Tapetes termoelétricos para aquecer o solo no inverno. Como aquecer o solo no inverno em um canteiro de obras Aquecendo o solo de cima para baixo com combustível sólido
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Nosso país está localizado nas latitudes do norte. O período de inverno com temperaturas negativas leva muito tempo dos construtores. No entanto, é possível não parar a construção de capital se o aquecimento do solo for realizado. Este procedimento está se tornando cada vez mais popular. Neste artigo, falaremos sobre os principais métodos de aquecimento do solo.
Por que o aquecimento do solo é necessário no inverno?
Quando a construção é realizada dentro da cidade, torna-se perigoso remover o solo congelado com a ajuda de equipamentos de quebra. Você pode facilmente danificar as comunicações subterrâneas, das quais existem tantas na cidade: linhas de cabos, tubulações de água, gasodutos. Em tais locais, muitas vezes é necessário remover o solo manualmente. No inverno, você não pode tirar a terra congelada da trincheira com pás. Portanto, eles ordenam o aquecimento do solo imediatamente antes do início das obras. Ao mesmo tempo, o concreto também é solicitado a aquecer após o vazamento da fundação para sua hidratação e o conjunto correto de dureza.
Quais são as maneiras de aquecer o solo?
O aquecimento do solo no canteiro de obras pode ser feito de várias maneiras. Eles diferem não apenas em custos, mas também em eficiência. Listamos os principais:- Aquecimento com água quente. Este método é adequado para descongelar pequenas áreas de terra. Labirintos de mangas flexíveis são colocados sobre a área, que são cobertos com polietileno ou qualquer isolante térmico. A água aquecida a 70-90 graus Celsius é deixada através das mangas. Para fazer isso, use um gerador de calor ou uma caldeira de pirólise. Velocidade de descongelação - não mais de 60 cm por dia. Desvantagens - alto custo do equipamento e baixa taxa de aquecimento.
- Aquecimento com vapor e agulhas de vapor. No local, são perfurados poços com profundidade de um metro e meio a dois metros para tubos metálicos especiais com diâmetro de até 50 mm. Essas chamadas agulhas têm orifícios não maiores que 3 mm em suas extremidades. Os tubos são escalonados a cada 1-1,5 metros. O vapor de água saturado é alimentado nas agulhas (temperatura - mais de 100 graus Celsius, pressão - 7 atmosferas). Este método é usado apenas para poços profundos - mais de 1,5 metros. Desvantagens - trabalho preparatório complexo, liberação de grandes volumes de condensado e necessidade de monitoramento constante do processo.
- Aquecimento por elementos de aquecimento. Este método é semelhante à ferramenta de agulhas de vapor usada. Também são utilizados tubos com comprimento de 1 metro e diâmetro de até 60 mm. Eles são instalados em poços perfurados na mesma distância. Dentro dos tubos há um dielétrico líquido com alta condutividade térmica. Os elementos de aquecimento estão ligados à rede. Consumo de eletricidade por 1 cu. metro de terreno - 42 kWh. Desvantagens - custos elevados.
- Aquecimento com tapetes elétricos. O método envolve o uso de tapetes infravermelhos, trabalhando no princípio de tapetes semelhantes para "piso quente". Tapetes elétricos aquecem o solo a uma temperatura de 70 graus. Profundidade de aquecimento - não mais de 80 cm em 32 horas. Consumo de eletricidade - 0,5 kWh por 1 metro quadrado. Desvantagens - material frágil, necessidade de monitoramento constante.
- Aquecimento com etilenoglicol usando uma unidade Waker Neuson. O equipamento funciona com óleo diesel. Deste ponto de vista, é autónomo e não depende do fornecimento de comunicações (eletricidade). Uma mangueira é colocada sobre a área do local com uma cobra, através da qual o etilenoglicol aquecido circulará. Este líquido tem uma alta condutividade térmica e um ponto de ebulição mais alto que a água. As mangueiras são cobertas com tapetes de isolamento térmico. Uma instalação permite descongelar 400 metros quadrados a uma profundidade de 1,5 metros em 8 dias.
Nossa empresa oferece serviços de aquecimento de solo e concreto usando a instalação Waker Neuson. Este método é considerado o mais eficaz no recálculo dos custos para a área do local e para o tempo de descongelamento. Desenvolvimento do solo em condições de inverno.
NO 20 a 25% do trabalho total de escavação é realizado em condições de inverno, enquanto a proporção de solo extraído em estado congelado permanece constante - 10-15% com um aumento de ano para ano no valor absoluto deste volume.
NO prática de construção, torna-se necessário desenvolver solos que estão em estado congelado apenas no inverno, ou seja, solos de congelamento sazonal, ou durante todo o ano, ou seja, solos de permafrost.
O desenvolvimento de solos de permafrost pode ser realizado da mesma maneira que solos congelados de congelamento sazonal. No entanto, ao erguer terraplanagem em condições de permafrost, é necessário levar em consideração as características específicas do regime geotérmico dos solos de permafrost e as mudanças nas propriedades do solo quando ele é perturbado.
Em temperaturas negativas, o congelamento da água contida nos poros do solo altera significativamente as propriedades construtivas e tecnológicas dos solos não rochosos. Em solos congelados, a resistência mecânica aumenta significativamente e, portanto, seu desenvolvimento por máquinas de terraplenagem é difícil ou mesmo impossível sem preparação.
A profundidade do congelamento depende da temperatura do ar, da duração da exposição a temperaturas negativas, do tipo de solo, etc.
A terraplenagem no inverno é realizada pelos três métodos a seguir. O primeiro método prevê a preparação preliminar de solos com seu posterior desenvolvimento por métodos convencionais; no segundo caso, os solos congelados são cortados preliminarmente em blocos; no terceiro método, os solos são desenvolvidos sem sua preparação preliminar. A preparação preliminar do solo para o desenvolvimento no inverno consiste em protegê-lo do congelamento, descongelamento do solo congelado e afrouxamento preliminar do solo congelado.
Protegendo o solo do congelamento. Sabe-se que a disponibilidade de horário diurno
a superfície da camada de isolamento térmico reduz o período e a profundidade de congelamento. Após a remoção da água superficial, uma camada de isolamento térmico pode ser disposta de uma das seguintes maneiras.
Soltura do solo. Ao arar e gradar o solo na área destinada ao desenvolvimento no inverno, sua camada superior adquire uma estrutura solta com vazios fechados preenchidos com ar, que possui propriedades de isolamento térmico suficientes. A aragem é realizada por arados ou escarificadores a uma profundidade de 20 ... 35 cm, seguida de uma gradagem a uma profundidade de 15 ... 20 cm em uma direção (ou em direções cruzadas), o que aumenta o efeito de isolamento térmico por 18 ... 30% A cobertura de neve na área isolada pode ser aumentada artificialmente com varrimento de neve com bulldozers, motoniveladoras ou retenção de neve com escudos. Na maioria das vezes, o afrouxamento mecânico é usado para isolar grandes áreas, protegendo a superfície do solo com materiais de isolamento térmico. A camada de isolamento também pode ser feita de materiais locais baratos: folhas de árvores, musgo seco, turfa, esteiras de palha, escória, aparas e serragem. O isolamento da superfície do solo é usado principalmente para pequenas escavações.
Impregnação do solo com soluções salinas conduzir da seguinte forma. Na superfície
sti de solo argiloso arenoso e arenoso espalham uma determinada quantidade de sal (cloreto de cálcio 0,5 kg / m2, cloreto de sódio 1 kg / m2), após o que o solo é arado. Em solos com baixa capacidade filtrante (argilas, francos pesados), são perfurados poços nos quais uma solução salina é injetada sob pressão. Devido à alta intensidade de mão de obra e custo de tais trabalhos, eles geralmente não são suficientemente eficazes.
Métodos para descongelar solo congelado podem ser classificados tanto de acordo com a direção de propagação do calor no solo, quanto de acordo com o tipo de refrigerante utilizado. De acordo com o primeiro sinal, os seguintes três métodos de descongelamento do solo podem ser distinguidos.
