Złożoność ekstrakcji zamarzniętej gleby jest niezwykle wysoka ze względu na jej znaczną wytrzymałość mechaniczną. Ponadto zamrożony stan gleby komplikuje zadanie jej wykopu ze względu na niemożność użycia niektórych rodzajów maszyn do robót ziemnych i robót ziemnych, zmniejszając wydajność i przyspieszone zużycie części roboczych sprzętu. A jednak zamarznięta gleba ma jedną zaletę – można w niej kopać doły bez pochyłości.
Istnieją cztery główne sposoby kopania w zimnych porach roku:
- ochrona działki przed zamarzaniem przy dalszym wykorzystaniu konwencjonalnych maszyn do robót ziemnych;
- wstępne spulchnianie i wykopy zamarzniętej gleby;
- wydobycie bezpośrednie w stanie zamrożonym, tj. bez żadnego przygotowania;
- doprowadzenie do stanu rozmrożenia i późniejsze wykopy.
Przyjrzyjmy się bliżej każdej z tych metod.
Ochrona gleb przed zamarzaniem
Ochronę przed niskimi temperaturami zapewnia glebie rozluźnienie wierzchniej warstwy, przykrycie materiałami izolacyjnymi i polanie wodnymi roztworami soli.
Orka i bronowanie działki odbywa się w sektorze dalszych prac przy wydobyciu gleby. Skutkiem takiego spulchniania jest wprowadzenie dużej ilości powietrza do warstw gruntu, powstanie zamkniętych pustek powietrznych, które uniemożliwiają przenoszenie ciepła i utrzymują dodatnią temperaturę w gruncie. Orka wykonywana jest za pomocą spulchniaczy lub pługów faktorowych, jej głębokość wynosi 200-350 mm. Następnie bronowanie odbywa się w jednym lub dwóch kierunkach (na krzyż) na głębokość 150-200 mm, co docelowo zwiększa właściwości termoizolacyjne gleby o co najmniej 18-20%.
Rolę grzejnika przy zakrywaniu miejsca przyszłej pracy pełnią tanie lokalne materiały - suchy mech, trociny i wióry, opadłe liście drzew, żużel i maty ze słomy, można użyć folii PCV. Materiały sypkie układa się na powierzchni warstwą 200-400 mm. Ocieplenie powierzchni gleby odbywa się najczęściej na małych działkach.
Zamarznięta gleba - spulchnianie i wykopy
W celu zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej gleby zimowej stosuje się metody jej obróbki mechanicznej i wybuchowej. Wydobywanie spulchnionej w ten sposób ziemi odbywa się następnie w zwykły sposób - przy pomocy maszyn do robót ziemnych.
Poluzowanie mechaniczne. W trakcie jego realizacji grunt jest cięty, rozdrabniany i rozłupywany pod wpływem obciążeń o charakterze statycznym lub dynamicznym.
Obciążenia statyczne na zamarzniętej glebie wytwarza metalowe narzędzie typu tnącego - ząb. Specjalna konstrukcja z napędem hydraulicznym, wyposażona w co najmniej jeden ząb, porusza się po miejscu pracy, gdy jest umieszczona na koparce gąsienicowej. Ta metoda pozwala na usuwanie gruntu warstwami do głębokości 400 mm przy każdym przejściu. W procesie luzowania instalacja wyposażona w ząb jest najpierw ciągnięta równolegle do poprzednich przejść z wcięciem 500 mm od nich, a następnie jest wykonywana poprzecznie do nich pod kątem 60 do 90 °. Objętości wykopów zamarzniętej gleby w tym samym czasie sięgają 20 metrów sześciennych na godzinę. Statyczny rozwój warstwa po warstwie zamarzniętego gruntu zapewnia stosowanie instalacji spulchniających na dowolnej głębokości zamarzania gleby.
Obciążenia uderzeniowe na obszarach gleby mogą zmniejszyć wytrzymałość mechaniczną zamarzniętej ziemi z powodu dynamicznego uderzenia. Młotki ze swobodnym spadkiem są używane do rozłupywania i luzowania, a młoty kierunkowe do rozłupywania. W pierwszym przypadku używa się młotka w postaci kuli lub stożka o największej masie 5 ton - mocuje się go liną na wysięgniku koparki i po podniesieniu na wysokość od pięciu do ośmiu metrów zrzuca do miejsca pracy. Młotki kuliste najlepiej nadają się do piaskowca i gliny piaskowej, młotki stożkowe są skuteczne na glebach gliniastych - pod warunkiem, że głębokość przemarzania nie przekracza 700 mm.
Ukierunkowane działanie na zamarzniętym podłożu odbywa się za pomocą młotów Diesla zamontowanych na traktorze lub koparce. Stosuje się je na dowolnej glebie, z zastrzeżeniem głębokości zamarzania nie większej niż 1300 mm.
Najskuteczniejsze jest zmniejszenie wytrzymałości zamarzniętego gruntu za pomocą wybuchu - ta metoda pozwala na wykonywanie zimowych wykopów na głębokości 500 mm i, w razie potrzeby, wydobycie znacznych objętości. Na obszarach niezabudowanych przeprowadzana jest otwarta eksplozja, a na obszarach częściowo zabudowanych konieczne jest najpierw ustawienie schronów i ograniczników wybuchu - masywnych płyt metalowych lub żelbetowych. Materiał wybuchowy umieszcza się w szczelinie lub otworze wiertniczym (o głębokości spulchniania do 1500 mm), a jeśli wymagane jest wykopanie na większej głębokości, w szczelinach i studniach. Do wycinania szczelin służą wiertarki lub frezarki, szczeliny wykonuje się w odległości 900-1200 mm od siebie.
Materiały wybuchowe są umieszczane w środkowym (centralnym) gnieździe, a sąsiednie szczeliny zapewnią kompensację wybuchowego przesunięcia zamarzniętej gleby i tłumią falę uderzeniową, zapobiegając w ten sposób uszkodzeniom poza obszarem roboczym. W szczelinie umieszczany jest ładunek podłużny lub kilka krótkich na raz, następnie zasypywany jest piaskiem i zagęszczany. Po wybuchu zamarznięta gleba w sektorze robót zostanie całkowicie skruszona, a ściany wykopu lub wykopu, których powstanie było celem wykopu, pozostaną nienaruszone.
Rozwój zamarzniętej gleby bez jej przygotowania
Istnieją dwie metody bezpośredniego zagospodarowania gleby w niskich temperaturach - mechaniczna i blokowa.
Technologia mechanicznego rozwoju zamarzniętych gleb opiera się na działaniu sił, w niektórych przypadkach obejmujących wstrząsy i wibracje. W trakcie jego realizacji wykorzystywane są zarówno konwencjonalne maszyny do robót ziemnych, jak i te wyposażone w specjalne narzędzia.
Na płytkich głębokościach zamarzania do wykopywania gleby wykorzystywane są konwencjonalne maszyny do robót ziemnych: koparki z łyżką bezpośrednią lub odwrotną; koparki; skrobaki; buldożery. Koparki jednołopadłowe mogą być wyposażone w specjalne osprzęt – łyżki z chwytakami i zębami wibracyjnymi. Takie urządzenie umożliwia działanie na zmarzniętą glebę nadmierną siłą skrawania i rozwijanie jej warstwa po warstwie, łącząc spulchnianie i wykop w jednej operacji roboczej. 
Wydobywanie warstwy po warstwie odbywa się za pomocą specjalnej jednostki do robót ziemnych i frezowania, która odcina warstwy o szerokości 2600 mm i głębokości do 300 mm z miejsca pracy. Konstrukcja tej maszyny przewiduje wyposażenie spychacza, które zapewnia ruch ściętej gleby.
Istotą blokowego zagospodarowania gleb jest pocięcie zmarzniętej gleby na bloki, a następnie ich wydobycie za pomocą ciągnika, koparki lub dźwigu budowlanego. Bloki są cięte poprzez piłowanie w glebie cięciami prostopadłymi do siebie. Jeśli ziemia jest zamrożona płytko - do 600 mm - to aby wydobyć bloki, wystarczy wykonać nacięcia wzdłuż terenu. Szczeliny są przycinane do 80% głębokości, na jaką zamarza gleba. To wystarczy, ponieważ warstwa o słabej wytrzymałości mechanicznej, znajdująca się między strefą zamarzniętej gleby a strefą utrzymującą dodatnią temperaturę, nie będzie przeszkadzać w oddzielaniu bloków gleby. Odległość między szczelinami-szczelinami powinna być o około 12% mniejsza niż szerokość krawędzi łyżki koparki. Wydobywanie bloków gleby odbywa się za pomocą koparek, ponieważ. rozładowanie ich z prostego wiadra z łopatą jest dość trudne.
Metody rozmrażania zamarzniętej gleby
Są one klasyfikowane zgodnie z kierunkiem dostarczania ciepła do gruntu i rodzajem zastosowanego chłodziwa. W zależności od kierunku dostarczania energii cieplnej istnieją trzy sposoby rozmrażania gleby - górny, dolny i promieniowy.
Najmniej efektywne jest doprowadzenie ciepła do gruntu górne – źródło energii cieplnej znajduje się w przestrzeni powietrznej i jest aktywnie chłodzone powietrzem, tj. znaczna część energii jest marnowana. Jednak ta metoda rozmrażania jest najłatwiejsza do zorganizowania i to jest jej zaletą.
