Способ термического укрепления грунта Советский патент 1981 года по МПК E02D3/11 

1

Изобретение относится к строительству оснований различных сооружений на просадочных грунтах путем их термического укрепления.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючих смесей.и обжиг грунта при избыточном давлении 1.

Известен также способ термического укрепления грунта, включающий образование основной и.вспомогательных скважин, герметизацию основной скважины, сжигание .в ней горючих смесей, подачу горячих газов в грунт под избыточным давлением и отвод газов из грунта 2 .

Существенными недостатками ука- занных способов являются неравномерное распределение влаги и. температуры внутри укрепленного массива, грунта при относительно продолжительном его укреплении, примерно 1,1-1,2 м/сут, и большой расход воздуха, что снижает производительность и требует значительных затрат энергии и топлива.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термического укрепления грунта/ включающем образование основной и вспомогательных скважин, герметизацию основной скважины, сжиганиев ней горючих смесей, подачу горячих газов в грунт под избыточным давлением и отвод газов из грунта, образование вспомогатель0ных скважин ведут..равномерно вокруг основной. При этом вспомогательные скважины выполняют в виде витков спирали и размещают от внешней границы укрепляемого массива грунта

5 на расстоянии, определяеь.1ом из соотношения

где Ъ - расстояние между центром

витка спирали и внешней границей укрепляемого массива грунта;

а - шаг спирали.

Кроме того, после образования основной скважины в ее нижней части выполняют симметрично расположенные наклоненные вниз углубления, а вспомогательные скважины выполняют в виде цилиндра из разрыхленного .грунта диаметром, равным 1,2-1,4 диамера основной скважины.

На фиг. 1 изображена скважина с располо)|сенйем вокруг нее вспомогательных скважин в виде витков спирли, продольный разрез; на фиг. 2 то же,с вариантом расположения вокруг нее вспомогательных скважин в виде цилиндров из. разрыхленного грунта; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - специальное приспособление.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначсшьно бурят основную скважину 1, затем вокруг нее образ вспомогательные скважины в виде витков спирали 2 или в виде цилиндров 3 из разрыхленного грунта. Витки спирали 2 размещают в пределах укрепляемого вокруг скважины 1 массива 4 грунта на расстоянии Ъ между центром витка спирали 2 и внешней границей 5 укрепляемого массива 4 грунта, равном oi/2, где а - шаг спирали 2.

После выполнения спираши 2 ее верхнюю часть герметизируют патрубком б с вентилем 7, а основн скважину 1 герметично закрывают затвором 8 с форсункой 9, последню разжигают с опусканием пламени факела 10 .,(фиг. 1) ниже затвора 8 за счет повышения давления воздуха, подаваемого к форсунке 9. По мере сжиганля горючей смеси газы проходят через укрепляемый массив попадают в полость спирали 2 и вместе с парами воды выпускаются через патрубок б в атмосферу. В случае выполнения вспомогательных скважин 1 в виде цилиндров 3, их диаметр принимают равным 1,2-1,4 диаметра основной скважины 1, а диаметр витков спирали 2 выполняется меньше диаметра скважины 1. При превышении глубины основной скважины 1 длины факела 10 первоначально факел 10 опускают в нижнюю часть-1 и постепенно поднимают его вверх.

При осуществлении способа 3 вариантом выполнения вспомогательных скважин в виде цилиндров 3 после их выполнения в основную скважину 1 опускают специальное приспособление в виде трубы 11 с наклонно размещенными штырями 12, а затем в трубу 11 вводят пуансон 13, который вдавливает штыри 12 в массив 4 укрепляемого грунта.Пос этого последовательно извлекают пуансон 13 и трубу 11 со штырями 1 и в массиве 4 остаются углубления Скважину 1 герметизируют затвором с форсункой 9 и далее выполняют те же действия, что и в случае выполнения вспомогательных скважин в виде витков спирали 2.