Solo descongelando de cima para baixo. Este método é o menos eficiente, pois a fonte de calor neste caso é colocada na zona de ar frio, o que causa grandes perdas de calor. Ao mesmo tempo, esse método é bastante fácil e simples de implementar, requer um trabalho preparatório mínimo e, portanto, é frequentemente usado na prática.
Solo descongelando de baixo para cima requer um consumo mínimo de energia, pois ocorre sob a proteção da crosta terrestre e a perda de calor é praticamente eliminada. A principal desvantagem deste método é a necessidade de realizar operações preparatórias de trabalho intensivo, o que limita seu escopo.
Quando o solo derrete na direção radial o calor é distribuído radialmente no solo a partir de elementos de aquecimento instalados verticalmente imersos no solo. Este método, em termos de indicadores económicos, ocupa uma posição intermédia entre os dois anteriormente descritos, e para a sua implementação requer também um trabalho preparatório significativo.
De acordo com o tipo de refrigerante, os seguintes métodos de descongelamento do solo congelado são diferenciados:
Método de fogo. Para a extracção de pequenas valas no Inverno, é utilizada uma instalação (Fig. 1a), constituída por um conjunto de caixas metálicas em forma de cones truncados cortados ao longo do eixo longitudinal, a partir das quais é montada uma galeria contínua. A primeira das caixas é uma câmara de combustão na qual é queimado combustível sólido ou líquido. O tubo de escape da última caixa fornece tiragem, graças à qual os produtos da combustão passam pela galeria e aquecem o solo localizado sob ela. Para reduzir a perda de calor, a galeria é polvilhada com uma camada de solo descongelado ou escória. Uma faixa de solo descongelado é coberta com serragem e o degelo em profundidade continua devido ao calor acumulado no solo.
Figura 1. Esquemas de descongelamento do solo por agulhas de fogo e vapor: a
caminho de fogo; b - agulhas de vapor; 1 - câmara de combustão; 2 - tubo de escape; 3 - aspersão com solo descongelado: 4 - tubulação de vapor; 5 - válvula de vapor; 6 - agulha de vapor; 7 - poço perfurado; 8 - cap.
Descongelamento em estufas e fornos reverberatórios . Teplyaks são caixas abertas por baixo com paredes isoladas e teto, dentro das quais são colocadas espirais incandescentes, baterias de água ou vapor, suspensas na tampa da caixa. Os fornos reflexivos têm uma superfície curva no topo, no foco da qual há uma espiral incandescente ou um emissor de raios infravermelhos, enquanto a energia é gasta de forma mais econômica e o degelo do solo ocorre mais intensamente. As estufas e fornos reverberatórios são alimentados por uma fonte de alimentação de 220 ou 380 V. Consumo de energia por 1 m 3 solo descongelado (dependendo do seu tipo, umidade e temperatura) varia de 100 ... 300 MJ, enquanto a temperatura dentro da estufa é mantida em 50 ... 60 ° C.
Ao descongelar o solo com eletrodos horizontais na superfície do solo
eles colocam eletrodos feitos de tira ou aço redondo, cujas extremidades são dobradas em 15 ... 20 cm para conexão a fios (Fig. 2a). A superfície da área aquecida é coberta com uma camada de serragem de 15 ... 20 cm de espessura, que é umedecida com uma solução salina com concentração de 0,2 ... 0,5% para que a massa da solução não seja inferior à massa
serragem. Inicialmente, a serragem molhada é um elemento condutor, já que o solo congelado não é condutor. Sob a influência do calor gerado na camada de serragem, a camada superior do solo derrete, que se transforma em um condutor de corrente de eletrodo em eletrodo. Depois disso, sob a influência do calor, a camada superior do solo começa a descongelar e depois as camadas inferiores. No futuro, a camada de serragem protege a área aquecida da perda de calor para a atmosfera, para a qual a camada de serragem é coberta com filme plástico ou escudos.
Figura 2. Esquema de descongelamento do solo por aquecimento elétrico: a - eletrodos horizontais; b - eletrodos verticais; 1 - rede elétrica trifásica; 2 - eletrodos de tira horizontal; 3
Uma camada de serragem umedecida com água salgada; 4 - uma camada de feltro ou material de cobertura; 5 - eletrodo de haste.
Este método é usado quando a profundidade de congelamento do solo é de até 0,7 m, o consumo de energia para aquecer 1 m3 de solo varia de 150 a 300 MJ, a temperatura na serragem não excede 80 ... 90 ° C.
Descongelamento do solo com eletrodos verticais . Os eletrodos são barras de aço de reforço com extremidades inferiores pontiagudas. Com uma profundidade de congelamento de mais de 0,7 m, eles são enterrados no solo em um padrão quadriculado a uma profundidade de 20 ... 25 cm e, à medida que as camadas superiores do solo descongelam, são imersas a uma profundidade maior. Ao descongelar de cima para baixo, é necessário remover sistematicamente a neve e organizar o preenchimento de serragem umedecido com solução salina. O modo de aquecimento com eletrodos de haste é o mesmo que com eletrodos de tira e, durante uma queda de energia, os eletrodos devem ser aprofundados adicionalmente em 1,3 ... 1,5 m. Após uma queda de energia por 1 ... 2 dias, a profundidade de descongelamento continua aumentar devido ao calor acumulado no solo sob a proteção da camada de serragem. O consumo de energia neste método é um pouco menor do que no método do eletrodo horizontal.
Aplicando o aquecimento de baixo para cima, antes do início do aquecimento, é necessário perfurar poços em um padrão quadriculado a uma profundidade que exceda a espessura do solo congelado em 15 ... 20 cm. O consumo de energia ao aquecer o solo de baixo para cima é significativamente reduzido (50 ... 150 MJ por 1 m3), não é necessária uma camada de serragem. Quando os eletrodos de haste são aprofundados no solo descongelado subjacente e ao mesmo tempo um enchimento de serragem impregnado com solução salina é colocado na superfície diurna, o descongelamento ocorre de cima para baixo e de baixo para cima. Ao mesmo tempo, a complexidade do trabalho preparatório é muito maior do que nas duas primeiras opções. Este método é usado apenas quando é necessário descongelar o solo com urgência.
Solo descongelando de cima para baixo usando registros de vapor ou água. Reg-
As faixas são colocadas diretamente na superfície da área aquecida limpa de neve e coberta com uma camada isolante de serragem, areia ou solo descongelado para reduzir a perda de calor no espaço. Os registros descongelam o solo com uma espessura de crosta congelada de até 0,8 m. Este método é aconselhável na presença de fontes de vapor ou água quente, pois a instalação de uma caldeira especial para esse fim geralmente se torna muito cara.
Descongelamento do solo com agulhas de vaporé um dos meios eficazes, mas causa umidade excessiva do solo e aumento do consumo de calor. Uma agulha de vapor é um tubo de metal com 1,5 ... 2 m de comprimento, 25 ... 50 mm de diâmetro. Uma ponta com furos com diâmetro de 2 ... 3 mm é montada na parte inferior do tubo. As agulhas são conectadas à linha de vapor
mangas de borracha flexíveis com torneiras (Fig. 1b). As agulhas são enterradas em poços previamente perfurados a uma profundidade de 0,7 da profundidade de degelo. Os poços são fechados com tampas de proteção feitas de madeira revestidas com aço de cobertura com um orifício equipado com uma caixa de vedação para passar a agulha de vapor. O vapor é fornecido sob pressão de 0,06 ... 0,07 MPa. Após a instalação das tampas de armazenamento, a superfície aquecida é coberta com uma camada de material isolante térmico (por exemplo, serragem). Para economizar vapor, o modo de aquecimento com agulhas deve ser intermitente (por exemplo, 1 hora - fornecimento de vapor, 1 hora - intervalo) com fornecimento alternado de vapor para grupos paralelos de agulhas. As agulhas são escalonadas com uma distância entre seus centros de 1 ... 1,5 m. O consumo de vapor por 1 m3 de solo é de 50 ... 100 kg. Este método requer mais consumo de calor do que o método de eletrodos profundos, aproximadamente 2 vezes.
