Способы прогрева грунта
Разработка грунта, связанная с рытьем траншеи в зимних условиях, осложняется необходимостью предварительной подготовки и прогрева мороженого грунта.
В городских условиях, при наличии большого количества действующих кабельных линий и других подземных коммуникаций применение ударных инструментов (отбойных молотков, ломов, клиньев и др.) невозможно из-за опасности механического повреждения действующих кабельных линий и других подземных коммуникаций. Поэтому мерзлый грунт до начала работ по рытью траншеи в зоне действующих кабельных линий должен быть предварительно отогрет с тем, чтобы земляные работы вести лопатами без применения ударного инструмента. Наиболее распространенными методами искусственного оттаивания являются термический и электротермический способы.
Методы прогрева грунтов при производстве земляных работ в осенне-зимний период
- Электрическими рефлекторными печами
- Электрическими горизонтальными и вертикальными стальными электродами
- Огневой способ. Костры
- Химический способ размораживания грунтов
- Паровыми и водяными иглами
- Горячим сыпучим теплоносителем (песок, шлак, щебень, грунт, отходы дорожного производства — асфальтобетонная крошка)
- Трубчатые электронагреватели (ТЭНы)
- Токами высокой частоты
- Гидравлическими станциями типа устройства для прогрева почвы от Wacker Neuson
Рассмотрим вкратце данные технологии, их преимущества и недостатки. При этом одним из основных критериев возможности применения той или иной технологии размораживания грунтов в ОАО «ОЭК» будет являться простота и безопасность выполнения работ, а также скорость размораживания грунтов.
Электрическая рефлекторная печь
Как показал опыт ведения ремонтных работ в условиях городских сетей, наиболее удобным, транспортабельным и быстрым является метод отогрева электрическими рефлекторными печами. В качестве нагревателя в печи применяется нихромовая проволока диаметром 3,5 мм. Рефлектор печи изготовляется из согнутого по оси в параболу с расстоянием от отражающего рефлектора до спирали (фокус) 60 мм алюминиевого, дюралюминиевого или стального хромированного листа толщиной 1 мм. Рефлектор отражает тепловую энергию печи, направляя ее на участок отогреваемого мороженого грунта. Для защиты рефлектора от механических повреждений печь закрывается стальным кожухом. Между кожухом и рефлектором имеется воздушный промежуток, что сокращает потери тепла от рассеивания. Рефлекторная печь присоединяется к электрической сети напряжением 380/220/127 В. При отогреве грунта собирается комплект из трех однофазных рефлекторных печей, которые соединяют в звезду или треугольник соответственно напряжению сети. Площадь отогрева одной печи составляет 0,4X1,5 м 2 ; мощность комплекта печей 18 кВт.
Рис. Рефлекторная печь для отогрева мороженого грунта. 1 — нагревательный элемент, 2 — рефлектор, 3 — кожух; 4 — контактные зажимы
Расход электроэнергии для отогрева 1 м 3 мороженого грунта составляет примерно 50 кВт-ч при продолжительности отогрева от 6 до 10 ч. При пользовании печами необходимо также обеспечить безопасные условия производства работ. Место отогрева должно быть ограждено, контактные зажимы для присоединения проводом закрыты, а спирали течи не должны касаться грунта.
Недостатки данного способа: опыт эксплуатации данных устройств в ОАО «МОЭСК» показал необходимость тщательного обслуживания (постоянный надзор за работой) для исключения возможности поражения электрическим током, в следствии перегрева контактов. Незначительная площадь оттаивания. Необходимость организации электроснабжения (стационарными или передвижными источниками, исходя из средней площади прогрева как минимум до 20 кВт/ч).
Тепловые потери в следствии невозможности укрытия данных установок и как следствие низкий КПД (в случае их утепления -возможен перегрев и выход из строя).
Преимущества: при наличии источников питания
быстрая транспортировка и настройка в работу. Относительно малый по времени период оттаивания — до 10 час. Энергозатраты на оттаивание средней площадки площадью 16 м 2 на глубину 0,5 м составляют 400 кВт-час.
Электрические горизонтальные и вертикальные стальные электроды
При оттаивании грунта горизонтальными электродами по поверхности грунта укладывают электроды из полосовой или круглой стали, концы которых отгибают на 15. 20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15. 20 см, которые смачивают солевым раствором с концентрацией 0,2. 0,5 % с таким расчетом, чтобы масса раствора была не менее массы опилок. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом, так как замерзший грунт не является проводником. Под воздействием теплоты, генерируемой в слое опилок, оттаивает верхний слой грунта, который превращается в проводник тока от электрода к электроду. После этого под воздействием теплоты начинает оттаивать следующий слой грунта, а затем нижележащие слои. В дальнейшем опилочный слой защищает отогреваемый участок от потерь теплоты в атмосферу, для чего слой опилок покрывают толем или щитами. Этот способ применяют при глубине промерзания фунта до 0,7 м. Оттаивание грунта вертикальными электродами осуществляют с применением стержней из арматурной стали с заостренными нижними концами. При глубине промерзания 0,7 м их забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 20. 25 см, а по мере оттаивания верхних слоев грунта погружают на большую глубину. При оттаивании сверху вниз необходимо систематически убирать снег и устраивать опилочную засыпку, увлажненную солевым раствором. Режим прогрева при стержневых электродах такой же, как и при полосовых, причем во время отключения электроэнергии электроды следует последовательно заглублять по мере прогрева грунта до 1,3. 1,5 м. После отключения электроэнергии в течение 1. 2 дней глубина оттаивания продолжает увеличиваться за счет аккумулированной в грунте теплоты под защитой опилочного слоя. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при способе горизонтальных электродов.
