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

4: СО

Изобретение относится к укреплению просадочных грунтов в основаниях зданий и сооружений термическим воздействием и направлено на снижение энергозатрат. Это достигается тем, что производят бурение расположенных по вертикали рядов скважин, их герметизацию, сжигание в скважинах горючих смесей с образованием горячих газов и введение последних в грунт. Перед герметизацией скважин осуществляется гидроизолирование стенок верхнего и нижнего рядов скважин. После введения горячих газов в грунт в него через ряды скважин, кроме верхнего, нагнетают воду и одновременно вакуу- мируют грунт через скважины верхнего ряда. Вода перед ее нагнетанием в грунт нагревается до температуры, равной 80-95 с. Приводится математи- § ческая зависимость для определения расстояния между рядами скважин. 2 ил., 1 табл. (Л с

4; ел со

Изобретение относится к укреплению просадочных грунтов в основаниях зданий и сооружений термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энер- гозатрат.

На фиг,1 изображен разрез скважин и укрепляемого грунта, схема размещения оборудования и технических ... средств контроля процесса; на фиг.2 - вид А н,а фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале бурят горизонтальные jj скважины I рядами друг над другом на расстоянии между ряда1-1и скважин, определяемом из зависимости

Г„ ffCClV СцЮ1 /чч - Ч 2(CV-CnW) 1 20

где W - влажность грунта; г - радиус укрепляемого вокруг скважины грунта до устране- ния его просадочных 25 свойств, м; с - теплоемкость минерального скелета грунта, МДж/(кг°С), Сп - скрытая теплота парообразо- вания воды, ВДж/кг; зо Т. - средняя температура нагревания грунта вокруг скважины, °С,

T,j - температура устранения про- - садочных свойств грунта, С, ,

Затем стенки скважин 1 нижнего 2 и I верхнего 3 рядов, ограничиваюище }внешний контур 4 укрепляемого массива I грунта 5, гидроизолируют, например, уплотнением грунта известными устрой-дп ствами. После этого скважины 1 герметизируют затпорами 6 с форсунками 7 . и патрубками 8 контроля процесса внутри скважин 1, подают от емкости 9 с топливом и компрессора 10 горячие-д смеси в скважины 1 и сжигают их с введением горячих газов в грунт 5, пока он на внешнем контуре 4 не нагреется до температуры устранения просадочных свойств, при замачивании, CQ которая составляет около 200°С, Затем источники горючих смесей отключают, а через форсунки скважин 1, кроме верхней 3, нагнетают воду, подогретую до температуры испарения г (80-95 с), а верхние скважины 3 ва- куумируют насосами 11, пока температура поступающих в скважину 3 смесей воды и газов и паров воды не уменьшится до температуры испарения воды. Температуры грунта и воды измеряют системой термопар с записывающими приборами (не показаны).

Способ позволяет при термической обработке во влажной парообразной среде достигать необратимого разрушения связей при 150-200°С, т.е. на 200°С ниже, чем при обработке в сухом виде.

Размещение скважин 1 по вертикали позволяет использовать естественную конвекцию паров воды по направлению к поверхности, что совместно с ва- куумированием верхнего ряда 3 скважин создает направленность теплового потока снизу-вв.ерх и.сокращает потери тепла в стороны. Предварительно нагревание воды увеличивает тепловую мощность скважин, выдерживаемая температура испарения воды Обеспечивает сокращение тепловых потерь и исключает работы по термоизолированию подающих трубопроводов, а термоизолирование стенок нижнего 2 и верхнего 3 ря дов скважин 1 снижает степень движения воды и ее паров за пределы укрепляемого массива грунта 5.

Пример. На экспериментальной строительной площадке производили термическое укрепление грунта в массиве с просадочной толщей 16 м. Обрабатывались три массива: два предлагаемым и один известным способами. Принималось Т (температура стенок скважины 800 С, показатель термограммы равен единице), Т . Как известно, величины ,92 МДж/кг С 2260 МДж/кг. Укреплялись массивы с изм&нением величины г 1м и г 2 м. Согласно зависимости (1) соответственно значения R 4 м и R 8 м. В первом случае бурилось 5 скважин, во втором - 3 скважины.

Скважины 1 были пробурены установкой горизонтального бурения БГМ на длину 10 м диаметром 0,15 м. Скважины нижнего ряда 2 снизу и скважины верхнего ряда 3 сверху были уплотнены приставками к БГМ известной конструкции, что ограничивало внешний контур 4 от стока паров влаги и нагретой воды при нагнетании ее. в скважины, в сторону за пределы укрепляемого грунта 5. После этого скважины 1 герметизировали затворами 6 и подключали форсунки 7 к емкости 9 с соляровым маслом теплотой

горения 42 МДж/кг и компрессору 10 типа ЗИФ-55, а форсунку 7, кроме того, - к вакуум-насосу 11 типа РМК-4, После опробования всей системы подавали горючие смеси в скважины 1 и сжигали юс с введением в грунт, пока на внешнем контуре 4 грунт не нагревался до , что измерялось системой термопар ТХА-УШ с приборами ЭПП-9М (не показано). Затем через скважины 1, кроме верхРасстояние между ряд скважин по высоте, м

Температура грунта в стенках скважин,С

Средняя температура нагревания грунта вокруг скважин,с

Температура устранения просадочных свойств грунта, с

Общая длительность процесса, ч

в том числе на нагнетание в скважины подогретой воды

Удельньй расход тейла, МДж/м

Таким образом, предлагаемый способ даст возможность сократить расход энергии в 3 раза и длительность процесса на 12-61%.

Формула изобретения

Способ термического укрепления просадочного грунта через горизонтальные скважины, включающий бурение расположенных по вертикали рядов скважин, их герметизацию, сжигание в скважинах горючих смесей с образованием горячих газов и введение последних в грунт, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед герметизацией скважин

ней 3, нагнетали нагретую до воду от калорифера с насосом СВКТ с одновременным вакуумированием верхней 3 скважины, пока поступающая в нее вода не охладилась до . Эта вода утилизировалась для последующего использован ия на другом массиве укрепляемого грунта.

Сравнение параметров известного и предлагаемого способов приведено в таблице.

8 800

400

200 59

1000 600

350 66

13

17

1060

1040

3200

производят гидроизолирование стенок их верхнего и нижнего рядов, а после

5 введения горячих газов в грунт в него через ряды скважин, кроме верхнего, ведут нагнетание в оды и одновременное вакуумирование грунта через скважины верхнего ряда, причем перед

50 нагнетанием в грунт воды осуществляют его нагревание до температуры испарения, а расстояние между рядами скважин принимают равным величине, определяемой из зависимости

55

R - гГ2 +

L 2( CnW)

где W - влажность грунта;

радиус укрепляемого вокруг скважины грунта до устранения его просадочных свойств, м;

теплоемкость минерального скелета грунта, МДк/(),

//

.

7Z 777/77/7 77777777A

.

4

/ ///////////

- скрытая теплота парообразования воды, МДж/кг;

- средняя температура нагревания грунта вокруг скважины, С,

- температура устранения просадочных свойств грунта, С,

Ви9

/

О

7

7

фиг 2

фиг,1