Ao descongelar o solo com agulhas de circulação de água como um calor
As caldeiras utilizam água aquecida a 50...60°C e circulando em sistema fechado "caldeira - tubos de distribuição - agulhas de água - tubos de retorno - caldeira". Tal esquema fornece o uso mais completo da energia térmica. As agulhas são instaladas em poços perfurados para eles. A agulha de água consiste em dois tubos coaxiais, dos quais o interno tem extremidades abertas na parte inferior e o externo tem extremidades pontiagudas. A água quente entra na agulha pelo tubo interno e, pelo orifício inferior, entra no tubo externo, através do qual sobe até o tubo de saída, de onde passa pelo tubo de conexão até a próxima agulha. As agulhas são conectadas em série em várias peças em grupos, que são incluídos em paralelo entre as tubulações de distribuição e retorno. O descongelamento do solo por agulhas nas quais circula água quente é muito mais lento do que em torno de agulhas de vapor. Após a operação contínua de agulhas de água por 1,5 ... 2,5 dias, elas são removidas do solo, sua superfície é isolada, após o que por 1 ...
1,5 dias, a expansão das zonas descongeladas ocorre devido ao calor acumulado. As agulhas são escalonadas a uma distância de 0,75 ... 1,25 m entre si e são usadas em profundidades de congelamento de 1 metro ou mais.
Descongelamento do solo com elementos de aquecimento (agulhas elétricas) . Os elementos de aquecimento são de aço
nye tubos de cerca de 1 m de comprimento com diâmetro de até 50 ... 60 mm, que são inseridos em poços previamente perfurados em padrão quadriculado.
Um elemento de aquecimento é montado dentro das agulhas, isolado do corpo do tubo. O espaço entre o elemento de aquecimento e as paredes da agulha é preenchido com materiais líquidos ou sólidos que são dielétricos, mas ao mesmo tempo transferem e retêm bem o calor. A intensidade do descongelamento do solo depende da temperatura da superfície das agulhas elétricas e, portanto, a temperatura mais econômica é de 60 ... 80 ° C, mas o consumo de calor neste caso é de 1,6 ...
1,8 vezes.
Quando o solo é descongelado com soluções salinas na superfície, os poços são pré-perfurados até uma profundidade para serem descongelados. Poços com um diâmetro de 0,3 ... 0,4 m são colocados em um padrão quadriculado com um passo de cerca de 1 m. A solução salina aquecida a 80 ... 100 ° C é derramada neles, com a qual os poços são reabastecidos em 3 . .. 5 dias. Em solos arenosos, um poço com profundidade de 15 ... 20 cm é suficiente, pois a solução penetra profundamente na profundidade devido à dispersão do solo. Os solos descongelados desta forma não voltam a congelar após o seu desenvolvimento.
Método para descongelamento camada por camada de solos de permafrost é mais apropriado na primavera, quando para esses fins você pode usar o ar quente da atmosfera circundante, a água quente da chuva, a radiação solar. A camada de descongelamento superior do solo pode ser removida por qualquerterraplanagemou máquinas de planejamento, expondo a camada congelada subjacente, que por sua vez descongela sob a influência dos fatores listados acima. O solo é cortado na fronteira entre as camadas congeladas e descongeladas, onde o solo apresenta uma estrutura enfraquecida, o que cria condições favoráveis para o funcionamento das máquinas. Em regiões de permafrost, este método é um dos mais econômicos
mímico e comum para escavação ao planejar escavações, trincheiras, etc.
O método de congelamento camada por camada de aquíferos prevê
botku antes do início da geada da camada superior do solo acima do horizonte das águas subterrâneas. Quando, sob a influência do ar atmosférico frio, a profundidade de congelamento estimada atinge 40 ... 50 cm, eles começam a desenvolver o solo na escavação em estado congelado. O desenvolvimento é realizado em seções separadas, entre as quais são deixadas pontes de solo congelado com uma espessura de cerca de 0,5 m até uma profundidade de cerca de 50% da espessura do solo congelado. Os jumpers são projetados para isolar seções individuais das vizinhas no caso de um rompimento das águas subterrâneas. A frente de desenvolvimento se move de uma seção para outra, enquanto nas seções já desenvolvidas, a profundidade de congelamento aumenta, após o que o desenvolvimento é repetido. O congelamento alternado e o desenvolvimento de áreas são repetidos até que o nível de projeto seja atingido, após o que as pontes de proteção são removidas. Este método permite desenvolver escavações no estado congelado do solo (sem fixação e drenagem), que excedem significativamente a espessura do congelamento sazonal do solo em sua profundidade.
Afrouxamento preliminar do solo congelado meio de mecanização em pequena escala
mudar com pequenas quantidades de trabalho. Para grandes volumes de trabalho, é aconselhável usar máquinas de corte mecânicas e congeladas.
Método de afrouxamento explosivo o solo é o mais econômico para grandes volumes de trabalho, uma profundidade significativa de congelamento, especialmente se a energia da explosão for usada não apenas para afrouxamento, mas também para ejeção de massas de terra no lixão. Mas este método só pode ser usado em áreas localizadas longe de edifícios residenciais e edifícios industriais. Ao usar localizadores, o método explosivo de soltar solos também pode ser usado perto de edifícios.
Figura 3. Esquemas de afrouxamento e corte de solo congelado: a - afrouxamento com martelo de cunha; b - afrouxamento com um martelo diesel; c - corte de ranhuras em solo congelado com uma escavadeira de roda de caçamba equipada com correntes de corte - barras; 1 - martelo de cunha; 2 - escavadeira; 3 - camada congelada de solo; 4- haste guia; 5 - martelo diesel; 6 - correntes de corte (barras); 7 - escavadeira de roda de caçamba; 8 - rachaduras em solo congelado.
Afrouxamento mecânico de solos congelados usado para escavação de pequenas fossas e trincheiras. Nesses casos, o solo congelado a uma profundidade de 0,5 ... 0,7 m é solto martelo de cunha (Fig. 3a) suspenso da lança de uma escavadeira (dragline) - o chamado afrouxamento por divisão. Ao trabalhar com esse martelo, a lança é ajustada em um ângulo de pelo menos 60 °, o que fornece uma altura suficiente para que o martelo caia. Ao usar martelos de queda livre devido a sobrecarga dinâmica desgasta rapidamente o cabo de aço, o carrinho e os componentes individuais da máquina; além disso, a partir de um golpe no solo, suas vibrações podem ter um efeito prejudicial em estruturas próximas. Os escarificadores mecânicos soltam o solo a uma profundidade de congelamento de mais de 0,4 m. Nesse caso, o solo é solto por lascas ou blocos de corte, e a dificuldade de quebrar o solo com um cavaco é várias vezes menor do que ao soltar o solo cortando . Número de acertos
a vala ao longo de uma pista depende da profundidade de congelamento, grupo de solo, massa do martelo (2250 ... 3000 kg), altura de elevação, é determinado pelo atacante do projeto DorNII.
Os martelos a diesel (Fig. 3b) podem soltar o solo a uma profundidade de congelamento de até 1,3 me, junto com as cunhas, são acessórios para uma escavadeira, carregadeira de trator e trator. É possível soltar o solo congelado com um martelo diesel de acordo com dois esquemas tecnológicos. De acordo com o primeiro esquema, o martelo diesel afrouxa a camada congelada, movendo-se em ziguezague ao longo de pontos dispostos em um padrão quadriculado com um passo de 0,8 m. Ao mesmo tempo, esferas de britagem de cada local de trabalho se fundem, formando uma camada afrouxada contínua preparada para o desenvolvimento posterior. O segundo esquema requer a preparação preliminar da parede aberta da face sendo desenvolvida por uma escavadeira, após o que o martelo diesel é instalado a uma distância de cerca de 1 m da borda da face e os atinge em um local até que um bloco de gelo congelado o solo está lascado. Em seguida, o martelo diesel é movido ao longo da borda, repetindo esta operação.
