Способ термического укрепления грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к строитель ству и может быть применено при укреплении термическим воздействием грунта оснований зданий и сооружений, а также при возведении подпорных и других стен, преимущественно в связных грунтах. Известен способ термического укре ления грунта, включающий образование основной и вспомогательных скважин, продувку грунта сжатым воздухом, подаму в основную скважину горючих смесей, сжигание их и нагнетание нагретых газов в грунт 13. Недостатком этого способа является неэффективная затрата энергии и времени на удаление из массива гру та влаги. Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий образовани основной и вспомогательных скважин, герметизацию устья каждой скважины, вакуумирование скважин с удалением воды из укрепляемого массива грунта сжигание в основной скважине горючих смесей и нагнетание через нее горячих газов в грунт с одновременным выдерживанием вакуума во вспомогательных скважинах до появления в них пара 2 . Однако способ.имеет относительно большую продолжительность термического укрепления из-за малой поверхности теплопередачи через стен ки основной скважины и вынужденный подсос влаги из массива грунта за пределами вспомогательных скважин, что замедляет процесс укрепления. Цель изобретения - повышение про изводительности. Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему образование основной и вспомогательных скважин, герметизацию устья каждой скважины,вакуумирование сква жин с удалением воды из укрепленног массива грунта, сжигание в основно скважине горючих смесей и нагнетание через нее горячих газов в грунт с одновременным выдерживанием вакуума во вспомогательных скважинах до появления в них пара, образование скв жин осуществляют в виде прорезей прямоугольного сечения с параллельным расположением продольных . осей сечений, после образования каждой вспомогательной скважины производят герметизацию ее стенки, обращенной наружу от .укрепляемого массива, а после появления пара во вспомогательных скважинах осуществляют сжигание горючих смесей в них и нагне-тание горячих газов в грунт. На фиг. 1 изображены скважины, укрепляемый массив грунта, схема сетей и размещение оборудования, на фиг. 2 - то же, план. Технология способа состоит в следующем. Вначале образуют основную 1 и вспомогательные 2 скважины в виде ппямоугольного сечения прорезей, г. .чем расположение последующих рядов скважин 1 и 2 определяют из соотношения , , (1) где d - скорость обжига грунта, м-/ч; Т - продолжительность обжига, ч; Н - глубина скважин, м, 8 - ширина прорезей скважин, м, Затем внешние стенки 3 вспомогатедьных скважин 2 герметизируют.-, например, уплотнением грунта. В качестве герметиков могут быть использованы синтетические и другие материалы. После этого скважины 1 и 2 герметиризуют затворами , с размещенными на них патрубками 5, предназначенными для подключения к внешним сетям и монтажа горелок. К патрубкам 5 подсоединяют вакуумпроводы 6 с вакуумнасосом 7 и осущают укрепляемый массив 8 грунта путем удаления из него воды через основную 1 и .вспомогательные 2 скважины, пока влажность грунта не уменьшиться до предела на границе раскатывания, что определяют испытанием отбираемых из укрепляемого массива 8 проб грунта. Затем основную 1 отключают от вакуумпровода 6 и патрубок 5 затвора 4 оборудуют горелкой, подают через нее в скважину 1 топливо из емкости Э и сжатый воздух от компрессора 10, образующиеся горючие смеси сжигают и горячие газы нагнетают в укрепляемый массив 8 грунта, продолжая одновременно вакуумирование из вспомогательных скважин 2, пока в них не начнется паровыделение. После этого патрубки 5 затворов k на %спомогательных скважинах 2 также оборудуют горелками и сжигают в вспомогательных скважинах горючие смеси. Нагнетание нагретых газов в грунт прекращают после тоГО, когда в менее всего нагретых точ ках укрепляемого массива 8 грунта температура не достигнет расчетной. Этот момент определяют с помощью смонтированных о массиве 8 грунта термопар, соединенных с самопишущими приборами (не показаны-) . Замена цилиндричес кой формы скважины на прямоугольную увеличивает поверхность передачи в грунт теплово энергии, увеличивается и площадь вакуумирования влаги и ее паров через основную 1 и вспомогательные 2 скважины. Герметизация внешних стенок вспомогательных скважин 2 дает возмо ность сократить отсос влаги из грунта, находящегося за пределами укрепляемого массива 8 в период вакуумирования через вспомогательные скважи ны 2, а в процессе нагнетания через них горячих газов снижается их выход за пределы укрепляемого массива В грунта. Использование вспомогательных скважин 2 для обжига грунта после удаления из них влаги вакуумирование сокращает длиteльнocть термического укрепления. Пример. На участке экспериментальных работ производят термическое укрепление покровного суглинка мощностью 8 м, естественной влажностью 0,32. По опытам скорость обжи та 0,6 , предел раскатывания гру та 0,1. На двух площадках участка производят участками шириной м. На каждой из них выполняют по две основных и четыре вспомогательных сква жины в виде прорезей шириной 0,2 м, длиной 2 м с расстояниями между ряда ми скважин, равными 1,1 м. Буровые работы осуществляют с помощью навесного шта1;1гового оборудования к экскаватору Э-1254. После этого грунт на внешних стенках вспомогательных скважин уплотняют механическим приспособлением, скважины герметизируют и подключают к вакуумнасосу НВ-50. Вакуумирование воздуха и воды из массива грунта ведут 10-12 ч, пока влажность грунта не достигает 0,1. Затем вакуумирование продолжают только из вспомогательных скважин, а основные подключают к источникам топлива и сжатого воздуха. Сжигается жидкое топливо теплотой сгорания 40 мДж/кг в смеси со сжатым воздухом, подаваемым от компрессора ЗИФ-55 с избыточным давлением 0,120,25 МПа. При этом вакуумирование из вспомогательных скважин продолжают. Через 4 ч в них начинается паровыделение. Пжсле этого вспомогательные скважины переоборудуют на нагревательные и процесс термического укрепления грунта продолжается одновременно из всех скважин в течение 5-6 ч, пока установленные в массиве грунта термопары ,ТХА-УШ, соединенные с самопишущими приборами типа ХА, класса точности 0,5, не покажут минимальную температуру нагреваний . На заключительные работы, включая забивку скважин грунтом, затрачивают около 8 ч на каждой площадке. Одновременно выполняют в аналогичных условиях и работы по известному спосЬбу. Анализ приведен в таблице.

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕН 1Я ГРУНТА, включающий образование основной и вспомогательных скважин, герметизацию устья каждой скважины, вакуумирование скважин с удалением ю воды из укрепляемого массива грунта, сжигание в основной скважине горючих смесей и нагнетание через нее горячих газов в грунт с одновременным выдерживанием вакуума во вспомогательных скважинах до появления в них пара, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, образование скважин осуществляют в виде прорезей прямоугольного сечения с параллельным рас положением продольных осей сечений, .после образования каждой вспомогательной скважины производят герметизацию ее стенки, оёраценной наружу от укрепляемого массива, а после появления пара во вспомогательных скважинах осуществляют сжигание горючих смесей в них и нагнетание горячих газов в грунтт. О к о СХ)

.Общая продолжительность процесса, ч, в том числе: образование скважин

вакуумирование

34

37 7

10

12

10066086

обжиг без вакуума

заполнение скважин5Применение предлагаемого способа на практике позволит сократить про-/

Продолжение таблицы должительность термического укрепления грунта в 1,3-1, раза.

А.

Фиг. 2