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

Изобретение относится к ст|юите:1ьству зданий и ссюружений на слабых проса- дочных грунтах, в частности к их укреплению грунта термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса.

На чертеже изображен разрез скважины и укрепляе.мого массива просадочного грунта и применяемое основное оборудование.

Технология способа состоит в следую- ш,е.м.

Вначале бурят скважину 1 и герметизируют ее затвором 2 с форсункой 3, подключенной к топливной емкости 4 и к компрессору 5. Затем подают в скважину 1 тонливные смеси, генерируют ноток горячих газов и передают его через стенки скважины 1 импульсами. После первого импульса вода отжимается от скважины 1 с наибольшим ее накоплением по контуру на расстоянии Гм, определяемом из зависимости (1)

Та-

-т„

где /-,, - радиус распространения расчетной температуры от суммарного действия предыдущих импульсов введения горячих газов, м;

7 i) -- температура стенки скважины, °С;

ГУ. - температура грунта на контуре наибольшего накопления отжатой от скважины воды, °С;

Тр - расчетная те.мнература. необходимая для устранения нросадочных свойств укрепляемого грунта, С.

На расстоянии п., вокруг скважины 1 образуют шпуры 6 диаметром 50-75 мм и откачивают через них воду из грунта посредством труб 7 насосной установкой 8, пока влажность грунта но контуру 9 наи- болынего накопления воды не у 1еньи1ится до нача.пьной, имевн1ей место в природных условиях.

После этого в скважину I нагнетают воздух, который нерераспределяет температуру нагретого i-рунта 10. Этот процесс чередования импульсов введения горячих газов и нагнетания воздуха продолжают после тампонирования ninvpOB 6, пока расчетная температура, обеспечивающая ликвидацию просадочпых свойств укрепляемого грунта 10, равная 350-- 400°С, не достигнет внешнего контура 11. Данный факт регистрируется термопара.ми 12 с сам:ог1И1пуии1ми приборами 13. Поскольку температура на контуре 9 составляет 80-90°С, то внеиший контур 11 уркспляемого грунта 10 будет ближе к скважине 1 последнего контура 9 наибольн1его накопления воды, как это показано на чертеже. Распространение воды, отжимае.мой от скважины 1 за счет избыточного давления и явления термической диффузии, происходит по направлению радиусов Гц (1, 2, 3...), ортогонально оси скважины 1.

Та.мпонирование шпуров 6 после откачки воды исключает тепловые потери из на- гретого массива просадочного грунта 10 в атмосферу.

В качесте генераторов потока горячих

газов .могут использоваться и электрические

погружные нагревательные эле.менты.

Пример 1. На опытной площадке прово0 дилось опытное укрепление просадочного грунта объемом 30 м Диа.метр укреп- ляе.мого .массива 2 .м. Влажность грунта 0,18. Средняя температура термоукрепления грунта 400°С. Средние скорости терми, ческого укрепления грунта 1,01 м /ч и перераспределения температуры воздухом 3,02 м /ч.

. Скважины 1 в количестве трех пробурены установкой ЛБУ-50 и загерметизированы затворами 2 с форсунками 3, сое0 диненны.ми с емкостью 4 с соляровы.м маслом и компрессором 5 марки ПКС-6М нро- изводительностью 6 м /мин.

После первого импульса введения потока горячих газов но контуру 9 наибольшего накопления воды были пробурены luecTb шпу ров 6 диаметром 50 мм с обсадкой газовыми трубами 7. Вода откачивалась насосом НК-6. Аналогичные работы выпо;1- нялись через каждые .;ва последующих импульса с нродувкой после каждого и.мпульса воздухом нагретого г)унта, пока темпера тура 400°С не достигла внешнего контура 11 укрепляемого массива 10 просадочного грунта, что фиксировалось термопарами 12 типа ТКА с приборами 13 типа ЭПП-9М класса точности 0,5.

Параллельно аналогичные работы выпол5 пены известным способом. Результаты работ и их сравнительный анализ приведен в табл. 1.

Пример 2. На строительной площадке на грунтах с характеристикой примера 1 осуще0 ств,лялось термическое укрепление .массивов мощностью 4,7 м с объемом укрепленного грунта вокруг каждой из двух скважин .чо 15 .м .Лна. югичные ргботы выно. 1ня. 1ись и и 3 вест н ы м с п особ ом.

Данные процесса и сравнительный ана5 .пиз с известным способом приведе1).ь в табл. 2.

Таким образом, нредлагае.мый способ позволяет сократить расход энергии на 5-20% и повысить скорость термического укреп.че0

5

ния просадочных грунтов в 1,25-1,44 раза. При это.м. экономическая эффективность предлагаемого способа те.м выще, чем меньше мощность укрепляемого массива просадочного грунта.

Формула изобретения

Способ тер.мического укрепления просадочного грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование потока горячих газов, введение горя-чих газов в грунт импульсами, нагнетание в грунт воздуха после каждго импульса введения горячих газов, отжатие от скважины содержащейся в грунте воды, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса, отжатие от скважины воды ведут до образования контура наибольшего ее накопления, в процессе каждого нагнетания в грунт воздуха, кроме последнего, производят бурение по контуру наибольшего накопления отжатой воды шпуров и откачивание через них воды со снижением влажности грунта до начального значения, после чего осуществляют тампонирование шпуров, причем раРасход топлива, кг

Продолжительность процесса, ч

Показатели эффективности

удельный расход топРасход топлива, кг

Продолжительность работ, ч

Покатазели эффективности:

удельный расход топлива,

кг/мз30,4

скорость термоукрепления, ,18

диальное удаление от скважины контура наибольшего накопления отжатой воды определяют из зависимости

Гм г

, г„-7-,;

де Гр - радиус распространения расчетной температуры от суммарного действия предыдущих импульсов введения горячих газов, м; Го - температура стенки скважины, С;

. Гм - температура грунта на контуре наибольшего накопления отжатой от скважины воды, °С;

Тр - расчетная температура, необходимая для устранения просадочных свойств укрепляемого грунта, °С.

Таблица 1

800

762

730

690

ПО

78

82

89

Т а б л и ц

456

36А

82

58

61

26,1

0,26

0.246

8

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых просадоч- ных грунтах, в частности, к укреплению грунта термическим воздействием. Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса. Это достигается тем, что отжатие от скважины воды ведут с образованием контура ее наибольшего накопления. Во время каждого нагнетания в грунт воздуха, кроме последнего, нагнетания по контуру накопления воды образуют шпуры и через них откачивают воду до снижения влажности грунта до начального значения. Шпуры после откачивания воды тампонируют. Приводят математическую зависимость для определения радиального удаления от скважины контура наибольшего накопления отжатой воды. Изобретение обеспечивает сокращение энергозатрат до 20% и ускорение процесса в 1,3-1,4 раза. 1 ил., 2 табл. оо СП СО со со