Расход электроэнергии приданных способах размораживания составляет от 42 до 60 кВт/ч на 1 м 3 мороженого грунта при длительности отогрева от 24 до 30 ч. Работы по размораживанию грунта электрическим током должны производиться под надзором квалифицированного персонала, ответственного за соблюдение режима отогрева, обеспечения безопасности работ и исправности оборудования. Указанные требования и сложности их выполнения, естественно, ограничивают возможности применения этого способа.
Недостатками данного способа является: Возможность поражения электрическим током. Необходимость организации электроснабжения (стационарными или передвижными источниками, исходя из средней площади прогрева 16 м 2 до 180 кВт/ч). Необходимость подготовительных работ (сборка установки, утепление, а в случае вертикальных — бурение шурфов). Постоянный и тщательный контроль работы устройства. Продолжительность периода оттаивания на необходимую глубину — от 24 до 30 ч. Преимущества: простота в изготовлении (при наличии источника питания). Энергозатраты на оттаивание средней площадки площадью 16 м 2 на глубину 0,5 м составляют 480 кВт/час
Огневой способ. Костры — открытое пламя
Огневой способ основан на оттаивании грунта путем сжиганием твердого или жидкого топлива в агрегате звеньевого типа, состоящего т ряда металлических коробов в форме разрезанных, по продольной оси усеченных, конусов, из которых собирают сплошную галерею. Первый из коробов представляет собой камеру сгорания, в которой сжигают топливо. Вытяжная труба последнего короба обеспечивает тягу. Для уменьшения тепловых потерь галерею утепляют.
Рис. 3.15. Оттаивание грунта огневым способом (размеры в метрах); 1 — камера сгорания; 2 — вытяжная труба; 3 — обсыпка талым грунтом
Недостатками данной технологии является: длительный по времени процесс размораживания, наличие вспомогательных работ по устройству (разборке) конструкции, постоянный надзор за процессом, большие тепловые потери, вредные выбросы от сжигаемого топлива.
Преимущества: в условиях г. Москва отсутствуют.
Производство работ по размораживанию грунтов с использованием открытого огня (костры) невозможно ввиду запрета на работы с применением открытого огня на территории Москвы.
Химический способ размораживания грунтов
При производстве работ по данной технологии в ранее подготовленные шпуры заливается нагретый раствор реагентов (хлористого натрия). Раствор реагента (хлористого натрия), введенный в грунт, растворяет кристаллы льда, цементирующие минеральный скелет мерзлого грунта, нарушая сцепление его частиц. Химические реагенты запиваются в шпуры, которые бурятся на глубину, равную 0,7. 0,8 глубины промерзания, размещаемые в шахматном порядке на расстояние 0,6. 1 м друг от друга. При глубине промерзания 1,5. 1,8 м длительность размораживания составляет в среднем 6. 8 дней.
Недостатками донной технологи и является: длительный по времени процесс размораживания, наличие вспомогательных работ по устройству шурфов, возможность экологического загрязнения грунтов на близлежащей территории, засоление размораживаемых участков грунта и невозможность их дальнейшего использования.
Преимущества: простота в технологии, низкая стоимость, отсутствие необходимости обслуживания.
Паровые и водяные иглы
Паровое оттаивание основано на впуске пара в грунт, для чего применяют специальные технические средства — паровые иглы, представляющие собой металлическую трубу длиной до 2 м, диаметром 25. 50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2. 3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами с кранами. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуриваемые на глубину, равную 70% глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженными сальниками для пропуска паровой иглы. После установки аккумулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизолирующего материала (например, опилок). Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1. 1,5 м. Расход пара на 1 м 3 грунта составляет 50. 100 кг. Этот метод требует расхода теплоты примерно в 2 раза больше, чем метод глубинных электродов
Способы отогрева грунта, при которых нагревательные иглы вводятся в мерзлый грунт путем бурения скважин либо их забивки, не получили применения, так как этот способ эффективен и применение его может быть оправдано экономически при глубине разрытия более 0,8 м, т. е. на глубине, которая для кабельных работ не используется.
Недостатки: необходимость подготовительных работ (шурфы, расстановка паровых игл), необходимость источника пара — и даже в случае передвижной паровой установки опасное промышленный объект (Т более 115 °С), наличие конденсата (скапливается и замерзает в период проведения работ на прилегающих территориях, при стандартной площадке 16 м 2 количество конденсата 400 — 800 л), парения в месте производства работ, необходимость постоянного тщательное наблюдение за работой установки. Большой расход энергии при работах на глубине до 0,7 м вследствие больших теплопотерь.
