Разработка мерзлых грунтов

Мерзлые грунты при постоянных отрицательных температурах имеют достаточную прочность, чтобы держаться в вертикальных стенках. Однако при колебаниях температуры и оттепелях прочность их снижается, появляются трещины, что влечет за собой обрушение грунтовых масс. Поэтому требование безопасности к крутизне откосов грунта равной степени относятся к мерзлым грунтам.

В зимнее время грунты промерзают; чем больше влажность грунта и чем меньше в нем размер отдельных пор, тем значительнее затвердевание грунта при замерзании. Повышение твердости грунта при замерза­нии вызывает необходимость дополнительных мер при подготовке его к разработке. К ним относятся: предохранение грунта от промерзания, рыхление, оттаивание и резание мерзлого грунта.

Для разработки мерзлых грунтов применяют следующие способы: буровзрывной; разрушение грунта ударными приспособлениями (клин-'. баба, шар-баба, дизель-молот), подвешиваемыми к стрелке экскаватора,: резанием машинами и механизмами; оттаивание горячей водой, паром, электрическим током. Все эти способы разработки мерзлого грунта требуют защиты от производственного травматизма.

Значительную опасность при разработке мерзлых грунтов представ­ляет рыхление грунта ударными приспособлениями, при котором про­исходит разлет отдельных кусков мерзлого грунта от места его разработ­ки.

Для обеспечения безопасной разработки мерзлого грунта ударной нагрузкой необходимо ограждать опасную зону. Если по условиям работы ограждение опасной зоны невозможно, необходимо устанавли­вать защитные сетки для ограничения разлета кусков грунта. Высота защитных сеток и расстояние от места их установки до места рыхления грунта ударными инструментами должны соответствовать данным табл. 17.2.

Таблица 17.2

Расстояние от места падения рабочего органа до места установки защитных сеток, м	Высота защитных сеток в м при падении рабочего органа под углом
80о	70°	65°
	1,0	1,5	1,8
	1,0	2,0	2,5
	1,5	3,0	3,5
	1,8	3,2	4,0
	1,4	3,4	4,0
	1,0	2,8	3,8
	1,0	2,5	3,5

Исследование принятых в практике строительства методов раз­рушения мерзлых грунтов показало, что наиболее эффективным явля­ется метод разрушения мерзлых грунтов динамической ударной нагруз­кой — скалыванием.

Для рыхления мерзлых грунтов ударной нагрузкой применяют копры и экскаваторы, стрелы которых снабжены ударными инструмен­тами в виде шар- или клин-бабы; массу и форму их выбирают в зависи­мости от сопротивления грунта рыхления. Клин-баба представляет собой цельнометаллическую стальную отливку массой 1,5—4 т, под­вешиваемую к тросу экскаватора при помощи серьги (рис. 17.8). При рыхлении грунта клин-бабой, сбрасываемой с высоты 4—5 м, металли­ческий шар или клин, скользя по поверхности мерзлого грунта, может задеть машину или находящихся поблизости людей. Поэтому при рых­лении и разработке мерзлых грунтов экскаватором с клин-бабой вблизи проездов, проходов и на застроенной территории необходимо устанав­ливать переносной забор для защиты от разлета мерзлого грунта.

Установлено, что дальность разлета кусков мерзлого грунта зависит главным образом от отношения массы клин-бабы к высоте ее падения.

Менее опасным и более эффективным средством для рыхления мерз­лого грунта является дизель-молот с клином, установленным на буль­дозере, экскаваторе или погрузчике. Рыхление грунта с применением указанных механизмов обеспечивается при толщине мерзлого слоя, не превышающего 1 м.

При более глубоком промерзании грунта и больших объемах работ

наиболее эффективным и экономичным способом разработки мерзлых грунтов является взрывной.

Рис. 17.8. Рыхление грунта клин-бабой:

а — разрез; б — план; в — клин-баба типа Союзэкскавация (сварная из листовой стали)

Производство взрывов сопряжено с опасностью поражения нахо­дящихся в опасной зоне людей, механизмов и сооружений воздушной волной, кусками разрушаемого грунта. Поэтому существенным фактором безопасности производства взрывных работ является установление таких расстояний, на которых взрыв того или иного количества ВВ при выбранном методе ведения работ является безопасным. Эти расстояния называют безопасными. Окружающие места взрывов зоны радиусами меньшими, чем эти расстояния, называют опасными зонами.

При рыхлении мерзлых грунтов, разработке скальных пород и вскрышных работах взрывным методом, используют взрывчатые вещества (ВВ) допущенные Госгортехнадзором. Условия обеспечения безопасности взрывных работ зависят от количества затрачиваемого ВВ и метода взрывания. Взрывы могут быть сосредоточенными и расп­ределенными. В первом случае производится один взрыв большой мощности заряда, уложенного в камеру. Во втором случае заряды укладывают в заранее пробуренные скважины. Величина заряда ВВ рассчиты­вается по объему обрушиваемой породы, приходящейся на одну скважину. В общем случае величина заряда одной скважины составляет: V=lаН, где V—объем взрывчатого вещества; l — длина линии сопротивления взрыву по подошве откоса (рис. 17.9); а — расстояние между скважинами; Н — высота уступа.

Рис. 17.9. Расположение зарядов ВВ в скважине

Учитывая, что сопротивление взрыву по подошве откоса будет не-сколько больше, чем в верхней части, усиление заряда в нижней части обеспечивают заглубле­нием скважины ниже подошвы уступа на вели­чину с, которая примерно в 4 раза меньше l. Обычно скважина в верхней части d забивается породой, после того как уложен заряд.

Масса заряда для данной скважины q = m (Н + с — d), где q — масса заряда, кг; m — вместимость ВВ на 1 м³ скважины.

Безопасное расстояние от места взрыва, на котором воздушная ударная волна теряет спо­собность поражать людей, R = k_в √q, где R — безопасное расстояние, м; k_в — коэффициент, принимается в соответствии со специальными «Правилами» Госгортехнадзора.