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

4

САЭ

сл

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению насыпного основания автомобильных дорог с его укреплением термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и обеспечение работ при возведении насыпного основания дороги.

На чертеже изображена насыпь дороги, скважин и шпуров, а также схема расположения средств технического контроля процессов и основного оборудования, разрез.

Способ включает следующие технологические операции.

Вначале привозной разрыхленный грунт

Iнасыщают твердым измельченным топливом и укладывают в основание 2 дороги, а горизонтальные скважины 3 с перфорацией их стенок 4, обращенной в сторону средины основания 2, размещают вдоль противоположных боковых сторон основания 2, после чего перпендикулярно горизонтальным скважинам 3 выполняют шпуры 5 в шахматном порядке. Затем скважины 3 герметизируют затворами 6, соединенными трубопроводами 7 через вентили 8 с генератором 9 горячих газов и вакуум-насосом 10, подключенным через фильтр-осушитель воздуха I с генератором 9 горячих газов. После этого грунт 1 в насыпи дороги 2 увлажняют до предельной влагоемкости, что проверяется отбором проб, и наружную поверхность 12 насыпи уплотняют, например, укаткой. Затем проверяют всю систему на герметичность, нагнетают через горизонтальные скважины 3 одной стороны основания 2 горячие газы, поступающие из генератора 9 с температурой 250-300°С, а в скважинах 3 противоположной стороны поддерживают вакуум, причем отсасываемые нагретые газы подают от вакуум-насосов 10 через фильтр

I1в генератор 9 горячих газов для многократного использования. Длительность попеременного нагнетания горячих газов с одной стороны определяется опытом и составляет около 4 Ч. Процесс нагревания грунта 1 продолжают, пока температура грунта 1 не достигнет заданной, например, из условий морозостойкости 500-600°С минимально и 600-800°С для длительного периода эксплуатации основания 2, что проверяется системой термопар 13 с записывающими приборами 14. После завершения процесса горизонтальные скважины могут заполняться дренирующим материалом.

Шпуры 5 изготовляют укладкой коротких труб или стержней диаметром 20- 30 мм с последующим их извлечением пос- ;ie увлажнения и уплотнения груьгговой насыпи. Горизонтальные скважины 3 также изготавливают укладкой труб с односторонней перфорацией и с последующим их из

влечением. При этом исключается процесс бурения, составляющий до 10% стоимости термического укрепления грунта. Увлажнение позволяет пропарить разрыхленный грунт при нагревании и восстановить связи

глинистых частиц и их агрегатов, нарущен- ные при рыхлении грунта. При этом влага улучшает условия сжигания твердого топлива. Нагнетание горячих газов с одновременным вакуумированием дает возможность

засасывать воздух из атмосферы, чем умень- щается количество нагнетаемых горячих газов и, следовательно, расход тепла на термическое укрепление грунта в насыпи.

Пример. На экспериментальной площадке осуществляют термическое укрепление грунта насыпного основания автомобильной дороги па трех участках длиной по 8 м каждый. Ширина проезжей -:асти дороги 6 м. Общая ширина земляного полотна с учетом обочин и скосов кюветов 12 м. Перед началом работ местный грунт - покровный суглинок 1 перемешан с измельченным каменным углем в соотношении последнего 2,8 мас.%. Разрыхленный грунт 1 укладывают в основание 2 дороги с проектным уклоном профиля дороги. Горизонтальные скважины 3 и шпуры 5 образуют укладкой стальных труб диамо 1 ро.м соответственно 100 и 30 мм. (KB а ж и мы 3 герметизируют затворами 6 коьитру lUui МТИ, соединенными с труГ)ОП1.г1(;, 7 И вситилями в с генераторами 9 горячих газов типа УСВ-ЗООТ. нагревающими газы до 300°С. Скважины 3 также соединеюз с вакуум- насосами 10 типа РМК-4 производительностью 5 м /мин и давлением разрежения 0,18 МПа, фи;1ьтром 11 осушения воздуха

шар1 ирно-п1торчатого типа. После опробования всей системы грунт 1 в насыпи увлажняют до полного водонасыщения и степени влажности около 0,9, что проверяют отбором проб из насыпи. После -jToro наружную

поверхность 12 по контуру проезжей части дороги уплотняют. После чего трубы для шнуров 5 извлека от из оспования 2, нагретые газы подают с одной стороны, а ваку- умирование скважин с лтругой стороны чередуют попеременно через 4 ч, пока температура грунта 1 не достигает во всех точках насыпи 2-800°С, что проверяют термопарами 13 типа ТХА-УШ с самопишущими приборами 14 типа ЭПП-9М па 24 точки.

Сравнение предлагае.мого способа с из.- 50 вестным дано в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность сократить расход тепловой энергии от 22 до 31%, длительность процесса на 9-22%, а трудоемкость работ в 1,3-1,4 раза.

Общая длительность процесса, ч

44

40

36

48

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению насыпного основания автомобильных дорог с его укреплением термическим воздействием, и направлено на снижение энергозатрат и обеспечение возведения насыпного основания дороги. Известная технология включает образование горизонтальных скважин и примыкающих к ним шпуров, создание слоя разрыхленного грунта с газонепроницаемой поверхностью, введение в слой грунта измельченного твердого топлива, герметизацию скважин и шпуров, генерирование в скважинах горячих газов и нагнетание последних в грунт до сгорания в нем твердого топлива. В предлагаемом изображении образование горизонтальных скважин производят после создания слоя разрыхленного грунта рядами вдоль боковых сторон основания дороги. Во время нагнетания горячих газов в грунт осуществляют попеременное вакууми- рование рядов скважин. Создание слоя разрыхленного грунта ведут путем укладки привозного измельченного грунта, а газонепроницаемой поверхности - путем уплотнения верхней части разрыхленного слоя грунта. Кроме того, во время образования скважин в каждой скважине выполняют перфорацию части ее стенки, обращенной в сторону середины основания. Шпуры в плане размещают в шахматном порядке, а во время укладки привозного грунта осуществляют его увлажнение. Достигается экономия энергии от 22 до 31%, снижается трудоемкость работ в 1,3-1,4 раза. 1 ил., 1 табл. S (Л

Количество циклов нагнетания - вакуумиро- вания скважин, шт.

11

Общий расход тепловой энергии, МДж/м

2260

Общая трудоемкость процесса на 1 м укрепленного грунта, чел.дн мз

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта, включающий образование горизонтальных скважин и примыкающих к ним щпуров, создание слоя разрыхленного грунта с газонепроницаемой поверхностью, введение в слой грунта измельченного твердого топлива, герметизацию скважин и щпуров, генерирование в скважинах горячих газов и нагнетание последних в грунт до сгорания в нем топлива, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и обеспечения возведения насыпного основания дороги, образование горизонтальных скважин производят после создания слоя разрыхлен10

2380

2420

2960

1,90

1 ,86

2,70

ного грунта ряда ми вдоль боковых сторон основания дороги, во время нагнетания горячих газов в грунт осуществляют попеременное вакуумирование рядов скважин, создание слоя разрыхленного грунта ведут путем укладки привозного измельченного

грунта, а газонепроницаемой поверхности - путем уплотнения верхней части разрыхленного слоя грунта, причем во время образования скважин производят выполнение в каждой скважине перфорации части ее стенки, обращенной в сторону средины основания, размещение щпуров в плане ведут в шахматном порядке, а во время укладки привозного грунта осуществляют его увлажнение.