---
title: "\"Рекомендации по расчету и применению электронагревателей для оттаивания мерзлых грунтов\""
issuer: "Государственный комитет СССР по делам строительства"
status: действует
canonical: "https://bukva.ai/docs/rekomendatsii-po-raschetu-i-primeneniyu"
---

## "Рекомендации по расчету и применению электронагревателей для оттаивания мерзлых грунтов"

# "Рекомендации по расчету и применению электронагревателей для оттаивания мерзлых грунтов"



## <a id="p100001"></a>РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ И ПРИМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ


<a id="p100002"></a>В основу настоящих Рекомендаций положены результаты лабораторных, натурных, теоретических и производственных исследований, проведенных в различных климатических условиях Советского Союза, по определению оптимальных параметров, необходимых для рационального применения методов оттаивания мерзлых грунтов.
<a id="p100003"></a>Данная работа выполнена лабораторией разработки мерзлых грунтов отдела организации, технологии и механизации земляных работ Центрального научно-исследовательского и проектно-экспериментального института организации, механизации и технической помощи строительству (ст. научн. сотр. Е.Г. Никольским).
<a id="p100004"></a>Рекомендации могут быть использованы инженерно-техническими работниками строительных и проектных организаций для составления проектов производства работ по оттаиванию грунтов и их непосредственного выполнения на строительных площадках.


### 1. <a id="p100005"></a>ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ОТТАИВАНИЯ


<a id="p100006"></a>1.1. Метод оттаивания мерзлых грунтов с использованием электронагревателей рекомендуется применять в исключительных случаях - при невозможности применения взрывного или механического рыхления, а также при наличии свободной электроэнергии, при условии применения его не в ущерб другим строительно-монтажным работам, осуществляемым со значительной затратой электроэнергии (электропрогрев бетона и др.) и с согласия инстанций, контролирующих расход и потребление электроэнергии.
<a id="p100007"></a>1.2. Целесообразность подготовки мерзлых грунтов к разработке различными методами обосновывается технологией и стоимостью производства работ.
<a id="p100008"></a>1.3. Оттаивание грунтов применяют при сравнительно небольших объемах подготавливаемого грунта - отогрев небольших котлованов, участков траншей, вводов и т.д.; в труднодоступных местах и стесненных условиях; при близком расположении к месту производства работ трубопроводов, кабелей и других подземных сооружений; при аварийных и ремонтных работах.
<a id="p100009"></a>Для этих целей используется поверхностное и радиальное оттаивание.
<a id="p100010"></a>1.4. При поверхностном оттаивании прогрев осуществляется сверху вниз от нагревателя, размещенного на поверхности грунта (рис. 1).

<a id="p100011"></a> ![1. Применение метода оттаивания](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_0.png) 

<a id="p100012"></a>Рис. 1. Схемы установки нагревателей
а - при поверхностном оттаивании; б - при радиальном
оттаивании; 1 - утеплитель; 2 - нагреватель

<a id="p100013"></a>Преимущество метода поверхностного оттаивания заключается в простоте монтажа и эксплуатации нагревательных приборов. Однако его применение приводит к значительным тепловым потерям, что обусловливает:
<a id="p100014"></a>низкий к.п.д. нагревателей;
<a id="p100015"></a>медленный процесс оттаивания из-за одностороннего теплового воздействия на грунт;
<a id="p100016"></a>непроизводительные затраты тепла на испарение верхнего слоя переувлажненного грунта;
<a id="p100017"></a>увеличенные энергозатраты на оттаивание единицы объема грунта.
<a id="p100018"></a>Кроме того, послойное оттаивание грунта приводит к непроизводительному использованию землеройных машин при последующей его разработке.
<a id="p100019"></a>Поэтому методы поверхностного оттаивания как наиболее энергоемкие и продолжительные по времени следует применять только в крайнем случае - при необходимости оттаивания грунта на небольшую глубину порядка 0,5 - 0,6 м и менее, при производстве работ вблизи подземных коммуникаций, а также при эпизодических разработках грунта на небольших участках.
<a id="p100020"></a>Стоимость оттаивания грунтов поверхностным методом составляет 1,2 - 1,5 руб./м3. Энергозатраты при этом колеблются от 40 до 70 квт·ч/м3.
<a id="p100021"></a>1.5. При радиальном оттаивании прогрев производится в горизонтальных направлениях, "по радиусам" от нагревателя, размещенного в мерзлой зоне грунта в шпуре диаметром 60 - 100 мм и глубиной, равной 100 - 120 см [(рис. 1)](#p100012).
<a id="p100022"></a>При радиальном оттаивании возможность теплового воздействия одновременно по всей или большей части глубины промерзания обеспечивает:
<a id="p100023"></a>минимальные тепловые потери при прогреве;
<a id="p100024"></a>минимальные энергозатраты на оттаивание единицы объема грунта;
<a id="p100025"></a>значительное сокращение времени оттаивания, так как тепловой поток распространяется во все стороны от поверхности нагрева;
<a id="p100026"></a>возможность оттаивания грунта на глубину промерзания, обеспечивающую широкое применение землеройных механизмов.
<a id="p100027"></a>1.6. В качестве теплоисточника при радиальном оттаивании наиболее эффективно использовать электрические иглы. Удобство электрических игл заключается в простоте монтажа и обслуживания; отсутствии дополнительного оборудования; возможности поддерживания необходимой мощности и температуры на поверхности иглы, а также доступности и простоте их изготовления.
<a id="p100028"></a>1.7. Себестоимость оттаивания грунтов радиальным методом с использованием электрических игл составляет (при глубине промерзания 1,5 м) 0,5 - 0,7 руб./м3 при энергозатратах от 13 до 18 квт·ч/м3 (энергозатраты при использовании паровых, водяных игл и электродов составляют 40 - 70 квт·ч/м3) <*>.

<a id="p100029"></a>

---

<a id="p100030"></a><*> Цикличный метод оттаивания мерзлых грунтов трубчатыми электронагревателями. Стройиздат, М., 1967.

<a id="p100031"></a>1.8. Метод радиального оттаивания следует применять (за исключением случаев, описанных в [п. 1.4](#p100010)) как наиболее экономичный и производительный.
<a id="p100032"></a>Для этих целей применяют электронагреватели, выпускаемые серийно.

<a id="p100033"></a>Техническая характеристика нагревателя

<a id="p100034"></a>    Номинальная мощность ............................... 1 квт
<a id="p100035"></a>    Номинальное напряжение ............................. 220 в
<a id="p100036"></a>    Номинальный ток .................................... 4,6 а
<a id="p100037"></a>    Сопротивление спирали .............................. 48,6 ом
<a id="p100038"></a>    Удельная поверхностная мощность спирали ............ 3,5 вт/см2
<a id="p100039"></a>    То же, активной части трубки ....................... 2     "
<a id="p100040"></a>    Нихромовая проволока:
<a id="p100041"></a>        диаметр ........................................ 0,6 мм
<a id="p100042"></a>        длина .......................................... 20 м
<a id="p100043"></a>    Гарантийный срок работы нагревателей ............... 3000 ч
<a id="p100044"></a>При необходимости использования электронагревателей для поверхностного оттаивания последние устанавливаются в теплоизолированные короба.
<a id="p100045"></a>1.9. Производительность методов поверхностного и радиального оттаивания можно определить исходя из полного количества рабочих циклов в сезон Ц и объема оттаянного грунта Vзах за это время

<a id="p100046"></a>Пгод = ЦVзах м3/сезон, (1)

<a id="p100047"></a>где

<a id="p100048"></a> $\text{Ц } = \frac{zk_{\text{ис}} \cdot 24}{\tau_{\text{общ}}} \text{циклов},$ 

<a id="p100049"></a>здесь z - количество дней в сезоне, в течение которых необходимо производить прогрев грунта;
<a id="p100050"></a>kис - коэффициент использования нагревателей по времени, принятый 0,8;
<a id="p100051"></a> $\tau_{\text{общ}}$ - общее время нахождения нагревателей на захватке в ч:

<a id="p100052"></a> $\tau_{\text{общ}} = \tau_{\text{пр}} + \tau_{\text{тв}} + \tau_{\text{м}}\text{ч},$ 

<a id="p100053"></a> $\tau_{\text{пр}}$ - время прогрева в ч;
<a id="p100054"></a> $\tau_{\text{тв}}$ - время термосного выдерживания в ч;
<a id="p100055"></a> $\tau_{\text{м}}$ - время, необходимое для монтажа и демонтажа нагревателей, в ч;
<a id="p100056"></a>Vзах - объем оттаянного грунта на одной захватке в м3:

<a id="p100057"></a>Vзах = FотHkрас м3,

<a id="p100058"></a>здесь Fот - площадь оттаивания в м2;
<a id="p100059"></a>H - глубина оттаивания в м;
<a id="p100060"></a>kрас - коэффициент рациональной расстановки нагревателей, при расчетах принимается 1,1.
<a id="p100061"></a>Таким образом,

<a id="p100062"></a> $\text{П}_{\text{год}} = \frac{zk_{\text{ис}} \cdot 24}{\tau_{\text{пр}} + \tau_{\text{тв}} + \tau_{\text{м}}} F_{\text{от}}Hk_{\text{рас}}\text{м}^{3}/\text{год}.$ (2)


### 2. <a id="p100063"></a>ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРИ ОТТАИВАНИИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ


<a id="p100064"></a>2.1. Для успешного производства работ по оттаиванию мерзлых грунтов электронагревателями необходимо учитывать основные условия, влияющие на теплопередачу и режим оттаивания грунта: мощность нагревателя и режим его работы; режим прогрева грунтов; физические и теплофизические свойства грунтов.
<a id="p100065"></a>Влияние этих условий определяется теплотехническим расчетом и проверяется контрольным прогревом.

<a id="p100066"></a>**ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЯ И РЕЖИМА ЕГО РАБОТЫ**
**НА ВЕЛИЧИНУ РАДИУСА И ВРЕМЕНИ ПРОГРЕВА**

<a id="p100067"></a>2.2. Как показали исследования, факторы, влияющие на величину радиуса и времени оттаивания, могут быть разделены на следующие группы:
<a id="p100068"></a>а) факторы, непосредственно связанные с удельной мощностью нагревателя;
<a id="p100069"></a>б) факторы, зависящие от режима работы нагревателя (различные способы установки нагревателя при оттаивании).
<a id="p100070"></a>Влияние приведенных факторов на скорость оттаивания далеко не одинаково. При небольших удельных мощностях нагревателя наилучшим условием теплообмена является непосредственный контакт нагревателя с массивом грунта. С увеличением удельной мощности таким условиям соответствует его свободная установка - при определенном расстоянии нагревателя от грунта. Увеличение или уменьшение этого расстояния сверх определенного значительно ухудшает теплообмен, увеличивая время и энергоемкость процесса оттаивания. Вышеперечисленные факторы влияют и на внутренние процессы, происходящие при прогреве.
<a id="p100071"></a>2.3. Рациональность и экономичность процесса оттаивания оценивается энергоемкостью: произведением затрат электроэнергии на время прогрева, приведенное к 1 м3 оттаянного грунта, т.е.