Преимущества: метода проявляются только при работах на больших площадях оттаивания на глубине 1,5 — 1,7 м.
Энергозатраты ориентировочно в 2 раза больше, чем при производстве работ с применением электрического разогрева.
Горячим теплоносителем (песок, шлак, щебень, грунт, отходы, дорожного производства — асфальтобетонная крошка)
Отогрев производится путем засыпки места проведения работ горячим теплоносителем с температурой порядка 100 — 200 °С (песок, шлак, щебень, грунт, отходы дорожного производства — асфальтобетонная крошка) непосредственно на земляное полотно. В случае наличия покрытия земляного полотна (плитка, асфальт, плиты) — оно должно быть демонтировано. Далее место работ огораживается, теплоноситель утепляется (для исключения теплопотерь в наружную среду). Время отогрева составляет в среднем 20+30 час, расход горячего теплоносителя на стандартную площадку 16 м 2 составляет около 4 м 3 (при стоимости с доставкой и дальнейшей отвозкой 2 500 руб/м 3 ). Ориентировочно через сутки остывший теплоноситель убирается и вывозится в места утилизации.
Преимущества: простота в устройстве и дешевизна метода (средний расход горячего песка -4 м 3 при стоимости 2 500 руб/м 3 ), отсутствие необходимости в постоянном наблюдении за процессом размораживания.
Недостатки: возможность срыва сроков поставки, остывание теплоносителя во время транспортировки, необходимость уборки остывшего теплоносителя — погрузка на автомобиль, в случае замерзания самого теплоносителя — дополнительные затраты по его уборке (возможно размораживанию). Длительное время размораживания 20+30 час.
Трубчатые электронагреватели
Данная технология основана на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы, представляющие собой стальные трубы длиной около 1 м, диаметром до 50. 60мм. Внутри иглы установлен нагревательный элемент, изолированный от корпуса трубы. Нагревательный элемент имеет контактные выводы для подключения к электрической цепи. Нагреваясь, он передает тепловую энергию стальному корпусу, а тот — мерзлому грунту.
Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) относятся к электроприборам, с помощью которых грунт оттаивают радиально в горизонтальном направлении. Электронагреватели рассчитаны на напряжение 220. 380 В, силу тока 5 А и температуру нагрева 300. 600 °С. ТЭНы включают в цепь электрического тока последовательно, опускают в заранее пробуренные шпуры диаметром до 50 мм и располагают в плане в шахматном порядке на расстояниях 0.5. 1 м. Для прогрева грунта применяют также коаксиальные электронагреватели, которые представляют собой две трубы длиной 1,5 м, диаметром 25 и 13 мм, вставленные соосно одна в другую, свободное пространство заполнено кварцевым песком. Процесс отогрева длится 1,5. 2 суток при расходе 10. 42 кВт-ч на 1 м 3 мерзлого грунта.
Схема коаксиального электронагревателя:
1 — наружная труба; 2 — внутренняя труба; 3 — песок; 4 контактные пластины
Недостатки: необходимость тщательного обслуживания (постоянный надзор за работой) для исключения возможности поражения электрическим током, в следствии перегрева контактов. Незначительная площадь оттаивания. Необходимость организации электроснабжения (стационарными или передвижными источниками, исходя из средней площади прогрева 16 м 2 до 10-12 кВт/ч). Необходимость подготовительных работ (шурфы, расстановка ТЭНов). Длительный по времени период оттаивания — от 36 до 48 час. Преимущества: Относительно малые энергозатраты — исходя из средней площади прогрева 16 м 2 на глубину 0,5 м составляют 240 кВт-час.
Энергозатраты на оттаивание средней площадки площадью 16 м 2 на глубину 0,5 м составляют 240 кВт-час.
Токи высокой частоты
Этот способ пока не получил практического применения ввиду сложности оборудования, возможности негативного воздействия на металл (в частности проходящих рядом сетей). Серийно выпускаемое оборудование отсутствует. Однако при возможности его применения (наличие правильно подобранного оборудования с определенными режимами) — это один из наиболее эффективных методов размораживания грунтов в части времени размораживания. При этом необходимо учитывать, что сокращение времени на размораживание приведет к большим энергозатратам на единицу времени. В России функционирует ФГУП Всероссийский Научно-Исследовательский Институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (Санкт-Петербург). Институт производит разработку и изготовление специализированного оборудования в данном направлении.
Имеющиеся в институте экспериментальные данные и проведённые аналитические оценки показывают, что при мощности излучения 50 кВт на частоте 915 МГц для поднятия температуры 1 м 3 грунта от -10 до 0 °С потребуется 10+20 минут. Прогрев при этом будет осуществляться послойно с удалением размороженного слоя. Разово отогреваемая площадь составит от 0,25 м 2 до 0,75 м 2 (в зависимости от количества излучателей-рупоров). Для достижения глубины 1м потребуется удалить 3+4 слоя. С учётом КПД генератора общая подводимая к установке мощность будет составлять 80+90 кВт. Ориентировочная стоимость разработки и изготовления данной установки по предварительной оценке составляет 8+10 млн.руб.