Os escarificadores de permafrost de impacto (Fig. 4b) funcionam bem em baixas temperaturas do solo, quando são caracterizados por deformações frágeis em vez de plásticas, que contribuem para sua divisão sob impacto.
Afrouxando o solo com escarificadores de trator. Este grupo inclui equipamentos nos quais a força de corte contínua da faca é criada devido à força de tração do trator-trator. Máquinas deste tipo passam pelo solo congelado em camadas, proporcionando uma profundidade de afrouxamento de 0,3 ... 0,4 m para cada penetração: Portanto, desenvolve-se uma camada congelada, previamente afrouxada por máquinas como tratores. Ao contrário dos escarificadores de impacto, os escarificadores estáticos funcionam bem em altas temperaturas do solo, quando apresenta deformações plásticas significativas, e sua resistência mecânica é reduzida. Rippers estáticos podem ser rebocados e montados (no eixo traseiro do trator). Muitas vezes eles são usados em conjunto com um trator, que neste caso pode soltar ou desenvolver o solo alternadamente. Ao mesmo tempo, o escarificador rebocado é desengatado e o escarificador montado é levantado. Dependendo da potência do motor e das propriedades mecânicas do solo congelado, o número de dentes do escarificador varia de 1 a 5 e, na maioria das vezes, um dente é usado. Para uma operação eficiente do escarificador do trator em solo congelado, é necessário que o motor tenha potência suficiente (100 ... 180 kW). O solo é solto por penetrações paralelas (cerca de 0,5 m) com penetrações transversais subsequentes em um ângulo de 60 ... 90 ° em relação às anteriores.
Figura 4. Esquemas para o desenvolvimento de solos congelados com afrouxamento preliminar: a - afrouxamento com martelo de cunha; b - escarificador de vibro-cunha do trator; 1 - caminhão basculante; 2 - escavadeira; 3 - martelo em cunha; 4 - vibrocunha.
Solo congelado, solto por penetrações cruzadas de um escarificador de coluna única, pode ser desenvolvido com sucesso por um raspador de trator, e este método é considerado muito econômico e compete com sucesso com o método de perfuração e detonação.
Ao desenvolver solos congelados com corte preliminar em blocos, as ranhuras são cortadas na camada congelada (Fig. 5), dividindo o solo em blocos separados, que são removidos por uma escavadeira ou guindastes de construção. A profundidade das ranhuras cortadas na camada congelada deve ser de aproximadamente 0,8 da profundidade de congelamento, pois a camada enfraquecida na borda das zonas congeladas e descongeladas não é um obstáculo à escavação por uma escavadeira. Em áreas com solos de permafrost, onde não há camada subjacente, o método de mineração de blocos não é usado.
Figura 5. Esquemas para o desenvolvimento de solos congelados em bloco: a, b - em bloco pequeno; c, d - bloco grande; 1 - remoção da cobertura de neve; 2, 3 - cortar blocos de solo congelado com uma máquina de barra; 4 - desenvolvimento de pequenos blocos com escavadeira ou trator; 5 - desenvolvimento do solo descongelado; 6 - desenvolvimento de grandes blocos de solo congelado por um trator; 7 - o mesmo, com um guindaste.
As distâncias entre as ranhuras de corte dependem das dimensões da caçamba da escavadeira (as dimensões dos blocos devem ser 10 ... 15% menores que a largura da boca da caçamba da escavadeira). Os blocos são transportados por escavadeiras com caçambas com capacidade de 0,5 me acima, equipadas principalmente com retroescavadeira, pois é muito difícil descarregar blocos de uma caçamba com uma pá reta. Para cortar ranhuras no solo, são utilizados vários equipamentos, montados em escavadeiras e tratores.
É possível cortar ranhuras em solo congelado usando escavadeiras de roda de caçamba, nas quais o rotor da caçamba é substituído por discos de fresagem equipados com dentes. Para a mesma finalidade, são utilizadas fresadoras de disco (Fig. 6), que são acessórios para o trator.
Figura 6. Máquina de terraplenagem fresadora de disco: 1 - trator; 2 - sistema de transmissão e controle do corpo de trabalho; 3 - corpo de trabalho da máquina (cortador).
É mais eficaz cortar ranhuras em solo congelado com máquinas de barra (Fig. 5), cujo corpo de trabalho consiste em uma corrente de corte montada na base de um trator ou escavadeira de vala. As máquinas de barra cortam ranhuras com uma profundidade de 1,3 ... 1,7 m. A vantagem das máquinas de corrente em comparação com as máquinas de disco é a relativa facilidade de substituir as peças de desgaste mais rápido do corpo de trabalho - dentes substituíveis inseridos na corrente de corte.
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O desenvolvimento do solo associado à escavação de uma vala em condições de inverno é complicado pela necessidade de preparação preliminar e aquecimento do solo congelado. A profundidade do congelamento sazonal do solo é determinada de acordo com os dados das estações meteorológicas.
Em condições urbanas, na presença de um grande número de linhas de cabos existentes e outras utilidades subterrâneas, o uso de ferramentas de impacto (britadeiras, pés de cabra, cunhas, etc.) utilitários subterrâneos.
Portanto, o solo congelado, antes de iniciar os trabalhos de escavação de uma vala na área de linhas de cabos operacionais, deve ser pré-aquecido para que os trabalhos de terraplenagem possam ser realizados com pás sem o uso de ferramentas de impacto.
O aquecimento do solo pode ser realizado com fornos elétricos reflexos, eletrodos elétricos horizontais e verticais de aço, aquecedores elétricos trifásicos, queimadores a gás, agulhas de vapor e água, areia quente, incêndios, etc. Métodos de aquecimento do solo, nos quais são introduzidas agulhas de aquecimento no solo congelado por perfuração de poços ou sua condução, não foram utilizados, pois este método é eficaz e seu uso pode ser justificado economicamente em uma profundidade de escavação superior a 0,8 m, ou seja, em uma profundidade que não é usada para trabalhos de cabos. O aquecimento do solo também pode ser realizado com correntes de alta frequência, porém, esse método ainda não recebeu aplicação prática devido à complexidade do equipamento e à baixa eficiência da instalação. Independentemente do método adotado, a superfície aquecida é preliminarmente limpa de neve, gelo e as coberturas superiores da base (asfalto, concreto).
Aquecimento do solo por correntes elétricas de frequência industrial usando eletrodos de aço colocados horizontalmente em solo congelado, é criar um circuito de corrente elétrica, onde o solo congelado é usado como resistência.
Eletrodos horizontais feitos de tiras, angulares e quaisquer outros perfis de aço de 2,5 a 3 m de comprimento são colocados horizontalmente em solo congelado. A distância entre as fileiras de eletrodos incluídos em fases opostas deve ser de 400 - 500 mm a uma tensão de 220 V e 700-800 mm a uma tensão de 380 V. Devido ao fato de o solo congelado conduzir mal a eletricidade, a superfície do solo é coberto com uma camada de serragem embebida em uma solução aquosa de sal de 150-200 mm de espessura. No período inicial de ativação dos eletrodos, o calor principal é transferido para o solo da serragem, na qual, sob a influência de uma corrente elétrica, ocorre um aquecimento intenso. À medida que o solo aquece, sua condutividade aumenta e a corrente elétrica que passa pelo solo, aumenta a intensidade do aquecimento do solo.
Para reduzir a perda de calor por dispersão, uma camada de serragem é compactada e coberta com escudos de madeira, esteiras, papel de telhado, etc.
O consumo de energia elétrica para aquecimento do solo com eletrodos de aço é amplamente determinado pela umidade do solo e varia de 42 a 60 kWh por 1 m 3 de solo congelado com duração de aquecimento de 24 a 30 horas.
