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

4;

о

Изобретение относится к строительству на просадочных грунтах, в частности к их укреплению термическим воздействием.

Цель изобретения - повышение несущей способности грунта.

На чертеже изображена схема размещения оборудования

Технология снособа состоит в следующем.

Бурят скважины 1, устанавливают в них электронагреватели 2., герметизируют устья скважины затворами 3 и подключают электронагреватели 2 к источнику 4 электроэнергии через систему трансформаторов (не показано). На затворах 3 монтируют патрубки 5 для визуального наблюдения процесса и трубопровод 6 подачи сжатого воздуха. После проверки всей системы на герметичность включают электронагреватели 2, подают в скважину i через трубопроводы 6 сжатый воздух н нагревают грунт 7, пока расчетная температура Тр, например для устранения просадоч- ности грунта ЗОО - С и для термогрунто- вьгх опор , не распространится на заданное расстояние гр„ а температура наиболее интенсивного испарения влаги Т 1, равная около , не достигнет радиуса г. определяемого из зависимости (1) в смежной зоне 8

г г

JLXLQ.

Q -i- 4 q-n-Yg-C.K

где г. - заданный радщ -с укрепления

грунта, м;

Yp5 Yg объемные массы грунта и воды, кг/м,;

С - скрытая теплота парообразования, ккал/кг;

Q - средняя теплоотдача на испарение воды, ккал/кг; П - пористость грунта; К - доля неиспарившейся из грунта воды.

Температуру определяют с помощью термопар 9 и приборов 10. Как только термограммы 1 смежных скважин 1 сомкнутся в зоне 8 и температура в ней достигнет Т, начинается интенсивное испарение свободной и физически связанной воды, сопровождающееся охлаждением нагретого грунта 7 и изменением вида термограмм 12 на участке от точек Т (на расстоянии г до точек Тр (на расстоянии радиуса Гр). После смыкания TepMOrpaiviM 1 1 подача тенла из скважин завершается. Для интенсификации процесса удаления из грунта 7 оставшейся в нем воды ее

пары отводят через трубопровод 13,

который вначале используют для размещения термопар 9. Процесс откачивания паров воды ведут пока не начнется сток тенла со снижением температуры Т . Затем оборудование демонтируется, ствол скважин 1 заполняется местным грунтом или бетоном, причем верхняя часть может быть заарми- рована для лучшего соединения с над5 фундаментными конструкциями. В той же последовательности укрепление грунта может неоднократно повторяться.

В местах тепловых полей в

0 зоне 8 происходит интенсивное паровы- деление со снижением температуры грунта 7 до 95-105 ее стабилизиро- вание. Это происходит лишь при симметричном размещении скважин 1 отно5 сительно зоны 8, что позволяет снизить силы трения и сцепления на внешнем контуре укрепляемого просадочного грунта при его замачивании.

Пример. На строительной пло0 щадке производилось термическое укрепление просадочного грунта мощностью 10 м, пористостью 0,5, объемной массой 1500 кг/м, степенью влажности грунта 50%. Расчетная температура по внешнему контуру Тр , заданный радиус Гр - 1 м. Согласно указанному соотношению величина г

1,56 м. I

Скважины 1 пробурены установкой

0 УГБ-50, электронагреватели 2 из стали ОХ23ГО5А подключались через трансформаторы ТПО-250/40/ПКУ-4 к сети 4, скважины 1 герметизировались затворами 3. Сжатьп1 воздух подавался от

5 компрессоров ПКС-бМ через трубопровод 6. В зонах 8 были установлены трубопроводы 13 с подключенными к ним вакуум-насосами РМК-4. Температура измерялась термопарами 9 типа

Q TXA-XPI с самопи1иу11{ими приборами 10 типа ЭПП-9М на 24 точки. Сила тока поддерживалась 2200-2500А, напряжение 36В. В зонах 8 были образованы вспомогательные скважгаш (всего две

-g скважины) . Основных скважин 1 пройдено гпесть.

Расчетная температура достигла расчетных радиусов через 68-74-82 ч, а соответственно через 1,6-1,8 ч

термопары 9 в зонах 8 показали око- о 100°С и началось интенсивное испарение воды, откачиваемой с парами насосами РМК-4 в течение 2,3-2,4- 3,2 ч, пока температура в расчетных точках не начала уменьшаться. Испытание несущей способности термоук- репленных массивов грунта осуществлялось стандартными штампами по из- вестнои методике. Одновременно выполнено термическое укрепление грунта известным способом, на которое затрачено 86 ч, а несущая способность составила 132 тс, тогда как в предлагавмом способе она равна 508-462- 583 тс. Сравнительные данные приведе- ,ны в таблице,

Таким обрачом, предлагаемый спо- ,соб термического укрепления просадоч- ного грунта позволит повысить несущую способность укрепленного грунта в 3,5-4,4 раза без увеличения длительности процесса с ростом скорости формирования несущей способности грунта в 3,9-4,6 раз, а также снизить силы трения и сцепления на внешнем контуре укрепленного грунта.

Формула изобретения

Способ термического укрепления просадочного грунта, включающий -бурение скважин, размещение в них электронагревателей, герметиза1щю устья

0

скважин, подключение электронагнева- телей к источнику электроэнергии, нагрев грунта с образованием водяных паров, их отвод на поверхность.из смежной между скважинами зоны, извлечение электронагревателей и заполнение скважин материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности грунта, во время нагревания грунта производят нагнетание в него через скважины , сжатого воздуха, в период отвода водяных паров осуществляют выдерживание в смежной зоне температуры, равной температуре испарения свободной и физически связанной воды, а бурение скважин ведут на расстоянии от смежной зоны, определяемом из зависимости

,

. | . JLYrQ л| YrQ + 4G-n-Yg-Crj.K

5

0

где Гр - заданный радиус укрепления,

м; YP - объемная масса, ,

КГ/М-;

Yg - объемная масса влаги, ,Q - средняя теплоотдача на испарение воды, ккап/кг; G - степень влажности грунта; Ср - скрытая теплота парообразоБання, ккал/кг; П - пористость грунта; К - доля неиспарившейся из грунта воды.

Изобретение относится к области строительства на просадочных грунтах, в частности к их укреплению термическим воздействием, и направлено на повышение несущей способности грунта. Это достигается нагнетанием в укрепляемый грунт через скважины сжатого воздуха, когда грунт нагревается . Во время отвода водяных паров осуществляют вьщерживание в смежной зоне температуры, равной температуре испарения свободной и физически связанной воды. Бурение скважин ведут на расстоянии от смежной зоны, определяемой из математической зависимости. Несусдая способность укрепленного грунта повышается в 3,5-4,4 раза. 1 ил., 1 табл.

Характеристика

Объем укрепленного грунта, м

Длительность процесса, ч

В том числе, ч:

нагревание грунта

интерференция полей испарение воды и ее ., удаление Несущая способность термоукрепленных массивов , тс

Скорость формирования несу цей способности, тс/ч

Показатели для способа

Слксгтыи бозЗух

7777;

Слкатьм /