Способ термического укрепления грунта Советский патент 1987 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к термическому укреплению грунтов в строительстве, в частности к укреплению влажных грунтов под фундаментами эксплуатируемых зданий и сооружений.

Цель изобретения - обеспечение укрепления влажных грунтов под неравномерно оседающими фундаментами зданий и сооружений.

На чертеже изображена технологическая схема размещения оборудования при укреплении грунта под фундаментом.

Термическое укрепление грунта по предлагаемому способу осуществляют технологической установкой, которая состоит из устройства 1 для нагрева массива грунта 2, выполненного в виде электрического нагревателя 3,смонгрунта 2, сбора и отвода парообразной влаги из него.

Скважины 4 и 15 оборудуют устройствами 1 и 13 в следующей последова- 5 тельности.

На сборной подвеске 5 в скважину опускают электрический нагреватель 3 и сборные токопроводы 8, закрепленные на подвеске с помощью-изоляторов О 9, При достижении нагревателем 3 укрепляемой заходки (№ 1, № 2 и т.д.), подвеску 5 закрепляют в устье скважины 4 крышкой 6, через которую пропускают изолированные концы токопро- водов 8 и подключают к шинам трансформатора 10.

В скважину 15 опускают сборный вакуумпровод 14, на конце которого предварительно закреплены с помощью

тированного в рабочем объеме скважи- 20 кронштейнов 22 отсекатели 21 в виде

ны 4 на сборной подвеске 5, которая закреплена в устье скважины 4 на крышке 6, имеющей заборный патрубок 7, Нагреватель 3. посредством сборных ТОК041..РЮВОДОВ 8, закрепленных в скважине 4 на подвеске 5 изоляторами 9, подключен через печной трансформатор 10 и шкаф 11 питания и управления к силовой электролинии 12. Для сбора и отвода парообразной влаги из укрепляемого массива грунта 2 используется устройство 13, выполненное в виде сборного вакуум- провода 14, закрепленного в устье второй скважины 15 с помощью крышки 16, через которую он подключается к вакуумнасосу 17 с водоотделителем 18 и к вакуумметру 19, при этом конец 20 вакуумпровода 14, помещенны в рабочий объем скважины 15, оборудован эластичными отсекателями 21, закрепленными на нем с помощью кронштейнов 22 и соединенными между собой гибким трубопроводом 23, проходящим через крышку 16. Вакуумпровод 14 имеет перфорацию 24. Через шкаф

11питания и управления вакуумнасос 17 подключен к силовой электролинии

12через запорную арматуру 25. Вакуу насос 17 и трубопровод 23 подключены

к напорному водопроводу 26.

Способ осуществляют следукщим образом.

С двух сторон оседающего фундамента 29 бурят на проектную глубину закрепления скважины 4 и 15, которые затем оборудуют соответственно устройствами 1 и 13 для нагрева массива

грунта 2, сбора и отвода парообразной влаги из него.

Скважины 4 и 15 оборудуют устройствами 1 и 13 в следующей последова- тельности.

На сборной подвеске 5 в скважину 4 опускают электрический нагреватель 3 и сборные токопроводы 8, закрепленные на подвеске с помощью-изоляторов 9, При достижении нагревателем 3 укрепляемой заходки (№ 1, № 2 и т.д.), подвеску 5 закрепляют в устье скважины 4 крышкой 6, через которую пропускают изолированные концы токопро- водов 8 и подключают к шинам трансформатора 10.

В скважину 15 опускают сборный вакуумпровод 14, на конце которого предварительно закреплены с помощью

эластичных оболочек и гибкий трубопровод 23, подключенный к отсекателю. При достижении концом 20 первоначально заходки № 1, вакуумпровод 14 закрепляют в устье скважины 15 с помощью крышки 16, через которую вакуум- провод 14 подключают к вакуумнасосу 17 с водоотделителем 18 и вакуумметру 19. При этом отсекатели располагают по границам обрабатываемой заходки .

Через крьш1ку 16 .пропускают трубопровод 23, который вместе с вакуум- насосом 17 через запорную арматуру 25 подключают к напорному питающему водопроводу 26.