Procesowi rozmrażania, prowadzonemu pod ziemią, towarzyszą minimalne koszty energii, ponieważ ciepło jest rozprowadzane pod stałą warstwą lodu na powierzchni ziemi. Główną wadą tej metody jest konieczność wykonywania złożonych działań przygotowawczych, dlatego jest rzadko stosowana.
Promieniowy rozkład energii cieplnej w glebie odbywa się za pomocą elementów termicznych wpuszczonych pionowo w ziemię. Skuteczność rozmrażania promieniowego mieści się pomiędzy wynikami nagrzewania górnego i dolnego gruntu. Aby wdrożyć tę metodę, wymagane są nieco mniejsze, ale wciąż dość duże nakłady pracy związane z przygotowaniem ogrzewania.
Odszranianie gleby zimą odbywa się za pomocą ognia, termoelementów elektrycznych i gorącej pary.
Technika wypalania ma zastosowanie do kopania stosunkowo wąskich i płytkich rowów. Na powierzchni miejsca pracy odsłonięta jest grupa metalowych skrzynek, z których każdy jest ściętym stożkiem przeciętym na pół. Ustawia się je ściętą stroną na ziemi blisko siebie i tworzą galerię. Paliwo jest umieszczane w pierwszym pudełku, które następnie jest podpalane. Galeria skrzynek staje się poziomym kominem – z ostatniej skrzynki wychodzi okap, a produkty spalania przemieszczają się wzdłuż chodnika i ogrzewają grunt. Aby zmniejszyć straty ciepła w wyniku kontaktu korpusu kanału z powietrzem, pokrywa się je żużlem lub rozmrożoną glebą z miejsca, w którym wcześniej wykonywano prace. Pas rozmrożonej ziemi powstałej pod koniec rozgrzewania należy przykryć trocinami lub przykryć folią PCV, aby zgromadzone ciepło przyczyniło się do dalszego rozmrażania.
Ogrzewanie elektryczne zamarzniętej gleby opiera się na zdolności do podgrzewania materiałów, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. W tym celu stosuje się elektrody zorientowane pionowo i poziomo.
Rozmrażanie poziome odbywa się za pomocą elektrod wykonanych ze stali okrągłej lub taśmy ułożonej na ziemi - w celu podłączenia do nich przewodów elektrycznych przeciwległe końce elementów stalowych są zagięte o 150-200 mm. Ogrzany obszar z umieszczonymi na nim elektrodami pokryty jest trocinami (grubość warstwy 150-200 mm), wstępnie nasączonym solą fizjologiczną (stężenie soli - 0,2-0,5%) w ilości równej początkowej masie trocin. Zadaniem trocin impregnowanych solą fizjologiczną jest przewodzenie prądu, gdyż zmarznięta gleba na początkowym etapie pracy nie będzie przewodzić prądu. Od góry warstwa trocin pokryta jest folią PCV. W miarę nagrzewania się górnej warstwy gruntu staje się ona przewodnikiem prądu pomiędzy elektrodami, a intensywność odmrażania znacznie wzrasta – najpierw następuje odszranianie warstwy środkowego gruntu, a następnie gruntu położonego niżej. Ponieważ warstwy gleby są objęte przewodzeniem prądu elektrycznego, warstwa trocin zaczyna pełnić drugorzędne zadanie - zachowanie energii cieplnej w obszarze roboczym, do czego konieczne jest przykrycie trocin osłonami drewnianymi lub papą. Rozmrażanie zamarzniętej gleby za pomocą poziomych elektrod odbywa się do głębokości zamarzania do 700 mm, koszt energii elektrycznej do ogrzewania metra sześciennego ziemi wynosi 150-300 MJ, warstwa trocin nagrzewa się do 90 ° C, nie więcej. 
Pionowe rozmrażanie elektrod odbywa się za pomocą prętów wykonanych ze stali zbrojeniowej i posiadających jeden ostry koniec. Jeżeli głębokość zamarzania gruntu wynosi 700 mm, pręty wbija się najpierw na głębokość 200-250 mm w szachownicę, a po rozmrożeniu wierzchniej warstwy zatapia się na większą głębokość. W procesie pionowego odszraniania gleby wymagane jest usunięcie śniegu nagromadzonego na powierzchni terenu, przykrycie go trocinami zwilżonymi solą fizjologiczną. Proces nagrzewania przebiega analogicznie jak przy rozmrażaniu poziomym przy użyciu elektrod taśmowych - w miarę rozmrażania górnych warstw ważne jest okresowe zanurzanie elektrod głębiej w ziemi na głębokość 1300-1500 mm. Pod koniec pionowego rozmrażania zamarzniętej gleby elektrody są usuwane, ale całe miejsce pozostaje pod warstwą trocin - przez kolejne 24-48 godzin warstwy gleby same się rozmrażają z powodu nagromadzonej energii cieplnej. Koszty energii przy odszranianiu pionowym są nieco niższe niż przy odszranianiu poziomym.
W przypadku elektrodowego ogrzewania gleby w górę konieczne jest wstępne przygotowanie studni - wierci się je o 150-200 mm głębiej niż głębokość zamarzania. Studnie ułożone są w szachownicę. Metoda ta charakteryzuje się niższymi kosztami energii – około 50-150 MJ na metr sześcienny gleby.
Pręty elektrod wkłada się do przygotowanych studni, docierając do niezamarzniętej warstwy ziemi, powierzchnia miejsca pokryta jest trocinami zwilżonymi solą fizjologiczną, na wierzchu kładzie się folię z tworzywa sztucznego. W efekcie proces rozmrażania przebiega w dwóch kierunkach – z góry na dół oraz z dołu na górę. Ta metoda rozmrażania zamarzniętej gleby jest rzadko stosowana i tylko wtedy, gdy konieczne jest pilne odmrożenie terenu do wykopu.
Rozmrażanie parowe odbywa się za pomocą specjalnych urządzeń - igieł parowych wykonanych z metalowych rur o średnicy 250-500 mm, przez które do gleby wprowadzana jest gorąca para. Dolna część igły parowej wyposażona jest w metalową końcówkę zawierającą wiele otworów 2-3 mm. Do górnej (pustej) części rury igłowej podłączony jest wąż gumowy wyposażony w kurek. Aby zainstalować igły parowe w ziemi, wiercone są studnie (kolejność schodkowa, odległość 1000-1500 mm) o długości 70% wymaganej głębokości rozmrażania. Na otwory studni zakładane są metalowe zaślepki, wyposażone w dławiki, przez które będzie przechodzić igła parowa.
Po zainstalowaniu igieł przez wąż, dostarczana jest do nich para pod ciśnieniem 0,06-0,07 MPa. Powierzchnia rozmrożonego kawałka ziemi pokryta jest warstwą trocin. Zużycie pary do ogrzewania metra sześciennego gleby wynosi 50-100 kg, pod względem zużycia energii cieplnej metoda ta jest 1,5-2 razy droższa niż ogrzewanie za pomocą zakopanych elektrod.
Metoda rozmrażania zamrożonej gleby za pomocą stykowych grzałek elektrycznych jest zewnętrznie podobna do odszraniania parowego. W metalowych wydrążonych igłach o długości około 1000 mm i średnicy nie większej niż 60 mm elementy grzejne są instalowane z izolacją od metalowego korpusu igły. Gdy zasilanie jest podłączone, element grzejny przekazuje energię cieplną do korpusu igłowej rury i do warstw gleby. Energia cieplna w procesie nagrzewania jest rozprowadzana promieniście.
UPGO SPECT są przeznaczone do rozwiązywania szeregu zadań: ogrzewanie materiałów obojętnych w zimie ogrzewanie wody i ogrzewanie pomieszczeń.
Oferujemy ciepłownie parowo-gazowe które produkują ogrzewanie materiałów obojętnych na BSU (piasek, tłuczeń, żwir, wapień):
|
rodzaj instalacji |
Moc cieplna, |
Wydajność RBU metrów sześciennych w mieszaninie na godzinę |
cena, rub. |
| UPGO SPECT-400 | 400 | 10-30 | od 1 100 000 |
| UPGO SPECT-800 | 800 | 30-60 | od 1 800 000 |
| UPGO SPECT-1200 | 1200 | 60-90 | od 2 400 000 |
| UPGO SPECT-1600 | 1600 | 90-120 | od 2 900 000 |
Liczby wskazują znamionową moc cieplną instalacji w kilowatach.
Sprzęt produkowany jest zgodnie z uzyskanym przez nas patentem i certyfikatem zgodności.
Jak ogrzewają się obojętne?
(Przewodnik doboru).
Technologia wytwarzania mieszanek betonowych zimą różni się nieco od technologii wytwarzania betonu latem.
W niskich temperaturach otoczenia, wynoszących -5°C i niższych, pojawia się kilka dodatkowych problemów:
- Temperatura materiałów obojętnych (piasek, żwir) jest taka, że powstają warunki do zamarzania wody podczas mieszania, a mieszanina nie działa.
- Na terenie betoniarni ogrzewanie jest niezbędne do komfortowej pracy personelu i jednostek.
- Beton gotowy należy dostarczyć na plac budowy w temperaturze co najmniej 15°C. Mieszalniki transportujące beton są również napełniane wodą o temperaturze nie niższej niż 40°C.