Процесс укрепления массива 4 грунта эавердается после достижения на его внешней границе 5 необходимой температуры, значение которой составляет, например, для ликвидации просадочных свойств грунта 350-400С, для устранения морозного пучения 500°С, а в случае изготовления конструкций из грунта (сва опоры) температура должна быть не менее .

Пример l.Ha участке работ осуществляется укрепление лессового грунта в виде отдельных столбчатых конструкций диаметром 1 м. С этой целью пробуривается основная скважина 1 глубиной б,5 м и диаметром 0,2 м, вокруг которой также пробуривается спираль 2 диаметром 0,05 м и глубиной 7,5 м. Расстояние спирал 2 от внешней границы укрепляемого массива 4 грунта составляет 0,, а шаг спирали 2 равен 0,4 м. На бурение скважины 1 затрачивается б ч, спиральная прорезь с оборудованием ее патрубком б выполняется за 2 ч. Нагнетание горячих газов в скважину 1 ведется до нагрева грунта на его внешней границе 5 до .

На глинистых грунтах работы по осуществлению предлагаемого способа проводятся в той же последоват4льности, что и на лессовом грунте.

В табл. 1 приведены результаты укрепления грунта по известному и предлагаемому способам.

П р и м ,е р 2. Работы проводятся на глинистом грунте с объемной массой 1,6 т/м и весовой влажностью 0,13. Для укрепления грунта пробуриваются основные скважины 1 (фиг.2) диаметром 0,2 м и глубиной 10 м, внешняя граница 5 укрепляемого массива 4 располагается на расстоянии 1 м от центра скважины 1, вспомогательные скважины 3 выполняются с помощью бура диаметром 0,3 м и располагаются в пределахукрепляемого массива 4 у его внешней границы 5. Скважины 3 бурятся без выемки грунта на глубину Ими равномерно располагаются вокруг основной скважины 1. Затем разжигается форсунка 9 и в скважину 1 под избыточным давлением 0,5 МПа нагнетаются горячие газы до нагрева грунта на внешней границе 5 до 600°С. Одновременно производится укрепление грунта по известном способу.

Результаты термического укрепления грунта по известному и предлагаемому способгии приведены в табл. 2

Применение предлагаемого способа термического укрепления грунта в практике строительства оснований и фундаментов зданий и сооружений позволяет в 1,5-4 раза повысить производительность труда, в 1,3-1,4 раза снизить расход топлива и во столько

же раз снизить энергозатраты на-обеспечение работы сжатым воздухом.

Таблица 1

.

205/82 61/50

3000/3700 2 00/2600

11,2/10,7 7,6/6,8

: В числителе и знаменателе приПоказатели

Объем укрепленного в массиве грунта, м

Расход жидкого топ-лива на 1 м укрепленного грунта, кг

Продолжительность процесса термического укрепленная грунта, сут Формула изобретения 1.Способ термического, укрепления грунта, включающий образование основ ной и вспомогательных скважин, герметизацию основной скважины, сжигани в ней горючих смесей, подачу горячих газов в грунт под избыточным давлениe 1 и. отвод газов из, грунта, от.ли чающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергозатрат, образование вспомогательных скважин ведут равномерно вокруг основной. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что вспомогательные скважины выполняют в виде витков спирали. 3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что вспомогательные ведены данные соответственно по лессовому и глинистому грунтам.

Таблица 2

Способ Известный Предлагаемый

35

35

66

90

2,1 скважины размещают от внешней границы укрепляемого массива грунта на расстоянии, определяемом из соотношениял, а h -, rfte h - расстояние между центром витка спиргши.и внешней границей укрепляемого массива грунта; а - шаг спирали. 4.Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что росле образования основной скважины в ее нижней части выполняют симметрично расположенные наклоненные вниз углубления. 5.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что вспомогательные скважины выполняют в виде из разрыхленного грунта диаметром.

равным 1,2-1,4 диаметра основной скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспё 5тизе

t

2,Авторское свидетельство СССР №538094, кл. Е 02 D 3/14, 1974.

(:J

Фиг. А-А