Технология и механизация земляных работ в зимних условиях: Учебное пособие, страница 19

Наиболее оптимальной областью применения горизонтальных электродов являются грунты с глубиной промерзания не более  0,8 м,  а также обладающие малой электропроводностью либо имеющие значительное количество посторонних включений, не позволяющих забить вертикальные электроды. Продолжительность оттаивания 1 м³ грунта на глубину до  0,8 м составляет  20-25 часов  при  максимальной  мощности 8 кВт на 1 м³ прогреваемого грунта. Расстояние между электродами диаметром  20 мм  принимается в зависимости от напряжения (таблица 9).

Таблица 9 - расстояние между электродами в зависимости от напряжения

Способ оттаивания грунта при помощи вертикальных электродов (рисунок 15) более эффективен и может применяться при глубине промерзания более 0,8 м.

а - при распространении зоны оттаивания сверху вниз;   б - то же, снизу вверх

1 - слой опилок: 2 - электроды; 3 - токопроводящие провода; 4 - мерзлый грунт; 6 - снег

I-III - порядок оттаивания слоев грунта

Рисунок 15 - Оттаивание мерзлого грунта с помощью вертикальных электродов

При этом способе распространение тепла и направление оттаивания грунта могут быть сверху вниз или снизу вверх, как это показано на рисунке 15 стрелками у пунктирных линий, что определяет характер электроразогрева, порядок установки электродов и их размеры. В первом случае электроды из арматурной стали диаметром не более  14 мм забивают в грунт с расстоянием  40-70 см,  на глубину  20-25 см с последующим заглублением по мере оттаивания, не доводя их концы до границы мерзлого грунта на      10-15 см. Длина электродов при этом должна быть предельно необходимой, без излишних запасов, что создает экономию материала и облегчает работу по их погружению. Нижний конец электрода заостряют, а к верхнему, который должен выступать над дневной поверхностью не  более  чем  на  20-25 см,  приваривают провод для подключения электрода к электросети. Чтобы первоначально замкнуть электрическую цепь и начать процесс оттаивания, поверхность грунта между электродами покрывают слоем опилок, смоченных солевым раствором. В дальнейшем, когда верхние слои размороженного грунта постепенно включаются в работу, высохшие при нагреве опилки выполняют роль утеплителя, уменьшая теплопотери грунта в окружающую среду.

При направлении оттаивания снизу вверх электроды  диаметром  20-22 мм  забивают  в  шахматном порядке на  расстоянии  0,5-0,7 м  друг  от друга через всю толщину мерзлого грунта в талый грунт не менее чем  на  10-12 см.   В этом случае цепь электрического тока в начальный момент размораживания замыкается через талый грунт, который нагревается и своим теплом оттаивает вышерасположенные слои. Последние аналогичным образом действуют на более верхние слои мерзлого грунта, увеличивая, тем самым зону оттаивания.

Этот способ имеет явные преимущества перед первым, так как полностью исключает затраты на устройство слоя опилок и удаление снега с участка оттаивания и снижает потери тепла в атмосферу практически до нуля. Кроме того, отогрев грунта можно прекратить, не доводя зону оттаивания грунта на 15-20 см   до  дневной  поверхности,  так  как, во-первых, этот грунт может оттаять за счет тепла, накопленного в нижних слоях; во-вторых, существующие экскаваторы способны разрабатывать мерзлую корку толщиной  до  40 см  (при емкости ковша экскаватора  0,5 м³ и более). Все это уменьшает расход электроэнергии в 2-2,5 раза по сравнению с другими способами.

Электроды в мерзлый грунт можно забивать при помощи отбойного молотка с несколько видоизмененным рабочим органом. Для этого к пике с предварительно обрезанной частью приваривается круглый  ударник  диаметром  75 см  из  толстой  листовой стали, либо пика обрезается по самое основание, а электрод заводится в патрон отбойного молотка до соприкосновения с пикой в зоне удерживающей буксы.