При возведении инженерных сооружений в водоемах, глубиной до 3—3,5 м обнажение дна последниx в устойчивые зимы часто производят путем естественного вымораживания воды. Ледяной покров водоема при этом сверху периодически выкалывают тонкими слоями по мере нарастания льда снизу.
Котлован во льду постепенно углубляется, до тех пор, пока не достигнет дна водоема. Под защитой полученных таким образом ледяных стенок и производятся строительные работы обычным способом. При этом толщина ледяной корки, зависящая от площади, глубины, скорости течения воды и температуры, должна быть достаточной для противодействия напору воды.
Необходимость выполнения в ледяном котловане до весны ряда строительных работ требует максимального ускорения вымораживания, для чего применяют следующие мероприятия:
а) ограждение намеченного участка с верховой стороны или по всему контуру шпунтовым рядом, дощатыми щитами или плетнем из хвороста, что уменьшает скорость течения воды под льдом; и ускоряет его образование; шпунт, колья вбиваются в дно реки; примерно на 1 м;
б) установку для продувания котлована холодным воздухом брезентовых парусов и щитов, а в тихую погоду вентиляторов, что увеличивает потери тепла стенками и дном ледяного котлована;,
в) ограждение намеченного участка работ сплошной стенкой и загрузка чсти выделенного объема воды битым льдом (без снега, с которым вносится воздух, уменьшающий теплопроводность льда) или мерзлым грунтом, что понижает количество теплоты, ак кумулированной в единице объема;
г) регулярное удаление из котлована снега и сколотого льда (плохих проводников тепла), что увеличивает теплопроводность ледяного ограждения;
д) опускание на дно реки стальных баков (из листов толщи ной 3—5 мм), располагаемых на расстоянии 0,5—0,5 м от кромки льда, и загрузка их камнем (последний вынимают из баков, как только они будут охвачены льдом) или опускание труб большого диаметра, заделанных с нижнего конца, что увеличивает поверх несть охлаждения.
Вокруг бака быстро образуется достаточно прочный ледяной стакан. Затем бак вынимают, прогревают и снова опускают на новом месте в воду. Таким образом, в контуре намеченного котлована образуется ряд колодцев с незначительным объемом воды между ними.
Скорость вымораживания даже при благоприятных условиях удается довести лишь до 4—6 см в сутки.
Величина пучения зависит от размеров одновременно вымораживаемых котлованов, остающегося живого сечения и глубины реки, скорости течения, температуры воздуха, оттепелей и других причин. Продолжительность работ по вымораживанию имеет существенное влияние на величину пучения льда.
По данш проф. Евдокимова-Ракотовского, величина пучения за 75 дней работы составляет в среднем около 0,2 м на каждый метр глубины.
Для предупреждения выпучивания дна котлованов их загружают глыбами льда, грунтом или камнем, для чего устраивают; загрузочные ящики или возводят стенки вокруг котлована, что одновременно ослабляет охлаждение его дна и замедляет вымораживание. Чтобы вымораживаемый котлован, защемленный по контуру в окружающий ледяной покров реки, не выпучивался в центре сильнее, чем по краям, стенки и перегородки его армируют бревнами или рельсами, а дно укрепляют системой распорок.
Для уменьшения опасности затопления всего котлована последний ледяными перемычками толщиной 0,5—0,6 м делят на секции размером в плане от 1,5X2 м до 2X3 м, в которых последовательно выкалывают лед. В случае прорыва ограждения и затоплении секции целесообразно заполнять ее битым льдом.
В виду постепенного уменьшения живого сечения реки вымораживаемыми котлованами вода выбивается из-под льда наружу и с верховой стороны от места работ образует значительные наледи, достигающие иногда большой высоты. Для предотвращения этого делают ледяное ограждение вокруг котлована, а с низовой стороны на расстоянии 60—80 м от последнего регулярно прорубают лед для понижения давления на него воды.