Общее описание установки:
В прицепе (2) располагаются: генераторный блок и источник питания (ИП), блок защиты генератора и автоматики (БЗА), излучатель. Излучатель представляет собой одну или несколько антенн (например, рупорных антенн). Антенны должны иметь возможность вертикального перемещения для обеспечения оптимального расстояния от нагреваемого объёма. Кроме того, в прицепе должны располагаться водоохлаждающая станция для охлаждения магнетрона и циркулятора и блок управления с рабочим местом для оператора. Ориентировочная площадь прицепа будет 5+6 м 2 , масса оборудовании составит 0,8 — 1,2 т. Отогреваемая разово площадь составит от 0,25 м 2 до 0,75 м 2 .
Методы размораживания грунтов, применяемые в аналогичных компаниях и условиях.
В аналогичных условиях эксплуатации электросетевых объектов ОАО «МОЭСК» для размораживания грунтов в настоящее время использует горячий сыпучий теплоноситель как одно из более простых и доступных средств. Ранее используемый ОАО «МОЭСК» опыт применения рефлекторных печей не нашел применения в компании вследствие необходимости постоянного контроля за технологическим процессом, в частности постоянный контроль за нагревательными контактами для исключения их перегрева и нарушения, которые могут привести к поражению электрическим током.
Опыт организации работ в зарубежных компаниях.
Опыт организации аналогичных работ, в частности выполняемых коммунальными службами, за рубежом базируется на применении экологически чистых, безопасных в производстве работ методах. В частности — применение гидравлических станции для размораживания грунтов.
Гидравлические станции типа устройства для прогрева почвы типа Е700М и Е350М
Технология размораживания грунтов гидравлическими станциями основана на передаче тепла от нагреваемого установкой жидкого теплоносителя через раскатываемые гибкие нагревательные рукава непосредственно на поверхность грунта. Нагрев теплоносителя производится внутри установки горелкой. Максимальная температура нагрева теплоносителя в данных установках (в зависимости от производителя) находится в пределах 75 °С — 90°С. Установки оборудуются довольно большим количеством гибких рукавов, которые позволяют размораживать одновременно площадки размером до 400 м 2 . Безостановочная эксплуатация данных установок возможно в течении 5 суток. Средняя скорость размораживания грунтов с применением данных установок составляет 30 — 60 см/сутки. Однако при более плотной укладке нагревательных рукавов и их тщательной теплоизоляции возможно сокращение сроков размораживания грунтов. Преимуществами данных установок является простота в обслуживании, безопасность и стабильность результатов при производстве работ, возможно при необходимости размораживать значительные площади мерзлого грунта.
К недостаткам можно отнести высокую стоимость оборудования (2 — 3 млн.руб), необходимость присутствия оператора при производстве работ по размораживанию грунтов.
В частности одним из производителей оборудования в данном направлении является фирма Ваккер Нойсон.
Немецкая технология прогрева грунта позволяет избежать траты большого количества средств, При этом прогрев мерзлого грунта осуществляется в относительно короткие сроки 20-30 час, что позволяет экономить время на проведении работ и точно рассчитывать сроки требуемых на земляные работы.
Максимальный выход тепла в кратчайшее время. Тепловой К. П.Д. при идеальных условиях достигает 94% (высочайший показатель в отрасли).
Нагнетательные насосы обеспечивают максимальную производительность и равномерную теплопередачу.
Благодаря эффективному использованию энергии возможно непрерывное использование длительностью до 63 часов (Е 350М) или 130 часов (Е 700М).
Способность размораживать замерзший грунт до глубины 60 см в сутки.
Цифровой термостат позволяет оператору просто регулировать температуру теплообменной среды.
Этапы рабочего процесса:
-
Установка благодаря колесной базе легко доставляется на рабочую площадку. Нагревательный рукав легко разматывается с встроенной лебедки и укладывается змейкой на обрабатываемой поверхности ‘рукав может покрыть 200 лГ — Е 350М и 400 м’ — Е 700М).
Вот как это работает:
Термоматами ТМ-800 для прогрева грунта
Технология применения термоматов ТМ-800 для размораживания грунтов основана на действии инфракрасного излучения. В качестве греющего элемента в термоматах используется греющая инфракрасная термоплёнка Heat Plus, поэтому прогрев происходит одновременно сразу на всю глубину промерзания (использование проникающих свойств инфракрасной энергии) плюс контактной передачей тепла от поверхности термомата.
Термоматы ТМ-800 для прогрева грунта — это полностью готовое устройство, имеющее нагреватель, теплоизоляцию, датчики регулировки температуры и грязе-водонепроницаемую оболочку. Стандартные размеры термомата 1,2*3,2 м, мощностью 800 Вт/м 2 .
Практика показывает, что для прогрева грунта на глубину 80 см необходимо от 20 до 32 часов.
