Значна частина території Росії розташована в зонах із тривалою та суворою зимою. Однак будівництво тут ведеться цілий рік, у зв'язку з чим приблизно 20% загального обсягу земляних робітдоводиться виконувати при мерзлому стані ґрунту.

Для мерзлих ґрунтів характерним є значне збільшення трудомісткості їхньої розробки внаслідок підвищеної механічної міцності. Крім того, мерзлий стан ґрунту ускладнює технологію, обмежує застосування деяких типів землерийних (екскаваторів) та землерийно-транспортних (бульдозерів, скреперів, фейдерів) машин, зменшує продуктивність транспортних засобівсприяє швидкому зносу деталей машин, особливо їх робочих органів. У той же час тимчасові виїмки у мерзлому ґрунті можна розробляти без укосів.

Залежно від конкретних місцевих умов розробку ґрунту в зимових умовахздійснюють наступними методами: 1) запобіганням ґрунту від промерзання і подальшою розробкою звичайними методами; 2) розробкою ґрунту в мерзлому стані з попереднім розпушуванням; 3) безпосередньою розробкою мерзлого ґрунту; 4) відтаванням фунта та його розробкою в талому стані.

Запобігання ґрунту від промерзання здійснюють розпушуванням поверхневих шарів, укриттям поверхні різними утеплювачами, просоченням фунта сольовими розчинами.

Розпушування ґрунту оранням та боронуванням виробляють на ділянці, призначеній для розробки в зимових умовах. В результаті верхній шарфунта набуває пухкої структури із замкнутими порожнечами, заповненими повітрям, яка має достатні термоізоляційні властивості. Оранку ведуть факторними плугами або розпушувачами на глибину 20...35 см з подальшим боронуванням на глибину 15...20 см в одному напрямку (або в перехресних напрямках), що підвищує термоізоляційний ефект на 18...30%.

Укриття поверхні ґрунту виконують термоізоляційними матеріалами, бажано з дешевих місцевих матеріалів: деревного листя, сухого моху, торф'яної дрібниці, солом'яних матів, шлаку, сфужок і тирси, що укладаються шаром 20...40 см безпосередньо по фунту. Поверхневе утеплення фунта застосовують переважно для невеликих за площею виїмок.

Розпушування мерзлого ґрунту з подальшою розробкою землерийними або землерийно-фанспортними машинами здійснюють механічним або вибуховим методом.

Механічне розпушування базується на різанні, розколюванні або сколі шару мерзлого ґрунту статичним або динамічним впливом.

Статичний вплив заснований на дії безперервного ріжучого зусилля в мерзлому грунті спеціальним робочим органом - зубом. Для цього застосовують спеціальне обладнання, у якого безперервне різальне зусилля зуба створюється за рахунок тягового зусилля трактора-тягача. Машини цього типу виробляють пошарову проходку мерзлого ґрунту, забезпечуючи за кожну проходку глибину розпушування порядку 0,3...0,4 м. Розпушують ґрунт паралельними (приблизно через 0,5 м) проходками з наступними поперечними проходками під кутом 60...90 ° до попередніх. Продуктивність розпушувача 15...20 м3/год. Як статичні розпушувачі застосовують гідравлічні екскаватори з робочим органом - зубом-розпушувачем.

Можливість пошарової розробки мерзлого фунта робить статичні розпушувачі застосовними незалежно від глибини промерзання.

Динамічний вплив заснований на створенні ударних нафузок на відкритій поверхні мерзлого фунта. Цим методом фунт руйнують молотами вільного падіння (розпушування розколюванням) чи молотами спрямованого впливу (розпушування сколом). Молот вільного падіння може мати форму кулі або клина масою до 5 т, що підвішується на канаті до стріли екскаватора і скидається з висоти 5...8 м. Кулі рекомендується застосовувати при розпушуванні піщаних і супіщаних фунтів, а клини - глинистих (при глибині промерзання 0 5...0,7 м).