Pierwszy problem przy łagodnych mrozach częściowo rozwiązuje zastosowanie dodatków przeciw zamarzaniu i podgrzanej wody. Drugi to zastosowanie grzałek elektrycznych. Trzeciego problemu nie da się rozwiązać bez użycia specjalnych narzędzi.
Co jest potrzebne do produkcji betonu zimą?
- Podgrzewanie substancji obojętnych (piasek i żwir) do temperatury od 5°C do 20°C.
- Podgrzewanie wody do temperatury od 40°С do 70°С.
- Wykorzystanie ekonomicznego systemu ogrzewania pomieszczeń.
Jakie źródła energii są dostępne do ogrzewania obojętnego i wody?
Nie myślmy o egzotycznych źródłach energii, takich jak turbiny wiatrowe, panele słoneczne, źródła termalne itp. Sformułujmy problem w następujący sposób:
Wymagany do pracy w niskich temperaturach;
Brak systemu centralnego ogrzewania;
Korzystanie z energii elektrycznej jest zbyt drogie.
Jak podgrzewać obojętne?
Najpopularniejszymi źródłami energii są gaz i olej napędowy, które dobrze współpracują z systemami automatyki. Istnieje możliwość zastosowania oleju opałowego i oleju opałowego. Drewno opałowe i węgiel są używane rzadziej ze względu na złożoność automatyzacji.
Jaki sprzęt jest używany do ogrzewania materiałów obojętnych?
Przemysł produkuje instalacje do podgrzewania piasku, żwiru, wody, działające na różnych zasadach fizycznych. Zalety i wady instalacji podano poniżej:
1. Ogrzewanie materiałów obojętnych gorącym powietrzem.
Paliwo: olej napędowy.
Zalety:
Temperatura powietrza do 400 °С
Małe wymiary;
Wady:
Niska wydajność (wysokie zużycie energii podczas pracy, ponieważ powietrze nie przekazuje ciepła w efektywny sposób do materiałów, większość ciepła trafia do atmosfery);
Powolne ogrzewanie materiałów obojętnych (30-60 minut);
Niskie ciśnienie powietrza nie przepuszcza drobin i piasku;
Brak podgrzewania wody procesowej;
Nie używany do ogrzewania pomieszczeń.
2. Ogrzewanie materiałów obojętnych parą.
Paliwo: olej napędowy.
Zalety:
Wysoka wydajność;
Wysoka wydajność ogrzewania materiałów obojętnych;
Szybkie nagrzewanie materiałów obojętnych (10-20 minut);
Średni koszt;
Może podgrzać wodę?
Małe wymiary;
Moc elektryczna do 2 kW.
Wady:
Tworzą wysoką wilgotność materiałów obojętnych (z powodu kondensacji pary od 500 do 1000 kg na godzinę;
Nadzorowane są wysokowydajne kotły parowe o temperaturze powyżej 115 °C i ciśnieniu powyżej 0,7 kg/cm²;
Jest trudny w użyciu do ogrzewania pomieszczeń (wyłącza się, gdy betoniarnia jest bezczynna).
3. Ogrzewanie materiałów obojętnych za pomocą rejestratorów gorącej wody lub pary.
Paliwo: olej napędowy lub centralne ogrzewanie.
Zalety:
Wysoka wydajność;
Nieskomplikowany, tani sprzęt;
Pozwolenie na dozór techniczny nie jest wymagane;
Może podgrzać wodę?
Może być używany do ogrzewania pomieszczeń;
Bardzo małe wymiary;
Moc elektryczna do 0,5 kW.
Wady:
Często wymaga naprawy i konserwacji rejestrów;
Niska wydajność ogrzewania materiałów obojętnych;
Proces ogrzewania trwa kilka godzin.
4. Turbomatics (ogrzewanie obojętnej mieszaniny parowo-powietrznej za pomocą wymienników ciepła).
Paliwo: olej napędowy.
Zalety:
Wysoka wydajność;
Pozwolenie na dozór techniczny nie jest wymagane;
Brak rejestrów;
Możesz podgrzać wodę.
Wady:
Złożony, drogi sprzęt;
Nie dotyczy ogrzewania pomieszczeń;
Duże wymiary;
Moc elektryczna do 18-36 kW (cyklicznie).
5. Instalacje parowo-gazowo-powietrzne.
Ogrzewanie materiałów obojętnych gazami spalinowymi.
Paliwo: olej napędowy.
Zalety:
Wysoka wydajność;
Wysoka wydajność ogrzewania materiałów obojętnych (10-20 minut);
Nieskomplikowany sprzęt o średnim koszcie;
Pozwolenie na dozór techniczny nie jest wymagane;
Brak rejestrów;
Temperatura mieszaniny dochodzi do 400°C.
Może być używany do ogrzewania pomieszczeń (istnieje tryb gotowości);
Istnieje podgrzewanie wody na potrzeby technologiczne i tankowanie mieszalników;
Małe wymiary.
Wady:
Moc elektryczna do 18 kW (cyklicznie).
We wszystkich pięciu typach instalacji gaz ziemny o niskim lub średnim ciśnieniu może być stosowany jako paliwo, jeśli w urządzeniu znajdują się palniki gazowe. Wymagana jest koordynacja z technicznymi organami nadzoru, dostępność projektu i wiedza fachowa.Podczas prac budowlanych w zimnych porach roku pojawia się jeden duży problem. Wielu budowniczych zna ten problem i stale się z nim boryka.
Powierzchnia ziemi, żwir, glina, piasek zamarza, a frakcje zamarzają, co uniemożliwia prowadzenie robót ziemnych bez dodatkowego czasu.
Istnieje kilka sposobów na rozmrożenie gleby:
- 1. Brutalna siła. zniszczenie mechaniczne.
- 2. Rozmrażanie za pomocą opalarek.
- 3. Spal. Spalanie beztlenowe.
- 4. Rozmrażaj za pomocą generatora pary.
- 5. Rozmrażanie gorącym piaskiem.
- 6. Rozmrażanie chemikaliami.
- 7. Ogrzewanie gleby matami termoelektrycznymi lub elektrycznym kablem grzejnym.
Każda z powyższych metod ma swoje słabości. Długie, drogie, złej jakości, niebezpieczne itp.
Optymalny sposób można jednak uznać za metodę wykorzystującą Instalację do podgrzewania gruntu i betonu. Ziemia jest ogrzewana przez ciecz krążącą w wężach rozłożonych na dużej powierzchni.
Przewaga nad innymi metodami:
- Minimalne przygotowanie powierzchni
- Niezależność i autonomia
- Wąż grzewczy nie jest pod napięciem
- Wąż jest całkowicie szczelny, nie boi się wody
- Wąż i osłona termoizolacyjna są odporne na naprężenia mechaniczne. Wąż jest wzmocniony włóknem syntetycznym i ma wyjątkową elastyczność i wytrzymałość na rozciąganie.
- Przydatność i gotowość sprzętu do pracy jest kontrolowana przez wbudowane czujniki. Przebicie lub pęknięcie węża jest widoczne wizualnie. Problem można rozwiązać w 3 minuty.
- Nie ma ograniczeń na ogrzewanej powierzchni.
- Wąż można układać dowolnie
 |
Etapy prac z wykorzystaniem instalacji do ogrzewania powierzchni Wacker Neuson HSH 700 G:
Przygotowanie strony.
Oczyść rozgrzaną powierzchnię ze śniegu.
Dokładne czyszczenie skróci czas rozmrażania o 30%, oszczędzi paliwo, pozbędzie się brudu i nadmiaru roztopionej wody, co utrudnia dalszą pracę.
Instalacja węża grzewczego.
Im mniejsza odległość między zwojami, tym mniej czasu zajmuje nagrzanie nawierzchni. W agregacie HSH 700G wąż wystarcza do ogrzania powierzchni do 400 m2. W zależności od odległości między wężami można osiągnąć żądaną powierzchnię i szybkość ogrzewania.
Paroizolacja ogrzewanego obszaru.
Stosowanie paroizolacji jest obowiązkowe. Rozłożony wąż pokryty jest zachodzącą na siebie folią z tworzywa sztucznego. Folia nie pozwoli na odparowanie podgrzanej wody. Stopiona woda natychmiast stopi lód w dolnych warstwach gleby.
Układanie materiału termoizolacyjnego.
Na paroizolacji kładzie się grzejnik. Im dokładniej ogrzewana powierzchnia zostanie zaizolowana, tym mniej czasu zajmie ogrzanie gleby. Sprzęt nie wymaga szczególnej znajomości umiejętności i wieloletniego szkolenia personelu. Proces układania, parowania i ocieplania trwa od 20 do 40 minut.
 |
Zalety technologii wykorzystującej instalację ogrzewania płaszczyznowego
- Przenikanie ciepła 94%
- Przewidywalny wynik, pełna autonomia
- Czas nagrzewania 30 minut
- Brak niebezpieczeństwa porażenia prądem, nie wytwarza pól magnetycznych i zakłóceń w urządzeniach sterujących
- Swobodne układanie węży, bez ograniczeń terenowych
- Łatwość obsługi, sterowania, montażu, przechowywania wyjątkowa elastyczność manewrowość i łatwość konserwacji
- Nie wpływa i nie niszczy pobliskiej komunikacji i środowiska
- HSH 700 G jest certyfikowany w Rosji i nie wymaga specjalnych zezwoleń dla operatora
Możliwe zastosowania Wacker Neuson HSH 700 G
- Rozmrażanie gleby
- Układanie komunikacji
- Ogrzewanie betonu
- Ogrzewanie złożonych konstrukcji (mosty słupowe itp.)