К недостаткам метода размораживания грунтов термоматами можно отнести необходимость обеспечения их электропитания, необходимость нахождения в месте производства работ наблюдающего-оператора и отсутствие антивандальной защиты.
К преимуществам применения термоматов ТЭМ для прогрева грунта можно отнести низкую стоимость (2 500 руб/м 2 ), простота настройки и обслуживания, низкое энергопотребление — 8 кВт/час на стандартную площадь 16 м 2 .
Экспериментальный график прогрева грунта термоматами.
Эксперимент проводился в конце зимы (время наибольшего промерзания грунта).
Прогрев грунта термоматами происходит в автоматическом режиме. Условия проведения эксперимента:
- Температура воздуха: -20 °С.
- Начальная температура грунта: -18 °С.
- Грунт: (глина, песок, шлак) 20 см далее глина. стандартного размера 1,2*3,2 м, мощностью 800 Вт/м.кв.
Этапы работы:
- Подготовительный этап
На подготовительном этапе проводится расчистка участка от снега, поверхность максимально выравнивается (выступающие элементы срезаются, ямы засыпаются песком). Производится расчёт количества и параметров термоматов.
- На подготовленную площадку укладываются полиэтиленовая пленка.
- Вся площадь которую необходимо прогреть застилается термоматами, при этом не допускается их взаимное перекрытие.
- Осуществляется подключение термоматов к питающему проводу по «параллельной» схеме.
- Подается электропитание и осуществляется прогрев.
Прогрев грунта термоматами ТМ-800 происходит в автоматическом режиме. В первые часы, всё выделенное тепло поглощается грунтом и термоматы работают не отключаясь, затем с прогревом поверхности грунта начинает повышаться температура на греющей поверхности термомата и при её достижении 70 °С секции отключаются. Повторное включение секции термомата происходит при достижении нижнего температурного порога (55 — 60 °С). В таком режиме термоматы работают до их отключения от электросети.
Практика показывает, что для прогрева грунта на глубину 60 см. необходимо от 20 до 32 часов. Следует принимать во внимание, что на время прогрева влияют начальные условия (температура воздуха и грунта) и свойства грунта (теплопроводность).
Во избежание перегрева и возможного прогара термомата, необходимо обеспечить достаточный теплообмен (плотное прилегание термомата к прогреваемой поверхности). Не допускается размещение между матом и обогреваемым объектом, каких-либо теплоизолирующих материалов, препятствующих передаче тепловой мощности к обогреваемому объекту.
После окончания прогрева грунта необходимо отключить подачу электропитания, после чего термоматы можно аккуратно убирать. Срок службы термомата напрямую зависит от бережного отношения к нему. Не допускается хождение по термоматам и бросание тяжелых и острых предметов на его поверхность. Складывать термомат можно только по специальным линиям сгиба. Размеры термомата для прогрева грунта в сложенном состоянии 110 см*120 см*6 см. Хранить термоматы рекомендовано в сухом месте. Теоретическая номограмма для определения ориентировочной продолжительности оттаивания и отогрева мерзлых грунтовых оснований нормальной влажности термоматами.
Допустим, глубина промерзания основания равна 1 метру, средняя температура воздуха — 15 °С, основание суглинистое и средняя температура обогрева + 50 °С, тогда продолжительность обогрева составит примерно 11 часов.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Для электропрогрева грунта естественной влажности допускается применять электрический ток напряжением не более 380 В. При этом необходимо выставлять надежное ограждение на расстоянии 3 м от контура прогреваемого участка. На ограждении устанавливают сигнальные лампы красного цвета и предупредительные плакаты Опасно, Включен ток и т.п. В местах прохода или проезда электропроводка должна быть уложена в трубы, а трубы защищены деревянным настилом. Корпусы трансформаторов необходимо заземлять. Во время оттепели электропрогрев грунта не допускается. [2]
При электропрогреве грунта с помощью забиваемых в грунт электродов в качестве электродов применяют стержни из круглой стали диаметром от 12 до 25 мм. [3]
При электропрогреве грунта все электропровода и электрооборудование надежно ограждают, а корпуса электрооборудования — заземляют. [4]
При электропрогреве грунта соблюдаются общие требования электробезопасности. При грунтах естественной влажности для электропрогрева применяют электрический ток напряжением 220 — 380 В. Участок электропрогрева надежно ограждают по периметру на расстоянии 3 м от контура прогреваемого участка. На ограждении устанавливают сигнальные лампы красного цвета, которые загораются при подаче напряжения для электропрогрева. Кроме того, на ограждении вывешивают предупредительные надписи: Опасно, Включен ток и др. Работающих на соседних участках предупреждают об опасности. На участок электропрогрева допускаются только электромонтеры. Монтаж и присоединение электрооборудования к питающей сети выполняют электромонтеры, имеющие II квалификационную группу и выше. [5]
При электропрогреве грунта естественной влажности допускается применение тока напряжением до 380 В. [6]
Электроустановки для электропрогрева грунта и бетона должны иметь защиту от токов короткого замыкания. В период их эксплуатации необходимо применять звуковую или световую сигнализацию. [7]