<a id="p100072"></a> $\text{Э } = \frac{N\tau_{\text{пр}}n}{V_{\text{от}}} \text{квт } \cdot \text{ч}/\text{м}^{3},$ (3)

<a id="p100073"></a>где N - мощность нагревателя в вт:

<a id="p100074"></a>N = FнагNуд вт

<a id="p100075"></a>или

<a id="p100076"></a> $N_{\text{уд}} = \frac{N}{F_{\text{наг}}} \text{вт }/\text{см}^{2},$ 

<a id="p100077"></a>здесь Fнаг - полезная площадь нагревателя в см2;
<a id="p100078"></a>Nуд - удельная мощность нагревателя в вт/см2;
<a id="p100079"></a> $\tau_{\text{пр}}$ - время прогрева в ч;
<a id="p100080"></a>Vот - объем оттаянного грунта в м3;
<a id="p100081"></a>n - количество нагревателей в шт.
<a id="p100082"></a>Например, при оттаивании грунта траншеи с объемом мерзлоты 50 м3 было использовано 40 нагревателей мощностью 1 квт каждый. Время оттаивания 16 ч. Энергоемкость оттаивания составляет

<a id="p100083"></a> $\text{Э } = \frac{1 \cdot 16 \cdot 40}{50} \approx 13\text{квт } \cdot \text{ч}/\text{м}^{3}.$ 


#### <a id="p100084"></a>2.4 Электронагреватели по удельной мощности можно разделить на три группы:

<a id="p100085"></a>с удельной мощностью 0,3 - 1,5 вт/см2;
<a id="p100086"></a>с удельной мощностью 1,5 - 2,8 вт/см2;
<a id="p100087"></a>с удельной мощностью, превышающей 2,8 вт/см2.
<a id="p100088"></a>С увеличением удельной мощности нагревателя скорость оттаивания увеличивается (при этом следует учитывать [п. 2.7](#p100094)).
<a id="p100089"></a>2.5. Использование электронагревателей с небольшой удельной мощностью, равной 0,3 - 1,5 вт/см2, приводит к замедлению процесса оттаивания через некоторый промежуток времени.
<a id="p100090"></a>В период замедления процесса прогрев следует прекращать, так как увеличение времени прогрева приводит лишь к увеличению энергоемкости оттаивания. Максимальное время прогрева должно составлять 8 - 10 ч, что очень важно, так как отражает физический смысл процесса оттаивания. Наглядным подтверждением может служить применяемый в настоящее время режим прогрева электрическими иглами небольшой удельной мощности. Стремление увеличить радиус оттаивания приводит к продолжительному времени прогрева до 20 - 24 ч, что лишь увеличивает энергоемкость до 30 - 40 квт·ч/м3 при максимальном радиусе оттаивания 0,25 - 0,3 м.
<a id="p100091"></a>По технологическим параметрам такое оттаивание нельзя признать рациональным.
<a id="p100092"></a>2.6. Применение электронагревателей с удельной мощностью 1,5 - 2,8 вт/см2 дает оптимальное соотношение скорости и энергоемкости процесса.
<a id="p100093"></a>Преимущество таких нагревателей состоит в значительном сокращении времени прогрева при максимальном радиусе оттаивания.
<a id="p100094"></a>2.7. Увеличение удельной мощности нагревателя свыше 2,8 вт/см2 сказывается не только на скорости оттаивания, но и на величине удельных затрат энергоемкости (см. [п. 2.3](#p100071)). При этом энергоемкость значительно возрастает и применение таких нагревателей становится экономически невыгодным [(рис. 2)](#p100096).

<a id="p100095"></a> ![2. Определение основных зависимостей при оттаивании мерзлых грунтов](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_1.png) 

<a id="p100096"></a>Рис. 2. Зависимость энергоемкости оттаивания
от удельной мощности нагревателя

<a id="p100097"></a>2.8. Электронагреватели с удельной мощностью 1,5 - 2,8 вт/см2 при оттаивании устанавливают в шпуры свободно, т.е. поверхность нагревателя не касается стенок шпура. При этом существует оптимальное расстояние между стенкой шпура и нагревателем соответствующей удельной мощности, при котором скорость оттаивания максимальная. Оптимальное расстояние от нагревателя до стенки шпура определяется согласно графику, представленному на [рис. 3](#p100099).

<a id="p100098"></a> ![2. Определение основных зависимостей при оттаивании мерзлых грунтов](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_2.png) 

<a id="p100099"></a>Рис. 3. Оптимальное расстояние между стенкой
шпура и нагревателем

<a id="p100100"></a>2.9. Нагреватели с удельной мощностью 0,3 - 1,5 вт/см2 устанавливаются в шпур с засыпкой, т.е. с плотным контактом его с массивом грунта. Нагреватели подобного типа используются только в исключительных случаях. При этом следует помнить, что радиус оттаивания составляет 0,25 - 0,3 м.

<a id="p100101"></a>**ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ПРОГРЕВА ГРУНТА НА РАДИУС И ВРЕМЯ ОТТАИВАНИЯ**

<a id="p100102"></a>2.10. Длительное температурное воздействие на грунт нерационально. При длительном прогреве грунтовая влага близлежащих к нагревателю слоев начинает интенсивно испаряться, происходит перегрев контактного слоя, в результате чего плотность теплового потока значительно снижается. В этот период происходит замедление процесса, т.е. дальнейшее увеличение времени прогрева не приводит к увеличению радиуса оттаивания, а увеличивает лишь энергоемкость.

#### <a id="p100103"></a>2.11 Наиболее целесообразным следует считать цикличный прогрев.

<a id="p100104"></a>Оттаивание в этом случае производится с чередованием циклов прогрева и термосного выдерживания, следующих друг за другом. В период прогрева к грунту подводится тепло, необходимое для оттаивания некоторого объема и нагревания его на определенную величину. В период термосного выдерживания часть тепла, полученная при нагревании этого объема, расходуется на увеличение зоны оттаивания и нагрева ее.
<a id="p100105"></a>При подобном режиме оттаивания общее время прогрева невелико: период термосного выдерживания используется не только для дальнейшего оттаивания, но и для выравнивания температур, что позволяет избежать побочных явлений, описанных выше ([пп. 2.5](#p100089), [2.10](#p100102)).
<a id="p100106"></a>2.12. Основной величиной, определяющей весь процесс оттаивания в целом, является время первого прогрева, так как в это время грунт должен получить вполне определенное количество тепла [<1>](#p100108). Время первого периода прогрева составляет 6 - 12 ч, время термосного выдерживания - 3 - 6 ч. Такой цикл (прогрев и термос) в зависимости от глубины промерзания и физико-механических свойств грунта повторяется 2 - 3 раза. Например, режим прогрева (8п + 4т)2 - 8 ч прогрев и 4 ч термосное выдерживание повторяется дважды.

<a id="p100107"></a>

---

<a id="p100108"></a><1> При использовании нагревателей с удельной мощностью 0,3 - 1,5 вт/см2 прогрев производится в течение 10 - 12 ч только один раз. В этом случае тепла, полученного при прогреве, недостаточно для увеличения радиуса оттаивания при термосном выдерживании.

<a id="p100109"></a>Подробный расчет режима прогрева приводится в [п. 2.26](#p100386).

<a id="p100110"></a>**ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ**
**ГРУНТА НА РАДИУС И ВРЕМЯ ОТТАИВАНИЯ**

<a id="p100111"></a>2.13. При производстве работ по оттаиванию грунтов необходимо учитывать, что величины радиуса и времени оттаивания зависят от грунтовых условий и в первую очередь от вида грунта, его влажности, температуры и объемного веса.

<a id="p100112"></a>**ВЛИЯНИЕ ВИДА ГРУНТА**

<a id="p100113"></a>2.14. Скорость оттаивания изменяется с изменением дисперсности грунта. Песчаные грунты состоят из небольшого количества крупных твердых частиц; в глинистых грунтах - много мелких частиц. Частицы грунта находятся в неплотном соприкосновении друг с другом, и каждый контакт служит препятствием прохождению тепла. Следовательно, с уменьшением дисперсности грунтов (увеличением крупности твердых частиц) скорость оттаивания увеличивается. Песчаные грунты оттаивают значительно быстрее, чем грунты глинистые.
<a id="p100114"></a>Например, при прогреве в течение 8 ч радиус оттаивания глинистого грунта составляет 25 см, а песчаного - 30 см (при одинаковых начальных условиях). С увеличением времени прогрева до 12 ч эта разница увеличивается на 10 - 12 см.

<a id="p100115"></a>**ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА**

<a id="p100116"></a>2.15. Основное, определяющее влияние на скорость оттаивания оказывает влажность мерзлых грунтов, т.е. лед и незамерзшая вода. С увеличением влажности грунта скорость оттаивания уменьшается.
<a id="p100117"></a>Так, песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты обычно содержат мало воды. В грунтах пылеватых и глинистых воды содержится больше. Скорость оттаивания в первом случае значительно превышает скорость оттаивания глинистых грунтов.
<a id="p100118"></a>Наиболее сильно влажность грунтов влияет на скорость оттаивания через фазовые переходы воды. При этом чем больше влажность (льдистость) грунтов, тем больше тепла затрачивается на фазовые переходы в них и тем меньше скорость оттаивания.
<a id="p100119"></a>Например, при прогреве в течение 8 ч радиус оттаивания составляет: для песчаных грунтов при влажностях 4, 8, 15, 20% - соответственно 35, 32, 28, 25 см; для глинистых грунтов при тех же влажностях - соответственно 27, 24, 21, 19 см (при одинаковых начальных условиях), с увеличением времени прогрева до 12 ч эта разница увеличивается на 15 - 18 см.
<a id="p100120"></a>В [табл. 1](#p100122) приведены данные расчета расходов тепла при оттаивании песчаных и глинистых грунтов. Расчет произведен при следующих исходных данных: объемный вес грунтов 1600 кг/м3; объемный вес скелета грунтов 1150 - 1550 кг/м3, начальная температура грунтов -10 °C; конечная температура оттаянных грунтов +5 °C; влажность песчаных грунтов изменилась от 4 до 25%; влажность глинистых грунтов изменилась от 18 до 40%.

<a id="p100121"></a>Таблица 1

<a id="p100122"></a>Расчет тепла при оттаивании песчаных и глинистых грунтов


<table>
<colgroup><col width="15%"><col width="12%"><col width="11%"><col width="12%"><col width="13%"><col width="13%"><col width="12%"><col width="13%"></colgroup>
<tr><td rowspan="2"><a id="p100123"></a>Влажность грунта весовая в %</td><td colspan="7"><a id="p100124"></a>Расход тепла в ккал</td></tr>
<tr><td><a id="p100125"></a>нагрев скелета грунта</td><td><a id="p100126"></a>нагрев воды</td><td><a id="p100127"></a>нагрев льда</td><td><a id="p100128"></a>плавление льда</td><td><a id="p100129"></a>теплопотери</td><td><a id="p100130"></a>нагрев воды из льда</td><td><a id="p100131"></a>общие затраты</td></tr>
<tr><td colspan="8"><a id="p100132"></a>Песок</td></tr>
<tr><td><a id="p100133"></a>4</td><td><a id="p100134"></a>4185</td><td><a id="p100135"></a>0</td><td><a id="p100136"></a>310</td><td><a id="p100137"></a>4960</td><td><a id="p100138"></a>360</td><td><a id="p100139"></a>977</td><td><a id="p100140"></a>10 742</td></tr>
<tr><td><a id="p100141"></a>15</td><td><a id="p100142"></a>4200</td><td><a id="p100143"></a>0</td><td><a id="p100144"></a>920</td><td><a id="p100145"></a>16 800</td><td><a id="p100146"></a>1050</td><td><a id="p100147"></a>2303</td><td><a id="p100148"></a>25 333</td></tr>
<tr><td><a id="p100149"></a>25</td><td><a id="p100150"></a>4680</td><td><a id="p100151"></a>0</td><td><a id="p100152"></a>1560</td><td><a id="p100153"></a>26 000</td><td><a id="p100154"></a>1625</td><td><a id="p100155"></a>3386</td><td><a id="p100156"></a>37 251</td></tr>
<tr><td colspan="8"><a id="p100157"></a>Глина</td></tr>
<tr><td><a id="p100158"></a>18</td><td><a id="p100159"></a>4715</td><td><a id="p100160"></a>1718</td><td><a id="p100161"></a>655</td><td><a id="p100162"></a>10 800</td><td><a id="p100163"></a>675</td><td><a id="p100164"></a>1978</td><td><a id="p100165"></a>21 758</td></tr>
<tr><td><a id="p100166"></a>27</td><td><a id="p100167"></a>4830</td><td><a id="p100168"></a>2025</td><td><a id="p100169"></a>1098</td><td><a id="p100170"></a>17 568</td><td><a id="p100171"></a>1098</td><td><a id="p100172"></a>2616</td><td><a id="p100173"></a>28 785</td></tr>
<tr><td><a id="p100174"></a>40</td><td><a id="p100175"></a>5625</td><td><a id="p100176"></a>3105</td><td><a id="p100177"></a>1783</td><td><a id="p100178"></a>28 520</td><td><a id="p100179"></a>1783</td><td><a id="p100180"></a>4002</td><td><a id="p100181"></a>44 023</td></tr>
</table>