- Ogrzewanie konstrukcji zbrojeniowych
- Rozmrażanie żwiru do układania kostki brukowej
- Rozgrzewanie prefabrykowanych konstrukcji szalunkowych
- Zapobieganie oblodzeniu powierzchni (zadaszeń, boisk piłkarskich itp.)
- Ogrodnictwo (szklarnie i klomby)
- Prace wykończeniowe na budowie w okresie „zimnym”
- Ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych i niemieszkalnych
Urządzenia do ogrzewania płaszczyznowego Wacker Neuson to ekonomiczne i wydajne rozwiązanie na sezon zimowy, pozwalające na terminową realizację projektów.
Jesienią i wiosną wnoszą również nieoceniony wkład w obciążenie pracą Twojej firmy: w końcu te urządzenia przyspieszają wiele procesów technologicznych.
Znaczna część terytorium Rosji znajduje się na obszarach o długich i surowych zimach. Jednak budowa prowadzona jest przez cały rok, w związku z tym około 15% całkowitej ilości robót ziemnych musi być wykonywanych w warunkach zimowych i przy zamarzniętym gruncie. Cechą rozwoju gleby w stanie zamrożonym jest to, że gdy gleba zamarza, jej wytrzymałość mechaniczna wzrasta, a rozwój staje się trudniejszy. Zimą znacznie wzrasta pracochłonność wykopów (praca ręczna 4 ... 7 razy, zmechanizowana 3 ... 5 razy), zastosowanie niektórych mechanizmów jest ograniczone - koparki, spychacze, zgarniacze, równiarki jednocześnie czasowe wykopy w okresie zimowym mogą być wykonywane bez stoków. Woda, z którą w ciepłym sezonie jest wiele kłopotów, w stanie zamarzniętym staje się sprzymierzeńcem budowniczych. Czasami nie ma potrzeby stosowania ścianek szczelnych, prawie zawsze do drenażu. W zależności od specyficznych warunków lokalnych stosuje się następujące metody zagospodarowania gleby:
■ ochrona gleby przed zamarzaniem, a następnie zagospodarowanie metodami konwencjonalnymi;
■ rozmrażanie gleby wraz z jej rozwojem w stanie rozmrożonym;
■ zagospodarowanie gleby w stanie zamarzniętym ze wstępnym spulchnieniem;
■ bezpośredni rozwój zamarzniętej gleby.
5.11.1. Ochrona gleby przed zamarzaniem
Metoda ta polega na sztucznym wytworzeniu otuliny termoizolacyjnej na powierzchni terenu przeznaczonego pod zabudowę zimą, przy zagospodarowaniu gruntu w stanie rozmarzniętym. Ochronę przeprowadza się przed nadejściem stabilnych ujemnych temperatur, z wczesnym usunięciem wód powierzchniowych z izolowanego obszaru. Stosowane są następujące metody nakładania izolacji termicznej: wstępne spulchnianie gleby, orka i bronowanie gleby, spulchnianie krzyżowe, przykrycie powierzchni gleby grzejnikami itp.
Wstępne spulchnianie gleby, a także orkę i bronowanie przeprowadza się w przeddzień nadejścia okresu zimowego na terenie przeznaczonym pod zabudowę w warunkach zimowych. Podczas spulchniania powierzchni gleby wierzchnia warstwa nabiera luźnej struktury z wypełnionymi powietrzem zamkniętymi pustkami, które mają wystarczające właściwości termoizolacyjne. Orkę wykonuje się pługiem traktorowym lub spulchniaczem do głębokości 30...35 cm, a następnie bronuje na głębokość 15...20 cm, całkowita głębokość zamarzania wynosi około 73. Pokrywa śnieżna może być zwiększona przez przesuwanie śniegu na plac budowy za pomocą buldożerów lub równiarek samojezdnych lub poprzez zainstalowanie kilku rzędów płotów przeciwśniegowych z krat kratowych o wymiarach 2 x 2 m w odległości 20 ... 30 m rzędu od rzędu prostopadle do kierunku przeważających wiatrów.
Głębokie spulchnianie odbywa się za pomocą koparek do głębokości 1,3. ..1,5 m poprzez przeniesienie zabudowanego gruntu w miejsce, gdzie w przyszłości będą zlokalizowane roboty ziemne.
Krzyżowe rozluźnienie powierzchni do głębokości 30 ... 40 cm, której druga warstwa znajduje się pod kątem 60 ... 3,5 miesiąca, całkowita głębokość zamarzania gwałtownie spada.
Wstępna obróbka powierzchni gleby poprzez mechaniczne spulchnianie jest szczególnie skuteczna w ocieplaniu tych obszarów ziemi.
Schronienie powierzchni gleby z grzejnikami. W tym celu wykorzystywane są tanie lokalne materiały - liście drzew, suchy mech, torf, słomiane maty, wióry, trociny, śnieg. Najprościej jest położyć te grzejniki o grubości warstwy 20…40 cm bezpośrednio na ziemi. Taka izolacja powierzchni stosowana jest głównie do małych wnęk.
Schronienie z warstwą powietrza. Bardziej efektywne jest zastosowanie lokalnych materiałów w połączeniu ze szczeliną powietrzną. W tym celu na powierzchni gleby układane są łóżka o grubości 8 ... 0,10 cm, płyty lub inny improwizowany materiał - gałęzie, pręty, trzciny; od góry wylewa się na nie warstwę trocin lub wiórów drzewnych o grubości 15–20 cm, chroniąc je przed zdmuchnięciem przez wiatr. Takie schronienie jest niezwykle skuteczne w warunkach centralnej Rosji, w rzeczywistości chroni glebę przed zamarzaniem przez całą zimę. Wskazane jest zwiększenie powierzchni schronienia (izolacji) z każdej strony o 2...3 m, co uchroni grunt przed przemarzaniem nie tylko od góry, ale również z boku.
Wraz z początkiem rozwoju gleby należy ją przeprowadzić w szybkim tempie, natychmiast na całą wymaganą głębokość i na małych obszarach. W takim przypadku warstwę izolacyjną należy usunąć tylko na zagospodarowanym obszarze, w przeciwnym razie przy silnych mrozach szybko utworzy się zamarznięta skorupa gleby, co utrudnia wykonywanie pracy.
5.11.2. Metoda rozmrażania gleby wraz z jej rozwojem w stanie rozmrożonym
Odszranianie następuje na skutek efektów termicznych i charakteryzuje się znaczną pracochłonnością oraz kosztami energii. Jest stosowany w rzadkich przypadkach, gdy inne metody są niedopuszczalne lub niedopuszczalne - w pobliżu istniejącej komunikacji i kabli, w ciasnych warunkach, podczas prac awaryjnych i napraw.
Metody rozmrażania są klasyfikowane zgodnie z kierunkiem propagacji ciepła w gruncie oraz według zastosowanego nośnika ciepła (spalanie paliwa, para, gorąca woda, energia elektryczna). W kierunku rozmrażania wszystkie metody są podzielone na trzy grupy.
Rozmrażanie gleby od góry do dołu. Ciepło rozchodzi się w kierunku pionowym od powierzchni dnia w głąb ziemi. Metoda jest najprostsza, praktycznie nie wymaga prac przygotowawczych, najczęściej znajduje zastosowanie w praktyce, choć z punktu widzenia ekonomicznego zużycia energii jest najbardziej niedoskonała, ponieważ źródło ciepła znajduje się w strefie zimnego powietrza, dlatego , nieuniknione są znaczne straty energii w otaczającej przestrzeni.
Rozmrażanie gleby od dołu do góry. Ciepło rozprzestrzenia się od dolnej granicy zamarzniętego gruntu na powierzchnię dnia. Metoda jest najbardziej ekonomiczna, ponieważ lutowanie odbywa się pod ochroną zamarzniętej skorupy gleby, a utrata ciepła w przestrzeń jest praktycznie wykluczona. Niezbędną energię cieplną można częściowo zaoszczędzić, pozostawiając górną skorupę gleby w stanie zamarzniętym. Ma najniższą temperaturę, więc wymaga dużo energii do lutowania. Ale ta cienka warstwa gleby 10...15 cm będzie swobodnie zagospodarowana przez koparkę, do tego wystarczy moc maszyny. Główną wadą tej metody jest konieczność wykonywania pracochłonnych operacji przygotowawczych, co ogranicza jej zakres.
Radialne rozmrażanie gleby zajmuje pozycję pośrednią między dwoma poprzednimi metodami pod względem zużycia energii cieplnej. Ciepło rozprowadzane jest promieniście w gruncie z pionowo zainstalowanych elementów grzejnych, jednak montaż i podłączenie ich do pracy wymagają znacznych prac przygotowawczych.
Aby wykonać rozmrażanie gleby którąkolwiek z tych trzech metod, należy najpierw oczyścić teren ze śniegu, aby nie marnować energii cieplnej na rozmrażanie i niedopuszczalne jest nadmierne nawilżenie gleby.
W zależności od zastosowanego nośnika ciepła istnieje kilka metod rozmrażania.