Меры безопасности при электропрогреве грунта и железобетона заключаются в ограждении мест электропрогрева с вывешиванием предостерегающих плакатов и освещением мест работы в ночное время и в производстве всех электромонтажных работ при выключенном напряжении. При особой необходимости для электропрогрева током до 60 в допускается производство электромонтажных работ под напряжением при условии пользования специальными защитными средствами. Поливка бетона разрешается только при выключенном напряжении. [8]
Работы, связанные с электропрогревом грунта , должны выполняться в исключительных случаях и в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.013 — 78 ССБТ. [9]
Работы, связанные с электропрогревом грунта , должны выполняться в исключительных случаях с обеспечением электробезопасности. Прогреваемую площадь следует ограждать, устанавливать сигналы, в ночное время освещать. [10]
Работы, связанные с электропрогревом грунта , должны выполняться в исключительных случаях и с учетом требований, изложенных в разд. [11]
Работы, связанные с электропрогревом грунта , должны выполняться в исключительных случаях с обеспечением электробезопасности. Прогреваемую площадь ограждают, устанавливают сигналы, в ночное время освещают. [12]
Работы, связанные с электропрогревом грунта , разрешается производить только после прохождения дополнительного инструктажа под наблюдением электромонтера. [13]
Участки, на которых производится электропрогрев грунта , должны иметь ограждения, на которых устанавливают предупредительные сигналы. В темное время суток прогреваемая площадка должна быть освещена. [14]
Участки, на которых производится электропрогрев грунта , должны быть ограждены, а на ограждения должны быть подвешены предупредительные сигналы. В темное время суток прогреваемая площадка должна быть освещена. [15]
20. Требования безопасности
20.1. Производство земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций (электрических кабелей, кабелей связи, газопроводов и др.) допускается только с письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций. К разрешению должен быть приложен план (схема) с указанием расположения и глубины заложения коммуникаций.
20.2. До начала земляных работ, независимо от места их проведения, на промплощадке и прилегающей территории перед разрытием шурфов, котлованов или траншей необходимо:
20.2.1. Место работ надежно оградить по всему периметру; в дневное время у места работы выставить предупредительные знаки на расстоянии 5 м со стороны движения транспорта.
20.2.2. С наступлением темноты установить на ограждении с лобовой стороны на высоте 1,5 м сигнальный красный свет, а место работы осветить прожекторами или переносными электрическими лампочками, установленными на высоте не менее 2 м. Электрошнур должен иметь исправную изоляцию и находиться в резиновом шланге, на электролампы должны быть надеты предохранительные сетки.
20.3. При работе возле железнодорожных путей необходимо ограждение котлована устанавливать в зависимости от габарита подвижного состава и кривизны пути. Крепление котлована вблизи железнодорожных путей применять обязательно.
20.4. При рытье котлована или траншеи необходимо оставлять по краям их свободные проходы (бровки) шириной не менее 0,5 м.
20.5. В грунтах с естественной влажностью (при отсутствии грунтовых вод), а также в зависимости от характера грунта допускается рыть траншеи и котлованы с вертикальными стенами без откосов и креплений глубиной в пределах, приведенных в табл. 13.
ДОПУСТИМАЯ ГЛУБИНА КОТЛОВАНОВ И ТРАНШЕЙ
С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ СТЕНКАМИ БЕЗ ОТКОСОВ
│ Характеристика грунтов │ Глубина, м │
│Песчаные и гравелистые │Не более 1,0 │
│Супеси │Не более 1,25 │
│Суглинки, глины и сухие лессовидные грунты │Не более 1,5 │
│Особо плотные, требующие для разработки │Не более 2,0 │
│применения ломов, кирок и клиньев │ │
20.6. Рытье траншей котлованов на глубину, превышающую указанную в таблице, надлежит производить с креплением вертикальных стенок или с устройством откосов.
Во всех случаях при устройстве крепления верхняя часть его должна выступать над кромкой траншеи или котлована не менее чем на 15 см.
20.7. Наибольшая допустимая крутизна откосов траншей и котлованов (при условии естественной влажности и отсутствии грунтовых вод) принимается в соответствии с табл. 14.
ДОПУСТИМАЯ КРУТИЗНА ОТКОСОВ ТРАНШЕЙ И КОТЛОВАНОВ
│ Характеристика │ Глубина выемки, м │
│ │ до 1,5 │ от 1,5 до 3 │от 3,0 до 5,0 │
│ │угол │отно- │угол │отно- │угол │отно- │
│ │между │шение │между │шение │между │шение │
│ │лением │откоса│лением │откоса│лением │откоса│
│ │откоса │к его │откоса │к его │откоса │к его │
│ │и гори-│зало- │и гори-│зало- │и гори-│зало- │
│ │зон- │жению │зон- │жению │зон- │жению │
│ │талью, │ │талью, │ │талью, │ │
│ │град. │ │град. │ │град. │ │
│Насыпной естествен-│ 76 │1:0,25│ 45 │ 1:1 │ 38 │1:1,25│
│Песчаный и гравий- │ 63 │1:0,5 │ 45 │ 1:1 │ 45 │ 1:1 │
│ный влажный, но не │ │ │ │ │ │ │
│супесь │ 76 │1:0,25│ 56 │1:0,67│ 50 │1:0,85│
│суглинок │ 90 │1:0 │ 63 │1:0,5 │ 53 │1:0,75│
│глина │ 90 │1:0 │ 76 │1:0,25│ 63 │1:0,5 │
│лессовидный сухой │ 90 │1:0 │ 63 │1:0,5 │ 63 │1:0,5 │
Примечания. 1. При глубине выемки более 5 м крутизна откосов устанавливается расчетом.
