1. Климатические факторы, определяющие степень сложности производства зимних земляных работ
Реализация одного из важнейших принципов организации строительных работ, а именно планирования и последующего соблюдения ритмичной технологии, находит свое отражение в общей установке бессезонного строительного производства или сведения к минимуму перерывов, вызванных тяжелыми климатическими условиями. Однако это общее правило ограничивается многими причинами, при наличии которых производство работ зимой может стать невыгодным. Вести бессезонные или с краткими перерывами работы рекомендуется только в тех случаях, когда они при тяжелых климатических условиях:
1) предупреждают возможности аварийного состояния строящихся сооружений;
2) ускоряют ввод гидроузла или его отдельных сооружений в эксплуатацию, обычно при необходимости последовательного выполнения некоторых видов работ;
3) влекут за собой только небольшое удорожание, а иногда даже удешевление;
4) позволяют избежать значительных провалов в суммарных графиках рационального использования рабочей силы, а также временного недоиспользования наличного технического и административно-хозяйственного персонала строительства;
5) предупреждают простои средств механизации;
6) полезно выравнивают графики потребления электроэнергии;
7) позволяют уменьшить расчетную производительность подсобно-вспомогательных хозяйств на строительстве.
Земляные работы в энергетическом строительстве представляют собой разновидность строительного дела. Иногда обстоятельства планового и технологического характера заставляют вести земляные работы бессезонным способом или с краткими перерывами, а иногда — это непосредственная экономическая целесообразность. Однако в тех и других случаях требуется серьезная и тщательная подготовка: для уменьшения потерь — в первом случае и исключения их — во втором. Бессезонное круглогодичное ведение многих видов земляных работ часто связано с большими технологическими и организационными усложнениями, следствием чего может быть значительное повышение трудоемкости этих работ в живом и овеществленном труде, т. е. увеличение их стоимости, а в некоторых случаях даже с удлинением сроков строительства. Известно, что основные затруднения при производстве земляных работ зимой связаны с замерзанием грунтов, подлежащих разработке при устройстве выемок или укладываемых и намываемых в насыпи. Следовательно, важнейшей задачей является возможное предупреждение промерзания грунтов, нередко достигаемое несложными способами, а если такое промерзание все же произойдет, то нахождение средств, обеспечивающих дальнейший ход работ без значительного их удорожания и ухудшения качества земляных сооружений. Ясно, что при такой постановке задачи необходимо прежде всего знать средние зимние температуры, их продолжительность и изменения в рассматриваемой местности.
Немаловажным климатическим фактором, влияющим на замерзание грунтов, является отсутствие или наличие облачности, особенно в наиболее суровый период зимы, так как радиация (тепловое излучение почвы) и теплопроводность грунтов вызывают значительное увеличение потерь тепла грунтовой поверхностью при ясном небе. Третьим существенным климатическим фактором, связанным с двумя предыдущими, следует считать повторяемость ветров в зимние и смежные с ними периоды. Наконец четвертым и притом очень существенным показателем является толщина снегового покрова в данной местности и время его появления. Имеются и другие климатические условия, влияющие на производство земляных работ зимой. Сюда можно отнести влажность климата, отражающуюся на влажности грунта и воздуха, среднегодовые температуры, в частности, определяющие величину теплового потока снизу от незамерзшего грунта к зоне промерзания, а также топографию местности, растительность и др. Но эти климатические условия либо являются случайными для общей оценки территорий с точки зрения земляных работ, либо поддаются человеческому воздействию (например, регулирование влажности почвы или вскрытой грунтовой поверхности), либо, наконец, имеют меньшее значение, чем предыдущие четыре важнейших фактора: средние зимние температуры и их продолжительность, пасмурность неба, ветры и снеговой покров. Должная оценка каждого из них имеет большое значение для направленности борьбы с отрицательными климатическими влияниями и для лучшего использования положительных факторов, каким является, например, снеговой покров.
Зимние температуры воздуха, формулы для определении глубины промерзания.
Как известно, при прочих равных условиях, глубина промерзания грунта тем больше, чем ниже и продолжительнее отрицательные температуры данной местности. Следовательно, основным расчетным температурным показателем являются градусо-месяцы, градусо-дни или градусо-часы. Для приближенных расчетов, свойственных задачам организации земляных работ по выемкам, достаточны данные о средних многолетних месячных температурах, получаемые из климатологических справочников и уточненные метеорологическими прогнозами на ближайшую зиму. Экскаваторные разработки выемок обычно характеризуются большою длительностью, определяемой или всем зимним периодом, или несколькими зимними месяцами. Ориентировочные формулы для определения глубины промерзания очень просты, как, например:  (1) где H z — глубина промерзания не утепленного грунта через z дней после начала зимнего периода; Н м — максимальная для данного грунта и местных условий глубина промерзания; Ω z — сумма градусо-дней за срок z; Ω м —сумма градусо-дней за весь зимний период. В качестве второго примера простейшей эмпирической формулы для определения глубины промерзания грунта на оголенной от снега и растительности территории, при уровне грунтовых вод ниже зоны промерзания, можно указать для глин и суглинков на формулу:
 (2) для супесей, мелких и пылеватых песков — вместо 2,3 следует принять коэффициент 1,22. В формуле (2), действительной для условия 80>∑Т м>10, ∑Т м представляет собой сумму абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму. Имеются формулы более точные, которые в области земляных работ могут быть пригодны для уточненных расчетов по разработке выемок, а также для расчетов средней точности при производстве работ по качественным насыпям. Так, уравнение для определения глубины промерзания имеет следующий вид:  (3) где х — глубина промерзания, см; k f—коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, кал/см. сек. град; υо — средняя температура поверхности во время периода промерзания, град; τ—время (час), в течение которого поверхностная температура ниже 0°;  — способность накопления холода; здесь ωd — вес воды в единице объема грунта; 79,7 — скрытая теплота плавления льда, кал/г; 0,45 — приблизительная теплоемкость льда, кал/г. град; d — плотность скелета грунта, г/см3; ω— влажность грунта в процентах к сухой навеске; 0,55 — теплоемкость грунта.
|