Як молот спрямованої дії широко застосовують дизель-молоти, що використовуються як навісного обладнаннядо екскаватора чи трактора. Дизель-молоти дозволяють руйнувати фунт на глибину до 1,3 м-коду.

Розпушування вибухом ефективне за глибин промерзання 0,4...1,5 м і більше і за значних обсягів розробки мерзлого фунта. Його застосовують переважно на незабудованих ділянках, а на забудованих офаничено - з використанням укриттів та локалізації вибуху (важких прифузкових плит). При розпушуванні на глибину до 1,5 м застосовують шпуровий та щілинний методи, а при великих глибинах – свердловинний або щілинний. Щілини з відривом 0,9...1,2 м одна від одної нарізають щеленарезными машинами фрезерного типу чи баровими машинами. З трьох сусідніх щілин заряджається одна середня, крайні та проміжні щілини служать для компенсації зсуву мерзлого фунта під час вибуху і зниження сейсмічного ефекту. Заряджають щілини подовженими чи зосередженими зарядами, після чого їх забивають піском. При підриванні мерзлий фунт повністю дробиться, не пошкоджуючи стін котловану або траншеї.

Безпосередня технологія мерзлого ґрунту (безпопереднього розпушування) ведеться двома методами: блоковим та механічним.

Блоковий метод заснований на тому, що монолітність мерзлого ґрунту порушується за допомогою його розрізання на блоки, які потім видаляють екскаватором, будівельним краном або трактором. Розрізання на блоки виконують за взаємно перпендикулярними напрямками. При малій глибині промерзання (до 0,6 м) досить зробити лише поздовжні прорізи. Глибина щілин, що прорізаються в мерзлом шарі, повинна становити приблизно 80% від глибини промерзання, так як ослаблений шар на межі мерзлої і талої зон не є перешкодою для відриву блоків від масиву. Відстань між нарізаними щілинами залежить від розмірів кромки ковша екскаватора (розміри блоків повинні бути на 10...15% менше ширини зіва ковша екскаватора). Для відвантаження блоків застосовують екскаватори з ковшами місткістю 0,5 м3 і вище, обладнані переважно зворотною лопатою, тому що вивантаження блоків з ковша прямою лопатою дуже утруднене.

Механічний метод заснований на силовому (іноді у поєднанні з ударним чи вібраційним) впливом на масив мерзлого ґрунту. Реалізується застосуванням як звичайних землерийних та землерийно-транспортних машин, так і машин, обладнаних спеціальними робочими органами.

Звичайні машини застосовують при невеликій глибині промерзання фунта: екскаватори пряма та зворотна лопати з ковшем місткістю до 0,65 м3 - 0,25 м, те ж, з ковшом місткістю до 1,6 м3 - 0,4 м, екскаватори-драглайни - до 0,15 м, бульдозери та скрепери - 0,05...0,1 м.

Для розширення сфери застосування в зимовий часодноковшових екскаваторів розпочато застосування спеціального обладнання: ковшів з віброударними активними зубами та ковшів із захватно-кліщовим пристроєм. За рахунок надлишкового ріжучого зусилля такі одноковшові екскаватори можуть пошарово розробляти масив мерзлого фунта, поєднуючи процеси розпушування та екскавації в єдиний.

Пошарову розробку ґрунту здійснюють спеціалізованою землерийно-фрезерною машиною, що знімає «стружку» товщиною до 0,3 м і шириною 2,6 м. Переміщення розробленого мерзлого ґрунту роблять бульдозерним обладнанням, що входить до комплекту машини.

Відтавання мерзлого ґрунту здійснюють тепловими способами, що характеризуються значною трудомісткістю та енергоємністю. Тому теплові способизастосовують тільки в тих випадках, коли інші ефективні методинеприпустимі або неприйнятні, а саме: поблизу діючих підземних комунікацій та кабелів, за необхідності відтавання промерзлої основи, при аварійних та ремонтних роботах, в обмежених умовах (особливо в умовах технічного переозброєння та реконструкції підприємств).