Os trabalhos de descongelamento do solo com corrente elétrica devem ser realizados sob a supervisão de pessoal qualificado responsável pela observação do regime de aquecimento, garantindo a segurança do trabalho e a manutenção do equipamento. Esses requisitos e a complexidade de sua implementação, obviamente, limitam a aplicação desse método. O método melhor e mais seguro é aplicar tensões de até 12 V.
Arroz. 15. O projeto de aquecedores trifásicos para aquecimento do solo
a - aquecedor; b - circuito de comutação; 1 - haste de aço com diâmetro de 19 mm, 2 - tubo de aço com diâmetro de 25 mm, 3 - bucha de aço com diâmetro de 19-25 mm, 4 - contatos de cobre com seção transversal de 200 mm 2, 5 - tira de aço 30X6 mm 2.
Aquecedores elétricos trifásicos permitir o aquecimento do solo a uma tensão de 10 V. O elemento aquecedor consiste em três hastes de aço, cada haste é inserida em dois tubos de aço, cujo comprimento total é 30 mm menor que o comprimento da haste; as extremidades da haste são soldadas às extremidades desses tubos.
O espaço entre a haste e a superfície interna de cada tubo é coberto com areia de quartzo e preenchido com vidro líquido para vedação (Fig. 15) - As extremidades dos três tubos localizados no plano A-L são interligadas por uma tira de aço soldada ao eles, formando um ponto neutro da estrela aquecedora. As três extremidades dos tubos localizados no plano B-B, com a ajuda de braçadeiras de cobre fixadas a eles, são conectadas através de um transformador abaixador especial com potência de 15 kV-A à rede elétrica. O aquecedor é colocado diretamente no chão e coberto com areia derretida de 200 mm de espessura. Para reduzir a perda de calor, a área aquecida é adicionalmente coberta com tapetes de fibra de vidro na parte superior.
O consumo de energia elétrica para aquecer 1 m 3 de solo com este método é de 50 a 55 kWh e o tempo de aquecimento é de 24 horas.
Forno de reflexo elétrico. Como mostrou a experiência de realizar trabalhos de reparo em redes urbanas, o mais conveniente, transportável e rápido nas mesmas condições, determinado pelo grau de congelamento, pela natureza do solo aquecido e pela qualidade do revestimento, é o método de aquecimento com fornos elétricos reflexos. Como aquecedor no forno, é utilizado um fio de nicromo ou fechral com diâmetro de 3,5 mm, enrolado em espiral em um tubo de aço isolado com amianto (Fig. 16).
O refletor do forno é feito de uma parábola dobrada axialmente com uma distância do refletor refletor à espiral (foco) de 60 mm de alumínio, duralumínio ou chapa de aço cromado de 1 mm de espessura. O refletor reflete a energia térmica do forno, direcionando-a para a área do solo de sorvete aquecido. Para proteger o refletor de danos mecânicos, o forno é fechado com um invólucro de aço. Há um espaço de ar entre a caixa e o refletor, o que reduz a perda de calor por dissipação.
O forno reflexo está conectado à rede elétrica com uma tensão de 380/220/127 V.
Ao aquecer o solo, é montado um conjunto de três fornos reflexos monofásicos, que são conectados em uma estrela ou triângulo, de acordo com a tensão da rede. A área de aquecimento de um forno é de 0,4X1,5 m 2; potência de um conjunto de fornos é de 18 kW. 
Arroz. 16. Forno reflexo para aquecimento de solo congelado.
1 - elemento de aquecimento, 2 - refletor, 3 - invólucro; 4 - terminais de contato
O consumo de eletricidade para aquecimento de 1 m 3 de solo congelado é de aproximadamente 50 kWh com duração de aquecimento de 6 a 10 horas.
Ao usar fornos, também é necessário garantir condições de trabalho seguras. O local de aquecimento deve ser cercado, os terminais para conexão com um fio estão fechados e as espirais de vazamento não devem tocar o solo.
Aquecimento do solo congelado com fogo. Para isso, são usados combustíveis líquidos e gasosos. O óleo solar é usado como combustível líquido. Seu consumo é de 4-5 kg por 1 m 3 de solo aquecido. A instalação consiste em caixas e bicos. Com um comprimento de caixas de 20-25 m, a instalação por dia permite aquecer o solo a uma profundidade de 0,7-0,8 m.
O processo de aquecimento dura de 15 a 16 horas, durante o resto do dia ocorre o degelo do solo devido ao calor acumulado por sua camada superficial.
Um combustível mais eficiente e econômico para o aquecimento do solo é o gasoso.
O queimador a gás utilizado para este fim é um pedaço de tubo de aço com diâmetro de 18 mm com um cone oblato. As caixas hemisféricas são feitas de chapa de aço com espessura de 1,5 a 2,5 mm. Para economizar (perda de calor), as caixas são polvilhadas com uma camada de solo isolante de calor de até 100 mm de espessura. O custo de aquecimento do solo com combustível a gás é em média de 0,2 a 0,3 rub / m 3.
O aquecimento do solo com fogo é usado para uma pequena quantidade de trabalho (cavar poços e trincheiras para inserção). Um fogo é aceso depois de limpar o local de neve e gelo. Para maior eficiência de aquecimento, o fogo é coberto com chapas de ferro de 1,5 a 2 mm de espessura. Depois que o solo é aquecido a uma profundidade de 200-250 mm, que é definida com uma sonda de aço especial, o fogo pode queimar, após o que o solo descongelado é selecionado com pás. Em seguida, no fundo da depressão formada, faz-se novamente um incêndio, repetindo-se esta operação até que o solo congelado seja selecionado em toda a profundidade. No decorrer do trabalho de aquecimento do solo, é necessário garantir que a água do derretimento da neve e do gelo não inunde o fogo.
No processo de aquecimento do solo, os cabos existentes podem ser danificados como resultado do impacto do aquecedor. Como a experiência tem demonstrado, para a proteção adequada dos cabos existentes durante o aquecimento do solo, é necessário que uma camada de terra com espessura de pelo menos 200 mm seja mantida entre o aquecedor e o cabo durante todo o período de aquecimento.
Uma parte significativa do território da Rússia está localizada em áreas com invernos longos e severos. No entanto, a construção é realizada durante todo o ano, neste sentido, cerca de 15% do volume total de terraplanagem tem de ser realizado em condições de inverno e quando o solo está congelado. Uma característica do desenvolvimento do solo em estado congelado é que quando o solo congela, sua resistência mecânica aumenta e o desenvolvimento se torna mais difícil. No inverno, a intensidade do trabalho de escavação aumenta significativamente (trabalho manual em 4 ... 7 vezes, mecanizado em 3 ... 5 vezes), o uso de certos mecanismos é limitado - escavadeiras, tratores, raspadores, motoniveladoras, ao mesmo tempo tempo, as escavações no inverno podem ser realizadas sem inclinações. A água, com a qual há muitos problemas na estação quente, em estado congelado, torna-se uma aliada dos construtores. Às vezes não há necessidade de estaca-prancha, quase sempre para drenagem. Dependendo das condições locais específicas, os seguintes métodos de desenvolvimento do solo são usados:
■ proteção do solo contra o congelamento seguido de desenvolvimento por métodos convencionais;
■ descongelamento do solo com seu desenvolvimento em estado de descongelamento;
■ desenvolvimento do solo em estado congelado com afrouxamento preliminar;
■ desenvolvimento direto do solo congelado.
5.11.1. Protegendo o solo do congelamento
Este método baseia-se na criação artificial de uma cobertura de isolamento térmico na superfície da área prevista para o desenvolvimento no inverno, com o desenvolvimento do solo em estado descongelado. A proteção é realizada antes do início de temperaturas negativas estáveis, com a remoção precoce das águas superficiais da área isolada. São utilizados os seguintes métodos de revestimento de isolamento térmico: afrouxamento preliminar do solo, aração e gradagem do solo, afrouxamento cruzado, cobertura da superfície do solo com aquecedores, etc.