<a id="p100182"></a>В соответствии с данными [табл. 1](#p100122) от 46 до 65% тепловой энергии расходуется на плавление льда.
<a id="p100183"></a>2.16. Влажность мерзлого грунта - количество воды, находящееся в грунте как в жидкой, так и в твердой фазе, вычислено в процентах к весу сухого грунта или его объему.
<a id="p100184"></a>Для однородных мелкозернистых грунтов весовую влажность допускается определять методом высушивания, как и для талых грунтов, по ГОСТ 5179-49.
<a id="p100185"></a>Для неоднородных мерзлых грунтов следует отбирать из шурфов не менее трех образцов с каждого горизонта. Повторность лабораторного определения влажности принимается не менее трехкратной.
<a id="p100186"></a>2.17. Количество воды, находящейся в твердой и жидкой фазах, для приближенной оценки в полевых условиях можно определить по формулам:

<a id="p100187"></a> $W_{\text{общ}}^{\text{вес}} = W_{\text{л}}^{\text{вес}} + W_{\text{н}}^{\text{вес}}\%;$ (4)

<a id="p100188"></a> $W_{\text{общ}}^{\text{об}} = W_{\text{л}}^{\text{об}} + W_{\text{н}}^{\text{об}}\%,$ (5)

<a id="p100189"></a>где $W_{\text{общ}}^{\text{вес}}$ - общая или суммарная влажность, определяемая согласно [п. 2.16](#p100183);
<a id="p100190"></a> $W_{\text{л}}^{\text{вес}}$ - весовое содержание льда в единице объема мерзлого грунта;
<a id="p100191"></a> $W_{\text{н}}^{\text{вес}}$ - весовое содержание незамерзшей воды, определяемое согласно [рис. 4](#p100196);
<a id="p100192"></a> $W_{\text{общ}}^{\text{об}}$ - суммарная объемная влажность;
<a id="p100193"></a> $W_{\text{л}}^{\text{об}}$ - объемное содержание льда в единице объема мерзлого грунта;
<a id="p100194"></a> $W_{\text{н}}^{\text{об}}$ - объемное содержание незамерзшей воды.

<a id="p100195"></a> ![2. Определение основных зависимостей при оттаивании мерзлых грунтов](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_3.png) 

<a id="p100196"></a>Рис. 4. Количество незамерзшей воды в типичных грунтах
в зависимости от их температуры (по З.А. Нерсесовой)
1 - глина, содержащая монтмориллонит; 2 - глина;
3 - суглинок; 4 - супесь; 5 - песок

<a id="p100197"></a>2.18. Граничные величины жидкой фазы для различных грунтов определяются в зависимости от начальной температуры грунта и его максимальной молекулярной влагоемкости.
<a id="p100198"></a>2.19. Под льдистостью мерзлых грунтов понимается общее содержание льда в мерзлом грунте, выраженное в долях от веса мерзлого грунта или от объема.
<a id="p100199"></a>Относительной льдистостью называется отношение веса льда к весу всей воды, содержащейся в мерзлом грунте.

<a id="p100200"></a>**ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГРУНТА**

<a id="p100201"></a>2.20. Следующим фактором, влияющим на скорость оттаивания, является начальная температура грунта. С уменьшением начальной температуры грунтов скорость оттаивания уменьшается.
<a id="p100202"></a>При этом влияние начальной температуры грунта на скорость оттаивания более сильно сказывается при прогреве глинистых грунтов, так как льдистость их увеличивается с понижением температур.
<a id="p100203"></a>Например, при прогреве в течение 8 ч радиус оттаивания при начальных температурах грунта -3; -5; -8 °C соответственно составляет для песчаного грунта 30; 28; 26 см; для глинистого 26; 24, 22 см (при одинаковых начальных условиях).

<a id="p100204"></a>**ВЛИЯНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА**

<a id="p100205"></a>2.21. С увеличением объемного веса грунта скорость его оттаивания увеличивается.
<a id="p100206"></a>При уменьшении объемного веса грунта увеличивается содержание воздуха, теплопроводность которого значительно ниже, чем твердая или жидкая фазы грунта, поэтому более рыхлый, более воздухосодержащий грунт имеет и более низкую скорость оттаивания. Однако ввиду того, что "культурный" слой грунта при строительстве самый разнообразный, учет влияния объемного веса на скорость оттаивания можно не производить.

<a id="p100207"></a>**УТЕПЛЕНИЕ ГРУНТА ПРИ ОТТАИВАНИИ**

<a id="p100208"></a>2.22. При оттаивании грунтов нагревательные приборы и подготовленный участок должны быть тщательно утеплены. В качестве утеплителя можно применять любой теплоизоляционный материал [(табл. 2)](#p100211), за исключением легковоспламеняемого.
<a id="p100209"></a>Прогреваемый участок утепляется шире его рабочих контуров на 40 - 50 см. Например, при ширине намеченной траншеи 1 м ширина утеплителя 2 м.

<a id="p100210"></a>Таблица 2

<a id="p100211"></a>Основные характеристики некоторых
теплоизоляционных материалов


| <a id="p100212"></a>Материал | <a id="p100213"></a>Температура при исследовании, °C | <a id="p100214"></a>Плотность в кг/м3 | <a id="p100215"></a>Теплопроводность в ккал/м·ч·град | <a id="p100216"></a>Температуропроводность в м2/ч·а·104 | <a id="p100217"></a>Теплоемкость в ккал/кг·град<br>Cуд | <a id="p100218"></a>Влажность в % |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| <a id="p100219"></a>Асбестовая ткань | <a id="p100220"></a>150 | <a id="p100221"></a>600 | <a id="p100222"></a>0,141 | <a id="p100223"></a>- | <a id="p100224"></a>- | <a id="p100225"></a>- |
| <a id="p100226"></a>Вата хлопковая | <a id="p100227"></a>50 | <a id="p100228"></a>50 | <a id="p100229"></a>0,055 | <a id="p100230"></a>25,4 | <a id="p100231"></a>0,437 | <a id="p100232"></a>- |
| <a id="p100233"></a>Воздух | <a id="p100234"></a>0 | <a id="p100235"></a>1,193 | <a id="p100236"></a>0,021 | <a id="p100237"></a>677 | <a id="p100238"></a>0,24 | <a id="p100239"></a>Сухой |
| <a id="p100240"></a>Войлок шерстяной | <a id="p100241"></a>50 | <a id="p100242"></a>330 | <a id="p100243"></a>0,046 | <a id="p100244"></a>- | <a id="p100245"></a>- | <a id="p100246"></a>- |
| <a id="p100247"></a>Войлок бумажный | <a id="p100248"></a>- | <a id="p100249"></a>300 | <a id="p100250"></a>0,049 | <a id="p100251"></a>- | <a id="p100252"></a>- | <a id="p100253"></a>- |
| <a id="p100254"></a>Войлок строительный | <a id="p100255"></a>25 + 5 | <a id="p100256"></a>84 | <a id="p100257"></a>0,039 | <a id="p100258"></a>- | <a id="p100259"></a>- | <a id="p100260"></a>Сухой |
| <a id="p100261"></a>Грунт, смешанный с торфом | <a id="p100262"></a>20 | <a id="p100263"></a>1020 | <a id="p100264"></a>0,437 | <a id="p100265"></a>8,02 | <a id="p100266"></a>0,53 | <a id="p100267"></a>38 |
| <a id="p100268"></a>Грунт песчаный мелкозернистый | <a id="p100269"></a>0 | <a id="p100270"></a>1430 | <a id="p100271"></a>0,16 | <a id="p100272"></a>7,1 | <a id="p100273"></a>0,16 | <a id="p100274"></a>0,24 |
| <a id="p100275"></a>Камышит | <a id="p100276"></a>- | <a id="p100277"></a>400 | <a id="p100278"></a>0,12 | <a id="p100279"></a>8,6 | <a id="p100280"></a>0,35 | <a id="p100281"></a>- |
| <a id="p100282"></a>Керамзит в засыпке | <a id="p100283"></a>- | <a id="p100284"></a>500 | <a id="p100285"></a>0,18 | <a id="p100286"></a>17,1 | <a id="p100287"></a>0,21 | <a id="p100288"></a>- |
| <a id="p100289"></a>Минеральная вата | <a id="p100290"></a>0 | <a id="p100291"></a>100 | <a id="p100292"></a>0,038 | <a id="p100293"></a>21,8 | <a id="p100294"></a>0,174 | <a id="p100295"></a>- |
| <a id="p100296"></a>Минеральный войлок | <a id="p100297"></a>- | <a id="p100298"></a>250 | <a id="p100299"></a>0,065 | <a id="p100300"></a>14,4 | <a id="p100301"></a>0,18 | <a id="p100302"></a>- |
| <a id="p100303"></a>Минераловатные плиты | <a id="p100304"></a>- | <a id="p100305"></a>400 | <a id="p100306"></a>0,10 | <a id="p100307"></a>12,9 | <a id="p100308"></a>0,18 | <a id="p100309"></a>- |
| <a id="p100310"></a>Песок речной | <a id="p100311"></a>20 | <a id="p100312"></a>1500 | <a id="p100313"></a>0,28 | <a id="p100314"></a>9,85 | <a id="p100315"></a>0,19 | <a id="p100316"></a>Сухой |
| <a id="p100317"></a>Рубероид | <a id="p100318"></a>- | <a id="p100319"></a>600 | <a id="p100320"></a>0,15 | <a id="p100321"></a>7,1 | <a id="p100322"></a>0,35 | <a id="p100323"></a>- |
| <a id="p100324"></a>Снег уплотненный | <a id="p100325"></a>- | <a id="p100326"></a>350 | <a id="p100327"></a>0,30 | <a id="p100328"></a>17,2 | <a id="p100329"></a>0,5 | <a id="p100330"></a>- |
| <a id="p100331"></a>Соломит | <a id="p100332"></a>25 + 5 | <a id="p100333"></a>244 | <a id="p100334"></a>0,076 | <a id="p100335"></a>- | <a id="p100336"></a>- | <a id="p100337"></a>Сухой |
| <a id="p100338"></a>Стеклянная вата | <a id="p100339"></a>100 | <a id="p100340"></a>200 | <a id="p100341"></a>0,056 | <a id="p100342"></a>16,1 | <a id="p100343"></a>0,18 | <a id="p100344"></a>- |
| <a id="p100345"></a>Стеклянный войлок | <a id="p100346"></a>50 | <a id="p100347"></a>50 | <a id="p100348"></a>0,041 | <a id="p100349"></a>3,69 | <a id="p100350"></a>0,222 | <a id="p100351"></a>- |
| <a id="p100352"></a>Торф измельченный | <a id="p100353"></a>20 | <a id="p100354"></a>200 | <a id="p100355"></a>0,051 | <a id="p100356"></a>7,15 | <a id="p100357"></a>0,36 | <a id="p100358"></a>- |
| <a id="p100359"></a>Шерстяной войлок строительный | <a id="p100360"></a>- | <a id="p100361"></a>150 | <a id="p100362"></a>0,05 | <a id="p100363"></a>7,4 | <a id="p100364"></a>0,45 | <a id="p100365"></a>- |
| <a id="p100366"></a>Шлак топливный | <a id="p100367"></a>- | <a id="p100368"></a>1000 | <a id="p100369"></a>0,25 | <a id="p100370"></a>13,9 | <a id="p100371"></a>0,18 | <a id="p100372"></a>- |
| <a id="p100373"></a>Шлаковая вата | <a id="p100374"></a>0 | <a id="p100375"></a>100 | <a id="p100376"></a>0,038 | <a id="p100377"></a>21,8 | <a id="p100378"></a>0,174 | <a id="p100379"></a>- |


<a id="p100380"></a>2.23. Толщину утеплителя определяют теплотехническим расчетом. Как показала практика, для утепления достаточно использовать выпускаемые промышленностью шлаковатные плиты толщиной 7 см.
<a id="p100381"></a>Для этих целей 10 - 12 шлаковатных плит размером 100 x 50 x 7 см каждая обшивались с внутренней и внешней стороны брезентом. Собранные теплоизоляционные маты (шириной 1 м и длиной 5 - 6 м) использовались в течение всего зимнего периода. Вес одного мата - 30 - 40 кг, стоимость - 15 - 18 руб.
<a id="p100382"></a>2.24. При радиальном оттаивании теплоизоляционные маты укладываются на грунт вдоль нагревателей. При поверхностном оттаивании - непосредственно на короба, с учетом расстояний, указанных в [п. 2.22](#p100208).
<a id="p100383"></a>Ввиду того что верхняя часть нагревателя (пассивная) длиной 126 мм не нагревается, теплоизоляционные маты не пригорают и не портятся.