40

Через открытую арматуру 25 вода из водопровода 26 поступает в вакуум- насос 17 с жидкостным поршнем, а по

трубопроводу 23 - в отсекатели 21. При этом отсекатели 21 под давлением воды расширяются и герметизируют за- ходку по ее границам. Регулирование

количества и давления воды производят с помощью запорной арматуры 25, После того, как установка подготовлена к работе, с помощью шкафа 11 питания и управления включают вакуумнасос 17,

д а затем автоматически отключается печной трансформатор 10, напряжение от которого по токопроводам 8 передается на нагреватель 3. Последний, нагреваясь, образует радиационное

излучение, которое нагревает грунт и испаряет влагу в заходке,

После включения в работу вакуум- насоса 17 через вакуумпровод 14 в обрабатываемой заходке скважины 15 создается разрежение, благодаря чему происходит сбор и отвод парообразной влаги из массива грунта 2. При этом парообразная влага, собираясь в скважине 15, через перфорацию 24 поступа-5 2 м. Укрепляемые грунты - лессы и

ет по вакуумпроводу 14 через вакуум- насос 17 во влагоотделитель 18, из которого воздух сбрасывается в атмосферу, а вода - в ливневую канализацию,fO

лессовидные суглинки влажностью, р ной 10-25%, с числом пластичности 5-18 и пористостью - 41-50%.

С двух сторон фундамента 27 был пробурены буровой установкой УГВ-5 скважины 4 и 15 диаметром 240 мм н глубину 21 м в количестве 4 шт. За скважины 4 и 15 были оборудованы в пределах рабочей заходкй устройств 15 ми 1 и 13 для нагрева массива грун 2 и сбора и отвода из него парообр ной влаги.

Под действием вакуумного поля в системе: нагревательная скважина 4- укрепляемый массив грунта 2 - ва- куумная скважина 15 возникает направленная принудительная конвекция паро образной влаги и интенсивность процесса укрепления резко возрастает. При этом всасываемый поток воздуха

В устройстве 1 в качестве нагревателя 3 использован спиральный начерез патрубок 7 превращается в скважине 4 в активтй высокотемпературный 0 Г. ° . теплоноситель, который в пределах рабочей заходкй фильтруется по порам грунта, обжигает его, насыщается влаХ23ЮЗТ с рабочей температурой , имеющей зону термической обработки 6 м. Укрепление грунта 2 по глубине

гой и переносится с помощью устройст-„ выполняют тремя заходками высотой г,а 1-1 иа г,г.г,аг,-„и,т. R г,ао .оч.о ° РАВНОЙ зоне термической обработки нагревателя 3.

Питание нагревателя 3 осуществлялось печными трансформаторами 10 (типа ТПО, ТПТ и ТОС-3) мощностью 100- 30 250 кВа. При этом устройство 1 подключали к трансформатору 10 параллельно.

Создание в вакуумпроводе 14 разрежения осуществлялось с помощью наГ ва к7у1 р7вТдГТ4, которые собирают куумнасосов 17 (типа РМК-3, РМК-4) с

жидкостным поршнем. При этом устройство 13 подключали к вакуумнасосу 17 тоже параллельно.

Питающее напряжение нагревателей 40 было в пределах 20-36 В, при этом сипа тока составила 1000-1500 А.

Укрепление осуществлялось для ликвидации присадочных свойств грунтов под оседающими фундаментами, по- 45 этому на внешнем -контуре массива 2

ва 13 на поверхность. В результате направленной фильтрации укрепление грунта 2 происходит только под фундаментом 27. .Массив грунта 2 по глубине укрепляется заходками (№ 1, № 2 и т.д.) в направлении снизу вверх, для чего устройства 1 и 13 перестанавливают с одной заходкй на другую путем изменения длины подвески 5, токопроводов 8

из секций одинаковой длины.

