Способ термического укрепления просадочного макропористого грунта в массиве Советский патент 1988 года по МПК E02D3/11 

а

Сл:

Изобретение относится к строи- тельству на просадочньгх макропористых грунтах, залегающих в основаниях зданий и сооружений, в частности к укреплению грунтов термическим воздействием.

Цель изобретения - повышение эффективности. .

На чертеже приведена технологи- Q ческая схема, на которой изображен разрез укрепляемого массива грунта и скважин, общий вид термограмм и размещение основного оборудования и средств технического контроля. 5

Технология способа состоит, из . следующих основных операций.

Вначале образуют основные 1 и вспомогательные 2 скважины в виде прорезей прямоугольного сечения дли- 20 ной А (не показано). Основные сква- . жины ,1 образуют на расстоянии Д-х расстояний В от них до вспомогательных скважин 2, которое равно 0,45- величины радиуса теплового .влия- 25 НИН основных скважин 1. После этого герметизируют стенки 3 вспомогательных скважин 2, обращенные наружу от укрепляемого массива грунта А. ГермеН - глубина укрепляемого массива грунта, м;

А - длина прорезей, м;

а - средняя скорость нагревания грунта до расчетной температуры, .

. Одновременно выдерживается вакуум во вспомогательных скважинах 2, пока температура на внешней границе 15 укрепляемого массива грунта 4 не достигает величины на 50-100°С ниже, чем требуется для необратимого устранения просадочных свойств грунта 4 без его предварительного насыщения влагой. Температура в укрепляемом грунте 4 контролируется системой термопар 16 с записывающими приборами 17. Нагнетаемую через скважины 1 и 2 воду предварительно нагревают в калориферах 1,8 до 90-95 С.

Такая технология позволяет увеличить размеры неукрепленного объема 19 грунта 4 между основными скважинами 1 за счет интерференции тепловых полей противоположных нагревательных скважин 1, в результате чего расчетная термограмма 20 принимает вид термограммы 21 и требуемая

тизируют каждую скважину 1- и 2 затво- 30 температура Tg распространяется примерно на 0,33 В дальше расчетной. Поэтому расстояние между основными скважинами 1 берут в 1,2 раза больше В увлажненных до степени влажности 0,8-0,9 макропористых просадочных грунтах относительная просадочность при нагревании наступает на 50-100°С раньше допустимых значений, чем без увлажнения о Степень влажности 0,8 - нижняя граница, при которой наступает эффект, а 0,9 - реально получаемая при практически возможных условиях.

рами 5j на которых укрепляют трубопроводы 6 для подачи в скважины 1 и 2 воды, создания вакуума и нагнетания сжатого воздуха в основные скважины 1, что регулируют.вентилями 7 на водяном насосе 8 и вакуум-насосе 9 с контролем давления манометрами 10.

Воду нагнетают через скважины 1 и 2 в грунт 4 до степени влажности 0,8-0,9, что контролируется непосредственным отбором проб по известным методикам. Затем скважины 1 и 2 вакуумируют, удаляя из грунта 4 воду .до влажности на границе раскатывания. В основные скважины 1 монтируют генераторы тепла, например погружные электрические нагреватели 11, подключенные через трансформатор. 12 к внешней электрической сети 13. Включают электронагреватели 11 и одновременно по трубопроводу 6 нагнетают от компрессора 14 сжатый -воздух. Генерацию нагретых газов продолжают в течение периода, определяемого зависимостью

С -elUl

а где В - расстояние между смежными

основными и вспомогательными скважинами, м;

35

40

(1)

Нагревание воды до 90-95 С ускоря- 45 ет нагревание грунта, так как коэффициент теплопроводности и скорость перемещения (фильтрации) ее возрастают с повышением температуры. При этом верхний предел позволяет исклю- 50 чить парообразование, на которое затрачивается тепла в-5-6 раз больше, чем для нагревания до такой температуры.

Длительность периода согласно со- ,55 отношению (1) определяется объемом укрепляемого грунта между основной и вспомогательной скважинами В Н А и скоростью процесса а, устанавливаемой расчетным или опытным путем.

Н - глубина укрепляемого массива грунта, м;

А - длина прорезей, м;

а - средняя скорость нагревания грунта до расчетной температуры, .

. Одновременно выдерживается вакуум во вспомогательных скважинах 2, пока температура на внешней границе 15 укрепляемого массива грунта 4 не достигает величины на 50-100°С ниже, чем требуется для необратимого устранения просадочных свойств грунта 4 без его предварительного насыщения влагой. Температура в укрепляемом грунте 4 контролируется системой термопар 16 с записывающими приборами 17. Нагнетаемую через скважины 1 и 2 воду предварительно нагревают в калориферах 1,8 до 90-95 С.