<a id="p100384"></a>**ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА И ВРЕМЕНИ ОТТАИВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ**
**ОТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАГРЕВАТЕЛЯ; ФИЗИЧЕСКИХ**
**И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ**

<a id="p100385"></a>2.25. Определение радиуса и времени оттаивания распадается на два этапа: определение радиуса оттаивания в периоды прогрева и термосного выдерживания первого цикла и определение радиуса оттаивания в периоды прогрева и термосного выдерживания последующего цикла.
<a id="p100386"></a>2.26. Радиус оттаивания в период первого цикла прогрева определяется по номограммам, построенным для песчаных (рис. 5) и глинистых [(рис. 6)](#p100392) грунтов.

<a id="p100387"></a> ![2. Определение основных зависимостей при оттаивании мерзлых грунтов](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_4.png) 

<a id="p100388"></a> $\xi = \frac{N_{\text{уд}}\tau}{q} 1000$ 

<a id="p100389"></a>Рис. 5. Радиус оттаивания в период первого цикла
прогрева для песчаного грунта



<a id="p100390"></a> ![2. Определение основных зависимостей при оттаивании мерзлых грунтов](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_5.png) 

<a id="p100391"></a> $\xi = \frac{N_{\text{уд}}\tau}{q} 1000$ 

<a id="p100392"></a>Рис. 6. Радиус оттаивания в период первого цикла
прогрева для глинистого грунта

<a id="p100393"></a>В номограммах по оси ординат отложены радиусы оттаивания, а по оси абсцисс - комплексная величина, учитывающая удельную мощность нагревателя, время оттаивания и скрытые теплоты плавления льда (льдистость грунта)

<a id="p100394"></a> $\xi = \frac{N_{\text{уд}}\tau_{\text{пр}}}{q} 1000,$ (6)

<a id="p100395"></a>где Nуд - удельная мощность нагревателя в вт/см2; при расчетах задается по оптимальным значениям, равным 1,5 - 2,8 вт/см2 (см. [пп. 2.6](#p100092) - [2.8](#p100097));
<a id="p100396"></a> $\tau_{\text{пр}}$ - время прогрева первого периода в ч; при расчетах задается также по оптимальным значениям, равным 6 - 12 ч (см. [п. 2.12](#p100106));
<a id="p100397"></a>1000 - постоянный множитель;
<a id="p100398"></a>q - скрытая теплота плавления льда в единице объема грунта в ккал/м3; определяется формулой

<a id="p100399"></a>q = 80Vл ккал/м3,

<a id="p100400"></a>здесь 80 - скрытая теплота плавления льда в ккал/кг;
<a id="p100401"></a>Vл - объем льда, заключенного в единице объема грунта, определяемый в натуре из условия

<a id="p100402"></a> $V_{\text{л}} = \gamma_{\text{об}} - \gamma_{\text{ск}}\text{кг}/\text{м}^{3},$ 

<a id="p100403"></a>где $\gamma_{\text{об}}$ - объемный вес грунта в кг/м3;
<a id="p100404"></a> $\gamma_{\text{ск}}$ - объемный вес скелета грунта в кг/м3.
<a id="p100405"></a>2.27. Радиус оттаивания в период первого цикла термосного выдерживания составляет $\frac{r_{1}}{3}$ , а время - $\frac{\tau_{\text{пр}}}{2}$ .

#### <a id="p100406"></a>2.28 Радиус оттаивания в последующий цикл прогрева определяется аналитическим путем из выражения


<a id="p100407"></a> $r_{2} = \sqrt{\frac{Q\tau_{\text{пр}}}{\pi q} + (r_{1} + \frac{r_{1}}{3})2} \text{м},$ (7)

<a id="p100408"></a>где Q - тепловой поток нагревателя в ккал/м·ч, определяемый по формуле Q = 0,86UI = 0,86N ккал/м·ч (0,86 - переводной коэффициент; U - напряжение нагревателя в в; I - ток нагревателя в а; N - мощность нагревателя в квт);
<a id="p100409"></a> $\tau_{\text{пр}}$ - время прогрева в ч;
<a id="p100410"></a>q - скрытая теплота плавления льда в ккал/м3;
<a id="p100411"></a>r1 - радиус оттаивания первого цикла прогрева в м.
<a id="p100412"></a>2.29. Радиус и время оттаивания в период повторного цикла термосного выдерживания соответственно составляют $\frac{r_{2}}{5} \text{м}$ и $\frac{\tau_{\text{пр}}}{2} \text{ч}$ .

#### <a id="p100413"></a>2.30 Полный радиус оттаивания


<a id="p100414"></a> $R_{\text{пол}} = r_{2} + \frac{r_{2}}{5} \text{м}.$ (8)

<a id="p100415"></a>Полное время оттаивания определяется формулой

<a id="p100416"></a> $\tau_{\text{пол}} = (\tau_{\text{пр}} + \tau_{\text{тв}})2\text{ч}.$ (9)

<a id="p100417"></a>2.31. Из [выражения (6)](#p100394) по заданным радиусу и времени оттаивания можно определить необходимую удельную мощность нагревателя.
<a id="p100418"></a>*Пример.* Требуется определить полный радиус оттаивания, время прогрева и термосного выдерживания, удельную мощность нагревателя и диаметр шпура для его установки при оттаивании песчаного грунта общей влажностью 8%, начальной температурой -6 °C; объемным весом грунта 1400 кг/м3, объемный вес скелета грунта 1300 кг/м3.
<a id="p100419"></a>Согласно [п. 2.6](#p100092) принимаем удельную мощность нагревателя равной 2,2 вт/см2, полезная площадь нагревателя 455 см2. Оттаивание грунта нагревателем с принятой удельной мощностью производится циклами с временем первого периода прогрева не более 12 ч [(п. 2.12)](#p100106). Принимаем время прогрева в период первого цикла равным 10 ч. Для определения $\xi$ [[формула (6)]](#p100394) первоначально вычислим скрытую теплоту плавления льда, заключенную в единице объема грунта:

<a id="p100420"></a>Vл = 1400 - 1300 = 100 кг/м3;

<a id="p100421"></a>q = 80·100 = 8000 ккал/м3.

<a id="p100422"></a>Значение координаты $\xi$ составит

<a id="p100423"></a> $\xi = \frac{2,2 \cdot 10}{8000} 1000 = 2,75.$ 

<a id="p100424"></a>По номограмме, приведенной на [рис. 5](#p100389), определяем значение радиуса оттаивания в период первого цикла прогрева, который составляет 0,26 м.

<a id="p100425"></a>Радиус оттаивания в период первого цикла термосного выдерживания (по [п. 2.27](#p100405)) составляет 0,26/3 = 0,09 м, а время - 5 ч.
<a id="p100426"></a>Радиус оттаивания в период повторного цикла прогрева определяется из [формулы (7)](#p100407):

<a id="p100427"></a> $r^{2} = \sqrt{\frac{860 \cdot 10}{3,14 \cdot 8000} + (0,26 + \frac{0,26}{3})2} = 0,67\text{м}.$ 

<a id="p100428"></a>Радиус оттаивания в период повторного термосного выдерживания (по [п. 2.29](#p100412)) составит 0,13 м, а время - 5 ч.
<a id="p100429"></a>Таким образом, при использовании нагревателя удельной мощностью 2,2 вт/см2 полный радиус оттаивания [(п. 2.30)](#p100413) - 0,8 м; режим прогрева - (10п + 5т)2 и диаметр шпура для установки нагревателя, определенный согласно [рис. 3](#p100099), 12·2 + dнаг мм.


### 3. <a id="p100430"></a>ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА НАГРЕВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ


<a id="p100431"></a>**ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА НАГРЕВАТЕЛЕЙ**


#### <a id="p100432"></a>3.1 Объем грунта, оттаянного одним нагревателем, составляет


<a id="p100433"></a> $V_{\text{от}}^{\text{в}} = \pi r^{2}Hk_{\text{ув}} = 4,4r^{2}H\text{м}^{3};$ (10)

<a id="p100434"></a> $V_{\text{от}}^{\text{г}} = abHk_{\text{ув}}\text{м}^{3},$ (11)

<a id="p100435"></a>где $V_{\text{от}}^{\text{в}}$ , $V_{\text{от}}^{\text{г}}$ - объем оттаянного грунта вертикальным и горизонтальным нагревателем в м3;
<a id="p100436"></a>ab - площадь отогрева в м2;
<a id="p100437"></a>H - глубина оттаивания в м;
<a id="p100438"></a>kув - коэффициент, учитывающий увеличение объема оттаянного грунта за счет изменения его начальной температуры по глубине промерзания; kув = 1,4.
<a id="p100439"></a>3.2. При производстве работ по оттаиванию мерзлых грунтов наиболее рациональной расстановкой нагревателей следует считать такую, при которой намеченный массив грунта оттаивается неполностью и между нагревателями остаются некоторые зоны непрогретого грунта с толщиной стенок, дающих возможность для непосредственной разработки их экскаваторами. При такой схеме производства работ энергоемкость оттаивания сокращается на 40 - 50%.
<a id="p100440"></a>3.3. Количество нагревателей, необходимых для "неполного" оттаивания заданного объема грунта, с учетом допустимой толщины стенок непрогретого грунта между соседними нагревателями, определяется по формуле

<a id="p100441"></a> $n_{\text{неп}}^{\text{в},\text{г}} = \frac{V_{\text{зад}}}{V_{\text{от}}^{\text{в},\text{г}}k_{\text{неп}}k_{\text{рас}}} \text{шт}.,$ (12)

<a id="p100442"></a>где Vзад - объем грунта, подлежащий разработке, в м3;
<a id="p100443"></a>kрас - коэффициент рациональной расстановки нагревателей, принятый 1,1;
<a id="p100444"></a>kнеп - коэффициент, учитывающий допустимую толщину стенок непрогретого грунта в зависимости от вида грунта и типа применяемого экскаватора; определяется согласно табл. 3.

