При производстве земляных работ в зимний период необходимо учитывать следующее: это позволяет увеличить строительный сезон, полнее и равномернее использовать дорожно-строительные машины в течение всего года, постоянное закрепление кадров квалифицированных рабочих, ускорение строительства и уменьшение накладных расходов.
При производстве работ зимой выполняют общие требования к устройству и уплотнению земляного полотна и специально установленные правила для работ в зимних условиях. К таким специальным правилам относят требования к основаниям насыпей, которые заранее подготавливают и щчищают от снега и льда. Во избежание промерзания грунтов, укладываемых в насыпь в талом состоянии, период времени от разработки до окончательного уплотнения в насыпи не должен превышать 2-3 ч при температуре воздуха до -10° С, а при ветре (более 3-4 баллов) или температуре до -20° С этот период сокращается до 1-1,5 ч. В соответствии с этим назначают длину участков (захваток) возводимых насыпей и выбирают тип уплотняющих машин. Автомобили-самосвалы в зимнее время оборудуют утепленными кабинами. Во избежание примерзания талого грунта кузова смазывают раствором хлористого кальция или подогревают двойное днище отработавшими газами двигателя. При разработке выемок или грунтовых карьеров принимают необходимые меры по сохранению грунта в талом состоянии. Содержание мерзлых комьев грунта в нижних слоях насыпи ограничивают. В верхние слои насыпи (1-1,2 м) допускают укладку только талого грунта. Соблюдение этих правил несколько удорожает стоимость зимних работ; по сравнению с летне-осенним периодом производительность земляных работ зимой снижается. Однако при правильном выборе объектов и рациональных способов работ продление сезона земляных работ приводит к снижению общей стоимости строительства.
В зимний период разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в отвал или насыпь, а также грунтовые карьеры в сухих грунтах и возводят насыпи из них. Зимой также возводят насыпи на болотах при условии промерзания их на глубину 18-35 см, обеспечивающую проходимость машин (меньшая глубина относится к болотам 1 типа, большая - к болотам III типа), что является преимуществом зимних работ.
В связных грунтах зимой целесообразно выполнять лишь сосредоточенные земляные работы, в том числе разработку выемок экскаваторами с укладкой грунта в отвалы. В зимнее время не выполняют линейные работы с отсыпкой невысоких насыпей из связных грунтов и разработкой мелких резервов большой протяженности.
Работы зимой проводят с концентрацией машин на малом фронте и непрерывно высокими темпами. Высота забоя в грунтовых карьерах должна быть не менее пяти толщин промерзшего грунта. Рыхление мерзлого грунта производят дроблением; при толщине промерзшего грунта до 0,6 м его рыхлят при помощи свободно падающего молота клиновидной или шаровидной формы массой 2,0-2,5 т.
При большом объеме работ наиболее эффективна разработка мерзлых грунтов мощными рыхлителями, а в выемках - массовыми взрывами на выброс (при глубине промерзания более 1,5 м) или мелкими взрывами шпуровых зарядов с транспортированием мерзлого грунта в отвал (при глубине промерзания 0,6-1,5 м).
Во всех случаях разработки в зимнее время выемок и грунтовых карьеров еще осенью, до наступления морозов, выполняют подготовительные работы: участки, намеченные к разработке, предохраняют от промерзания путем вспашки и боронования, а также утепляют тепплоизоляционныма материалами (слоем пены, листвой, опилками соломой, торфом, шлаком). Обычно все эти материалы, как и вспаханный грунт, хорошо предохраняют от промерзания и обходятся относительно дешево по сравнению с электро-, паро- или водооттаиванием или рыхлением мерзлого грунта молотами, взрывами, прорезанием.
Глубина рыхления грунта рыхлителями достигает 30 -35 см; с последующим боронованием этот малотеплопроводный слой защищает нижележащий грунт от промерзания обычно лишь в течение первой трети зимы.
Если разработку грунта предполагают вести и в течение второй трети зимы, то на поверхности нужно уложить слой утеплителя (снега); слой снега в 40 см предохраняет грунт от промерзания, как если бы это был слой грунта толщиной 1 м.
