СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОГРУНТОВОЙ СВАИ Российский патент 1996 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к области строительства и может найти применение при строительстве оснований различных сооружений, для укрепления откосов, устройства подпорных стен, крепей, обделок подземных сооружений и др.

Известен способ изготовления свай из обожженного грунта, включающий подготовку скважины, введение в нее штанги с горелкой через дозатор с двойными стенками, оплавление стенок скважины по мере заполнения ее расплавом [1]
Недостатком способа является недостаточно высокая прочность получаемого изделия (до 80 МПа).

Известен способ изготовления термогрунтовой сваи, включающий образование скважины, введение в нее подвижной кольцевой тепловой камеры, оплавление стенок скважины и подаваемого грунта и перемещение камеры к устью скважины по мере ее заполнения [2]
Недостатком способа является также недостаточно высокая прочность получаемого изделия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления термогрунтовой сваи, включающий образование скважины, нагревание ее стенок устройством для плавления грунта, заплавление скважины путем подачи в нее расплавляемой грунтовой смеси [3]
Недостатком способа является его сложность и недостаточно высокая прочность сваи, изготовленной данным способом.

Основной задачей изобретения является повышение прочности изготавливаемой сваи.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления термогрунтовой сваи, включающем образование скважины, размещение в ней устройства для разогревания стенок и плавление грунтовой смеси и последующее формирование ствола при подъеме устройства, в качестве устройства для разогревания стенок и плавления грунтовой смеси используют плазмотрон, а подъем его в процессе образования ствола ведут со скоростью 1-3 м/ч. В процессе подъема плазмотрона осуществляют его остановку в месте формирования уширения ствола на 5-7 мин.

При создании несущих конструкций из термически упрочненных пород методом плазменной обработки используется эффект необратимых физико-химических процессов, происходящих в глинистых горных породах при их плавлении. Прочность материала получаемых конструкций зависит от температуры нагрева пород. В результате плавления в центральной части получается цилиндрическое тело, прочность материала которого превышает прочность бетона. Прочностные характеристики не зависят от степени просадочности грунтов, а определяются химическим составом расплавляемой породы. Полученная в результате плавления искусственная горная порода имеет черный цвет с отдельными вкраплениями другого цвета и небольшим количеством пор, образующихся при испарении воды и выгорании органических веществ.

На фиг. схематично изображено устройство для изготовления термогрунтовой сваи, на котором осуществлен предлагаемый способ.

Устройство включает скважину 1 и плазмотрон 2. В устье 3 скважины установлен бункер 4 с дозатором 5, снабженным двойными стенками.

Дно скважины прогревают низкотемпературной плазмой (5000-8000^oС) до оплавления грунта. При этом раскаленные газы продуктов сгорания поднимаются по стволу рабочей скважины 1 и проходят через двойные стенки дозатора 5. Грунт в дозаторе 5 прогревается и сушится. После этого перемещают плазмотрон к устью скважины со скоростью 1-3 м/ч. Плазмотрон 2 оплавляет стенки скважины и плавит горячий грунт, подаваемый дозатором 5. Термообработку ведут до заполнения расплавленным грунтом всего объема скважины.

При получении свай с уширениями производят остановку плазмотрона на 5-7 мин, прекращая подачу грунта. В этом месте происходит выплавление грунта стенок скважины, в результате которого происходит ее уширение, которое потом заплавляется подаваемым грунтом.

Пример.

В предварительно подготовленную скважину длиной 3 м и диаметром 0,2 м опускают плазмотрон мощностью 120-150 кВт. В качестве плазмообразующего газа используют воздух от компрессора. Дно скважины прогревают при 5000-8000^oС до оплавления грунта, разогревая одновременно грунт в дозаторе. После этого плазмотрон перемещают к устью скважины со скоростью 2 м/ч Интенсивность подачи грунта дозатором 150 кг/ч. В стволе скважины было произведено 2 уширения с остановками плазмотрона на 6 минут. Время заплавления скважины составило 1,5 часа. Температура плавления суглинистого грунта I500^oC, прочность на сжатие IIP мПа /против 80 МПа по прототипу.

Предлагаемый способ является высокоэффективным, экономически выгодным и позволяет получать высокопрочные монолитные изделия любой формы из термически упрочненных мягких горных пород.

Использование: строительство оснований различных сооружений, укрепление откосов, устройство подпорных стен, крепей, обделок подземных сооружений и др. Сущность: в скважине размещают плазмотрон и оплавляют им грунт дна скважины. Формирование ствола сваи осуществляют при подъеме плазмотрона со скоростью 1-3 м/ч. В местах формирования уширения ствола производят остановку плазмотрона на 5-7 мин. 1 з.п.ф-лы; 1 ил.

1. Способ изготовления термогрунтовой сваи, включающий образование скважины, размещение в ней устройства для разогревания стенок и плавления грунтовой смеси, и последующее формирование ствола при подъеме устройства, отличающийся тем, что в качестве устройства для разогревания стенок и плавления грунтовой смеси используют плазмотрон, а подъем его в процессе образования ствола ведут со скоростью 1 3 м/ч. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе подъема плазмотрона осуществляют его остановку в месте формирования уширения ствола на 5-7 мин.