Технология и механизация земляных работ в зимних условиях: Учебное пособие, страница 20

Однако, несмотря на достоинства оттаивания мерзлого грунта вертикальными электродами, применять этот способ на грунтах с большими каменными включениями практически невозможно из-за трудности забивки электродов на необходимую глубину.

Широкое применение находит оттаивание мерзлого грунта электрическими иглами. Простота их изготовления и широкий диапазон возможности изменения их температуры и мощности делают электрические иглы особенно удобными при производстве работ по оттаиванию.

Существуют различные конструкции электрических игл, которые в основном различаются по их мощности и температуре.

Электроигла с нижним нагревом конструкции инженера И.А. Кудрина представляет собой цельнотянутую стальную трубу диаметром  42-60 мм  и длиной  1200-1500 мм  (рисунок 16).  В трубу вставляют электронагревательную нихромовую спираль и плотно засыпают ее чистым кварцевым песком. В нижней части иглы спираль образует шесть секций длиной 500 мм.   В верхней части игла имеет вилку для подсоединения к электросети.

Радиус оттаивания иглы  0,3-0,4 м,  время оттаивания 10-12 часов, глубина оттаивания 1,5 м, энергоемкость оттаивания 30-35 кВт·час/м³.

1 - стальная труба Ǿ 42-60 мм;  2 - электронагревательная нихромовая спираль; 3 - кварцевый песок

Рисунок 16 - Электроигла конструкции И.А. Кудрина

Время оттаивания грунта иглами определяется по формуле профессора В.В. Мачинского:

, где  - диаметр прогретого цилиндра грунта за время Z;

 - коэффициент теплопроводности грунта;

 - коэффициент теплопередачи между теплоносителем и грунтом (при расчетах его можно принимать: для сухих прослоек равным

30 ккал/ м²·ч, для мокрых - 50 ккал/ м²·ч);

 - диаметр иглы.

Простым, надежным и безопасным является метод прогревания мерзлых грунтов с помощью коаксиальных электронагревателей (рисунок 17).

Коаксиальный электронагреватель состоит из двух стальных труб диаметром 13 и 25 мм,  помещенных одна в другую соосно. С одной стороны концы труб наглухо заваривают при помощи уплотнительного кольца, с другой оборудуют клеммами для подсоединения к источнику питания - трансформаторам типа УПБ-60 или ТМО-50, применяемым в большинстве случаев для электропрогрева бетонной смеси. Зазор между трубами заполняют кварцевым или речным, хорошо прокаленным песком и заливают жидким стеклом. Во избежание утечки песка сверху зазор плотно герметизируют при помощи шнурового асбеста, смоченного жидким стеклом.

1 - труба Ǿ 25 мм; 2 - асбест; 3 - клеммы;

4 - сухой песок с жидким стеклом;

5 - труба Ǿ 13 мм;  6 - сваренные концы труб

Рисунок 17 - Схема коаксиального электронагревателя

На площадке, подлежащей прогреванию, пробуривают шпуры на расстоянии  800-1000 мм  друг от друга по ряду и  1000-1500 мм  между соседними рядами. Работу выполняют ручными пневмосверлами, технические характеристики которых приведены в таблице 10, или ручными воздушными термобурами.

В шпуры погружают нагреватели, которые питаются от трансформаторов, подключенных последовательно. Радиус оттаивания  0,3-0,5 м,  время оттаивания  10-12 часов,  максимальная глубина до  1,5 м. Расход  электроэнергии  на  1 м  мерзлого  грунта  составляет 5-8 кВт·час.

Таблица 10 - Технические характеристики ручных пневмосверл