Первоначально нагреватель 3 размещают в скважине 4, а вакуумпровод 14 - в скважине 15. При ведении укрепления грунта на сле;дующей заходке нагреватель 3 и вакуумпровод 14 меняют, в скважинах 4 и 15 местами с соответствующими переключениями,связанными с нагревателем 3 и вакуум- проводом 14, оборудования. При этом на каждой заходке получают укрепленные массивы грунта 2, контуры которых показаны на фиг.1 пунктирной линией.

Процесс укрепления на каждом этапе продолжается до тех пор, пока на внешнем контуре массива грунта 2 в пределах оси фундамента 27 не будет достигнута расчетная температура.

После обжига массива грунта 2 скважины тампонируются комовой негашеной известью.

Пример. Осуществлялось укрепление влажных грунтов под неравномер50

достигалась температура в пределах 300-600°С.

Полученные результаты приведены в таблице.

55

Глубина укрепления, м

20

й а13203304

но проседающими фундаментами производственного здания на глубине 20 м. Фундаменты, отдельно стоящие, размером 4-4 м, с глубиной заложения

fO

лессовидные суглинки влажностью, равной 10-25%, с числом пластичности - 5-18 и пористостью - 41-50%.

С двух сторон фундамента 27 были пробурены буровой установкой УГВ-50 М скважины 4 и 15 диаметром 240 мм на глубину 21 м в количестве 4 шт. Затем скважины 4 и 15 были оборудованы в пределах рабочей заходкй устройства- 15 ми 1 и 13 для нагрева массива грунта 2 и сбора и отвода из него парообразной влаги.

В устройстве 1 в качестве нагревателя 3 использован спиральный Г. ° .

достигалась температура в пределах 300-600°С.

Полученные результаты приведены в таблице.

Глубина укрепления, м

20

Продолжение таблицы

30 100

9,6 5,2

800 400

, 0,83 0,4

Скважины 4 и 15 после обжига тампонировались негашеной комовой известью с уплотнением ее трамбовкой, которой была оборудована буровая установка УГБ-50М,негашеная известь -в случае замачивания основания под фундаментом 27 гасится,увеличивается в объеме и заполняет поры обожженного грунта, что способствует стабилизированию влажностного режима укрепленного ос

нования и исключает снижение его несущей спосо.бности.

Предлагаемый способ (по сравнению с известными) обеспечивает укрепление влажных грунтов под неравномерно проседающими фундаментами зданий и сооружений на глубину 20 м и более. При этом продолжительность работ сокращается в 1,5-1,8 раза, а расход электроэнергии и трудоемкость работ на единицу укрепленного грунта снижается на 40-50%.

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта, включающий образование скважин, создание в одних скважинах пбля положительных температур и вакуума со сбором и отводом водяных паров - в других, нагрев грунта и заполнение скважин материалом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения укрепления влажных грунтов под

неравномерно оседающими фундаментами зданий и сооружений, образование скважин ведут с двух сторон фундамента, создание поля положительных температур осуществляют путем радиационного излучения электронагревателей, нагрев грунта, сбор и отвод водяных паров производят заходками снизу вверх, а в качестве материала для заполнения скважины используют негашеную известь, причем каждую заходку в скважинах сбора и отвода водяных паров герметизируют по ее границам.

М50Гц;35В -j

Л

Изобретение относится к термическому укреплению грунтов в строительстве, в частности к укреплению влажных грунтов под фундаментами эксплуатируемых зданий и сооружений. Изобретение направлено на обеспечение укрепления влажных грунтов под неравномерно оседающими фундаментами зданий и сооружений. Это достигается тем, что в пробуренных по сторонам фундамента скважинах создается поле положительных температур в виде радиационного излучения, а в скважинах с другой стороны фундамента - вакуум со сбором и отводом воды. Сбор и отвод водяных паров и нагрев грунта ведут заходками снизу вверх. Каждую за- ходку в скважинах сбора и отвода водяных паров герметизируют по ее границам. По окончании работ скважины заполняют негашеной известью. По мере перехода с одной захватки на другую поле положительных температур и вакуумирование в каждой скважине . попеременно заменяются. 1 ил.,1 табл. т с

Редактор А.Ревин

Составитель А.Прямков Техред В.Кадар

Заказ 2621/28 Тираж 606.Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Корректор А.Зимокосов