Odszranianie przez bezpośrednie spalanie paliwa. Jeśli zimą trzeba wykopać 1...2 dołki, najprostszym rozwiązaniem jest poradzenie sobie z prostym ogniem. Utrzymanie ognia podczas zmiany doprowadzi do rozmrożenia gleby pod nim o 30 ... możesz ponownie rozpalić ogień lub rozwinąć rozmrożoną glebę i rozpalić ogień na dnie wykopu. Metoda jest stosowana niezwykle rzadko, ponieważ tylko niewielka część energii cieplnej jest wydatkowana produktywnie.
Metoda ogniowa ma zastosowanie do wydobywania małych wykopów, konstrukcja ogniwowa (ryc. 5.41) jest używana z wielu metalowych skrzynek typu ściętego, z których można łatwo zmontować galerię o wymaganej długości, w pierwszym z nich układają się komora spalania na paliwo stałe lub płynne (drewno opałowe, paliwo płynne i gazowe ze spalaniem przez dyszę). Energia cieplna przemieszcza się do rury wydechowej ostatniej skrzyni, co tworzy niezbędny ciąg, dzięki czemu gorące gazy przechodzą przez całą galerię, a grunt pod skrzyniami nagrzewa się na całej długości. Pożądane jest zaizolowanie górnej części pudełka, często jako grzejnik stosuje się rozmrożoną glebę. Po zmianie urządzenie jest usuwane, pasek rozmrożonej gleby jest pokryty trocinami, dalsze lutowanie trwa z powodu ciepła nagromadzonego w glebie.
Ogrzewanie elektryczne. Istotą tej metody jest przepuszczanie prądu elektrycznego przez glebę, w wyniku czego uzyskuje ona dodatnią temperaturę. Użyj poziomych i pionowych elektrod w postaci prętów lub taśmy stalowej. Do początkowego ruchu prądu elektrycznego między prętami konieczne jest wytworzenie ośrodka przewodzącego. Takim środowiskiem może być rozmrożona gleba, jeśli elektrody zostaną wbite w glebę do rozmrożonej gleby lub na powierzchni gleby, oczyszczonej ze śniegu, wlać warstwę trocin o grubości 15 ... 20 cm, zwilżoną solą fizjologiczną roztwór o stężeniu 0,2-0,5%. Początkowo zwilżone trociny są elementem przewodzącym. Pod wpływem ciepła wytworzonego w warstwie trocin wierzchnia warstwa gleby nagrzewa się, lutuje i sama staje się przewodnikiem prądu od jednej elektrody do drugiej. Pod wpływem ciepła leżące poniżej warstwy gleby ulegają rozmrożeniu. W dalszej kolejności dystrybucja energii cieplnej odbywa się głównie w grubości gruntu, warstwa trocin chroni jedynie nagrzany obszar przed utratą ciepła do atmosfery, dla czego wskazane jest przykrycie warstwy trocin materiałami walcowanymi lub osłonami. Metoda ta jest dość skuteczna przy głębokości zamarzania lub rozmrażania gleby do 0,7 m. Zużycie energii elektrycznej na ogrzanie 1 m3 gleby waha się w granicach 150...300 kWh, temperatura podgrzanych trocin nie przekracza 80...90 °C .
Ryż. 5.41. Instalacja do rozmrażania gleby paliwem płynnym:
a - widok ogólny; b - schemat izolacji skrzynki; 1 - dysza; 2 - izolacja (zraszanie rozmrożoną glebą); 3 - pudełka; 4 - rura wydechowa; 5 - wnęka rozmrożonej gleby
Rozmrażanie gleby za pomocą elektrod paskowych ułożonych na powierzchni gleby, oczyszczonych ze śniegu i gruzu, możliwie poziomo. Końce żelaznej taśmy są wygięte w górę o 15 ... 20 cm w celu podłączenia do przewodów elektrycznych. Powierzchnia ogrzewanego obszaru pokryta jest warstwą trocin o grubości 15 ... 20 cm zwilżonych roztworem chlorku sodu lub wapnia o konsystencji 0,2 ... 0,5%. Ponieważ grunt w stanie zamrożonym nie jest przewodnikiem, w pierwszym etapie prąd przepływa przez zwilżone roztworem trociny. Ponadto górna warstwa gleby nagrzewa się, a rozmrożona woda zaczyna przewodzić prąd elektryczny, proces w końcu wnika głęboko w glebę, trociny zaczynają działać jako ochrona termiczna nagrzanego obszaru przed utratą ciepła do atmosfery. Trociny z góry są zwykle pokrywane papą, pergaminem, osłonami i innymi materiałami ochronnymi. Metoda ma zastosowanie przy głębokości ogrzewania do 0,6 ... 0,7 m, ponieważ na większych głębokościach spada napięcie, gleby są mniej intensywnie oddawane do eksploatacji, nagrzewają się znacznie wolniej. Ponadto od jesieni są wystarczająco nasycone wodą, co wymaga więcej energii, aby przejść w stan rozmrożony. Zużycie energii waha się od 50-85 kWh na 1 m3 gleby.
Rozmrażanie gleby za pomocą elektrod prętowych (ryc. 5.42). Ta metoda jest przeprowadzana od góry do dołu, od dołu do góry i metodami kombinowanymi. Gdy gleba jest rozmrażana za pomocą pionowych elektrod, żelazne pręty zbrojeniowe ze spiczastym dolnym końcem są wbijane w glebę na wzór szachownicy, zwykle za pomocą ramy 4x4 m z poprzecznie napiętymi drutami; odległość między elektrodami mieści się w zakresie 0,5-0,8 m.
Ryż. 5.42. Rozmrażanie gleby za pomocą głębokich elektrod:
a - od dołu do góry; b - od góry do dołu; 1 - rozmrożona gleba; 2 - zamarznięta ziemia; 3 - przewód elektryczny; 4 - elektroda, 5 - warstwa materiału hydroizolacyjnego; 6 - warstwa trocin; I-IV - odszranianie warstw
Podczas rozgrzewania od góry do dołu powierzchnia jest wstępnie oczyszczana ze śniegu i lodu, pręty są wbijane w ziemię o 20 ... 25 cm, układana jest warstwa trocin nasączonych roztworem soli. Gdy gleba się nagrzewa, elektrody są wbijane głębiej w glebę. Optymalna głębokość ogrzewania będzie wynosić 0,7 ... 1,5 m. Czas rozmrażania gleby pod wpływem prądu elektrycznego wynosi około 1,5 ... ... 2 dni Odległość między elektrodami wynosi 40...80 cm, zużycie energii jest mniejsze o 15...20% w porównaniu do elektrod paskowych i wynosi 40...75 kWh na 1 m3 gleby.
Podczas nagrzewania od dna wiercone są studnie i wkładane są elektrody na głębokość przekraczającą głębokość zamarzniętej gleby o 15 ... 20 cm Prąd między elektrodami przepływa przez rozmrożoną glebę poniżej poziomu zamarzania po podgrzaniu, gleba ogrzewa leżące powyżej warstwy, które również są objęte pracą. Dzięki tej metodzie warstwa trocin nie jest wymagana. Zużycie energii wynosi 15...40 kW/h na 1 m3 gruntu.
Trzecia, kombinowana metoda, będzie miała miejsce, gdy elektrody zostaną zakopane w leżącej poniżej rozmrożonej glebie, a na powierzchni dziennej zostanie umieszczone wypełnienie trocinami impregnowane solą fizjologiczną. Obwód elektryczny będzie zamknięty od góry i od dołu, rozmrażanie gleby nastąpi jednocześnie od góry do dołu i od dołu do góry. Ponieważ złożoność prac przygotowawczych tą metodą jest największa, jej zastosowanie może być uzasadnione tylko w wyjątkowych przypadkach, gdy wymagane jest przyspieszone rozmrażanie gleby.
Odszranianie prądami o wysokiej częstotliwości. Ta metoda pozwala drastycznie ograniczyć prace przygotowawcze, ponieważ zamarznięta gleba zachowuje przewodność dla prądów o wysokiej częstotliwości, więc nie ma potrzeby stosowania dużej głębokości elektrod w glebie i zasypywania trocinami. Odległość między elektrodami można zwiększyć do 1,2 m, czyli ich liczba jest prawie o połowę mniejsza. Proces rozmrażania gleby przebiega stosunkowo szybko. Ograniczone wykorzystanie metody wiąże się z niewystarczającą produkcją generatorów prądu wysokiej częstotliwości.
Jedną z metod, która straciła obecnie na skuteczności i została wyparta przez bardziej nowoczesne, jest rozmrażanie gleby za pomocą igieł parowych lub wodnych. Na ten dzień niezbędne jest posiadanie źródeł gorącej wody i pary o małej, do 0,8 m głębokości zamarzania gleby. Igły parowe to metalowa rura o długości do 2 mi średnicy 25...50 mm. W dolnej części rury zamontowana jest końcówka z otworami o średnicy 2…3 mm. Igły są połączone z rurociągiem parowym za pomocą elastycznych gumowych węży z zaworami na nich. Igły umieszcza się w uprzednio wywierconych studniach na głębokość w przybliżeniu równą 70% głębokości odwilży. Studnie zamykane są kapturkami ochronnymi, wyposażonymi w przepusty do przepuszczania igły parowej. Para dostarczana jest pod ciśnieniem 0,06...0,07 MPa. Po zamontowaniu nagromadzonych kołpaków nagrzaną powierzchnię pokrywa się warstwą materiału termoizolacyjnego, najczęściej trocin. Igły ułożone są naprzemiennie w rozstawie 11,5m.