Способи відтавання мерзлого ґрунту класифікують як за напрямом поширення теплоти в ґрунті, так і за видом теплоносія.

У напрямку поширення теплоти в ґрунт можна виділити такі три способи відтавання ґрунту.

Спосіб відтавання ґрунту зверху донизу неефективний, оскільки джерело теплоти розміщується в зоні холодного повітря, що викликає великі втрати теплоти. У той же час цей спосіб досить легко і просто здійснити, тому що він вимагає мінімальних підготовчих робіт.

Спосіб відтавання ґрунту знизу нагору вимагає мінімальної витрати енергії, так як відтавання відбувається під захистом льодоземляної кірки і тепловтрати при цьому практично виключаються. Головний недолік цього способу - необхідність виконання трудомістких підготовчих операцій, що обмежує сферу його застосування.

При відтаванні ґрунту по радіальному напрямку теплота поширюється в фунті радіально від вертикально встановлених елементів, що профеюють, пофужених в фунт. Цей спосіб за своїми економічними показниками займає проміжне положення між двома описаними раніше, а для свого здійснення вимагає також значних підготовчих робіт.

По виду теплоносія розрізняють такі основні способи розморожування мерзлих ґрунтів.

Вогневий спосіб застосовують для уривки взимку невеликих траншів. Для цього економічно використовувати ланковий агрегат, що складається з рядаметалевих коробів у формі розрізаних по поздовжній осі зрізаних конусів, з яких збирають суцільну галерею. Перший з коробів є камерою згоряння, в якій спалюють тверде або рідке паливо. Витяжна труба останнього короба забезпечує тягу, завдяки якій продукти згоряння проходять вздовж галереї та прогрівають розташований під нею ґрунт. Для зменшення тепловтрат галерею обсипають шаром талого ґрунту або шлаку. Смугу відтаючого ґрунту засипають тирсою, а подальше відтавання вглиб продовжується за рахунок акумульованої в ґрунті теплоти.

Спосіб електропрогрівання заснований на пропуску струму через матеріал, що розігрівається, в результаті чого він набуває позитивної температури. Основними технічними засобами є горизонтальні чи вертикальні електроди.

При відтаванні ґрунту горизонтальними електродами по поверхні ґрунту укладають електроди зі смугової або круглої сталі, кінці яких відгинають на 15...20 см для підключення до дротів. Поверхню ділянки, що відігрівається, покривають шаром тирси товщиною 15...20 см, які змочують сольовим розчиномз концентрацією 0,2...0,5% з таким розрахунком, щобмаса розчину була не менше маси тирси. Спочатку змочена тирса є струмопровідним елементом, так як замерзлий ґрунт не є провідником. Під впливом теплоти, що генерується в шарі тирси, відтає верхній шар ґрунту, який перетворюється на провідник струму від електрода до електрода. Після цього під впливом теплоти починає відтавати наступний шар ґрунту, а потім шари, що нижчележать. Надалі тирсовий шар захищає ділянку, що відігрівається, від втрат теплоти в атмосферу, для чого шар тирси покривають толем або щитами. Цей спосіб застосовують при глибині промерзання фунта до 0,7 м, витрата електроенергії на відігрів 1 м3 грунту коливається від 150 до 300 МДж, температура в тирсі вбирається у 8О...9О°С.

Відтавання ґрунту вертикальними електродами здійснюють із застосуванням стрижнів з арматурної сталі із загостреними нижніми кінцями. При глибині промерзання 0,7 м їх забивають у ґрунт шаховому порядкуна глибину 20...25 см, а в міру розморожування верхніх шарів грунту занурюють на велику глибину. При відтаванні зверху вниз необхідно систематично прибирати сніг і влаштовувати засипку пилу, зволожену сольовим розчином. Режим прогріву при стрижневих електродах такий самий, як і при смугових, причому під час відключення електроенергії електроди слід послідовно заглиблювати в міру прогріву ґрунту до 1,3...1,5 м. Після відключення електроенергії протягом 1...2 днів глибина відтавання продовжує збільшуватися за рахунок акумульованої в ґрунті теплоти під захистом тирси. Витрата енергії при цьому способі дещо нижча, ніж при способі горизонтальних електродів.