<a id="p100445"></a>Таблица 3

<a id="p100446"></a>Допустимая толщина стенки непрогретого грунта
при разработке его различными экскаваторами


<table>
<colgroup><col width="25%"><col width="13%"><col width="12%"><col width="13%"><col width="12%"><col width="13%"><col width="12%"></colgroup>
<tr><td rowspan="2"><a id="p100447"></a>Грунт</td><td colspan="6"><a id="p100448"></a>Толщина стенки в см и величина коэффициента kнеп при разработке экскаваторами с емкостью ковша в м3</td></tr>
<tr><td colspan="2"><a id="p100449"></a>0,15 - 0,3</td><td colspan="2"><a id="p100450"></a>0,5 - 0,65</td><td colspan="2"><a id="p100451"></a>1</td></tr>
<tr><td><a id="p100452"></a>Глинистый</td><td><a id="p100453"></a>До 15</td><td><a id="p100454"></a>1,4</td><td><a id="p100455"></a>До 25</td><td><a id="p100456"></a>1,5</td><td><a id="p100457"></a>До 40</td><td><a id="p100458"></a>1,8</td></tr>
<tr><td><a id="p100459"></a>Суглинистый</td><td><a id="p100460"></a>" 20</td><td><a id="p100461"></a>1,45</td><td><a id="p100462"></a>" 30</td><td><a id="p100463"></a>1,6</td><td><a id="p100464"></a>" 45</td><td><a id="p100465"></a>2,05</td></tr>
<tr><td><a id="p100466"></a>Песчаный</td><td><a id="p100467"></a>" 25</td><td><a id="p100468"></a>1,5</td><td><a id="p100469"></a>" 35</td><td><a id="p100470"></a>1,65</td><td><a id="p100471"></a>" 50</td><td><a id="p100472"></a>2,25</td></tr>
</table>


<a id="p100473"></a>3.4. В некоторых случаях возникает необходимость полностью оттаивать грунт (например, при ручной разработке, при ремонтных работах и т.д.). Количество нагревателей для полного оттаивания заданного объема рассчитывается по формуле

<a id="p100474"></a> $n_{\text{пол}}^{\text{в},\text{г}} = \frac{V_{\text{зад}}}{V_{\text{от}}^{\text{в},\text{г}}k_{\text{рас}}} \text{шт}.$ (13)

<a id="p100475"></a>*Пример.* Необходимо определить количество нагревателей для "полного" и "неполного" оттаивания песчаного грунта объемом 100 м3 при разработке его экскаватором с ковшом емкостью 0,5 м3. Радиус оттаивания составляет 0,8 м.
<a id="p100476"></a>Объем грунта, оттаянного одним нагревателем, определяется на основании [формулы (10)](#p100433)

<a id="p100477"></a> $V_{\text{от}}^{\text{в}} = 4,4 \cdot 0,8^{2} \cdot 1,5 = 4,2\text{м}^{3},$ 

<a id="p100478"></a>где 1,5 - глубина промерзания грунта в м.
<a id="p100479"></a>Количество нагревателей, необходимых для "неполного" оттаивания, определяется из [выражения (13)](#p100474)

<a id="p100480"></a> $n_{\text{пол}}^{\text{в}} = \frac{100}{4,2 \cdot 1,1} = 22\text{шт}.$ 

<a id="p100481"></a>Количество нагревателей, необходимых для "неполного" оттаивания заданного объема грунта, с учетом непрогретых зон при разработке его экскаватором с ковшом емкостью 0,5 м3, определяется по [формуле (12)](#p100441). Коэффициент, учитывающий допустимую толщину стенки непрогретого грунта, определяется согласно [табл. 3](#p100446):

<a id="p100482"></a> $n_{\text{неп}}^{\text{в}} = \frac{100}{4,2 \cdot 1,65 \cdot 1,1} = 13\text{шт}.$ 

<a id="p100483"></a>Таким образом, при "неполном" оттаивании количество нагревателей сокращается почти вдвое.

#### <a id="p100484"></a>3.5 Общее количество затраченной электроэнергии для оттаивания составляет


<a id="p100485"></a> $\omega_{\text{общ}} = \omega_{\text{зат}}k = nN\tau_{\text{пр}}k\text{квт } \cdot \text{ч},$ (14)

<a id="p100486"></a>где k - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети, принимаемый 1,05;
<a id="p100487"></a> $\tau_{\text{пр}}$ - время прогрева в ч;
<a id="p100488"></a>N - мощность нагревателя в квт.

<a id="p100489"></a>**ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ЗАХВАТОК**

<a id="p100490"></a>3.6. При производстве работ по оттаиванию грунта намеченный массив, как правило, делится на три участка (захватки): участок, находящийся в стадии разработки; участок, находящийся в стадии оттаивания, а также подготавливаемый к оттаиванию участок.
<a id="p100491"></a>3.7. Разбивка подготавливаемого массива к разработке на захватки диктуется и другими условиями (например, разработка грунта на улицах с интенсивным движением, встречающимися подземными коммуникациями и др.). Обычно длина захватки принимается такой, чтобы время ее разработки было равно полному времени оттаивания последующей захватки.
<a id="p100492"></a>Отсюда длина захватки должна быть равна

<a id="p100493"></a> $l_{\text{зах}} = \frac{\text{П}_{\text{ч}}\tau_{\text{общ}}}{Bh} \text{м},$ (15)

<a id="p100494"></a>где Пч - производительность экскаватора в м3/ч;
<a id="p100495"></a> $\tau_{\text{общ}}$ - общее время нахождения нагревателей на захватке в ч;
<a id="p100496"></a>B - ширина проходки экскаватора в м;
<a id="p100497"></a>h - высота уступа в м.
<a id="p100498"></a>Для обеспечения непрерывной работы экскаватора необходимо, чтобы минимальная длина намеченного к разработке массива составляла

<a id="p100499"></a>Lмин = 3lзах м. (16)

<a id="p100500"></a>**ВЫБОР ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ**

<a id="p100501"></a>3.8. Наиболее эффективными для разработки оттаянных грунтов являются одноковшовые экскаваторы на автомобильном ходу с ковшами емкостью 0,15 - 0,35 м3. Выбор экскаватора производится по виду и объему работ, степени стесненности и возможности полностью использовать его производительность.
<a id="p100502"></a>3.9. Зная производительность экскаватора, определяют количество нагревателей, необходимых для обеспечения полной его загрузки

<a id="p100503"></a> $n = \frac{\text{П}_{\text{э}}\tau_{\text{общ}}}{F_{\text{от}}^{\text{в},\text{г}}k_{\text{рас}}k_{\text{пол},\text{неп}}Ht} \text{шт}.$ (17)


#### <a id="p100504"></a>3.10 Объем грунта, подготовленного комплектом нагревателей к экскавации в смену, составляет


<a id="p100505"></a> $V = \frac{F_{\text{от}}^{\text{в},\text{г}}k_{\text{рас}}k_{\text{пол},\text{неп}}nHt}{\tau_{\text{общ}}} \text{м}^{3}.$ (18)

<a id="p100506"></a>В [формулах (17)](#p100503) и (18):
<a id="p100507"></a>Пэ - производительность экскаватора в м3/смену;
<a id="p100508"></a> $\tau_{\text{общ}}$ - общее время нахождения нагревателей на захватке в ч;
<a id="p100509"></a> $F_{\text{от}}^{\text{в},\text{г}}$ - площадь оттаивания грунта при использовании вертикальных или горизонтальных нагревателей в м2;
<a id="p100510"></a>H - глубина выемки в м;
<a id="p100511"></a>n - количество нагревателей в шт.;
<a id="p100512"></a>t - количество часов в смену.

<a id="p100513"></a>**ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО ОТТАИВАНИЮ**

<a id="p100514"></a>3.11. Как показала практика, оттаивание грунтов целесообразно производить комплектом нагревателей в количестве 40 - 50 шт. Кроме нагревателей в такой комплект должны входить: распределительный щит с отключающим аппаратом и предохранителями: питающий кабель типа КРПТ 3·35 + 1·10 длиной 20 - 30 м; магистральный провод типа ШРПС длиной 200 - 300 м; разветвительный провод типа ПРГ длиной 1,5 - 2 м для каждого нагревателя; козелки, штепсельные разъемы, ограждения, инвентарный утеплитель, лампочки освещения и предупреждающие плакаты.
<a id="p100515"></a>3.12. После установки в шпуры нагреватели подключают к источнику электроэнергии напряжением 220 в. При отсутствии промышленных и городских сетей на месте производства работ нагреватели возможно подключать к передвижным электрическим станциям (последнее значительно удорожает себестоимость оттаивания единицы объема грунта), технические характеристики которых приведены в табл. 4.

<a id="p100516"></a>Таблица 4

<a id="p100517"></a>Характеристика передвижных электрических станций


<table>
<colgroup><col width="15%"><col width="6%"><col width="17%"><col width="9%"><col width="6%"><col width="8%"><col width="11%"><col width="8%"><col width="13%"><col width="6%"></colgroup>
<tr><td rowspan="2"><a id="p100518"></a>Тип и марка электростанций</td><td rowspan="2"><a id="p100519"></a>Мощность в квт</td><td rowspan="2"><a id="p100520"></a>Тип и напряжение электрогенератора</td><td colspan="5"><a id="p100521"></a>Двигатель</td><td rowspan="2"><a id="p100522"></a>Габариты</td><td rowspan="2"><a id="p100523"></a>Вес в кг</td></tr>
<tr><td><a id="p100524"></a>тип</td><td><a id="p100525"></a>мощность в л.с.</td><td><a id="p100526"></a>число оборотов в 1 мин.</td><td><a id="p100527"></a>горючее</td><td><a id="p100528"></a>расход горючего в 1 квт</td></tr>
<tr><td></td><td></td><td></td><td colspan="7"><a id="p100529"></a>Полустационарные</td></tr>
<tr><td><a id="p100530"></a>ЖЭС-А-30</td><td><a id="p100531"></a>20</td><td><a id="p100532"></a>СГК-30, 400/230</td><td><a id="p100533"></a>1-ГА</td><td><a id="p100534"></a>42</td><td><a id="p100535"></a>1000</td><td><a id="p100536"></a>Керосин</td><td><a id="p100537"></a>0,5 - 4</td><td><a id="p100538"></a>2342 x 1160 x 2515</td><td><a id="p100539"></a>2300</td></tr>
<tr><td><a id="p100540"></a>ЖЭС-А-30-Г</td><td><a id="p100541"></a>24</td><td><a id="p100542"></a>СГК-30, 400/230</td><td><a id="p100543"></a>Д2-Г</td><td><a id="p100544"></a>35</td><td><a id="p100545"></a>100</td><td><a id="p100546"></a>Древесные чурки</td><td><a id="p100547"></a>-</td><td><a id="p100548"></a>2580 x 950 x 2513</td><td><a id="p100549"></a>2700</td></tr>
<tr><td><a id="p100550"></a>ЖЭС-50</td><td><a id="p100551"></a>40</td><td><a id="p100552"></a>СГ-50, 400/230</td><td><a id="p100553"></a>М-17</td><td><a id="p100554"></a>65</td><td><a id="p100555"></a>850</td><td><a id="p100556"></a>Соляровое масло</td><td><a id="p100557"></a>-</td><td><a id="p100558"></a>3180 x 1230 x 2670</td><td><a id="p100559"></a>4500</td></tr>
<tr><td><a id="p100560"></a>ЖЭС-50-Г</td><td><a id="p100561"></a>58</td><td><a id="p100562"></a>СГ-50, 400/230</td><td><a id="p100563"></a>М-17</td><td><a id="p100564"></a>65</td><td><a id="p100565"></a>850</td><td><a id="p100566"></a>Древесные чурки</td><td><a id="p100567"></a>-</td><td><a id="p100568"></a>3540 x 1280 x 2070</td><td><a id="p100569"></a>500</td></tr>
<tr><td><a id="p100570"></a>ЖЭС-65</td><td><a id="p100571"></a>65</td><td><a id="p100572"></a>СКГ-65, 400/230</td><td><a id="p100573"></a>КДМ-46</td><td><a id="p100574"></a>93</td><td><a id="p100575"></a>1000</td><td><a id="p100576"></a>Дизельное топливо</td><td><a id="p100577"></a>-</td><td><a id="p100578"></a>3200 x 1090 x 1925</td><td><a id="p100579"></a>3500</td></tr>
<tr><td><a id="p100580"></a>ДУС-1</td><td><a id="p100581"></a>40</td><td><a id="p100582"></a>С-144/8, 400/230</td><td><a id="p100583"></a>М-17</td><td><a id="p100584"></a>65</td><td><a id="p100585"></a>850</td><td><a id="p100586"></a>Соляровое масло</td><td><a id="p100587"></a>0,33</td><td><a id="p100588"></a>4370 x 2350 x 3140</td><td><a id="p100589"></a>5600</td></tr>
<tr><td><a id="p100590"></a>ПЭС-50</td><td><a id="p100591"></a>50</td><td><a id="p100592"></a>СГ-50, 380/220</td><td><a id="p100593"></a>ЧИЗ-60</td><td><a id="p100594"></a>60</td><td><a id="p100595"></a>650</td><td><a id="p100596"></a>Лигроин</td><td><a id="p100597"></a>-</td><td><a id="p100598"></a>4400 x 2400 x 3300</td><td><a id="p100599"></a>4000</td></tr>
<tr><td><a id="p100600"></a>ПЭС-60</td><td><a id="p100601"></a>65</td><td><a id="p100602"></a>5-51/6, 400/230</td><td><a id="p100603"></a>1-Д6</td><td><a id="p100604"></a>100</td><td><a id="p100605"></a>1000</td><td><a id="p100606"></a>Дизельное топливо</td><td><a id="p100607"></a>-</td><td><a id="p100608"></a>6100 x 2300 x 2100</td><td><a id="p100609"></a>5700</td></tr>
<tr><td><a id="p100610"></a>Самоходные на автомобиле ЗИЛ-153</td><td><a id="p100611"></a>23</td><td><a id="p100612"></a>СГ-501/1/6, 400/</td><td><a id="p100613"></a>ЗИЛ</td><td><a id="p100614"></a>73</td><td><a id="p100615"></a>240</td><td><a id="p100616"></a>Бензин</td><td><a id="p100617"></a>0,45</td><td><a id="p100618"></a>-</td><td><a id="p100619"></a>4300</td></tr>
<tr><td><a id="p100620"></a>АЭС-2</td><td><a id="p100621"></a>15</td><td><a id="p100622"></a>133/230</td><td><a id="p100623"></a>ГАЗ</td><td><a id="p100624"></a>30</td><td><a id="p100625"></a>-</td><td><a id="p100626"></a>"</td><td><a id="p100627"></a>-</td><td><a id="p100628"></a>-</td><td><a id="p100629"></a>-</td></tr>
<tr><td><a id="p100630"></a>АЭС-4</td><td><a id="p100631"></a>24</td><td><a id="p100632"></a>133/230</td><td><a id="p100633"></a>ЗИЛ</td><td><a id="p100634"></a>55</td><td><a id="p100635"></a>-</td><td><a id="p100636"></a>"</td><td><a id="p100637"></a>-</td><td><a id="p100638"></a>-</td><td><a id="p100639"></a>-</td></tr>
</table>


