Способ термического укрепления грунта

Способ термического укрепления грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(u>953091

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

lr а .. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.08.80 (21) 2971878/29-33

Р М К з

Е 02 D 3/11 с присоединением заявки ¹ 2971592/29-33

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и отхрытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,08;82.Бюллетень ¹ 31 ($3) УДК 624 ° 138. 9 (088.8) Дата опубликования описания 23.08 ° 82

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерностроительный институт им. В.В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

ГРУНТА о

9»Ъ Г -г - —, l o

JI P О (q ) .Р О и 1с Т

Изобретение относится к области укрепления грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению грунта термическим воздействием.

Известен способ термического .Укрепления грунта, включающий бурение основной и вспомогательной скважин, герметизацию основной скважины, сжигание в ней горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт t.1j.

Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт (2).

Недостатком указанных способов является относительно низкая производительность, которая не превышает

1,1-1,6 м/сут из-за малой газопроницаемости грунта в горизонтальном йаправлении и ограниченной площадй фильтрации горячих газов в грунт.

Цель изобретения — повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, сжигание горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт, перед герметиэацией скважины осуществляют образование соединенных с ней прорезей, после нагнетания горячих газов в грунт стенку скважины -охлаждают, а прорези заполняют твердеющим материалом..

При этом прорези образуют параллельно продольной оси скважины в радиальном направлении, а их количество определяют из соотношения

„op, Л "P О (a т iо

15 где Ь вЂ” глубина прорези от оси скважины до внешней границы укрепляемого массива, м; г — радиус скважины, м; о

20 r — радиус укрепляемого массива

P грунта, м; а - показатель линейной скорости обжига грунта, м/ч; i — продолжительность нагнетания горячих газов, м/сут.

При этом прорези в радиальном направлении образуют длиной, определяемой из соотношения

953091 прорези образуют перпендикулярно продольной оси скважины в виде расположенных по ее высоте секторных полостей, расстояние между которыми определяют из соотношения

cf ь (1)

Р о где а - опытный показатель скорости обжига грунта в вертикальном направлении, м /ч.

Кроме того, секторные полости размещают в смежных рядах со смеще" о ниегл на угол, равный 43-47, а их глубину в радиальном направлении определяют из зависимости

ro

1 = г

О 2

Ка фиг. 1 изображена скважина и соединенные с ней вертикальные прорези, продольный разрез; на фиг. 2— расположение вертикальных. прорезей, вид в плане: на фиг. 3 — вариант горизонтального расположения проре-зей; на фиг. 4 — разрез A-А на фиг.3.

Технология осуществления способа заключается в следующем.

Первоначально бурят скважину 1 и параллельно ее оси 2 в радиальных плоскостях в укрепляемом массиве грунта 3 образуют сообщающиеся со скважиной 1 прорези 4 толщиной

2-3 см. Верхнюю часть 5 прорезей 4, проходящую в рыхлом поверхностном слое грунта, тампонируют, например уплотнением грунта 6.

После этого скважину 1 герметизируют затвором с форсункой 7, подают горючую смесь, сжигают ее и горячие газы через стенки 8 скважины 1 и прорези 4 нагнетают в укрепляемый массив грунта 3. Сжигание горючих смесей. осуществляют, пока расчет-. ная температура не достигнет внешней границы 9 укрепляемого массива грунта 3. Величина .расчетной: температуры зависит от цели обжига. Для устранения просадочности она составляет 300-400 С, для ликвидации пучинных свойств — 500ОС, а для изготовления из укрепленного грунта конструкций в виде свай, столбов, подпорных стен, в грунте — не менее

600оС

После сжигания горючих смесей стенки 8 скважины 1 охлаждают до температуры, достаточной для дальнейшего производства работ, например при заполнении прорезей цементно-песчаным раствором, до 60-80 С.

Затем прорези заполняют твердеющим материалом.

При изготовлении иэ грунта фун.даментов, обделок шахтных стволов, подпорных и других стен прорези 4

5 образуют по оси 10 их контура, используя явление интерференции теплового и газового полей от смежных прорезей 4 и образование равнодейст-„. вующей 11 теплового и газового потоков 12.

При выполнений скважины 1 по второму варианту технологические операции выполняются в следующей последовательности.