Застосовуючи прогрів знизу нагору, до початку прогріву необхідно бурити свердловини, розташовані в шаховому порядку, на глибину, що перевищує на 15...20 см товщину мерзлого фунта. Витрата енергії при отофеві фунта знизу вгору суттєво знижується, становлячи 50...150 МДж на 1 м3, а застосовувати шар тирси не потрібно.

При заглибленні стрижневих електродів у підстилаючий талий фунт і одночасному пристрої на денній поверхні тирси засипки, просоченої сольовим розчином, відтавання відбувається як у напрямку зверху вниз, так і знизу вгору. При цьому фудоємність підготовчих робіт значно вища, ніж у перших двох варіантах. Застосовують цей спосіб лише у виняткових випадках, коли необхідно ексфенно здійснити розморожування фунта.

Парове розморожування засноване на впускі пари в фунт, для чого застосовують спеціальні технічні засоби- парові голки, що являють собою металеву фубу довжиною до 2 м, діаметром 25...50 мм. На нижню частину труби насаджений наконечник з отворами діаметром 2...3 мм. Голки з'єднують з паропроводом гнучкими гумовими шлангамиз крани. Голки заглиблюють у свердловини, що попередньо пробурюються на глибину, рівну 70% глибини відтавання. Свердловини закривають захисними ковпаками, з сальниками для пропуску парової голки. Пара подають під тиском 0,06...0,07 МПа. Після установки акумульованих ковпаків поверхню, що прогрівається, покривають шаром термоізолюючого матеріалу (наприклад, тирси). Голки розташовують у шаховому порядку з відстанню між центрами 1...1,5 м. Витрата пари на 1 м3 фунта становить 50...100 кг. Цей метод вимагає витрати теплоти приблизно 2 разу більше, ніж метод глибинних електродів.

Зимовий час зазвичай вважається несприятливим періодом для робіт у сфері будівництва. Однак застосування термоелектроматів допоможе вам досягти переваг перед конкурентами шляхом переходу на цілорічний графік робіт, незалежно від погодних умові наявності вітру ви зможете уникнути простоїв у роботі та відправлення ваших працівників у вимушену відпустку. Ми допоможемо вам стати найсильнішою компанією на ринку!

Гнучкі нагрівальні мати встановлюються на площах, що підлягають розморожуванню, прогріву або вимагають захисту від промерзання. Встановлення та демонтаж матів займає дуже мало часу! Нагрівальний елемент термоматів віддає тепло безпосередньо в ґрунт.

Температура нагрівання термоелектромата 70 o C. Завдяки вбудованому відбиваючому матеріалу тепловий потік направлений тільки в зону обігріву,
для максимальної теплопередачі та зменшення тепловтрат. Термомат нагрівається та ефективно здійснює відтавання ґрунту на глибину 30 - 40 см на день, залежно від стану ґрунту.

Термомат функціонує незалежно від оператора, до виконання завдання.

Застосування мату з нашою концепцією обігріву та розморожування допоможе вам досягти конкурентної переваги перед іншими гравцями на ринку. Ви зможете продовжувати
роботи поки інші чекатимуть природного відтавання промерзлого ґрунту. Термомат вже викликав велику цікавість у будівельній індустрії.

Ефективні та зручні у застосуванні мати з низькими експлуатаційними витратами, задали новий стандарт у прогрівання бетонута розморожування промерзлого ґрунту в умовах холодного клімату.

За цим – майбутнє!

Область застосування призначена для споживачів, які потребують не підданих промерзанню матеріалів або ґрунту, для цілорічного виконання робіт згідно з встановленими специфікаціями та вимогами до якості. Крім розморожування, запобігання промерзанню та підвищення морозостійкості, термомат також може застосовуватися для прогрівання бетону, обігріву трубопроводу, цистерн, піщаних мас, кам'яної кладки та інших нестандартних завдань обігріву.

