Сторінка 10 з 18
Розробка грунту, пов'язана з риттям траншеї в зимових умовах, ускладнюється необхідністю попередньої підготовки і відігрівання морозива грунту. Глибина сезонного промерзання грунту визначається за даними метеорологічних станцій.
У міських умовах, при наявності великої кількості діючих кабельних ліній та інших підземних комунікацій застосування ударних інструментів (відбійних молотків, ломів, клинів та ін.) Неможливо через небезпеку механічного пошкодження діючих кабельних ліній та інших підземних комунікацій.
Тому мерзлий грунт до початку робіт з копання траншеї в зоні діючих кабельних ліній повинен бути попередньо відігріти з тим, щоб земляні роботи вести лопатами без застосування ударного інструменту.
Відігрівання грунту може проводитися електричними рефлекторними печами, електричними горизонтальними і вертикальними сталевими електродами, електричними трифазними нагрівачами, газовими пальниками, паровими і водяними голками, гарячим піском, багаттями та т. Д. Способи відігрівання грунту, при яких нагрівальні голки вводяться в мерзлий грунт шляхом буріння свердловин або їх забивання, не отримали застосування, так як цей спосіб ефективний і застосування його може бути виправдано економічно при глибині розриття більше 0,8 м, т. е. на глибині, яка для кабельних робіт не використовується. Відігрівання грунту може також вестися струмами високої частоти, однак і цей спосіб поки не отримав практичного застосування через складність обладнання і низького коефіцієнта корисної дії установки. Незалежно від прийнятого способу відігрівати поверхню попередньо очищається від снігу, льоду і верхніх покривів підстави (асфальт, бетон).
Відігрівання грунту електричними струмами промислової частоти за допомогою сталевих електродів, покладених горизонтально на морожений грунт, полягає в створенні ланцюга електричного струму, де відморожуватися грунт використовується як опір.
Горизонтальні електроди зі смугової, кутовий і будь-яких інших профілів стали довжиною 2,5-3 м укладають горизонтально на мерзлий грунт. Відстань між рядами електродів, що включаються в різнойменні фази, має бути 400 - 500 мм при напрузі 220 В і 700-800 мм при напрузі 380 В. З огляду на те що мерзлий грунт погано проводить електричний струм, поверхня ґрунту засипається шаром тирси, змочених у водному розчині солі товщиною 150-200 мм. У початковий період включення електродів основне тепло передається в грунт від тирси, в яких під впливом електричного струму виникає інтенсивний розігрів. У міру розігріву грунту, підвищення його провідності і проходить через грунт електричного струму інтенсивність розігріву грунту підвищується.
З метою зменшення втрат тепла від розсіювання шар тирси ущільнюють і накривають дерев'яними щитами, матами, толем тощо.
Витрата електричної енергії для відігрівання грунту за допомогою сталевих електродів в великій мірі визначається вологістю ґрунту і становить від 42 до 60 кВт-год на 1 м 3 морозива грунту при тривалості відігрівання від 24 до 30 год.
Роботи з розморожування ґрунту електричним струмом повинні проводитися під наглядом кваліфікованого персоналу, відповідального за дотримання режиму відігрівання, забезпечення безпеки робіт і справності обладнання. Зазначені вимоги і складності їх виконання, природно, обмежують можливості застосування цього способу. Кращим і більш безпечним методом є застосування напруги до 12 В.
Мал. 15. Конструкція трифазних нагрівачів для відігрівання грунту
а - нагрівач; б - схема включення; 1 - стрижень сталевий діаметром 19 мм, 2 труба сталева діаметром 25 мм, 3 -втулки сталева діаметром 19-25 мм, 4 - контакти мідні перетином 200 мм 2. 5 - смужка сталева 30X6 мм 2.
Електричні трифазні нагрівачі дозволяють зробити відігрівання грунту при напрузі 10 В. Елемент нагрівача складається з трьох сталевих стрижнів, кожен стрижень вставлений в дві сталеві труби, загальна довжина яких на 30 мм менше довжини стержня; кінці стрижня зварені з кінцями цих труб.
Простір між стрижнем і внутрішньою поверхнею кожної труби засипано кварцовим піском і для герметизації залито рідким склом (рис. 15) - Кінці трьох труб, розташованих в площині А-Л, з'єднані між собою привареною до них смужкою стали, утворюючи нейтральну точку зірки нагрівача. Три кінця труб, розташованих в площині Б, за допомогою закріплених на них мідних затискачів приєднуються через спеціальний знижувальних трансформатор потужністю 15 кВ-А до електричної мережі. Нагрівач укладається безпосередньо на грунт і засипається талим піском товщиною 200 мм. Для зменшення втрат тепла відігрівати ділянку додатково вкривають зверху матами зі скловолокна.