Zużycie pary na 1 m3 gleby wynosi 50 ... 100 kg. Ze względu na uwalnianie utajonego ciepła parowania przez parę wodną w glebie, nagrzewanie gleby jest szczególnie intensywne. Ta metoda wymaga około 2 razy więcej energii cieplnej niż metoda elektrody pionowej.
Rozmrażanie gleby przez cieplne nagrzewnice elektryczne. Metoda ta opiera się na przekazywaniu ciepła do zamarzniętej gleby przez kontakt. Jako główny środek techniczny stosuje się maty elektryczne, wykonane ze specjalnego materiału przewodzącego ciepło, przez który przepływa prąd elektryczny. Maty prostokątne, których wymiary mogą pokryć powierzchnię od 4…8 m2, układa się na rozmrożonym obszarze i podłącza do źródła zasilania 220 V. W tym przypadku wytworzone ciepło skutecznie rozchodzi się od góry do dołu w głąb zamarzniętej gleby, co prowadzi do jej rozmrożenia. Czas potrzebny do rozmrożenia zależy od temperatury otoczenia i głębokości zamarzania gleby i wynosi średnio 15-20 godzin.
5.11.3. Rozwój gleby w stanie zamrożonym ze wstępnym spulchnieniem
Rozluźnienie zamarzniętej gleby z późniejszym rozwojem przez maszyny do robót ziemnych i robót ziemnych odbywa się metodą mechaniczną lub wybuchową.
Coraz powszechniejsze staje się mechaniczne spulchnianie zamarzniętego gruntu przy użyciu nowoczesnych maszyn budowlanych o zwiększonej mocy. Zgodnie z wymogami środowiska, przed zimowym rozwojem gleby, należy usunąć buldożerem warstwę gleby roślinnej z terenu planowanego pod zabudowę jesienią. Spulchnianie mechaniczne polega na przecięciu, rozłupaniu lub rozdrabnianiu zamarzniętego gruntu poprzez działanie statyczne (rys. 5.43) lub dynamiczne.
Ryż. 5.43. Rozluźnienie zamarzniętej gleby przez uderzenie statyczne:
a - spycharka z aktywnymi zębami, b - koparka-zrywak, 1 - kierunek spulchniania
Przy dynamicznym oddziaływaniu na glebę jest rozłupywany lub rozdrabniany przez młoty swobodne i kierunkowe (ryc. 5.44). W ten sposób spulchnianie gleby odbywa się za pomocą młotów swobodnego spadania (kulowych i klinowych) zawieszonych na linach na wysięgnikach koparek lub za pomocą młotów kierunkowych, gdy spulchnianie odbywa się poprzez rozdrabnianie gleby. Spulchnienie mechaniczne umożliwia jego rozwój przez maszyny do robót ziemnych i robót ziemnych. Młoty o wadze do 5 ton są zrzucane z wysokości 5 ... 8 m: młot kulisty jest zalecany do spulchniania piaszczystych i piaszczystych gleb gliniastych, młoty klinowe - do gliny (o głębokości zamarzania 0,5 ... 0,7 m). Jako młot kierunkowy szeroko stosowane są młoty Diesla na koparkach lub ciągnikach; umożliwiają niszczenie zamarzniętej gleby na głębokość do 1,3 m (ryc. 5.45).
Efekt statyczny opiera się na ciągłej sile cięcia w zamarzniętym gruncie specjalnego korpusu roboczego - zęba zrywaka, który może być osprzętem roboczym koparko-koparki hydraulicznej lub być osprzętem w ciągnikach Powerful.
Poluzowanie za pomocą statycznych zrywaków opartych na ciągniku oznacza specjalny nóż (ząb) jako przystawkę, której siła cięcia powstaje w wyniku siły uciągu ciągnika.
Maszyny tego typu przeznaczone są do warstwowego spulchniania gleby na głębokość 0,3...0,4 m. Ilość zębów uzależniona jest od mocy ciągnika, przy minimalnej mocy ciągnika 250 KM. używany jest jeden ząb. Spulchnianie gruntu odbywa się poprzez równoległe penetracje warstwa po warstwie co 0,5 m, a następnie penetracje poprzeczne pod kątem 60...900 do poprzednich. Ruch spulchnionej gleby na wysypisko odbywa się za pomocą buldożerów. Zaleca się mocowanie osprzętu bezpośrednio do spychacza i używanie go do samodzielnego przesuwania poluzowanej gleby (patrz ryc. 5.21). Wydajność zrywaka 15...20 m3/h.
Zdolność spulchniaczy statycznych do warstwowego rozwijania zamarzniętego gruntu umożliwia ich stosowanie niezależnie od głębokości przemarznięcia gruntu. Nowoczesne zrywaki oparte na ciągnikach z wyposażeniem spycharek, ze względu na swoje szerokie możliwości technologiczne, znajdują szerokie zastosowanie w budownictwie. Wynika to z ich wysokiej efektywności ekonomicznej. Tak więc koszt zagospodarowania gleby spulchniaczami w porównaniu z metodą wybuchową spulchniania jest 2...3 razy niższy. Głębokość spulchniania przez te maszyny wynosi 700...1400 mm.
Rys.5.45. Schemat wspólnej pracy młota spalinowego i koparki łopatowej
Wybuchowe spulchnianie zamarzniętych gleb jest skuteczne w przypadku znacznej objętości zamrożonej gleby. Metodę stosuje się głównie na terenach niezabudowanych, a na terenach o ograniczonej zabudowie – z wykorzystaniem schronów i lokalizatorów wybuchu (płyty do ciężkich ładunków).
W zależności od głębokości zamarzania gruntu wykonuje się piaskowanie (ryc. 5.46):
■ metodę strzałów strzałowych i szczelinowych na głębokości zamarzania gruntu do 2 m;
■ stosowanie ładunków wiertniczych i szczelinowych na głębokości zamarzania większej niż 2 m.
Otwory są wiercone o średnicy 22 ... 50 mm, studnie - 900 ... 1100 mm, odległość między rzędami wynosi od 1 do 1,5 m. Frezarki typu Vymi myaptnyami lub pręty. Spośród trzech sąsiednich szczelin materiał wybuchowy umieszcza się tylko w środkowej, zewnętrznej i pośredniej szczelinie, aby skompensować przesunięcie zamarzniętego gruntu podczas wybuchu i zmniejszyć efekt sejsmiczny. Szczeliny są ładowane wydłużonymi lub skoncentrowanymi wsadami, po czym od góry pokrywane są roztopionym piaskiem. Dzięki wysokiej jakości wykonywaniu prac przygotowawczych w procesie śrutowania zamarznięta gleba jest całkowicie kruszona bez uszkadzania ścian wykopu lub wykopu.
Ryż. 5.46. Metody spulchniania zamarzniętej gleby przez wybuch:
a - ładunki strzałowe; b - to samo, odwiert; w - to samo, kocioł; g - ten sam, małokomorowy; e, f - to samo, komora; g - to samo, szczelinowe; 1 - ładunek wybuchowy; 2 - łodygi; 3 - klatka piersiowa; 4 - rękaw; 5 - dół; b - sztolnia; 7 - szczelina robocza; 8 - luka kompensacyjna
Gleba spulchniona przez wybuchy jest rozwijana przez koparki lub maszyny do robót ziemnych.
5.11.4. Bezpośredni rozwój zamarzniętej gleby
Rozwój (bez wstępnego poluzowania) można przeprowadzić dwoma metodami - blokową i mechaniczną.
Metoda wydobywania bloków ma zastosowanie na dużych powierzchniach i opiera się na tym, że solidność zamarzniętej gleby jest rozbijana przez pocięcie jej na bloki. Za pomocą osprzętu na ciągniku - maszynie prętowej gleba jest cięta z wzajemnie prostopadłymi penetracjami do bloków o szerokości 0,6 ... 1,0 m (ryc. 5.47). Przy płytkiej głębokości zamrażania (do 0,6 m) wystarczy wykonać tylko cięcia wzdłużne.
Maszyny prętowe, które wycinają rowki, posiadają jeden, dwa lub trzy łańcuchy tnące montowane na ciągnikach lub koparkach do rowów. Maszyny prętowe umożliwiają cięcie szczelin na głębokość 1,2...2,5 m w zamarzniętym gruncie.Wykorzystują stalowe zęby z krawędzią tnącą wykonaną z wytrzymałego stopu, co przedłuża ich żywotność, a przy zużyciu lub ścieraniu pozwala na ich szybkie wymieniony. Odległość między prętami jest przyjmowana, w zależności od gleby, po 60 ... 100 cm Rozwój jest wykonywany przez koparki podsiębierne z dużym wiadrem lub bloki gleby są ciągnięte z zagospodarowanego terenu na wysypisko za pomocą buldożerów lub nadawców .
Rys.5.47. Schemat blokowego rozwoju gleby:
a - wycinanie rowków maszyną prętową; b - to samo, z wyciąganiem bloków przez ciągnik; c - zagospodarowanie wykopu z wydobyciem bloków zamarzniętej gleby za pomocą dźwigu; I - warstwa zamarzniętej gleby; 2 - łańcuchy tnące (pręty); 3 - koparka; 4 - pęknięcia w zamarzniętej ziemi; 5 - posiekane bloki gleby; 6 - klocki przeniesione z platformy; 7 - stoły dźwigowe; 8 - pojazd; 9 - chwyt kleszczowy; 10 - żuraw budowlany; 11 - ciągnik
Metoda mechaniczna opiera się na sile, a częściej w połączeniu z oddziaływaniem wstrząsów lub wibracji na szereg zamarzniętej gleby. Metoda jest realizowana przy użyciu konwencjonalnych maszyn do robót ziemnych i robót ziemnych oraz maszyn z korpusami roboczymi specjalnie zaprojektowanymi do warunków zimowych (rys. 5.48).