Приклади застосування обладнання

Розморожування ґрунту та територій:

• Систем водопостачання та каналізації
• Траншів для кабелю
• Шахт, цоколів та площ для влаштування підлог
• Дах та покриттів
• Усунення льоду та снігу

При промерзанні:

• Площ призначених для облицювання
• Піщаних мас, піску відсадження
• Насипних мас
• Ліній трубопроводів
• Стрілкових перекладів
• Плавучих пристаней

Попереднє обігрів ґрунту або бетону:

• Підстави до закладки фундаменту
• Опалубок та оснастки для бетонних робіт
• Збільшення ступеня затвердіння бетону та плит із полегшеного бетону

Основною метою прогріву бетону є дотримання правильних умоввиведення вологи під час проведення робіт у зимовий час або за їх обмежених термінів. Принцип дії технології полягає у підтримці всередині або навколо товщі розчину підвищеної температури (в межах 50-60 ° С), методи реалізації залежать від типу та розміру конструкцій, марки міцності суміші, бюджету та умов зовнішнього середовища. Для досягнення потрібного ефекту обігрів має бути рівномірним та економічно обґрунтованим, найкращі результатиспостерігаються при комбінуванні.

Огляд методів обігріву

1. Електроди.

Простий і надійний спосібелектропрогріву, що полягає у розміщенні арматури або катанки товщиною 0,8-1 см у вологому розчині, утворюючи з ним єдиний провідник. Виділення тепла відбувається рівномірно, зона впливу досягає половини відстані від одного електрода до іншого. Рекомендований інтервал між ними варіюється від 0,6 до 1 м. Для запуску роботи ланцюга кінці підключають до ІП зі зниженою напругою від 60 до 127, перевищення цього діапазону можливе тільки при бетонуванні неармованих систем.

Сфера застосування включає конструкції з будь-яким об'ємом, але максимальний ефект досягається при підігріві стін та колон. Витрата електроенергії в цьому випадку значний - 1 електрод вимагає не менше 45 А, кількість стрижнів, що підключаються, до понижуючого трансформатора обмежена. У міру висихання розчину напруга, що подається, і витрати зростають. При заливанні ЗБВ технологія прогріву електродами вимагає узгодження з фахівцями (складається проект їх розміщення, що виключає контакт з металевим каркасом). Після закінчення процесу стрижні залишаються усередині, повторна експлуатація виключена.

2. Закладання проводів.

Суть методу полягає в розташуванні в товщі розчину електричного дроту(на відміну від електродів – ізольованого), що нагрівається при пропусканні струму і рівномірно віддає тепло. Як робочі елементи використовується один з наступних видів:

• ПНСВ – ізольований полівінілхлоридом сталевий кабель.
• Саморегулюючі секційні різновиди: КДБС або ВІТ.

Застосування проводів вважається найефективнішим за необхідності заливання перекриттів або фундаменту взимку, вони практично без втрат перетворять електричну енергіюу теплову та забезпечують її рівномірний розподіл.

ПНСВ обходиться дешевше, при необхідності він закладається по всій площі конструкції (довжина обмежена тільки потужністю понижуючого трансформатора), для цієї мети підійде перетин від 1,2 до 3 мм. До особливості технології обігріву відносять потребу у використанні настановних проводів з алюмінієвою жилою відкритих ділянках. Відповідними характеристиками має кабель АПВ. Схема ПНСВ 1.2 виключає перехльости, рекомендований крок між сусідніми кільцями та лініями становить 15 см.