На участках, намечаемых к разработке в последнюю треть зимы, предварительно проводят работы, предохраняя грунт от промерзания затвердевшим слоем пены или местными теплоизоляционными материалами; при наличии источника водоснабжения на связных водонепроницаемых грунтах намораживают лед слоем до 60 см с последующим его удалением при разработке.
Разрабатываемую поверхность выемки или резерва очищают от снега и льда не более чем на одну смену вперед и в дальнейшем площадь очистки перед началом работ определяют по суточной производительности землеройной машины.
Рис.1. Схема разработки выемок глубиной до 5 м в зимних условиях экскаватором, оборудованным прямой лопатой, при рыхлении мерзлого слоя дизель-молотом, смонтированным на экскаваторе
1 - мерзлый слой, 2 - проектная отметка дна выемки, 3 - недобор грунта 0,2 м, 4 - шаг передвижки, 5 - самосвал
Разработку грунта ведут экскаватором с вместимостью ковша не менее 0,65 м3 (рис.1) непрерывно; только при сильных снегопадах и метелях работу прекращают и начинают вновь лишь после полного удаления снега и льда с отсыпаемой насыпи. Длину захватки определяют исходя из необходимости закончить уплотнение талого грунта до того момента, когда его температура понизится до +2° С. Длина захватки не должна превьшать 100 м. Соседние захватки сопрягают уступами шириной 2-3 м.
Грунт в насыпи укладывают горизонтальными слоями во избежание образования плоскостей скольжения. Толщина слоя зависит от имеющихся средств уплотнения. Лучше всего зимой применять трамбующие плиты или решетчатые катки; катки на пневматических шинах требуют большого фронта работ.
В тех случаях, когда меры по предохранению грунта от промерзания в грунтовом карьере не были приняты или оказались недостаточными, приходится при возведении земляного полотна в зимний период разрабатывать мерзлые грунты. Для рыхления верхней мерзлой корки применяют тракторные рыхлители, а при малой ее толщине (0,1-0,2 м) - скалывающие ножи и зубья, монтируемые к отвалам бульдозеров. Без предварительного рыхления разрабатывают слой мерзлого грунта толщиной 0,25-0,4 м экскаваторами с прямой лопатой вместимостью ковша 0,5-1,0 м3. При глубине промерзания более 0,4 м для механического рыхления (дробления) грунтов применяют ударные рыхлящие приспособления в виде клина или шара массой 2,0-2,5 т, подвешиваемые к стрелам экскаваторов, или скалывающие клиновые рыхлители, погружаемые дизель-молотами и вибраторами.
Если объект расположен вне населенного пункта и объем работ достаточно большой, рыхлить и разрабатывать мерзлые грунты наиболее эффективно взрывом на выброс - в отвал.
В зависимости от глубины промерзания применяют: шпуровые заряды при диаметре шпуров 45-60 мм (глубина промерзания 0,6- 1,5 м); шпуровые заряды при диаметре 60-70 мм (глубина промерзания до 2 м); скважинные заряды при диаметре более 76 мм (глубина промерзания более 2 м) или, если нельзя бурить скважины большего диаметра, применяют, как исключение, котловые заряды или горизонтальные рукава.
Глубина шпуров составляет 0,80-0,95 от толщины мерзлого слоя. Шпуры и скважины заполняют ВВ не более чем на половину их глубины. Для забойки зарядов используют песок, шлак или измельченный талый грунт. Забойку необходимо выполнять с наибольшей осторожностью. Шпуры в мерзлых грунтах бурят при помощи самоходной машины, передвижными буровыми станками, электро- и пневмосверлами. Готовые шпуры или скважины закрывают деревянными пробками. Разрыхленный грунт убирают в течение смены, а при сильных морозах (ниже -20 С) во избежание повторного смерзания грунта - в течение 3-4 ч. Забой при разработке мерзлого грунта делят на два смежных блока: один подготавливают к взрыванию, а в другом ведут разработку взорванного грунта.
