Способ термического укрепления грунта Советский патент 1982 года по МПК E02D3/11 

1

Изобретение относится к укреп- лению просадочного грунта при строи .тёльстве зданий и сооружений, в част ности к укреплению грунта термическим воздействием и может быть использовайо для возведения подземных сооружений .

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение ряда скважин, их герметизацию, сжигание в скважинах горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт и введение в скважины заполнителя 1.

Наиболее близким к предлагаемому .является способ термического укрепления грунта, включающий бурение ряда горизонтальных скважин, их герметизацию, подачу в скважины горючих смесей, их сжигание, нагнетание горячих газов в грунт, армирование стенок скважин и введение в них заполнителя Г21.

Недостаток указанных способов заключается в том, что они рассчитаны

ЛИШЬ на равнопрочное укрепление массива грунта и не обеспечивают создания из грунта монолитной обделки в виде замкнутого контура горизонтальной выработки тоннельного типа, прокладываемой в откосе, а это существенно ограничивает технические возможности термического укрепления грунта.

Цель изобретения - обеспечение создания из грунта монолитной обделки горизонтальной выработки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение ряда горизонтальных скважин, их герметизацию, подачу в скважины горючих смесей, их сжигание, нагнетание горячих газов в Грунт, армирование стенок скважин и введение в них заполнителя, после бурения скважин боковых стенок контура осущест;вляют образование в них расположенных в шахматном порядке направленных виерх углублений. нагнетание горячих газов в грунт ведут одновременно во всех скважинах контура, в качестве заполнителя нижних скважин контура применяют дренирующий материал, а бурение скважин контура производят на расстоянии между их центрами, определяемом из соотношения , h f-oTW S где Го L b радиус скважин, м, глубина скважины, м, минимальная тощина стенок контура, м, опытный коэффициент скорост укрепления, , t - продолжительность укреплени JP - . На фиг. 1 схематически изображены горизонтальные скважины, размещенны в откосе, продольный разрез на фиг скважины и подземная выработка, поперечный разрез. . Технология способа заключается в следующем. Вначале бурят горизонтальные скв жины 1 с внешней стороны замкнутого контура подземной выработки 2 на расстоянии, определяемом из соот ношения (1). Нижние скважины 3 при необходимости бурят с наклоном для обеспечения водоотвода, а в боковых стенках выработки 2 образуют в шахматном порядке вертикальные направленные вверх углубления k, После эт го скважины 1 и 3 герметизируют зат рами с форсунками 5, подают в них г рючие смеси, сжигают Их, а горячие газы нагнетают в укрепляемый грунт 6 пока расчетная темпё затура, например 600-900°С, не достигает его внеш него контура 7После этого горизонтальные скважины 1 армируют и заполняют твердеющим раствором или бетоном, а нижние скважины 3 заполняют дренирующим материалом. Затем неукрепленный грунт 8 извлекают.из выработки 2, а ее внутреннюю поверхность 9 выравнивают по слою,грунта 10, нагретого до бОО-ЗОО С, и покрывают, например, торкретбетоном по сетке 11. В тех случаях, когда боковые стен .ки и перекрытия выработки 2 нагружены незначительно, сжигание горючих смесей в скважинах 1 и 3 осуществляют поэтапно, через одну скважину, а армирование 12 скважин 1 не производится. Бурение скважин 1 и 3 на заранее установленном расстоянии друг от друга дает возможность получить укрепленный массив однойТОЛЩИНЫ, а сжигание горючих смесей в каждой скважине 1 и 3 ускоряет процесс обжига. Выравнивание внутренней поверхности по слою, нагретому до , осуществляют в том случае, когда укрепленный грунт непосредственно не подвергается многократному замерзанию-оттаиванию, если же такое замерзание и последующее оттаивание в процессе эксплуатации сооружения не исключается, то грунт на поверхности должен быть обожжен при температуре В скважинах 1, образующих боковые стенки выpaбoтkи 2, выполняют углубления Ц для интенсификации процесса укрепления грунта за счет снижения технологических потерь в горизонтальном направлении. Пример,-На участке работ осуществляется термическое укрепление грунта в подземной .выработке 2, размещенной на откосе,- сложенном из покровного суглинка.- Периметр выработки 2 в поперечном сечении 23 м, длина 8 м. Бурят 16 скважин 1 и 3 диаметром 0,2 м станком П8ВС-15 с горизонтальной приставкой. Расстояние между скважинами h 1,4 м. Нижние три скважины 3 выполняют с уклоном наружу, а в шести скважинах 1, образукядих баковые cteHb выработки 2 с помощью вдавливающего приспособления, выполняют вертикальные углубления k высотой 0,15 м и. диаметром 3 см. В скважинах 1 и 3 сжигают горючие смеси из жидкого топлива теплотворной способностью k2 м Дж/кг и сжатого воздуха, подаваемого под давлением 0,06-0,1 МПа от компрессора ЗИФ-55. Обслуживание затворов с форсун-ками 5 и контроль режима горения в скважинах 1 и 3 осуществляется операторами с передвижных подмостей портального типа. Обжиг продолжается 123 ч. После этого скважины 1 бетонируют с помощью бетононасоса С-296 бетоном марки 100, а скважины 3 заполняют гравием. Затем грунт из внутренней части выработки 2 извлекают, а внутреннюю поверхность 9 выравнивают по контуру температуры обжига 600 С, и на нее с помощью цемент-пушки С-320 наносят слой торкретной штукатурки. Для сравнения расхода воздуха, топлива и стоимости укрепленного до 927 897 равных температур грунта одновременно осуществляют обжиг подпорной стены в грунте по известному способу. Результаты испытаний приведены в таблице.

Расход энергетических ресурсов на 1 м укрепленного грунта

Применение предлагаемого способа на практике позволит снизить расход энергии сжатого воздуха в 1,58 раз, топлива - в 1,26 раз и oднoвpe teннo уменьшить стоимость обжига на 9 Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта, преимущественно в виде замкнуто- 30 го контура на откосе, включающий бурейие ряда горизонтальных скважин, их герметизацию, подачу в скважины горючих смесей, ик сжигание, нагнетание горячих газов в грунт, армиро- 35 вание стенок скважин и введение в них заполнителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения создания из грунта монолитной обделки гори- Зонтальной выработки, после бурения о скважин боковых стенок контура осуществляют образование в них расположенных в шахматном порядке направленных вверх углублений, нагнетание горячих газов в грунт ведут одн1Эвременно во всех скважинах контура, в качестве заполнителя нижних скважин контура применяют дренирующий материал, а бурение скважин контура производят на расстоянии между их центрами, определяемом из соотношения

(i-iN)

-радиус скважины, м

где Го

-глубина скважины, м,

L b

-минимальная толщина стенок контура, м,

CL

опытный коэффициент скорости укрепления, м /ч,

t продолжительность укрепления грунта, ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Е 02 D 3/10, 1979.