10. Способы оттаивания мерзлых грунтов.

Способы оттаивания мерзлых грунтов различны и основаны на том, что за счёт теплоты, передаваемой в слой мерзлого грунта, растапливается лёд в его порах и грунт делается талым. Оттаивание грунтов применяется при малых объемах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в случаях, когда нельзя использовать более экономичные и энергоёмкие способы. По направлению распространения тепла в грунте можно выделить следующие три основных способа оттаивания: сверху вниз (поверхностный); снизу вверх (глубинный); по радиальному направлению.

Поверхностное оттаивание производят либо с использованием естественных источников тепла, либо искусственных – горячими газами (огневой способ), в тепляках, отражательными печами, горизонтальными электродами, химическим способом (рисунок 5).

Оттаивание химическим способом предусматривает введение в грунт раствора хлористого натрия, под действием которого в порах мерзлого грунта растворяются кристаллы льда.

Глубинное и радиальное оттаивание осуществляют гидравлическим, циркуляционными водяными, паровыми и электрическими иглами, а также электродами. При огневом способе оттаивания грунтов для отрывки зимой небольших траншей применяют установку, состоящую из рядов металлических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из которых собирают спланированную галерею. Первый из коробов представляет собой камеру сгорания, в которой сжигают твёрдое или жидкое топливо. Вытяжная труба последнего короба обеспечивает тягу, благодаря которой продукты сгорания проходят вдоль галереи и прогревают расположенный под ней грунт. Для уменьшения теплопотерь галерею обсыпают слоём талого грунта или шлака. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, а дальнейшее оттаивание вглубь продолжается за счёт аккумулированного в грунте тепла.

Оттаивание в тепляках и отражательными печами.

Тепляки – это открытые снизу короба с утеплёнными стенками и крышей, внутри которых размещают спирали накаливания, водяные или паровые батареи, подвешенные к крышке короба.

Отражательные печи имеют сверху криволинейную поверхность, в фокусе которой располагаются спираль накаливания или излучатель инфракрасных лучей, при этом энергия расходуются более экономно, а оттаивание грунта происходит более интенсивно. Тепляки и отражательные печи питаются от электросети 220 или 380В.

При оттаивании грунта горизонтальными электродами по поверхности грунта укладывают электроды из полосовой или круглой стали, концы которых отгибают на 15… 20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоём опилок толщиной 15… 20 см, который смачивают солевым раствором с концентрацией 0,2…0,5 % с таким расчётом, чтобы масса раствора была не менее массы опилок.

При оттаивании грунта вертикальными электродами, представляющих собой стержни из арматурной стали с заостренными нижними концами, при глубине промерзания более 0,7 м их забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 20….25 см, а по мере оттаивания верхних слоёв грунта погружают на большую глубину. При оттаивании сверху вниз необходимо систематически убирать снег и устраивать опилочную засыпку, увлажненную солевым раствором.

Оттаивание грунта паровыми иглами является одним из эффективных средств, но повышает излишнее увлажнение грунта и повышенный расход тепла.

Паровая игла – это металлическая труба длиной 1,5…2 м., диаметром 25…50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2…3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми рукавами с кранами. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуренные на глубину 0,7 глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками из дерева, обшитого кровельной сталью с отверстием, снабженным сальником для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06…0,07 МПа.

При оттаивании грунта водяными циркуляционными иглами в качестве теплоносителя используют воду, нагретую до 50…60° С и циркулирующую по замкнутой системе «котел – разводящие трубы – водяные иглы – обратные трубы – котел». Иглы устанавливают в пробуренные для них скважины. Водяная игла состоит из двух коаксиальных труб, из которых внутренняя имеет внизу открытый, а наружная – заостренный концы. Горячая вода входит в иглу по внутренней трубе, и через нижнее ее отверстие поступает в наружную трубу, по которой поднимается к выходному патрубку, откуда по соединительной трубе идет к следующей игле. Иглы соединяют последовательно по несколько штук в группы, которые включают параллельно между разводящими и обратными трубопроводами.