Витрата електричної енергії для відігрівання 1 м 3 грунту при цьому методі складає 50-55 кВт-год, а час відігрівання 24 ч.
Електрична рефлекторна піч. Як показав досвід ведення ремонтних робіт в умовах міських мереж, найбільш зручним, транспортабельним і швидким при одних і тих же умовах, що визначаються ступенем промерзання, характером відігрівається грунту і якістю покриття, є метод відігрівання електричними рефлекторними печами. В якості нагрівача в печі застосовується нихромовая або фехралевая дріт діаметром 3,5 мм, навита спіраллю на ізольовану азбестом сталеву трубу (рис. 16).
Рефлектор печі виготовляється з зігнутого по осі в параболу з відстанню від відбиває рефлектора до спіралі (фокус) 60 мм алюмінієвого, дюралюмінієвого або сталевого хромованого листа товщиною 1 мм. Рефлектор відбиває теплову енергію печі, направляючи її на ділянку відігрівається морозива грунту. Для захисту рефлектора від механічних пошкоджень піч закривається сталевим кожухом. Між кожухом і рефлектором є повітряний проміжок, що скорочує втрати тепла від розсіювання.
Рефлекторна піч приєднується до електричної мережі напругою 380/220/127 В.
При відігріванні грунту збирається комплект з трьох однофазних рефлекторних печей, які з'єднують в зірку або трикутник відповідно напрузі мережі. Площа відігрівання однієї печі становить 0,4X1,5 м 2; потужність комплекту печей 18 кВт.
Мал. 16. Рефлекторна піч для відігрівання морозива грунту.
1 - нагрівальний елемент, 2 - рефлектор, 3 - кожух; 4 - контактні затискачі
Витрата електроенергії для відігрівання 1 м 3 морозива грунту становить приблизно 50 кВт-год при тривалості відігрівання від 6 до 10 год.
При користуванні печами необхідно також забезпечити безпечні умови виконання робіт. Місце відігрівання слід обгородити, контактні затискачі для приєднання проводом закриті, а спіралі течі не повинні стосуватися грунту.
Відігрівання морозива грунту вогнем. Для цієї мети використовується як рідке, так і газове паливо. В якості рідкого палива застосовується солярне масло. Витрата його становить 4-5 кг на 1 м 3 відігрітого грунту. Установка складається з коробів і форсунок. При довжині коробів 20-25 м установка за добу дає можливість відігріти грунт на глибині 0,7-0,8 м.
Процес підігріву триває 15-16 ч. Протягом решти часу доби відтавання грунту відбувається за рахунок акумульованого тепла його поверхневим шаром.
Більш ефективним і економічним паливом для відігрівання грунту є газоподібне.
Газовий пальник, що застосовується для цієї мети, є відрізком сталевої трубки діаметром 18 мм зі сплюснутим конусом. Напівсферичні короба виготовляють з листової сталі товщиною 1,5-2,5 мм. Для економії (втрат тепла короба обсипають теплоізоляційним шаром грунту товщиною до 100 мм. Вартість відігрівання грунту газовим паливом складає в середньому 0,2-0,3 руб / м 3.
Відігрівання грунту вогнищами застосовується при незначному обсязі робіт (риття котлованів і траншеї для вставки). Багаття розводять після розчищення місця від снігу і льоду. Для більшої ефективності відігрівання багаття накривають листами заліза товщиною 1,5-2 мм. Після того як грунт відігріти на глибину 200-250 мм, що встановлюється спеціальним сталевим зондом, дають багаття догоріти, після чого вибирають лопатами відталий грунт. Потім на дні утворилася западини знову розводять багаття, повторюючи цю операцію до тих пір, поки морожений грунт не буде вибрано на всю глибину. В ході робіт по відігрівання грунту необхідно стежити за тим, щоб вода від талого снігу і льоду не заливала багаття.
В процесі відігрівання грунту діючі кабелі можуть бути пошкоджені в результаті впливу теплонагреватель. Як показав досвід, для належного захисту діючих кабелів при відігріванні грунту необхідно, щоб між нагрівачем і кабелем зберігався шар землі товщиною не менше 200 мм протягом усього часу відігрівання.