Такая технология позволяет увеличить размеры неукрепленного объема 19 грунта 4 между основными скважинами 1 за счет интерференции тепловых полей противоположных нагревательных скважин 1, в результате чего расчетная термограмма 20 принимает вид термограммы 21 и требуемая

Нагревание воды до 90-95 С ускоря- ет нагревание грунта, так как коэффициент теплопроводности и скорость перемещения (фильтрации) ее возрастают с повышением температуры. При этом верхний предел позволяет исклю- чить парообразование, на которое затрачивается тепла в-5-6 раз больше, чем для нагревания до такой температуры.

Длительность периода согласно со- отношению (1) определяется объемом укрепляемого грунта между основной и вспомогательной скважинами В Н А и скоростью процесса а, устанавливаемой расчетным или опытным путем.

П р и м е р. На строительной площадке осуществляется термическое укрепление просадочного макропористого грунта в трех массивах, один из которых укрепляется известным спдсобом. Скважины 1 и 2 образуют установкой ЛБУ-50 на глубину 12 м, диаметром 0,2 м, на расстоянии В 2 м. По опытам устанавливают Tg 300°С. В скважинах монтируются у электронагреватели из сплава ОХ23Ю5А трансформаторы печного типа .ТПО-250(40)ПКУ-4. Сила тока поддерживается 2200-2400 А, напряжение 36 В. Воду нагревают в калориферах . Вакуумирование скважин осуществляют вакуум-насосами РМК-4, Для измерения TeMnep.ajyp используют термопары ТХА-УШ и самопишущие приборы ЭПП-9М. Температура в скважинах 1 поддерживается равной 1000 С. Остальные параметры соответствуют указанным. Длительность генерации нагретых газов с одновременным выдерживанием вакуума во вспомогательных скважинах 2 в соответствии с (1) принимают.45 и 57 ч (а 1,06 и 0,84 соответственно). Результаты работ приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность за счет сокращения расхода тепла в 1,3-1,4 раза, длительности процесса в 1,1-1,3 раза, увеличения объема укрепленного грунта в 1,2 раза. Формула изобретения

Способ термического укрепления просадочного макропористого грунта

0

5

0

5

в массиве, .включающий образование основных и вспомогательных в виде прорезей прямоугольного сечения скважин, герметизир.ование стенок вспомогательных скважин, обращенных наружу от укрепляемого массива, герметизирование устьев скважин, вакууми- рование грунта, генерирование в основных скважинах потока горячих газов и нагнетание их в грунт с одновременным его вакууьшрованием через вспомогательные скважины, о т л и- чающийся тем, что,, с целью повышения- эффективности, перед ва- куумированием грунта производят нагнетание в него нагретой до 90- 95°С воды и ее накапливание в грунте до степени влажности, равной 0,8- 0,9, Вакуумирование грунта через вспомогательные скважины ведут до нагревания его на внешней границе укрепляемого массива до температуры на 50-100 С ниже расчетной, а генерирование горячих газов осуществляют в течение периода, определяемого из зависимости

|П

а

30

5

где В - расстояние между смежными

ос;новными и вспомогательными скважинами, м;

А - длина прорезей, м;

Н - глубина укрепляемого массива грунта. Mi

а - средняя скорость нагревания грунта до расчетной температуры, MV4o

Изобретение относится к строительству на просадочных макропористых грунтах, залегающих в основаниях зданий я сооружений, в частности к укреплению грунтов термическим воздействием, и направлено на повышение эффективности. Это достигается тем, что перед вакуумированием грунта в него нагнетают нагретую до 90-95°С воду и накапливают ее в грунте до степени влажности, равной 0,8-0,9. Вакуумирование грунта через, вспомогательные скважины производится до нагревания его на внешней границе укрепляемого массива до температуры на 50-100 С ниже расчетной. Генерирование горячих газов ведут в течение периода, определяемого из зависимости. Приводится математическая зависимость. 1 табл., 1 ил.

Объем укрепленного грунтам Длительность процесса,

в т.ч. ,

насьш1ение грунта водойВакуумирование грунта

термическое воздействие

Затраты тепла

Средняя температура нагревания массива грунта

320

20

24

96

3700

600

384

92 19

28 45 2620

533

384

106 23

26 57 2780

533

/77

Tfrrfr 18