W początkowym okresie zimy, kiedy głębokość zamarzania gleby jest niewielka, stosowane są konwencjonalne maszyny seryjne. Koparko-ładowarka może rozwijać glebę na głębokości zamarzania 0,25 ... 0,3 m; z wiadrem o pojemności ponad 0,65 m3-0,4 m3; koparka zgarniakowa - do 0,15 m; spychacze i zgarniacze są w stanie rozwinąć zamarzniętą glebę do głębokości 15 cm.
Ryż. 5.48. Mechaniczna metoda bezpośredniego wykopu gruntu:
a - łyżka koparki z aktywnymi zębami; b - kopanie gleby za pomocą koparko-koparko-ładowarki i chwytaka kleszczowego; c - maszyna do robót ziemnych i frezarka; 1 - wiadro; 2 - ząb kubełkowy; 3 - perkusista; 4 - wibrator; 5 - chwytak; b - ostrze spychacza; 7 - siłownik hydrauliczny do podnoszenia i opuszczania korpusu roboczego; 8 - korpus roboczy (frez)
Na warunki zimowe opracowano specjalne wyposażenie do koparek jednołopadłowych - łyżki z zębami aktywnymi w zakresie wibracji oraz łyżki z chwytakiem kleszczowym. Zużycie energii na cięcie gleby jest około 10 razy większe niż na rozdrabnianie. Dobre efekty daje zamontowanie mechanizmów wibracyjnych w ostrzu łyżki koparki, podobnych w działaniu do młota pneumatycznego. Ze względu na nadmierną siłę cięcia, takie koparki jednołopadłowe mogą tworzyć szereg warstw zamarzniętej gleby. Proces spulchniania i kopania gleby jest taki sam.
Zagospodarowanie gleby jest również wykonywane przez koparki wielonaczyniowe specjalnie zaprojektowane do kopania rowów w zamarzniętej glebie. W tym celu stosuje się specjalne narzędzie tnące w postaci kłów, zębów lub koron z wkładkami z twardego metalu, montowane na wiadrach. Na ryc. 5.48, przedstawia korpus roboczy koparki kołowej z aktywnymi zębami do rozwoju gleb skalistych i zmarzniętych.
Rozwój gleby warstwa po warstwie można przeprowadzić za pomocą specjalistycznej maszyny do robót ziemnych i frezarki, która usuwa wióry o głębokości do 0,3 m i szerokości 2,6 m. Ruch rozwiniętej zamarzniętej gleby odbywa się za pomocą sprzętu spychacza zawartego w maszynie zestaw.
Znaczna część terytorium Rosji znajduje się na obszarach o długich i surowych zimach. Jednak budowa prowadzona jest tu przez cały rok, dlatego około 20% całkowitej ilości robót ziemnych musi być wykonywanych, gdy grunt jest zamarznięty.
Gleby zamarznięte charakteryzują się znacznym wzrostem złożoności ich rozwoju ze względu na zwiększoną wytrzymałość mechaniczną. Ponadto zamarznięty stan gleby komplikuje technologię, ogranicza stosowanie niektórych typów maszyn do robót ziemnych (koparki) i do robót ziemnych (spychacze, zgarniacze, tłumiki), zmniejsza wydajność pojazdów i przyczynia się do szybkiego zużycie części maszyn, zwłaszcza ich korpusów roboczych. Jednocześnie tymczasowe wykopy w zamarzniętym gruncie mogą być prowadzone bez skarp.
W zależności od specyficznych warunków lokalnych, rozwój gleb w warunkach zimowych odbywa się następującymi metodami: 1) ochrona gleby przed przemarzaniem i późniejszym rozwojem metodami konwencjonalnymi, 2) rozwój gleby w stanie zamrożonym ze wstępnym spulchnieniem, 3) rozwój bezpośredni gleba zamarznięta, 4) rozmrażanie funta i jego rozwój w stanie rozmrożonym.
Ochrona gleby przed zamarzaniem odbywa się poprzez rozluźnienie warstw powierzchniowych, pokrycie powierzchni różnymi grzejnikami, impregnację funta roztworami soli.
Spulchnianie gleby przez orkę i bronowanie odbywa się na terenie przeznaczonym pod zabudowę w warunkach zimowych. W efekcie wierzchnia warstwa funta nabiera luźnej struktury z zamkniętymi pustkami wypełnionymi powietrzem, co ma wystarczające właściwości termoizolacyjne. Orka prowadzona jest pługami faktorowymi lub spulchniaczami na głębokość 20...35 cm, a następnie bronowanie na głębokość 15...20 cm w jednym kierunku (lub w kierunkach poprzecznych), co zwiększa efekt termoizolacyjny o 18...30%.
Powierzchnię gleby pokrywają materiały termoizolacyjne, najlepiej z tanich materiałów lokalnych: liście drzew, suchy mech, ściółka torfowa, maty ze słomy, żużel, kolby i trociny, układane warstwą 20...40 cm bezpośrednio na wsypie. Izolację powierzchniową funta stosuje się głównie do małych wnęk.
Spulchnianie zamarzniętej gleby z późniejszym rozwojem za pomocą maszyn do robót ziemnych lub maszyn do robót ziemnych i kibiców odbywa się metodą mechaniczną lub wybuchową.
Spulchnianie mechaniczne polega na przecięciu, rozłupaniu lub rozdrobnieniu warstwy zamarzniętego gruntu poprzez działanie statyczne lub dynamiczne.
Działanie statyczne polega na działaniu ciągłej siły cięcia w zamarzniętej glebie przez specjalny korpus roboczy - ząb. W tym celu stosuje się specjalne wyposażenie, w którym ciągła siła skrawania zęba powstaje dzięki sile pociągowej ciągnika-traktora. Maszyny tego typu wykonują penetrację zamrożonego gruntu warstwa po warstwie, zapewniając dla każdej penetracji głębokość spulchniania rzędu 0,3…0,4 m.° w stosunku do poprzednich. Wydajność zrywaka 15...20 m3/h. Jako zrywaki statyczne stosuje się koparki hydrauliczne z korpusem roboczym - ząb zrywaka.
Możliwość zagospodarowywania przemarzniętego gruntu warstwa po warstwie sprawia, że zrywaki statyczne można stosować niezależnie od głębokości zamarzania.
Efekt dynamiczny polega na tworzeniu obciążeń udarowych na otwartej powierzchni zamarzniętego gruntu. W ten sposób wbijanie jest niszczone przez młoty swobodnego spadania (luzowanie dzielone) lub młotki kierunkowe (luzowanie dzielone). Młot swobodny może mieć postać kuli lub klina o wadze do 5 ton, zawieszonego na linie do wysięgnika koparki i zrzucanego z wysokości 5 ... 8 m. 0,5 ... 0,7 m ).
Jako młot kierunkowy, młoty Diesla są szeroko stosowane jako osprzęt do koparki lub ciągnika. Młoty spalinowe pozwalają niszczyć funt do głębokości 1,3 m.
Spulchnianie wybuchowe jest skuteczne przy głębokościach zamarzania 0,4 ... 1,5 m lub więcej i przy znacznych ilościach zamarzniętego gruntu. Stosuje się go głównie na terenach niezabudowanych, aw terenie zabudowanym – z wykorzystaniem osłon i lokalizatorów wybuchu (płyty ciężkie). Przy spulchnianiu na głębokość do 1,5 m stosuje się metody strzałowe i szczelinowe, a przy większych głębokościach metody odwiertowe lub szczelinowe. Szczeliny w odległości 0,9...1,2 m od siebie wycinane są za pomocą dłutownic typu frezarki lub prętów. Spośród trzech sąsiednich szczelin jedna środkowa jest ładowana, szczeliny zewnętrzne i pośrednie służą do kompensacji przesunięcia zamarzniętego gruntu podczas wybuchu i zmniejszenia efektu sejsmicznego. Szczeliny są ładowane wydłużonymi lub skoncentrowanymi ładunkami, po czym są zapychane piaskiem. Podczas piaskowania zamarznięty funt jest całkowicie kruszony bez uszkadzania ścian wykopu lub rowu.
Bezpośredni rozwój zamarzniętej gleby (bez wstępnego spulchniania) odbywa się dwoma metodami: blokową i mechaniczną.
Metoda blokowa polega na tym, że zwięzłość zamarzniętej gleby rozbija się poprzez pocięcie jej na bloki, które następnie usuwa się za pomocą koparki, dźwigu budowlanego lub ciągnika. Cięcie na bloki odbywa się w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Przy płytkiej głębokości zamrażania (do 0,6 m) wystarczy wykonać tylko cięcia wzdłużne. Głębokość szczelin wyciętych w zamarzniętej warstwie powinna wynosić około 80% głębokości przemarzania, gdyż osłabiona warstwa na granicy stref zamarzniętych i rozmrożonych nie stanowi przeszkody dla oderwania bloczków od masywu. Odległość między wyciętymi szczelinami zależy od wielkości krawędzi łyżki koparki (wymiary bloków powinny być o 10 ... 15% mniejsze niż szerokość wlotu łyżki koparki). Do wysyłki bloków stosuje się koparki z łyżkami o pojemności 0,5 m3 lub więcej wyposażone głównie w koparko-ładowarki, ponieważ rozładunek bloków z łyżki za pomocą prostej łopaty jest bardzo trudny.