<a id="p100640"></a>От распределительного щита электроэнергия передается до разрабатываемого участка питающим кабелем. К нему, в зависимости от количества рядов устанавливаемых нагревателей, параллельно подсоединяются магистральные провода, уложенные вдоль трассы оттаивания. Через каждые 1,5 - 2 м от магистрального провода отходят отпайки разветвительного провода, соединяемые через штепсельные разъемы с нагревателями.
<a id="p100641"></a>Питающий кабель и магистральные провода монтируются на козелки высотой 50 - 60 см.
<a id="p100642"></a>Разветвительные провода должны быть обязательно в резиновой оболочке и укладываются или непосредственно на грунт, или на утеплитель <1>.

<a id="p100643"></a>

---

<a id="p100644"></a><1> Температура поверхности грунта при прогреве составляет 25 - 30 °C, а на поверхности утеплителя равна температуре наружного воздуха. Поэтому перегрева и порчи электрических проводов не происходит.

<a id="p100645"></a>При производстве работ по устройству и эксплуатации временных электроустановок по прогреву грунта следует руководствоваться Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий и главой [СНиП III-А.11-70](https://bukva.ai/docs/snip-iii-a-11-70) "Техника безопасности в строительстве".
<a id="p100646"></a>3.13. Участок электропрогрева ограждается сплошным ограждением высотой до 1,5 м на расстоянии не ближе 3 м от крайнего нагревателя. Вывешиваются предупредительные плакаты: "Опасная зона", "Ток включен" и др. и сигнальные лампочки, загорающиеся при подаче напряжения на участок.
<a id="p100647"></a>Ручная разработка оттаянного грунта должна производиться не ближе 2 - 3 м от огражденного участка с электропрогревом.
<a id="p100648"></a>3.14. Перед установкой нагревателей в мерзлом грунте бурят шпуры диаметром, определенным для нагревателя соответствующей удельной мощности, глубиной, равной длине нагревателя.
<a id="p100649"></a>3.15. Для бурения шпуров применяют передвижной станок БТС-60, автоматический трехшпиндельный станок на базе трактора ДТ-54 или станок на базе ямобура БКТМ-63-2.
<a id="p100650"></a>В мерзлом грунте, включающем крепкие породы и строительный мусор, шпуры бурят пневматическими перфораторами. Для бурения шпуров в больших глыбах мерзлого грунта применяют электро- или пневмосверла, а в отвалах и других неудобных местах - ручные воздушные термобуры РТБ-В2. Небольшой вес термобура и наличие гибких шлангов дают возможность бурить шпуры в любом положении.
<a id="p100651"></a>3.16. Работы по оттаиванию грунтов производятся при устройстве траншей и котлованов, колодцев и различных выемок, лидирующих скважин для забивки свай, а также при ремонтных и аварийных работах и ручной разработке грунта.
<a id="p100652"></a>3.17. При производстве траншейных и котлованных работ встречаются две основные схемы производства работ.
<a id="p100653"></a>Разработка узких (0,8 - 1,5 м) траншей, когда нагреватели устанавливаются по оси траншеи в один ряд. Расстояние между нагревателями определяется расчетом. Пример расстановки показан на [рис. 7](#p100655), а.

<a id="p100654"></a> ![3. Определение количества нагревателей для производства работ и технологические ](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_6.png) 

<a id="p100655"></a>Рис. 7. Схемы расстановки
нагревателей при прогреве грунта для
а - узких траншей; б - широких траншей; в - котлованов

<a id="p100656"></a>Разработка широких (от 1,5 до 3 м) траншей и котлованов. В этом случае нагреватели устанавливаются в два или более ряда в шахматном порядке (по вершинам равносторонних треугольников) или по диагонали при сдвинутых центрах шпуров относительно друг друга на 200 - 300 мм ([рис. 7](#p100655), б, в).
<a id="p100657"></a>Оттаивание траншей и котлованов производят на полную ширину одной проходки экскаватора. Расчет необходимого количества машин и оборудования для обеспечения заданного темпа производства работ и составление календарного плана их выполнения производятся аналогично как для узких, так и для широких траншей и котлованов.
<a id="p100658"></a>*Пример.* Требуется разработать траншею длиной 20 м, шириной 1,5 м и глубиной 2,8 м. Грунт - песчаный с глубиной промерзания 1,8 м, влажностью 8% и температурой -6 °C. Электронагреватели - удельной мощностью 2,2 вт/см2, радиусом оттаивания 0,8 м; режим прогрева (10п + 5т)2. Шаг расстановки нагревателей с учетом непрогретых зон составит 1,85 м для экскаваторов с ковшами емкостью 0,15 - 0,3 м3 и 1,95 м для экскаваторов 0,5 - 0,65 м3.
<a id="p100659"></a>При заданной производительности экскаватора рассчитываем [см. [формулу (17)](#p100503)] необходимое количество нагревателей для обеспечения его полной загрузки в одну или две смены. Определяем время, необходимое для разработки заданного объема, и единовременное количество потребляемой энергии. Основные данные расчета сведены в табл. 5.

<a id="p100660"></a>Таблица 5

<a id="p100661"></a>Количество нагревателей и время оттаивания
заданного объема грунта


<table>
<colgroup><col width="55%"><col width="15%"><col width="15%"><col width="15%"></colgroup>
<tr><td rowspan="2"><a id="p100662"></a>Показатели</td><td colspan="3"><a id="p100663"></a>Данные расчета при использовании экскаваторов с ковшом емкостью в м3</td></tr>
<tr><td><a id="p100664"></a>0,15</td><td><a id="p100665"></a>0,25</td><td><a id="p100666"></a>0,5</td></tr>
<tr><td><a id="p100667"></a>Объем разрабатываемого грунта в м3</td><td><a id="p100668"></a>840</td><td><a id="p100669"></a>840</td><td><a id="p100670"></a>840</td></tr>
<tr><td><a id="p100671"></a>Всего мерзлого в м3</td><td><a id="p100672"></a>540</td><td><a id="p100673"></a>540</td><td><a id="p100674"></a>540</td></tr>
<tr><td><a id="p100675"></a>Сменная производительность принимаемого экскаватора (для грунтов III группы) в м3/смену</td><td><a id="p100676"></a>56</td><td><a id="p100677"></a>84</td><td><a id="p100678"></a>226</td></tr>
<tr><td><a id="p100679"></a>Количество нагревателей, необходимых для обеспечения работы экскаватора, в шт.:</td><td></td><td></td><td></td></tr>
<tr><td><a id="p100680"></a>в одну смену</td><td><a id="p100681"></a>23</td><td><a id="p100682"></a>35</td><td><a id="p100683"></a>94</td></tr>
<tr><td><a id="p100684"></a>" две смены</td><td><a id="p100685"></a>46</td><td><a id="p100686"></a>70</td><td><a id="p100687"></a>183</td></tr>
<tr><td><a id="p100688"></a>Полное время разработки заданного объема грунта при работе экскаватора в ч:</td><td></td><td></td><td></td></tr>
<tr><td><a id="p100689"></a>в одну смену</td><td><a id="p100690"></a>300</td><td><a id="p100691"></a>200</td><td><a id="p100692"></a>71</td></tr>
<tr><td><a id="p100693"></a>" две смены</td><td><a id="p100694"></a>145</td><td><a id="p100695"></a>100</td><td><a id="p100696"></a>36</td></tr>
<tr><td><a id="p100697"></a>Единовременное потребляемое количество электроэнергии при работе экскаватора в квт·ч:</td><td></td><td></td><td></td></tr>
<tr><td><a id="p100698"></a>в одну смену</td><td><a id="p100699"></a>24</td><td><a id="p100700"></a>35</td><td><a id="p100701"></a>94</td></tr>
<tr><td><a id="p100702"></a>" две смены</td><td><a id="p100703"></a>47</td><td><a id="p100704"></a>70</td><td><a id="p100705"></a>188</td></tr>
</table>


<a id="p100706"></a>Примечание. В [формуле (17)](#p100503) дано завышенное количество нагревателей для учета полной их расстановки в начале каждой захватки.

<a id="p100707"></a>В табл. 6 приводится необходимое количество машин и оборудования для обеспечения разработки заданного объема мерзлого грунта экскаватором Э-153.

<a id="p100708"></a>Таблица 6

<a id="p100709"></a>Оборудование для оттаивания


<table>
<colgroup><col width="55%"><col width="23%"><col width="23%"></colgroup>
<tr><td rowspan="2"><a id="p100710"></a>Оборудование</td><td colspan="2"><a id="p100711"></a>Для смен</td></tr>
<tr><td><a id="p100712"></a>1-й</td><td><a id="p100713"></a>2-й</td></tr>
<tr><td><a id="p100714"></a>Буровой станок в шт.</td><td><a id="p100715"></a>1</td><td><a id="p100716"></a>1</td></tr>
<tr><td><a id="p100717"></a>Нагреватели " "</td><td><a id="p100718"></a>23</td><td><a id="p100719"></a>46</td></tr>
<tr><td><a id="p100720"></a>Кабель КРПТ в м</td><td><a id="p100721"></a>20</td><td><a id="p100722"></a>20</td></tr>
<tr><td><a id="p100723"></a>ШРПС " "</td><td><a id="p100724"></a>100</td><td><a id="p100725"></a>200</td></tr>
<tr><td><a id="p100726"></a>Провод ПРГ " "</td><td><a id="p100727"></a>40</td><td><a id="p100728"></a>80</td></tr>
<tr><td><a id="p100729"></a>Инвентарный утеплитель в м2</td><td><a id="p100730"></a>40</td><td><a id="p100731"></a>60</td></tr>
<tr><td><a id="p100732"></a>Экскаватор Э-153 в шт.</td><td><a id="p100733"></a>1</td><td><a id="p100734"></a>1</td></tr>
</table>


<a id="p100735"></a>3.18. При оттаивании котлованов для колодцев и выемок нагреватели расстанавливают таким образом, чтобы общая площадь оттаивания соответствовала плану колодца (выемки). В этом случае, сохраняя стенки колодца в мерзлом состоянии, избегают устройства откосов или их крепления [(рис. 8)](#p100737).