2. Крутизну откосов в переувлажненных грунтах следует уменьшить против указанных в таблице величин до 1:1 (45°).
3. Запрещается разрабатывать без креплений переувлажненные, песчаные, лессовидные и насыпные грунты.
20.8. Крепление вертикальных стен траншей и котлованов должно производиться щитами в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 15.
КРЕПЛЕНИЕ СТЕНОК КОТЛОВАНОВ И ТРАНШЕЙ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГРУНТА
│ Грунты │ Виды креплений вертикальных │
│ │ стенок котлованов и траншей │
│Естественной влажности, │Горизонтальное крепление с просветом │
│за исключением сыпучих │через одну доску │
│Повышенной влажности и │Сплошное вертикальное или │
│сыпучие │горизонтальное крепление │
│Всех видов при сильном │Шпунтовое ограждение ниже горизонта │
│притоке грунтовых вод │грунтовых вод с забивкой его на глубину│
│ │не менее 0,75 м в подстилающий │
20.9. Крепление котлованов и траншей глубиной до 3 м, как правило, должно быть инвентарным и выполняться по типовым проектам. При отсутствии инвентарных и типовых деталей для крепления котлованов и траншей глубиной до 3 м следует:
20.9.1. Применять доски толщиной не менее 4 см в грунтах песчаных и повышенной влажности, закладывая их за вертикальные стойки по мере углубления.
20.9.2. Устанавливать стойки креплений не реже чем через 1,5 м.
20.9.3. Размещать распорки на расстоянии одна от другой по вертикали не более 1 м; под концами распорок (сверху и снизу) прибивать бобышки.
20.9.4. Выпускать верхние доски креплений над бровками выемок не менее чем на 15 см.
20.9.5. Усиливать крепления (распорки), на которые опираются полки, предназначенные для переброски грунта, и ограждать эти полки бортовыми досками высотой не менее 15 см.
20.10. Крепление вертикальных стенок котлованов и траншей глубиной более 3 м должно выполняться, как правило, по индивидуальным проектам.
20.11. Разборка креплений должна производиться под непосредственным наблюдением ответственного производителя работ.
Разборку следует производить снизу вверх по мере обратной засыпки грунта.
20.12. При выполнении земляных работ необходимо обеспечить систематический контроль за состоянием грунта траншей и котлованов.
20.13. При обнаружении в откосах крупных камней работники должны быть удалены из опасных мест, а камни спущены к подошве откоса или удалены.
20.14. Вскрытые для производства работ камеры и участки подземных теплопроводов должны быть закрыты прочными и плотными щитами или ограждены.
20.15. Через траншеи и котлованы, вырытые на площадках, проездах, проходах и в других местах движения людей, должны устраиваться переходы шириной не менее 0,7 м, огражденные с обеих сторон перилами высотой не менее 1 м с обшивкой по низу бортов шириной не менее 10 см.
20.16. Опускаться в траншеи, котлованы следует только по лестницам.
20.17. При наличии в местах раскопов электрокабелей нельзя пользоваться ударным инструментом: ломом, киркой, пневматическими лопатами и т.п. Работы следует производить в присутствии работника кабельной сети, соблюдая осторожность для предотвращения повреждения кабеля и поражения работников электротоком.
20.18. При обнажении кабеля необходимо подвесить его во избежание разрыва, становиться на кабель строго запрещается. Если работы продолжительны, кабель необходимо зашить в деревянный короб. На короба, закрывающие откопанные кабели, надлежит вывешивать плакаты: «Стой: высокое напряжение» или «Стой: опасно для жизни».
20.19. Бросать в котлован инструмент или материал воспрещается. Его необходимо опускать на веревке или передавать из рук в руки. Находиться под опускаемым в котлован грузом запрещается.
20.20. Если при производстве земляных работ обнаружится запах газа, работы должны быть немедленно прекращены, а работники удалены из опасных мест впредь до выяснения и устранения причин появления газа.
Дальнейшее производство работ при возможности появления газа допускается только при обеспечении постоянного контроля за состоянием воздушной среды и обеспечении работников необходимым количеством противогазов.
Работники в этом случае до начала работ должны быть проинструктированы о порядке производства работ в загазованной зоне.
20.21. Во избежание взрыва курить, работать паяльной лампой и другими устройствами, связанными с применением открытого огня, в траншеях, вблизи которых находится газопровод или возможно скопление газа, запрещается.