O afrouxamento preliminar do solo, bem como arar e gradar, é realizado na véspera do início do período de inverno no local destinado ao desenvolvimento em condições de inverno. Ao afrouxar a superfície do solo, a camada superior adquire uma estrutura solta com vazios fechados cheios de ar que possuem propriedades de isolamento térmico suficientes. A aragem é realizada com arados ou escarificadores de trator a uma profundidade de 30...35 cm, seguido de gradagem a uma profundidade de 15...20 cm. a profundidade total de congelamento é de aproximadamente 73. A cobertura de neve pode ser aumentada movendo a neve ao local com bulldozers ou motoniveladoras ou instalando várias fileiras de cercas de proteção de neve a partir de escudos de treliça medindo 2 X 2 m a uma distância de 20 ... 30 m da fileira perpendicular à direção dos ventos predominantes.
O afrouxamento profundo é realizado por escavadeiras a uma profundidade de 1,3. ..1,5 m transferindo o solo desenvolvido para o local onde a terraplenagem será localizada no futuro.
Afrouxamento transversal da superfície a uma profundidade de 30 ... 40 cm, cuja segunda camada está localizada em um ângulo de 60 ... .3,5 meses, a profundidade total de congelamento diminui drasticamente.
O pré-tratamento da superfície do solo por afrouxamento mecânico é especialmente eficaz no aquecimento dessas áreas da terra.
Abrigo da superfície do solo com aquecedores. Para isso, são usados materiais locais baratos - folhas de árvores, musgo seco, turfa, esteiras de palha, aparas, serragem, neve. A maneira mais fácil é colocar esses aquecedores com uma espessura de camada de 20 ... 40 cm diretamente no chão. Esse isolamento de superfície é usado principalmente para pequenos recessos.
Abrigo com uma camada de ar. Mais eficaz é o uso de materiais locais em combinação com um entreferro. Para fazer isso, canteiros de 8 ... 0,10 cm de espessura são dispostos na superfície do solo, lajes ou outro material improvisado - galhos, hastes, juncos - são dispostos sobre eles; uma camada de serragem ou aparas de madeira de 15 a 20 cm de espessura é derramada sobre eles por cima, protegendo-os de serem levados pelo vento. Esse abrigo é extremamente eficaz nas condições da Rússia central, na verdade protege o solo do congelamento durante o inverno. É aconselhável aumentar a área de abrigo (isolamento) de cada lado em 2 ... 3 m, o que protegerá o solo do congelamento não apenas de cima, mas também de lado.
Com o início do desenvolvimento do solo, deve ser realizado em ritmo acelerado, imediatamente em toda a profundidade necessária e em pequenas áreas. Nesse caso, a camada isolante deve ser removida apenas na área desenvolvida, caso contrário, em geadas severas, uma crosta de solo congelada se formará rapidamente, dificultando a execução do trabalho.
5.11.2. Método de descongelamento do solo com seu desenvolvimento em estado de descongelamento
O degelo ocorre devido aos efeitos térmicos e é caracterizado por uma significativa intensidade de mão de obra e custos de energia. É usado em casos raros quando outros métodos são inaceitáveis ou inaceitáveis - perto de comunicações e cabos existentes, em condições apertadas, durante trabalhos de emergência e reparos.
Os métodos de degelo são classificados de acordo com a direção de propagação do calor no solo e de acordo com o transportador de calor utilizado (combustão de combustível, vapor, água quente, eletricidade). Na direção do descongelamento, todos os métodos são divididos em três grupos.
Solo descongelando de cima para baixo. O calor se propaga na direção vertical da superfície do dia até o solo. O método é o mais simples, praticamente não requer trabalho preparatório, é mais frequentemente aplicável na prática, embora do ponto de vista econômico do consumo de energia seja o mais imperfeito, pois a fonte de calor está localizada na zona de ar frio, portanto perdas significativas de energia para o espaço circundante são inevitáveis.
Solo descongelando de baixo para cima. O calor se espalha do limite inferior do solo congelado para a superfície do dia. O método é o mais econômico, pois a soldagem ocorre sob a proteção da crosta congelada do solo e a perda de calor no espaço é praticamente excluída. A energia térmica necessária pode ser parcialmente economizada deixando a crosta superior do solo em estado congelado. Tem a temperatura mais baixa, por isso requer muita energia para soldar. Mas essa fina camada de solo de 10...15 cm será desenvolvida livremente por uma escavadeira, para isso bastará a potência da máquina. A principal desvantagem deste método é a necessidade de realizar operações preparatórias de trabalho intensivo, o que limita seu escopo.
O descongelamento radial do solo ocupa uma posição intermediária entre os dois métodos anteriores em termos de consumo de energia térmica. O calor é distribuído radialmente no solo a partir de elementos de aquecimento instalados verticalmente, mas para instalá-los e conectá-los ao trabalho, é necessário um trabalho preparatório significativo.
Para realizar o descongelamento do solo usando qualquer um desses três métodos, é necessário primeiro limpar a área de neve para não desperdiçar energia térmica no descongelamento e é inaceitável umedecer demais o solo.
Dependendo do transportador de calor utilizado, existem vários métodos de descongelamento.
Descongelamento por combustão direta de combustível. Se no inverno for necessário cavar 1 ... 2 buracos, a solução mais simples é sobreviver com um simples fogo. Manter o fogo durante o turno levará ao degelo do solo sob ele em 30 ... você pode acender o fogo novamente ou desenvolver o solo descongelado e fazer uma fogueira no fundo do poço. O método é usado muito raramente, pois apenas uma pequena parte da energia térmica é gasta produtivamente.
O método de incêndio é aplicável para extrair pequenas valas, uma estrutura de ligação (Fig. 5.41) é usada a partir de várias caixas de metal do tipo truncado, das quais uma galeria do comprimento necessário é facilmente montada, na primeira delas eles organizam uma câmara de combustão para combustível sólido ou líquido (lenha, combustível líquido e gasoso com combustão através do bico). A energia térmica move-se para o tubo de escape da última caixa, que cria a tiragem necessária, graças à qual os gases quentes passam por toda a galeria e o solo sob as caixas aquece ao longo de todo o comprimento. É desejável isolar a parte superior da caixa, muitas vezes o solo descongelado é usado como aquecedor. Após a troca, a unidade é removida, a faixa de solo descongelada é coberta com serragem, continuando a soldagem devido ao calor acumulado no solo.
Aquecimento elétrico. A essência deste método é passar uma corrente elétrica através do solo, pelo que adquire uma temperatura positiva. Use eletrodos horizontais e verticais na forma de hastes ou tiras de aço. Para o movimento inicial da corrente elétrica entre as hastes, é necessário criar um meio condutor. Tal ambiente pode ser solo descongelado, se os eletrodos forem martelados no solo no solo descongelado, ou na superfície do solo, limpa de neve, despeje uma camada de serragem de 15 ... 20 cm de espessura, umedecida com solução salina solução com uma concentração de 0,2-0,5%. Inicialmente, a serragem molhada é um elemento condutor. Sob a influência do calor gerado na camada de serragem, a camada superior do solo aquece, solda e se torna um condutor de corrente de um eletrodo para outro. Sob a influência do calor, as camadas subjacentes do solo são descongeladas. Posteriormente, a distribuição da energia térmica é realizada principalmente na espessura do solo, a camada de serragem protege apenas a área aquecida da perda de calor para a atmosfera, para o que é aconselhável cobrir a camada de serragem com materiais laminados ou escudos. Este método é bastante eficaz em uma profundidade de congelamento ou descongelamento do solo de até 0,7 m. O consumo de eletricidade para aquecimento de 1 m3 de solo varia entre 150 ... 300 kWh, a temperatura da serragem aquecida não excede 80 ... 90 ° C .