<a id="p100736"></a> ![3. Определение количества нагревателей для производства работ и технологические ](https://i.bukva.ai/TVpGeLOR/img_7.png) 

<a id="p100737"></a>Рис. 8. Схемы расстановки
нагревателей при прогреве грунта для
а - колодцев; б - лидирующих скважин; в - ручной разработки;
1 - радиус оттаивания нагревателя; 2 - контур сваи;
3 - контур траншеи

<a id="p100738"></a>3.19. При протаивании лидирующих скважин для забивки свай нагреватели устанавливают из расчета оттаивания грунта в диаметре, равном 1,5 - 2 диаметрам сваи. В зависимости от сроков производства работ по забивке свай оттаивание грунта осуществляется или одиночными нагревателями, или группой нагревателей, установленных с минимальным шагом. При последней схеме значительно сокращается время оттаивания.
<a id="p100739"></a>3.20. При оттаивании грунтов для ремонтных и аварийных работ нагреватели расстанавливают с минимальным шагом, а прогрев грунта производят однократно (без цикла термосного выдерживания), сокращая его до минимума.
<a id="p100740"></a>Радиальное оттаивание следует применять только в случае отсутствия подземных коммуникаций или полной гарантии сохранности их при проведении работ по отогреву. Грунт в этих случаях оттаивают на полную глубину промерзания.
<a id="p100741"></a>3.21. Оттаивание для ручной разработки грунта применяется лишь в местах, где использовать механизмы невозможно, например на отдельных коротких участках, на узких проездах, при наличии густой сети подземных проводок, а также при зачистке дна траншей и частично при копке приямков. В этом случае производится полное оттаивание грунта.
<a id="p100742"></a>При поверхностном оттаивании рационален послойный прогрев на глубину 40 - 50 см.
<a id="p100743"></a>При радиальном оттаивании нагреватели расстанавливают из расчета наложения температурных полей соседних нагревателей. Прогреваемый участок разбивают на минимальные захватки длиной 1,5 - 2 м. При этом температура прогреваемого грунта должна составлять 15 + 18 °C.

<a id="p100744"></a>**ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ**
**С ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯМИ**

<a id="p100745"></a>3.22. Все рабочие, занимающиеся отогревом мерзлого грунта, должны знать основы электротехники, правила монтажа электрических устройств, приемы оказания первой помощи пораженному током, правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.
<a id="p100746"></a>3.23. До начала работ инженер-электрик (механик) СУ должен осмотреть электрооборудование; все замеченные неисправности необходимо устранить.
<a id="p100747"></a>3.24. Участок, на котором оттаивание ведется электронагревателями, должен быть огражден инвентарным деревянным ограждением. Расстояние от нагревателей до ограждения следует определять в соответствии с требованиями правил техники безопасности (шаговое напряжение) и пожарной безопасности.

#### <a id="p100748"></a>3.25 Запрещается применять металлические ограждения.

<a id="p100749"></a>3.26. В течение всего времени работы электронагревателей на участке должен находиться электромонтер, ответственный за исправность, правильную эксплуатацию установки и соблюдение электротехнических правил.
<a id="p100750"></a>3.27. На границе отогреваемого участка должны быть размещены предупредительные надписи.
<a id="p100751"></a>3.28. Запрещается под напряжением подсоединять или отключать электронагреватели к сети, замерять температуру, прощупывать зондом глубину оттаивания и т.д.
<a id="p100752"></a>3.29. Участок отогрева необходимо оборудовать световыми сигналами, загорающимися при пуске электрического тока в нагреватели.
<a id="p100753"></a>3.30. Во время выполнения работ все работающие на участке должны быть в резиновых диэлектрических галошах и перчатках, выдаваемых под расписку.





<a id="p100754"></a>Приложение 1

<a id="p100755"></a>ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА ДЛЯ ОТТАИВАНИЯ 1 м3 ГРУНТА

<a id="p100756"></a>В тепловых расчетах искусственного оттаивания мерзлых грунтов принимается, что в процессе оттаивания температура грунта должна быть доведена в среднем до 0 °C. Расход тепла, необходимого для оттаивания грунта, зависит главным образом от температуры мерзлого грунта, его теплоемкости и влажности. Так как мерзлый грунт представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из грунтовой массы, льда, воды и воздуха; расчет производится по каждому из этих компонентов в отдельности.
<a id="p100757"></a>Количество тепла, необходимое для оттаивания единицы объема мерзлого грунта, определяется по формуле

<a id="p100758"></a>Qобщ = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 ккал/м3, (19)

<a id="p100759"></a>где q1 - расход тепла для нагрева скелета грунта:

<a id="p100760"></a> $q_{1} = C_{\text{ск}}\gamma_{\text{ск}}(t_{\text{н}} + t_{\text{к}})\text{ккал}/\text{м}^{3};$ [<*>](#p100769) (20)

<a id="p100761"></a>q2 - расход тепла для нагрева незамерзшей воды до конечной температуры

<a id="p100762"></a> $q_{2} = \frac{C_{\text{в}}W_{\text{н}}\gamma_{\text{ск}}}{100} (t_{\text{н}} + t_{\text{к}})\text{ккал}/\text{м}^{3};$ (21)

<a id="p100763"></a>q3 - расход тепла для нагрева льда, содержащегося в грунте до нулевой температуры:

<a id="p100764"></a> $q_{3} = \frac{C_{\text{л}}W_{\text{л}}\gamma_{\text{ск}}}{100} t_{\text{н}}\text{ккал}/\text{м}^{3};$ (22)

<a id="p100765"></a>q4 - расход тепла на плавление льда:

<a id="p100766"></a> $q_{4} = \frac{\rho W_{\text{л}}\gamma_{\text{ск}}}{100} \text{ккал}/\text{м}^{3};$ (23)

<a id="p100767"></a>q5 - теплопотери с поверхности отогреваемого грунта (принимаемые от 5 до 10% (от Qобщ - q5).

<a id="p100768"></a>

---

<a id="p100769"></a><*> tн и tк - принимаются по их абсолютному значению.

<a id="p100770"></a>В [формулах (20)](#p100760) - [(23)](#p100766):
<a id="p100771"></a> $\gamma_{\text{ск}}$ - объемный вес скелета грунта в кг/м3;
<a id="p100772"></a>q - скрытая теплота плавления льда в ккал/м3;
<a id="p100773"></a>Wл - весовая льдистость в %;
<a id="p100774"></a>Wн - влажность за счет незамерзшей воды в %;
<a id="p100775"></a>Cск - теплоемкость скелета грунта в ккал/кг·град;
<a id="p100776"></a>Cв - теплоемкость воды, равная 1 ккал/кг·град;
<a id="p100777"></a>Cл - теплоемкость льда, равная 0,5 ккал/кг·град.





<a id="p100778"></a>Приложение 2

<a id="p100779"></a>**ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ПРОМЕРЗАНИЯ**

<a id="p100780"></a>При производстве работ по оттаиванию грунтов необходимо знать глубину их сезонного промерзания. На глубину промерзания влияют: температура воздуха, толщина снегового покрова, характер естественного покрова (трава, кусты, мостовая и т.д.), теплопроводность и влажность грунта, а также количество дней в году с отрицательной температурой.
<a id="p100781"></a>Определение глубины сезонного промерзания производится одним из следующих способов:
<a id="p100782"></a>а) по данным метеорологических станций в районе строительства;
<a id="p100783"></a>б) бурением скважин или вскрытием шурфов;
<a id="p100784"></a>в) аналитическим путем.
<a id="p100785"></a>Глубина сезонного промерзания может быть определена по формуле проф. А.Н. Будникова

<a id="p100786"></a> $H = 2\lambda \sqrt{TnC_{\text{п}}} \text{м},$ (24)

<a id="p100787"></a>где T - средняя (из среднемесячных) температура зимы в °C;
<a id="p100788"></a>n - число дней с отрицательной температурой;
<a id="p100789"></a>Cп - коэффициент уменьшения глубины промерзания в зависимости от толщины снежного покрова (табл. 7);
<a id="p100790"></a> $\lambda$ - коэффициент теплопроводности для данных грунтов в ккал/м·ч·град.

<a id="p100791"></a>Таблица 7

<a id="p100792"></a>Значение коэффициента Cп


| <a id="p100793"></a>Средняя толщина снега в см | <a id="p100794"></a>Коэффициент Cп |
| --- | --- |
| <a id="p100795"></a>10 | <a id="p100796"></a>0,5 |
| <a id="p100797"></a>20 | <a id="p100798"></a>0,4 |
| <a id="p100799"></a>25 | <a id="p100800"></a>0,35 |
| <a id="p100801"></a>40 | <a id="p100802"></a>0,3 |


<a id="p100803"></a>Значение среднемесячных зимних температур и величины среднемноголетней высоты снежного покрова следует брать по данным ближайших метеорологических станций, а при отсутствии таковых - по Климатологическим справочникам СССР.
<a id="p100804"></a>При неизвестном коэффициенте теплопроводности максимальная глубина промерзания грунта, не защищенного снегом, для любого периода зимы и любого географического пункта может ориентировочно определяться по формуле

<a id="p100805"></a>H = 60(4p - p2) м, (25)

<a id="p100806"></a>где $p = \frac{Tz}{1000}$ ;
<a id="p100807"></a>здесь T - среднемесячная отрицательная температура воздуха в °C;
<a id="p100808"></a>z - количество дней с отрицательной температурой для рассчитываемого периода зимы.
<a id="p100809"></a>Произведение Tz называется числом градусо-дней.