20.22. Участки, на которых производится электропрогрев грунта, должны быть ограждены, а на ограждения должны быть подвешены предупредительные сигналы. В темное время суток прогреваемая площадка должна быть освещена.
Для электроподогрева грунта естественной влажности допускается напряжение не свыше 380 В.
20.23. На участках, находящихся под напряжением, запрещается пребывание посторонних лиц.
Электроподогрев должен обслуживаться электромонтером, имеющим соответствующую квалификационную группу.
20.24. Временные линии от трансформатора к подогреваемым участкам должны выполняться изолированным проводом соответствующего сечения, укладываемого на козлах высотой не менее 0,5 м от земли.
20.25. При прогреве грунта дымовыми газами, горячей водой или пропариванием должны приниматься меры, предохраняющие работников от ожогов.
20.26. При поверхностном оттаивании грунта с использованием горячего газа необходимо принятие мер, исключающих отравления работников и взрыв газа.
20.27. За безопасность работ, производимых на трассе действующих тепловых сетей, ответственность несет та организация, которая производит работы, и эти работы разрешается производить только после согласования с организацией, эксплуатирующей или владеющей этими сетями.
Электропрогрев грунта
Применение электропрогрева при производстве зимних строительных работ получило в последние годы значительное распространение ввиду целого ряда преимуществ этого метода производства работ.
В настоящее время электропрогрев начинает применяться не только при производстве бетонных работ, но также при возведении зимой несущих кирпичных конструкций, загружаемых до наступления тепла, фабрично-заводских дымовых труб большой высоты, для оттаивания грунта при производстве земляных работ, а также для оттаивания замерзших трубопроводов.
Грунт оттаивается сначала слоем опилок, смоченных раствором соли, нагретых электрическим током. По мере повышения температуры в грунте начинает протекать ток и выделяться тепло. В дальнейшем процесс прогрева протекает аналогично прогреву бетона. При электродном методе прогрева и в особенности при обогреве повышенным напряжением (120—380 в) приобретает особое значение правильное размещение электродов в грунте или в бетоне, нахождение оптимального режима прогрева (напряжение, температура прогрева) и строгое соблюдение его в процессе прогрева.
Явления, происходящие в мерзлом грунте при оттаивании его электродным способом, значительно сложнее. Электропроводимость грунта чрезвычайно разнообразна и зависит от большого числа переменных факторов (характер грунта, наличие солей и кислот, их концентрация, влажность, температура и др.). Под действием электрического поля в грунте возникают явления местного нагрева, чем может быть объяснено наличие в грунте даже после длительного прогрева чередующихся зон талого и мерзлого грунта.
Электродный метод прогрева грунта
Прогрев грунта током может быть выполнен при помощи вертикальных (стержневых) электродов, забиваемых в грунт параллельными рядами в шахматном порядке, или при помощи горизонтальных (струнных) электродов, укладываемых на поверхность грунта.
При прогреве при помощи горизонтальных электродов поверхность грунта после их укладки покрывается слоем опилок толщиной 15—20 см, смоченных в растворе соли. При этом способе основное количество тепла передается грунту от нагревающегося слоя опилок и сам грунт принимает небольшое участие в цепи электрического тока.
При прогреве при помощи вертикальных электродов тепло выделяется в самом грунте, так как грунт непосредственно включается в цепь электрического тока.
Слой влажных опилок толщиной 15—20 см, укладываемый на поверхности грунта между электродами, играет в этом случае лишь роль побудителя в первый момент оттаивания и в процессе дальнейшего прогрева служит теплозащитой для грунта.
Рис.31. Установка вертикальных электродов в мерзлый грунт с засыпкой опилками: 1 — вертикальные электроды; 2 — провода, подводящие ток; 3 — опилки, смоченные раствором соли; 4 — верхнее утепление (толь, деревянные щиты, маты и т. п.)
Рис. 32. Укладка горизонтальных (струнных) электродов на мерзлый грунт с засыпкой опилками: 1 — мерзлый грунт; 2 — горизонтальные (струнные) электроды d=12—16 мм; 3 — провода, подводящие ток; 4 — опилки, смоченные раствором соли; 5 — верхнее утепление (толь, деревянные щиты, маты и т. п.)
Побудительный прогрев может быть осуществлен также путем пробивки в грунте между электродами бороздок глубиной до 6 см и заливки их водным раствором соли. При этом способе тепло выделяется в растворе и от него передается грунту.
При температуре грунта близкой к 0° его электрическое сопротивление достаточно невелико; в таких случаях оказывается возможным начинать оттаивание без побудительного нагрева, так (как тепло сразу же начинает интенсивно выделяться в грунте. Однако и в случае применения для побуждения прогрева бороздок и при оттаивании без предварительного побуждения рекомендуется очищать поверхность грунта от снега и покрывать ее слоем сухих опилок; прогрев без принятия этих мер связан с большими теплопотерями.
Таблица 13. Удельное сопротивление грунтов при различной температуре.