрывке траншей и котлованов любых размеров. В связи с нарезкой мерзлого грунта на блоки или полосы данный метод называется блочным. Рассматривают мелко-и крупноблочный методы. Мелкоблочный используют при разработке небольших котлованов и траншей и погрузкой грунта экскаватором в транспорт или работой навымет. При глубине промерзания до 1,3 м и нарезке щелей через 0,4...05 м грунт разрабатывают экскаватором обратная лопата с ковшом вместимостью 0,65 м3 и выше. При ширине траншеи поверху до 2 м достаточно сделать только продольные прорези, при ширине свыше 2 м нарезают и поперечные (под углом 30°) щели (рис. 4.13, л). Широкие котлованы разрабатывают только лобовыми проходками. При крупноблочном методе мерзлые грунты нарезают на блоки массой 4...10 т с последующим удалением их из выемок кранами, тракторами (бульдозерами) или электролебедками.
Рыхление мерзлого грунта взрывным методом применяют при глубине промерзания свыше 0,4 м. Основными способами такого рыхления являются: щелевой, шпуровой и скважинный.
Щелевой способ используют при любой глубине промерзания грунта. Щели шириной 15...30 см и глубиной (0,9...0,95) hпр нарезают с шагом (0,9... 1,3) hпр. Количество щелей зависит от размеров выемки. Заряд закладывают через одну щель.
Шпуровой способ применяют при глубине промерзания до 1,5 м. Шпуры диаметром до 75 мм располагают в углах квадратной сетки с размером сторон (0,7... 1,3) /г.
Скважинный способ рыхления рационален при глубине промерзания более 1,5 м. Скважины диаметром 140 мм располагают рядами в шахматном порядке. Расстояние между скважинами в ряду принимают (0,9...1,1) hпр, между рядами — (1,1...1,3) hпр
Способность разрыхленного различными методами грунта с течением некоторого времени вновь смерзаться требует при разработке комплексного технологического процесса земляных работ учитывать время начала смерзания грунта в зависимости от температуры наружного воздуха (при —5°, —10°, —20° и —30°С время смерзания соответственно 90, 60, 40 и 20 мин).
Обратную засыпку траншей и пазух фундаментов в зимнее время можно производить только талым грунтом с пониженной влажностью. Допускается наличие мерзлых комьев в грунте не более 15%. Размер комьев не должен превышать половины толщины уплотняемого слоя. Отсыпку грунта ведут более толстыми слоями (не менее 60 см) с выбором соответствующих грунтоуплотняющих машин и механизмов. Работы производят на суженном фронте с такой интенсивностью, чтобы уложенный слой грунта не замерзал до отсыпки следующего слоя. При перерывах в работе предусматриваются временные средства для утепления грунта.
При отрывке траншей и котлованов в зимнее время должны быть предусмотрены специальные меры от промерзания основания выемок. Грунт кавальеров, идущий на обратную засыпку с послойным уплотнением, также должен быть утеплен.