## <a id="p100810"></a>Приложение 3


<a id="p100811"></a>Таблица 8

<a id="p100812"></a>Значения теплофизических характеристик для песчаного грунта


<table>
<colgroup><col width="11%"><col width="12%"><col width="12%"><col width="13%"><col width="13%"><col width="13%"><col width="14%"><col width="14%"></colgroup>
<tr><td colspan="4"><a id="p100813"></a>Физическая характеристика грунта</td><td colspan="4"><a id="p100814"></a>Теплофизическая характеристика грунта</td></tr>
<tr><td colspan="2"><a id="p100815"></a>объемный вес в т/м3</td><td colspan="2"><a id="p100816"></a>влажность в %</td><td colspan="2"><a id="p100817"></a>теплопроводность грунта в ккал/м·ч·град</td><td colspan="2"><a id="p100818"></a>объемная теплоемкость грунта в ккал/м3·град</td></tr>
<tr><td><a id="p100819"></a>грунта $\gamma_{\text{об}}$</td><td><a id="p100820"></a>скелета $\gamma_{\text{ск}}$</td><td><a id="p100821"></a>весовая Wвес</td><td><a id="p100822"></a>объемная Wоб</td><td><a id="p100823"></a>талого $\lambda_{\text{т}}$</td><td><a id="p100824"></a>мерзлого $\lambda_{\text{м}}$</td><td><a id="p100825"></a>талого Cт</td><td><a id="p100826"></a>мерзлого Cм</td></tr>
<tr><td><a id="p100827"></a>1,2</td><td><a id="p100828"></a>1,15</td><td><a id="p100829"></a>4</td><td><a id="p100830"></a>5</td><td><a id="p100831"></a>0,45</td><td><a id="p100832"></a>0,53</td><td><a id="p100833"></a>250</td><td><a id="p100834"></a>220</td></tr>
<tr><td><a id="p100835"></a>1,2</td><td><a id="p100836"></a>1,1</td><td><a id="p100837"></a>8</td><td><a id="p100838"></a>9</td><td><a id="p100839"></a>0,61</td><td><a id="p100840"></a>0,76</td><td><a id="p100841"></a>290</td><td><a id="p100842"></a>240</td></tr>
<tr><td><a id="p100843"></a>1,4</td><td><a id="p100844"></a>1,35</td><td><a id="p100845"></a>4</td><td><a id="p100846"></a>5</td><td><a id="p100847"></a>0,65</td><td><a id="p100848"></a>0,76</td><td><a id="p100849"></a>300</td><td><a id="p100850"></a>260</td></tr>
<tr><td><a id="p100851"></a>1,4</td><td><a id="p100852"></a>1,3</td><td><a id="p100853"></a>8</td><td><a id="p100854"></a>10</td><td><a id="p100855"></a>0,84</td><td><a id="p100856"></a>1,07</td><td><a id="p100857"></a>350</td><td><a id="p100858"></a>280</td></tr>
<tr><td><a id="p100859"></a>1,4</td><td><a id="p100860"></a>1,2</td><td><a id="p100861"></a>15</td><td><a id="p100862"></a>18</td><td><a id="p100863"></a>0,89</td><td><a id="p100864"></a>1,23</td><td><a id="p100865"></a>420</td><td><a id="p100866"></a>300</td></tr>
<tr><td><a id="p100867"></a>1,4</td><td><a id="p100868"></a>1,2</td><td><a id="p100869"></a>20</td><td><a id="p100870"></a>25</td><td><a id="p100871"></a>0,94</td><td><a id="p100872"></a>1,33</td><td><a id="p100873"></a>470</td><td><a id="p100874"></a>320</td></tr>
<tr><td><a id="p100875"></a>1,6</td><td><a id="p100876"></a>1,55</td><td><a id="p100877"></a>4</td><td><a id="p100878"></a>6</td><td><a id="p100879"></a>0,89</td><td><a id="p100880"></a>1,07</td><td><a id="p100881"></a>350</td><td><a id="p100882"></a>300</td></tr>
<tr><td><a id="p100883"></a>1,6</td><td><a id="p100884"></a>1,5</td><td><a id="p100885"></a>8</td><td><a id="p100886"></a>12</td><td><a id="p100887"></a>1,09</td><td><a id="p100888"></a>1,41</td><td><a id="p100889"></a>430</td><td><a id="p100890"></a>320</td></tr>
<tr><td><a id="p100891"></a>1,6</td><td><a id="p100892"></a>1,4</td><td><a id="p100893"></a>15</td><td><a id="p100894"></a>22</td><td><a id="p100895"></a>1,17</td><td><a id="p100896"></a>1,66</td><td><a id="p100897"></a>500</td><td><a id="p100898"></a>350</td></tr>
<tr><td><a id="p100899"></a>1,6</td><td><a id="p100900"></a>1,35</td><td><a id="p100901"></a>20</td><td><a id="p100902"></a>27</td><td><a id="p100903"></a>1,23</td><td><a id="p100904"></a>1,77</td><td><a id="p100905"></a>530</td><td><a id="p100906"></a>370</td></tr>
<tr><td><a id="p100907"></a>1,6</td><td><a id="p100908"></a>1,3</td><td><a id="p100909"></a>25</td><td><a id="p100910"></a>33</td><td><a id="p100911"></a>1,28</td><td><a id="p100912"></a>1,9</td><td><a id="p100913"></a>580</td><td><a id="p100914"></a>390</td></tr>
<tr><td><a id="p100915"></a>1,8</td><td><a id="p100916"></a>1,6</td><td><a id="p100917"></a>15</td><td><a id="p100918"></a>24</td><td><a id="p100919"></a>1,59</td><td><a id="p100920"></a>2,21</td><td><a id="p100921"></a>540</td><td><a id="p100922"></a>400</td></tr>
<tr><td><a id="p100923"></a>1,8</td><td><a id="p100924"></a>1,45</td><td><a id="p100925"></a>25</td><td><a id="p100926"></a>36</td><td><a id="p100927"></a>1,66</td><td><a id="p100928"></a>2,52</td><td><a id="p100929"></a>640</td><td><a id="p100930"></a>430</td></tr>
<tr><td><a id="p100931"></a>1,8</td><td><a id="p100932"></a>1,5</td><td><a id="p100933"></a>20</td><td><a id="p100934"></a>30</td><td><a id="p100935"></a>1,6</td><td><a id="p100936"></a>2,37</td><td><a id="p100937"></a>590</td><td><a id="p100938"></a>420</td></tr>
<tr><td><a id="p100939"></a>2</td><td><a id="p100940"></a>1,75</td><td><a id="p100941"></a>15</td><td><a id="p100942"></a>26</td><td><a id="p100943"></a>1,92</td><td><a id="p100944"></a>2,89</td><td><a id="p100945"></a>580</td><td><a id="p100946"></a>430</td></tr>
<tr><td><a id="p100947"></a>2</td><td><a id="p100948"></a>1,7</td><td><a id="p100949"></a>20</td><td><a id="p100950"></a>34</td><td><a id="p100951"></a>2</td><td><a id="p100952"></a>3,07</td><td><a id="p100953"></a>650</td><td><a id="p100954"></a>460</td></tr>
<tr><td><a id="p100955"></a>2</td><td><a id="p100956"></a>1,65</td><td><a id="p100957"></a>25</td><td><a id="p100958"></a>40</td><td><a id="p100959"></a>2,05</td><td><a id="p100960"></a>3,15</td><td><a id="p100961"></a>720</td><td><a id="p100962"></a>480</td></tr>
</table>


<a id="p100963"></a>Таблица

<a id="p100964"></a>Значение теплофизических характеристик
для глинистого грунта


<table>
<colgroup><col width="11%"><col width="12%"><col width="12%"><col width="13%"><col width="13%"><col width="13%"><col width="14%"><col width="14%"></colgroup>
<tr><td colspan="2" rowspan="2"><a id="p100965"></a>Объемный вес в т/м3</td><td colspan="2" rowspan="2"><a id="p100966"></a>Влажность в %</td><td colspan="4"><a id="p100967"></a>Теплофизическая характеристика грунта</td></tr>
<tr><td colspan="2"><a id="p100968"></a>теплопроводность грунта в ккал/м·ч·град</td><td colspan="2"><a id="p100969"></a>объемная теплоемкость грунта в ккал/м3·град</td></tr>
<tr><td><a id="p100970"></a>грунта $\gamma_{\text{об}}$</td><td><a id="p100971"></a>скелета $\gamma_{\text{ск}}$</td><td><a id="p100972"></a>весовая Wвес</td><td><a id="p100973"></a>объемная Wоб</td><td><a id="p100974"></a>талого $\lambda_{\text{т}}$</td><td><a id="p100975"></a>мерзлого $\lambda_{\text{м}}$</td><td><a id="p100976"></a>талого Cт</td><td><a id="p100977"></a>мерзлого Cм</td></tr>
<tr><td><a id="p100978"></a>1,2</td><td><a id="p100979"></a>1,1</td><td><a id="p100980"></a>8</td><td><a id="p100981"></a>9</td><td><a id="p100982"></a>0,42</td><td><a id="p100983"></a>0,5</td><td><a id="p100984"></a>320</td><td><a id="p100985"></a>260</td></tr>
<tr><td><a id="p100986"></a>1,4</td><td><a id="p100987"></a>1,3</td><td><a id="p100988"></a>8</td><td><a id="p100989"></a>10</td><td><a id="p100990"></a>0,62</td><td><a id="p100991"></a>0,73</td><td><a id="p100992"></a>380</td><td><a id="p100993"></a>310</td></tr>
<tr><td><a id="p100994"></a>1,4</td><td><a id="p100995"></a>1,2</td><td><a id="p100996"></a>18</td><td><a id="p100997"></a>22</td><td><a id="p100998"></a>0,73</td><td><a id="p100999"></a>0,93</td><td><a id="p101000"></a>480</td><td><a id="p101001"></a>360</td></tr>
<tr><td><a id="p101002"></a>1,4</td><td><a id="p101003"></a>1,1</td><td><a id="p101004"></a>27</td><td><a id="p101005"></a>30</td><td><a id="p101006"></a>0,81</td><td><a id="p101007"></a>1,09</td><td><a id="p101008"></a>540</td><td><a id="p101009"></a>380</td></tr>
<tr><td><a id="p101010"></a>1,6</td><td><a id="p101011"></a>1,5</td><td><a id="p101012"></a>8</td><td><a id="p101013"></a>12</td><td><a id="p101014"></a>0,86</td><td><a id="p101015"></a>1,03</td><td><a id="p101016"></a>460</td><td><a id="p101017"></a>360</td></tr>
<tr><td><a id="p101018"></a>1,6</td><td><a id="p101019"></a>1,35</td><td><a id="p101020"></a>18</td><td><a id="p101021"></a>25</td><td><a id="p101022"></a>0,93</td><td><a id="p101023"></a>1,28</td><td><a id="p101024"></a>550</td><td><a id="p101025"></a>400</td></tr>
<tr><td><a id="p101026"></a>1,6</td><td><a id="p101027"></a>1,25</td><td><a id="p101028"></a>27</td><td><a id="p101029"></a>34</td><td><a id="p101030"></a>1,06</td><td><a id="p101031"></a>1,48</td><td><a id="p101032"></a>620</td><td><a id="p101033"></a>420</td></tr>
<tr><td><a id="p101034"></a>1,6</td><td><a id="p101035"></a>1,15</td><td><a id="p101036"></a>40</td><td><a id="p101037"></a>46</td><td><a id="p101038"></a>1,14</td><td><a id="p101039"></a>1,52</td><td><a id="p101040"></a>720</td><td><a id="p101041"></a>460</td></tr>
<tr><td><a id="p101042"></a>1,8</td><td><a id="p101043"></a>1,8</td><td><a id="p101044"></a>18</td><td><a id="p101045"></a>27</td><td><a id="p101046"></a>1,25</td><td><a id="p101047"></a>1,65</td><td><a id="p101048"></a>610</td><td><a id="p101049"></a>410</td></tr>
<tr><td><a id="p101050"></a>1,8</td><td><a id="p101051"></a>1,4</td><td><a id="p101052"></a>27</td><td><a id="p101053"></a>38</td><td><a id="p101054"></a>1,34</td><td><a id="p101055"></a>1,89</td><td><a id="p101056"></a>690</td><td><a id="p101057"></a>470</td></tr>
<tr><td><a id="p101058"></a>1,8</td><td><a id="p101059"></a>1,3</td><td><a id="p101060"></a>40</td><td><a id="p101061"></a>52</td><td><a id="p101062"></a>1,43</td><td><a id="p101063"></a>2,03</td><td><a id="p101064"></a>820</td><td><a id="p101065"></a>520</td></tr>
<tr><td><a id="p101066"></a>2,0</td><td><a id="p101067"></a>1,7</td><td><a id="p101068"></a>18</td><td><a id="p101069"></a>31</td><td><a id="p101070"></a>1,59</td><td><a id="p101071"></a>2,1</td><td><a id="p101072"></a>630</td><td><a id="p101073"></a>500</td></tr>
<tr><td><a id="p101074"></a>2,0</td><td><a id="p101075"></a>1,7</td><td><a id="p101076"></a>18</td><td><a id="p101077"></a>31</td><td><a id="p101078"></a>1,59</td><td><a id="p101079"></a>2,1</td><td><a id="p101080"></a>680</td><td><a id="p101081"></a>500</td></tr>
<tr><td><a id="p101082"></a>2,0</td><td><a id="p101083"></a>1,6</td><td><a id="p101084"></a>27</td><td><a id="p101085"></a>43</td><td><a id="p101086"></a>1,66</td><td><a id="p101087"></a>2,36</td><td><a id="p101088"></a>780</td><td><a id="p101089"></a>550</td></tr>
<tr><td><a id="p101090"></a>2,0</td><td><a id="p101091"></a>1,45</td><td><a id="p101092"></a>40</td><td><a id="p101093"></a>58</td><td><a id="p101094"></a>1,72</td><td><a id="p101095"></a>2,44</td><td><a id="p101096"></a>900</td><td><a id="p101097"></a>590</td></tr>
</table>




<a id="p101098"></a>

---