Саморегулюючі секції (КДБС або ВІТ) ефективні при обігріві взимку без можливостей залучення трансформатора або подачі 380 В. Їх ізоляція краща, ніж у ПНСВ, але коштують вони дорожче. Схема укладання дроту загалом аналогічна попередньої, та його довжина обмежена, вона підбирається з обліку розмірів конструкції, розрізати його не можна. При додаванні до неї пристрої контролю за силою струму прогрів здійснюється більш плавно та економно. В цілому, обидва варіанти вважаються ефективними при бетонуванні взимку, до недоліків відносять лише складність укладання та неможливість повторного застосування.

3. Теплові гармати.

Суть технології полягає у підвищенні температури повітря за допомогою електричних, газових, дизельних та інших обігрівачів. Оброблювані елементи закривають від холоду брезентом, створення такого намету дозволяє досягти всередині від +35 до 70 °C. Обігрів здійснюється за рахунок зовнішнього джерела, яке без проблем переноситься на інше місце без потреби у витраті дроту чи спеціальної апаратури. Через складнощі із закриттям великих об'єктів та впливу тільки на зовнішні шари цей спосіб частіше використовується при невеликих обсягах бетонування або при різкому падінні температури. Енерговитрати в порівнянні з електродами або ПНСВ прийнятні, при залученні дизельних гарматможливе обігрів на об'єктах без електропостачання.

4. Термомати.

Принцип дії цієї технології заснований на покритті свіжозалитого розчину поліетиленом та полотнами інфрачервоної плівки у вологостійкій оболонці. Термомати підключаються до звичайної мережі, величина енергоспоживання варіюється в межах 400-800 Вт/м2, при досягненні межі +55 °С вони вимикаються, що дозволяє знизити витрати на електропрогрів бетону. Максимальний ефект від застосування досягається взимку, у тому числі при комбінуванні із хімічними добавками.

Ризик замерзання вологи всередині ЗБВ виключається через 12 годин, повністю автономний. На відміну від проводів ПНСВ термомати без проблем контактують із відкритим повітрямі вологою, крім бетонних конструкційвони успішно використовуються для прогрівання ґрунту.

При правильному догляді(відсутність нахлестов, виконання вигинів строго по відведених лініях, захист поліетиленом) ІЧ-плівки витримують не менше 1 року активної експлуатації. Але при всіх достоїнствах технологія погано підходить для обігріву масивних монолітів, вплив матів локальний.

5. Гріюча опалубка.

Принцип дії аналогічний попереднім: між двома листами вологостійкої фанери розміщується інфрачервона плівка або ізольовані азбестом дроти, що виділяють тепло при підключенні до мережі. Цей спосіб забезпечує прогрівання в зимовий час на глибину до 60 мм, завдяки локальному впливу виключено ризик розтріскування або перенапруги. За аналогією з матами ці нагрівальні елементимають термозахист (біметалічні датчики з автоповерненням). Сфера застосування включає конструкції з будь-яким нахилом, найкращі результати спостерігаються при заливанні монолітних об'єктів, у тому числі при обмежених термінах будівництва, але просту технологію назвати не можна. При бетонуванні фундаменту в опалубку, що нагріває, заливають розчин з температурою не нижче +15 °C, грунт потребує попереднього обігріву.

6. Індукційний метод.

Принцип дії ґрунтується на утворенні теплової енергії під впливом вихрових струмів, спосіб добре підходить для колон, балок, опор та інших витягнутих елементів. Індукційна обмотка розміщується поверх металевої опалубки і створює електромагнітне поле, що в свою чергу впливає на арматурні стрижні каркаса. Обігрів бетону здійснюється рівномірно та якісно при середній витраті енергії. Підійде також для попередньої підготовкищитів опалубки взимку.

7. Пропарювання.

Промисловий варіант, для реалізації цього способу потрібна двостінна опалубка, що не тільки витримує масу розчину, але і гаряча пара, що підводить до поверхні. Якість обробки більш ніж висока, на відміну від інших методів, при пропарюванні забезпечуються максимально відповідні умовидля гідратації цементу, а саме – вологе гаряче середовище. Але через складність ця методика використовується нечасто.

Порівняння переваг та обмежень технологій прогрівання