Особенности земляных работ при отрицательной температуре

Не самым лучшим временем для строительства является зимний период. Однако часть работ все же приходится выполнять в холодное время года. Ведь процессом постройки двигает воля заказчика, а не предпочтения исполнителей. Из-за этого могут проводиться и земляные работы. Сложность работы заключается не только в низких температурах, но и в изменениях физико-механических свойствах (теплопроводности, деформативности, прочности и др.).

Промерзание грунтов происходит вследствие превращения воды в лед в порах, который связывает частицы грунта в твердое тело. Наибольшую твердость при замерзании имеют глинистые грунты. Не стоит забывать, что при замерзании вода увеличивается в объеме. В результате оказывается давление на смежные частицы. При оттаивании грунта происходит осадка грунта, который вспучился в зимний период.

Для предварительных расчетов в технологическом проектировании глубина промерзания определяется с помощью справочника по климату или данным ближайшей метеорологической станции. Она зависит от следующих факторов: времени выпадения снега и характера зимы - глубина промерзания больше, если резкие колебания наружного воздуха; влажности – больше глубина, если выше влажность; условия грунтовых вод – меньше глубина, если близка вода к поверхности.

Зимний период в строительстве считается промежуток времени между установления средней температуры 5℃ осенью и весной.

При замерзании механическая прочность, а следовательно и трудоемкость выполнения работки возрастают. Проводят мероприятия по предварительной защите грунта, которые позволяют разрабатывать грунт в талом виде. Способы делятся на три группы:

1.Предотвращение грунта от замерзания проводят после окончания дождей, но до первых заморозков и снега.

Вспахивание выполняют на глубине до 35 м в двух взаимно-перпендикулярных направлениях автогрейдером или рыхлителем. Верхний слой земли борнуют на глубину 7 см. При вспашке и бороновании нарушается вертикальная сплошнось грунтовых капилляров, что позволяет затруднять процесс тепло- и влагопереноса. Эффективен метод 1-2 месяца при средней температуре -3℃.

Утепление проводят теплоизоляционными материалами в первые месяцы зимы такими, как опилки, шлак, сухой торф, шлаковатные маты, пенопласт, солома, полимерная пена. Применяются на набольших ровных площадках.

Засоление – процесс смешивания верхнего слоя земли с минеральными солями азотной кислоты или поливки раствором этих солей. Цель заключается в пропитке грунта, т.к. соли снижают критическую точку льдообразования. Пропитку делают за 2-3 месяца до установления отрицательных температур.

2. Оттаивание выполнят несколькими методами: поверхностным методом сверху вниз, т.е. с применением тепляков, огневого метода, химических способов; в радиальном направлении, происходящее при паропрогреве и глубинное снизу вверх с помощью паровых, водяных и электрических игл и электродов.

3. Механическое разрушение выполняют взрывным способом или машинами с рыхлителями.

При взрывном способе забой делят на 2-3 захватки. На первой бурят шпуры, заряжают, взрывают; на второй работы не ведутся, на третьей разрабатывают грунт. Метод наиболее эффективен, если обнажены две поверхности. До замерзания взорванный грунт убирают.

Механическое рыхление выполняют машинами, на которые можно смонтировать рабочие органы – рыхлители. Также необходимо учитывать, что при выборе комплекта машин их производительность была на 10-15% больше производительности ведущей машины.

Не стоит забывать, что необходима тщательная разработка разделов в проекте производства работ (ППР), учесть, например, следующие аспекты. Для предотвращения промерзания грунта разработку в забое ведут круглосуточно, узким фронтом и на всю глубину выемки. Вторичное смерзание грунта происходит через 90, 60,40 и 20 минут (соответственно при температуре -5,10,20,30℃), поэтому затрачиваемое время на погрузку, транспортировку и укладку должно быть не больше указанных величин. Также при необходимых перерывах следует утеплять талый грунт в основании котлована, траншей и забое. Не допускается во избежание смерзания грунта оставлять транспорт неразгруженным. Запрещается одновременная работа двух экскаваторов в радиусе 50 м, одни из которых разрабатывает грунт, а другой разрушает.

Наряду с мероприятиями по технике безопасности производства земляных работ, нужно соблюдать требования по специфике зимних работ.

Список литературы:

1. СНБ 5.01.0.99 П16-03. Земляные работы. Основания фундаментов. Производства работ
2. Ерофеев В.Т., Богатов А.Д. Проектирование производства земляных работ. учеб. пособие. Саранск.: Издательство Мордовского Университета, 2002
3. Кашкинбаев И.З. Механика грунтов, основания и фундаментов. Нур-Принт, 2016