Arroz. 5.41. Planta para descongelar o solo com combustível líquido:
a - visão geral; b - esquema de isolamento da caixa; 1 - bocal; 2 - isolamento (aspersão com solo descongelado); 3 - caixas; 4 - tubo de escape; 5 - cavidade do solo descongelado
Descongelamento do solo com eletrodos de tira colocados na superfície do solo, limpos de neve e detritos, o mais nivelado possível. As extremidades do ferro de tiras são dobradas para cima em 15 ... 20 cm para conexão com fios elétricos. A superfície da área aquecida é coberta com uma camada de serragem de 15 ... 20 cm de espessura umedecida com uma solução de cloreto de sódio ou cálcio com consistência de 0,2 ... 0,5%. Como o solo no estado congelado não é condutor, no primeiro estágio a corrente se move pela serragem umedecida com a solução. Além disso, a camada superior do solo aquece e a água descongelada começa a conduzir uma corrente elétrica, o processo acaba se aprofundando no solo, a serragem começa a atuar como uma proteção térmica da área aquecida da perda de calor para a atmosfera. A serragem de cima geralmente é coberta com papel de cobertura, glassine, escudos e outros materiais de proteção. O método é aplicável a uma profundidade de aquecimento de até 0,6 ... 0,7 m, pois em profundidades maiores a tensão cai, os solos são menos intensamente incluídos no trabalho, aquecem muito mais lentamente. Além disso, eles estão suficientemente saturados com água desde o outono, o que requer mais energia para entrar em estado de descongelamento. O consumo de energia varia de 50-85 kWh por 1 m3 de solo.
Descongelamento do solo com eletrodos de haste (Fig. 5.42). Este método é realizado de cima para baixo, de baixo para cima e métodos combinados. Quando o solo é descongelado com eletrodos verticais, barras de ferro de reforço com extremidade inferior pontiaguda são inseridas no solo em padrão quadriculado, geralmente usando uma estrutura de 4x4 m com fios tensionados transversalmente; a distância entre os eletrodos está na faixa de 0,5-0,8 m.
Arroz. 5.42. Descongelamento do solo com eletrodos profundos:
a - de baixo para cima; b - de cima para baixo; 1 - solo descongelado; 2 - solo congelado; 3 - fio elétrico; 4 - eletrodo, 5 - camada de material impermeabilizante; 6 - uma camada de serragem; I-IV - camadas de descongelamento
Ao aquecer de cima para baixo, a superfície é preliminarmente limpa de neve e gelo, as hastes são enterradas no solo em 20 ... 25 cm, uma camada de serragem embebida em uma solução salina é colocada. À medida que o solo aquece, os eletrodos são inseridos mais profundamente no solo. A profundidade ideal de aquecimento será de 0,7 ... 1,5 m. A duração do descongelamento do solo pela influência da corrente elétrica é de aproximadamente 1,5 ... ...2 dias A distância entre os eletrodos é de 40...80 cm, o consumo de energia é reduzido em 15...20% em relação aos eletrodos de tira e chega a 40...75 kWh por 1 m3 de solo.
Ao aquecer a partir do fundo, os poços são perfurados e os eletrodos são inseridos a uma profundidade que excede a profundidade do solo congelado em 15 ... 20 cm. A corrente entre os eletrodos flui através do solo descongelado abaixo do nível de congelamento, quando aquecido, o solo aquece as camadas sobrejacentes, que também estão incluídas no trabalho. Com este método, não é necessária uma camada de serragem. O consumo de energia é de 15...40 kW/h por 1 m3 de solo.
O terceiro, método combinado, ocorrerá quando os eletrodos forem enterrados no solo descongelado subjacente e um enchimento de serragem impregnado com solução salina é colocado na superfície do dia. O circuito elétrico será fechado na parte superior e inferior, o degelo do solo ocorrerá de cima para baixo e de baixo para cima ao mesmo tempo. Como a complexidade dos trabalhos preparatórios com este método é a mais alta, seu uso pode ser justificado apenas em casos excepcionais, quando é necessário o degelo acelerado do solo.
Descongelamento por correntes de alta frequência. Este método permite reduzir drasticamente o trabalho preparatório, pois o solo congelado retém a condutividade às correntes de alta frequência, portanto, não há necessidade de uma grande penetração dos eletrodos no solo e do preenchimento de serragem. A distância entre os eletrodos pode ser aumentada para 1,2 m, ou seja, seu número é quase metade. O processo de descongelamento do solo prossegue de forma relativamente rápida. O uso limitado do método está associado à produção insuficiente de geradores de corrente de alta frequência.
Um dos métodos que agora perderam sua eficácia e foram substituídos por outros mais modernos é o descongelamento do solo com agulhas de vapor ou água. Para este dia, é necessário ter fontes de água quente e vapor, com uma pequena profundidade de até 0,8 m de congelamento do solo. As agulhas de vapor são tubos de metal com até 2 m de comprimento e 25...50 mm de diâmetro. Uma ponta com furos com diâmetro de 2 ... 3 mm é montada na parte inferior do tubo. As agulhas são conectadas à tubulação de vapor com mangueiras de borracha flexíveis com torneiras. As agulhas são inseridas em poços previamente perfurados a uma profundidade aproximadamente igual a 70% da profundidade de degelo. Os poços são fechados com tampas de proteção, equipadas com bucins para passagem da agulha de vapor. O vapor é fornecido sob pressão de 0,06...0,07 MPa. Depois de instalar as tampas acumuladas, a superfície aquecida é coberta com uma camada de material de isolamento térmico, na maioria das vezes serragem. As agulhas são escalonadas com uma distância entre os centros de 1 1,5 m.
O consumo de vapor por 1 m3 de solo é de 50 ... 100 kg. Devido à liberação de calor latente de vaporização pelo vapor no solo, o aquecimento do solo é especialmente intenso. Este método requer cerca de 2 vezes mais energia térmica do que o método do eletrodo vertical.
Descongelamento do solo por aquecedores elétricos térmicos. Este método é baseado na transferência de calor para o solo congelado por contato. Como principal meio técnico, são utilizados tapetes elétricos, feitos de um material especial condutor de calor através do qual é passada uma corrente elétrica. Tapetes retangulares, cujas dimensões podem cobrir a superfície de 4 ... 8 m2, são colocados na área descongelada e conectados a uma fonte de alimentação de 220 V. Neste caso, o calor gerado se espalha efetivamente de cima para baixo na espessura do solo congelado, o que leva ao seu descongelamento. O tempo necessário para o descongelamento depende da temperatura ambiente e da profundidade de congelamento do solo e é em média de 15 a 20 horas.
5.11.3. Desenvolvimento do solo em estado congelado com afrouxamento preliminar
O afrouxamento do solo congelado com posterior desenvolvimento por máquinas de terraplenagem e terraplenagem é realizado por um método mecânico ou explosivo.
O afrouxamento mecânico do solo congelado usando máquinas de construção modernas com maior potência está se tornando mais comum. De acordo com os requisitos do ambiente, antes do desenvolvimento do solo no inverno, é necessário remover uma camada de solo vegetal do local planejado para o desenvolvimento no outono com um trator. O afrouxamento mecânico é baseado em cortar, rachar ou lascar solo congelado por ação estática (Fig. 5.43) ou dinâmica.
Arroz. 5.43. Afrouxamento do solo congelado por impacto estático:
a - bulldozer com dentes ativos, b - escavadora-estripador, 1 - sentido de desaperto
Com um impacto dinâmico no solo, é partido ou lascado por martelos de queda livre e direcionais (Fig. 5.44). Desta forma, o afrouxamento do solo é realizado por martelos de queda livre (martelos de esfera e de cunha) suspensos em cordas nas lanças da escavadeira, ou por martelos direcionais, quando o afrouxamento é realizado por lascamento do solo. O afrouxamento mecânico permite seu desenvolvimento por máquinas de terraplenagem e terraplenagem. Martelos pesando até 5 toneladas são lançados de uma altura de 5 ... 8 m: um martelo em forma de bola é recomendado para soltar solos arenosos e arenosos, martelos de cunha - para argila (com uma profundidade de congelamento de 0,5 ... 0,7 m). Como martelo direcional, os martelos a diesel em escavadeiras ou tratores são amplamente utilizados; eles permitem destruir o solo congelado a uma profundidade de até 1,3 m (Fig. 5.45).
