Способ повышения прочности грунта Советский патент 1984 года по МПК E02D3/12 

Фие. 1 Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, в частности к упрочнению грунтов путем введения в них затвердевающих материалов. Известен способ повышения прочности грунта, включающий погружение в грунт инъектора, подачу в грунт через инъектор затвердевающего материала под определенным давлением, образование зоны упрочненного грунта и последующие погружения инъектора с , образованием примыкающих друг к другу столбчатых упрочненных зон 1 . Наиболее близким к предлагаемому является способ повьщ1ения прочности грунта, включающий погружение .в грунт инъектора, подачу через инъектор теку чего цементного материала под давлением, измерение и регистрацию давления раствора, образованиезоны упрочненного грунта и последующие погружения инъектора с образованием примыкающих зон упрочненного грунта 12. Недостаток указанных способов заключается в том, что они предназначены для упрочнения однородных по глубине грунтов, поэтому для грунтов, имеющих разную по глубине однородность и прочность, имеет место неоднородное упрочнение, перерасход затвердевающего материала за счет возмо ного его выхода на поверхность и неоправданные затраты энергии. Все это снижает эффективность известных спос бов . Цель изобретения - повышение эффективности упрочнения грунта. Поставленная цель достигается тем что согласно способу повьшения прочности грунта, включающему погружение в грунт инъектора, подачу через инъектор текучего цементного материала под давлением, измерение и.регистрацию давления раствора, образование зоны упрочненного грунта и последующие погружения инъектора с образованием примыкающих зон упрочненного грунта, во время погружения инъектора определяк)т прочность грунта и при величине прочности менее допустимой осуществляют подачу текучего цементного материала под давлением, превышающим допустимую прочность грунта. На фиг. 1 представлено оборудование для осуществления предлагаемого способа, общий вид; на фиг. 2 схема распределения нагнетаемого затвердевающего материала в упрочняемом грунте; на фиг. 3 - устройство для реализации предлагаемого способа с частичным разрезом; на фиг. 4 вариант устройства, общий вид; на фиг. 5 - узел А на фиг. 3; на фиг.6вариант расположения выпускных отверстий, направленных под углом вверх; на фиг. 7 - вариант расположения выпускных отверстий, направленных под углом вниз; на фиг. 8 - вариант распо ложения выпускньк отверстий, направленных горизонтально; на фиг. 9 схема размещения оборудования при осуществлении способа. Устройство для реализации предлагаемого способа включает нагнетательный агрегат 1, нагнетательную трубу (инъектор)- 2, удлинительный элемент 3, питающий трубопровод 4, манометр 5 для измерения давления нагнетаемого насосом 1 материала со сливным краном, соединенные с трубопроводом 4 насос 6 и посредством рукава 7 смеситель 8 для приготовления затвердевающего материала, например текучего цементного раствора, и вспомогательный насос 9 для воды. Инъектор 2 в своей нижней части имеет шток 10 с закрепленным на нижнем конце конусом 11 с углом заострения 60°, размещенные на боковой поверхности выпускные отверстия 12 и направляющую обойму 13. На штоке 10 в средней и верхней его частях расположены поршневые уширения 14 и 15, при этом уширение 14 при крайнем верхнем положении щтока 10 перекрывает выпускные отверстия 12, которые, как показано на фиг. 6-8, могут быть направлены под углом вверх, под углом вниз или горизонтально. Технология выполнения способа с помощью описанного устройства заключается в следующем. Первоначально инъектор 2 вводят в грунт на требуемую глубину, включают насос 9 и по рукаву 7 и трубопроводу 4 подают в инъектор 2 воду, которая воздействуя на поршневое уширение 15, вдавливает конус 11 штока 10 в грунт, при этом трение штока 10 о грунт исключается, а уширение 15 опускается ниже отверстий 12, и вода через них вытекает в окружающий грунт. Во время вытекания воды происходит резкое падение ее давления, что регистрируется по показаниям манометра 5. Среднее значение показаний манометра 5 за период нарастания давления принима- . ется за меру прочности грунта. За период перемещения конуса он должен про ходить расстояние 10-20 см. После этого воду полностью удаляют из устройства и через инъёктор 2 начинают нагнетать текучий затвердевающий материал, например цементный раствор, под давлением, превышающим среднее значение прочности грунта. При таком давлении уширение 15 штока 10 так же, как и при нагнетании воды, опускается ниже отверстий 12, через которые цементный раствор поступает в грунт (фиг. 2). Давление нагнетания текущего материала можно также регулировать величиной статического давления за счет изменения высоты нагнетательной трубы (инъектора) 2 и удлинительного элемен та 3. Величину давления можно регулировать и за счет изменения плотности цементного материала путем разного соотношения между водой и цементом или введением в цементный материал легких добавок (зола, древесные опилки). Погружение инъектора 2 может быть осуществлено с приданием ему вращения вокруг своей оси с помощью соответствующего приспособления 16 (фиг. 4). Пример. Производили погружение в грунт инъектора 2 длиной 4 м и площадью поперечного сечения 10 см с конусом 11(угол заострения 60). Инъёктор 2 был погружен на глубину 3,1 м на шток 10 подавали воду, и он вмест с конусом 11 вьщвигался на 30 см, по ле этого уширение 15 переместилось, н же отверстий 12 и вода вытекала через них в грунт, при этом давление резко упало. Перед падением давления воды манометр 5 имел показания 11 84 1,3 кг/см лли при площади поперечого сечения уширения 156 см усилие давливания было равно 7,8 кг, а давение, которое удерживало конус 11 с площадью 10 см , составило ,78 кг/см. На основании известных зависимостей прочность грунта была принята равной 0,7 кг/см .. В соответствии с принятой величиной прочности грунта осуществлялось последующее нагнетание текущего цементного материала при давлении, превьшающем величину прочности, которое составило 1,2 кг/см. Цементный материал представлял собой портланд-цемент , смешанньш с водой при отнощении 1:0,94 по весу, плотность 1,5 т/м, что соответствовало плотности упрочняемого грунта. По истечении 40 ч прочность грунта, обработанного цементным материалом, находилась в интервале 11,2 кг/см, при этом фактическое давление нагнетаемого в грунт материала с учетом гидростатического его давления на глубине упрочнения составило 1,4 кг/см. В каждой точке нагнетание текучего цементного материала производилось до повышения величины давления нагнетания, что свидетельствовало о достаточном насыщении грунта материалом. Расстояние между точками принималось из расчета соприкосновения или даже частичного перекрытия зон упрочнения грунта. Предлагаемый способ позволяет ,рат. ционально использовать энергозатраты в зависимости от фактического состояния грунта и осуществлять направленное нагнетание затвердевающего материала в зоны с более слабым грунтом.

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГРУНТА, включающий погружение в грунт инъектора, подачу через инъектор текучего цементного материала под давлением, измерение и регистрацию давления раствора, образование зоны угг рочненного грунта и последующие погружения инъектора с образованием примыкающих зон упрочненного грунта, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности упрочнения грунта, во время погружения инъектора определяют прочность груйта и при величине прочности менее допустимой осуществляют подачу текучего цементного материала под да вленйем, превышающим допустимую прочность О) грунта.

W/7.

А

12 Г

-/2 /4

Фиг.6

Фиг 7

6

/ n

/

12

ь

фиг. 9