Metoda mechaniczna opiera się na działaniu siły (czasem w połączeniu z wstrząsami lub wibracjami) na zamarznięty masyw gruntowy. Jest on realizowany zarówno przy użyciu konwencjonalnych maszyn do robót ziemnych i maszyn do robót ziemnych, jak i maszyn wyposażonych w specjalne korpusy robocze.
Na płytkiej głębokości zamarzania funta stosowane są maszyny konwencjonalne: koparki proste i koparko-ładowarki z łyżką o pojemności do 0,65 m3 - 0,25 m, tak samo z łyżką o pojemności do 1,6 m3 - 0,4 m, koparki zgarniakowe - do 0,15 m, spychacze i zgarniacze - 0,05 ... 0,1 m.
Aby poszerzyć zakres koparek jednołopadłowych w okresie zimowym, zaczęto stosować specjalny sprzęt: łyżki z zębami aktywnymi wibroodpornie oraz łyżki z chwytakiem-szczypcem. Ze względu na nadmierną siłę cięcia, takie koparki jednołopadłowe mogą tworzyć szereg warstw zamarzniętego gruntu, łącząc procesy spulchniania i wykopu w jeden.
Zagospodarowanie gleby warstwa po warstwie odbywa się za pomocą specjalistycznej maszyny do robót ziemnych i frezarki, która usuwa „wióry” o grubości do 0,3 m i szerokości 2,6 m. Ruch rozwiniętej zamarzniętej gleby odbywa się za pomocą dołączonego spychacza w zestawie maszyny.
Rozmrażanie zamarzniętej gleby odbywa się metodami termicznymi, które charakteryzują się znaczną pracochłonnością i energochłonnością. Dlatego metody termiczne są stosowane tylko w przypadkach, gdy inne skuteczne metody są niedopuszczalne lub niedopuszczalne, a mianowicie: w pobliżu istniejących podziemnych instalacji i kabli, jeśli konieczne jest rozmrożenie zamarzniętej bazy, podczas prac awaryjnych i naprawczych, w ciasnych warunkach (szczególnie w warunkach technicznego wyposażenia i przedsiębiorstw rekonstrukcyjnych).
Metody rozmrażania zamarzniętej gleby są klasyfikowane zarówno według kierunku propagacji ciepła w glebie, jak i według rodzaju zastosowanego chłodziwa.
Zgodnie z kierunkiem propagacji ciepła w glebie można wyróżnić trzy sposoby rozmrażania gleby.
Metoda rozmrażania gleby od góry do dołu jest nieefektywna, ponieważ źródło ciepła znajduje się w strefie zimnego powietrza, co powoduje duże straty ciepła. Jednocześnie ta metoda jest dość łatwa i prosta do wdrożenia, ponieważ wymaga minimalnych prac przygotowawczych.
Metoda oddolnego rozmrażania gleby wymaga minimalnego zużycia energii, ponieważ rozmrażanie odbywa się pod ochroną skorupy lodowo-ziemnej, a straty ciepła są praktycznie wyeliminowane. Główną wadą tej metody jest konieczność wykonywania pracochłonnych operacji przygotowawczych, co ogranicza jej zakres.
Podczas rozmrażania gruntu w kierunku promieniowym ciepło w funtach jest rozprowadzane promieniowo z pionowo zainstalowanych elementów profilujących, podawanych w funtach. Metoda ta pod względem wskaźników ekonomicznych zajmuje pozycję pośrednią między dwoma wcześniej opisanymi, a jej wdrożenie wymaga również znacznych prac przygotowawczych.
W zależności od rodzaju chłodziwa rozróżnia się następujące główne metody rozmrażania zamarzniętych gleb.
Zimą do kopania małych rowów stosuje się metodę ogniową. W tym celu ekonomicznie jest zastosować zespół ogniw składający się z szeregu metalowych skrzynek w postaci ściętych stożków wyciętych wzdłuż osi podłużnej, z których składa się ciągła galeria. Pierwsza ze skrzynek to komora spalania, w której spalane jest paliwo stałe lub płynne. Rura wydechowa ostatniej skrzyni zapewnia ciąg, dzięki czemu produkty spalania przechodzą wzdłuż chodnika i nagrzewają znajdujący się pod nim grunt. Aby ograniczyć straty ciepła, galerię posypuje się warstwą rozmrożonej ziemi lub żużlu. Pas rozmrożonej gleby pokryty jest trocinami, a dalsze rozmrażanie trwa dalej z powodu ciepła nagromadzonego w glebie.
Metoda ogrzewania elektrycznego polega na przepływie prądu przez nagrzany materiał, w wyniku czego uzyskuje on dodatnią temperaturę. Głównymi środkami technicznymi są elektrody poziome lub pionowe.
Gdy gleba jest rozmrażana za pomocą poziomych elektrod, na powierzchni gleby układane są elektrody wykonane ze stali taśmowej lub okrągłej, których końce są wygięte o 15 ... 20 cm, aby połączyć się z przewodami. Powierzchnia ogrzewanego obszaru pokryta jest warstwą trocin o grubości 15–20 cm, które zwilża się roztworem soli o stężeniu 0,2–0,5% tak, aby masa roztworu była nie mniejsza niż masa trocin. Początkowo zwilżone trociny są elementem przewodzącym, ponieważ zamarznięta ziemia nie jest przewodnikiem. Pod wpływem ciepła wytworzonego w warstwie trocin topnieje wierzchnia warstwa gleby, która zamienia się w przewodnik prądu od elektrody do elektrody. Następnie pod wpływem ciepła kolejna warstwa gleby zaczyna się rozmrażać, a następnie warstwy leżące poniżej. W przyszłości warstwa trocin zabezpieczy ogrzewany obszar przed utratą ciepła do atmosfery, dla której warstwa trocin pokryta jest papą lub osłonami. Metodę tę stosuje się, gdy głębokość zamarzania funta wynosi do 0,7 m, zużycie energii na ogrzanie 1 m3 gleby waha się od 150 do 300 MJ, temperatura w trocinach nie przekracza 80 ... 90 ° C.
Rozmrażanie gleby za pomocą elektrod pionowych odbywa się za pomocą stalowych prętów zbrojeniowych o zaostrzonych dolnych końcach. Przy głębokości zamarzania 0,7 m są wbijane w ziemię w szachownicę na głębokość 20 ... 25 cm, a gdy górne warstwy gleby topnieją, są zanurzane na większą głębokość. Podczas rozmrażania od góry do dołu należy systematycznie odśnieżać i układać zasypkę trocinową zwilżoną solą fizjologiczną. Tryb grzania dla elektrod prętowych jest taki sam jak dla elektrod paskowych, a podczas przerwy w dostawie prądu elektrody należy sukcesywnie pogłębiać w miarę nagrzewania się gleby do 1,3...1,5 m. Po przerwie w dostawie prądu na 1...2 dni , głębokość rozmrażania nadal wzrasta z powodu ciepła nagromadzonego w glebie pod ochroną warstwy trocin. Zużycie energii w tej metodzie jest nieco mniejsze niż w metodzie elektrody poziomej.
Stosując ogrzewanie od dołu do góry, przed rozpoczęciem ogrzewania konieczne jest wywiercenie studni ułożonych w szachownicę na głębokość przekraczającą grubość zamarzniętego gruntu o 15…20 cm. Zużycie energii przy cięciu tłuczka od dołu do góry jest znacznie zmniejszone i wynosi 50...150 MJ na 1 m3, a warstwa trocin nie jest wymagana.
Gdy elektrody prętowe są zagłębione w leżący pod nimi rozmrożony funt i jednocześnie na powierzchni dziennej znajduje się wypełnienie trocinowe nasycone solą fizjologiczną, rozmrażanie następuje zarówno w kierunku od góry do dołu, jak i od dołu do góry. Jednocześnie intensywność prac przygotowawczych jest znacznie wyższa niż w dwóch pierwszych opcjach. Ta metoda jest stosowana tylko w wyjątkowych przypadkach, kiedy konieczne jest złuszczanie funta rozmrożenia.
Rozmrażanie parowe opiera się na wlocie pary na funt, do czego stosuje się specjalne środki techniczne - igły parowe, które są metalową rurką o długości do 2 m, średnicy 25 ... 50 mm. W dolnej części rury zamontowana jest końcówka z otworami o średnicy 2…3 mm. Igły połączone są z linią pary za pomocą elastycznych gumowych węży z kranami. Igły są zakopywane w studniach, wcześniej wywierconych na głębokość równą 70% głębokości odwilży. Studnie zamknięte są kapturkami ochronnymi wyposażonymi w przepusty do przepuszczania igły parowej. Para dostarczana jest pod ciśnieniem 0,06...0,07 MPa. Po zamontowaniu nagromadzonych kołpaków nagrzaną powierzchnię pokrywa się warstwą materiału termoizolacyjnego (np. trocin). Igły są przesunięte w odstępie między środkami 1 ... 1,5 m. Zużycie pary na 1 m3 funta wynosi 50 ... 100 kg. Ta metoda wymaga około 2 razy większego zużycia ciepła niż metoda głęboka elektroda.