O efeito estático é baseado na força de corte contínua no solo congelado de um corpo de trabalho especial - um dente escarificador, que pode ser o equipamento de trabalho de uma escavadeira hidráulica de retroescavadeira ou ser um acessório em tratores potentes.
Afrouxar com escarificadores estáticos baseados em trator implica uma faca especial (dente) como acessório, cuja força de corte é criada devido à força de tração do trator.
As máquinas deste tipo são projetadas para o afrouxamento do solo camada por camada até uma profundidade de 0,3 ... 0,4 m. O número de dentes depende da potência do trator, com uma potência mínima de 250 hp. um dente é usado. O afrouxamento do solo é feito por penetrações camada a camada paralelas a cada 0,5 m seguidas de penetrações transversais em um ângulo de 60...900 em relação às anteriores. O movimento do solo solto para o lixão é realizado por tratores. É aconselhável anexar acessórios diretamente ao trator e usá-lo para mover independentemente o solo solto (consulte a Fig. 5.21). Capacidade do escarificador 15...20 m3/h.
A capacidade dos escarificadores estáticos de desenvolver solo congelado em camadas torna possível usá-los independentemente da profundidade do congelamento do solo. Rippers modernos baseados em tratores com equipamentos bulldozer, devido às suas amplas capacidades tecnológicas, são amplamente utilizados na construção. Isso se deve à sua alta eficiência econômica. Assim, o custo de desenvolvimento do solo com o uso de rippers em comparação com o método explosivo de afrouxamento é 2...3 vezes menor. A profundidade de desaperto destas máquinas é de 700...1400 mm.
Fig.5.45. O esquema de operação conjunta de um martelo a diesel e uma escavadeira de pá reta
O afrouxamento por explosão de solos congelados é eficaz no caso de volumes significativos de desenvolvimento de solo congelado. O método é usado principalmente em áreas não desenvolvidas e em áreas construídas limitadas - usando abrigos e localizadores de explosão (placas de carga pesada).
Dependendo da profundidade de congelamento do solo, o jateamento é realizado (Fig. 5.46):
■ o método de detonação e cargas de fenda a uma profundidade de congelamento do solo de até 2 m;
■ utilizando cargas de furos e ranhuras a uma profundidade de congelação superior a 2 m.
Os furos são perfurados com um diâmetro de 22 ... 50 mm, poços - 900 ... 1100 mm, a distância entre as linhas é tomada de 1 a 1,5 M. Tipo de moagem Vymi myaptnyami ou máquinas de barra. Das três ranhuras vizinhas, o explosivo é colocado apenas nas ranhuras intermediárias, externas e intermediárias para compensar o deslocamento do solo congelado durante a explosão e reduzir o efeito sísmico. As ranhuras são carregadas com cargas alongadas ou concentradas, após o que são cobertas com areia derretida por cima. Com desempenho de alta qualidade do trabalho preparatório no processo de detonação, o solo congelado é completamente esmagado sem danificar as paredes do poço ou vala.
Arroz. 5.46. Métodos para soltar solo congelado por explosão:
a - cargas de detonação; b - o mesmo, fundo de poço; em - o mesmo, caldeira; g - o mesmo, com câmara pequena; e, f - o mesmo, câmara; g - o mesmo, ranhurado; 1 - carga explosiva; 2 - derivação; 3 - rosto peito; 4 - manga; 5 - poço; b - adi; 7 - slot de trabalho; 8 - lacuna de compensação
O solo solto por explosões é desenvolvido por escavadeiras ou máquinas de terraplenagem.
5.11.4. Desenvolvimento direto do solo congelado
O desenvolvimento (sem afrouxamento preliminar) pode ser realizado por dois métodos - bloco e mecânico.
O método de mineração de blocos é aplicável a grandes áreas e baseia-se no fato de que a solidez do solo congelado é quebrada cortando-o em blocos. Com a ajuda de acessórios em um trator - uma máquina de barra, o solo é cortado com penetrações mutuamente perpendiculares em blocos de 0,6 ... 1,0 m de largura (Fig. 5.47). Com uma profundidade de congelamento rasa (até 0,6 m), basta fazer cortes longitudinais.
As máquinas de barra que cortam ranhuras possuem uma, duas ou três correntes de corte montadas em tratores ou escavadeiras de valas. As máquinas de barra permitem cortar ranhuras de 1,2 ... 2,5 m de profundidade em solo congelado, utilizam dentes de aço com ponta de liga durável, que prolonga sua vida útil e, quando desgastadas ou desgastadas, permitem que sejam rapidamente substituído. A distância entre as barras é tomada, dependendo do solo, após 60 ... 100 cm. O desenvolvimento é realizado por retroescavadeiras com caçamba grande ou blocos de solo são arrastados do local desenvolvido para o lixão por tratores ou concedentes .
Fig.5.47. Esquema de desenvolvimento de blocos do solo:
a - corte de ranhuras com máquina de barra; b - o mesmo, com a extração de blocos por trator; c - desenvolvimento de cava com extração de blocos de solo congelado com guindaste; I - camada de solo congelado; 2 - correntes de corte (barras); 3 - escavadeira; 4 - rachaduras em solo congelado; 5 - blocos picados de solo; 6 - blocos movidos da plataforma; 7 - mesas de guindaste; 8 - veículo; 9 - aperto de carrapato; 10 - guindaste de construção; 11 - trator
O método mecânico é baseado em uma força e, mais frequentemente, em combinação com um efeito de choque ou vibração em uma matriz de solo congelado. O método é implementado usando máquinas convencionais de terraplenagem e terraplenagem e máquinas com corpos de trabalho especialmente projetados para condições de inverno (Fig. 5.48).
Máquinas seriadas convencionais são usadas no período inicial do inverno, quando a profundidade de congelamento do solo é insignificante. Uma escavadeira dianteira e retroescavadeira pode desenvolver solo a uma profundidade de congelamento de 0,25 ... 0,3 m; com um balde com capacidade superior a 0,65 m3-0,4 m3; escavadeira dragline - até 0,15 m; tratores e raspadores são capazes de desenvolver solo congelado a uma profundidade de 15 cm.
Arroz. 5,48. Método mecânico de escavação direta de solo:
a - caçamba de escavadeira com dentes ativos; b - escavação do solo com retroescavadeira e pinça de preensão; c - máquina de terraplenagem e fresadora; 1 - balde; 2 - dente de balde; 3 - baterista; 4 - vibrador; 5 - dispositivo de preensão; b - lâmina de trator; 7 - cilindro hidráulico para elevação e abaixamento do corpo de trabalho; 8 - corpo de trabalho (cortador)
Para condições de inverno, foi desenvolvido equipamento especial para escavadeiras de caçamba única - caçambas com dentes ativos de impacto vibro e caçambas com um dispositivo de pinça. O consumo de energia para cortar o solo é cerca de 10 vezes maior do que para picar. A montagem de mecanismos de vibro-impacto na ponta da caçamba da escavadeira, semelhante em operação a uma britadeira, traz bons resultados. Devido à força de corte excessiva, essas escavadeiras de caçamba única podem desenvolver uma série de solo congelado em camadas. O processo de soltar e escavar o solo é o mesmo.
O desenvolvimento do solo também é realizado por escavadeiras de roda de caçamba especialmente projetadas para abertura de valas em solo congelado. Para isso, é utilizada uma ferramenta de corte especial na forma de presas, dentes ou coroas com insertos de metal duro, montados em baldes. Na fig. 5.48, a mostra o corpo de trabalho de uma escavadeira de roda de caçamba com dentes ativos para o desenvolvimento de solos rochosos e congelados.
O desenvolvimento do solo camada por camada pode ser realizado com uma máquina especializada de terraplenagem e fresadora que remove cavacos de até 0,3 m de profundidade e 2,6 m de largura. kit.