Бурят скважину 1, опускают в нее трубчатый шаблон и с помощью рычажных приспособлений на нескольких горизонтах 13 по высоте скважины 1 перпендикулярно и симметрично.ее оси 2 в укрепляемом массиве грунта 3 (образуют секторные прорези 14 радиусом, определяемым из соотношения (1), на расстоянии по высоте скважины 1, определяемом из соотношения (2), Далее операции выполняются в той же последовательности, как и в первом случае

Пример 1, На участке работ осуществлялась термическая обработка лессового грунтового основания-с просадочной толщей 8 м отдельными опорами диаметром 2 м. Расчетная. темйература ликвидации просадочности грунта 350 С показатель линейной скорости обжига 0,03 м/ч..Работы выполнялись на двух соседних площадках с изменением числа вертикальных прорезей 4 от 3 до б на каждой иэ скважин 1, которые были пробурены при помощи станка ОВВС-15 диаметром

0,2 и. Прорези 4 выполнены толщиной

3 см с помощью вдавливающего приспособления на базе бульдозера Д-494 глубиной Ь = 0,4 м.

В скважинах 1 сжигалась горючая смесь иэ жидкого топлива теплотворной способностью 42 мДж/кг и сжатого воэдуха от компрессора ПКС-6, подаваемых под давлением 0,04 МПа через форсунки 7. Работы велись, пока термопары ТХА-УШ, установленные на внешнем контуре 9 укрепляемого массива грунта 3, не показали температуру

350 С.

В табл. 1 приведены результаты сравнительного анализа работ по термическому укреплению грунта известным и предлагаемым способами.

953091

Таблица 1

Способ

Показатели

Известный

Предлагаемый площадка

1 площадка

Количество прорезей, шт

Продолжительность обжига, ч

171

36

Производительность, м/сут

1,12

3,64

5,35 ностьв 42000 кДж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от передвижного

2О компрессора ЗИФ-55 под давлением

0,08 ИПа.

Таблица 2

Способ

Показатели

Предлагаемый

Известный

Объем укрепляемого грунта вокруг каждой скважины, м

8,5

Скорость обжига грунта в горизонтальном направлении, м /ч

0,1

0 1 в вертикальном направлении, м8/ч

0,18

0,18

Продолжительность подготовки скважин м наг-. ревания грунта, ч

81

Расход жидкого топлива на 1 м8 укрепленного массива грунта, кг

61

Производительность, м/сут

4 ° 85

1,48

Результаты проверки предлагаемого грунта позволит повысить производиспособа на практике показывают, что тельность в 3,2-4,8 раза при одновпредлагаемое термическое укрепление 65 ременной экономии топлива на 313 и

Пример 2. На участке работ выполнялся обжиг лессового грунта столбами диаметром 1,4 м.. Для этого с помощью станка ПВВС-15 пробурены скважины 1 диаметром 0,2 м на глубину 5 м. Скважины 1 по высоте разрезаны секторными прорезями 14 радиусом 0,65 м, толщиной 3 см телескопическими рычажными приспособления.ми с общей длиной режущего ножа, равной 0,6 м. Прорези 14 по высоте выполнялись через 1,5 м друг от друга и на 0 5 м от забоя скважины 1, в которой сжигались горючие смеси из жидкого топлива теплотворной способИспытанием грунта установлено, что скорость обжига (а и а ) в гори25 зонтальном и вертикальном направлении для температуры 350 С составляет, соответственно, 0,1 и 0,18 м /ч.

Работы по укреплению грунта завершены через 25 ч. Одновременно осу- . ществлялся обжиг грунта известным способом, который продолжался 81 ч.

Результаты работ приведены в табл.2.

953091 снижении себестоимости обжига грунта на 14-274.

Формула, изобретения

1. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт, о т л и ч а ю — 10 шийся тем, что, с целью повышения производительности, перед гер- . метизацией скважины осуществляют образование соединенных с ней прорезей, после нагнетания горячих газов в 15 грунт стенку скважины охлаждают, а прорези заполняют твердеющим материалом.

2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что прорези образуют параллельно продольной оси скважины в радиальном направлении, а их количество определяют из соотношения где Ь - глубина прорези от оси скважины до внешней границы ук- 30 репляемого массива, м;

r — радиус скважины, м;

r — радиус укрепляемого массива

P грунта, м; а — показатель линейной скорости .обжига грунта, м/ч; продолжительность нагнетания горячих газов, м/сут.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что прорези в радиальном направлении образуют длиной, определяемой из соотношения

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем; что прорези образуют перпендикулярно продольной оси

à — ,скважины в виде расположенных по ее высоте секторных полостей, расстояние между которыми определяют из соотношения где а - опытный показатель скорости

В обжига грунта в вертикальном направлении, м /ч.

5 ° Способ norm.1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что секторные прорези размещают в смежных рядах со смещением на угол 43-47, а их глубину в радиальном направлении определяют из зависимости

О P о

Ис точ ник и информации, принятые Во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР ее 538094, кл. E 02 О 3/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

613005, кл. Е 02 0 3/10, 1976.

953091 фиг.5

Составитель A. Прямков

Редактор Н. Пушненкова Техред Ж.Кастелевич

Корректор - Ференц

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 6226/49 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5