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

. - : I

Изобретение относится к укреплению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению просадочных грунтов термическим воздействием.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, монтаж в ней электронагревателя, подключение его к источнику питания электроэнергией и спекание грунта 1 .

Наиболее близким к предлагаемому является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, укрепление ее стенки, размещение в скважине электронагревате,ля, введение в нее заполнителя, подачу к электронагревателям электрической энергии и нагрев грунта до спекания 2.

Недостатки указанных способов заключаются в относительно низкой несущей, способности образованного из грунта столбчатого массива на срез.

а также в неизвлекаемости электронагревателя одноразового применения, что повышает стоимость укрепления грунта.

Цель изобретения - повышение производительности и экономия энергии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, размещение в ней электронагревателя, введение в скважину заполнителя, подачу к электронагревателю электрической энергии и нагрев грунта до спекания, (1осле бурения скважины производят вдавливание в стенку скважины арматурного каркаса, в качестве заполнителя применяют материал с температурой плавления,. превышающей температуру плавления грунта на 600-800 С, а нагрев грунта ведут в течение времени, определяемого из соотношения

. )() (i)

де DO диаметр скважины, м, И - глубина скважины, м бк, толщина арматурного каркаса, м,

Sb

толщина- защитного слоя, м,

а опытный коэффициент скорости нагрева грунта до спека- ния, м /ч. На фиг. 1 схематически изображена скважина с размещенными в ней элект-ю ронагревателями, арматурным каркасом и термостойким материалом, продольный разрезу на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг.1. Технология способа состоит в еле)С(ующем. Вначале бурят скважину 1, опускают в нее арматурный каркас 2 и с помощью вдавливающего приспособления с цилиндрическим пуансоном, (не показано) втапливают арматурный каркас 2 в стенку 3 скважины 1 таким образом, чтобы образовался защитный слой А, предохраняющий арматурный каркас 2, Затем грунт в стенке 3 скважины 1 уплотняют, например, механическим лидером с большим; чем скважина 1 диаметром. После этого в скважине 1 монтируют электронагреватель 5 фиксируя ег положения нижним диском 6, пространство между стенками 3 скважины 1 и электронагревателем 5 заполняют термострйким материалом 7, например песчано-графитовой смесью с температурой начала спекания 1800 2000с, и закрепляют электронагреватель 5 верхним диском 8. Затем подключают электронагреватель 5 к внешнему источнику 9 питани электроэнергией и спекают грунт 10 в течение времени| определяемого из соотношения (.1), пока расчетная температура не достигнет, внешнего контура 11 спекаемого грунта 10. После этого электронагреватель 5 и термостойкий материал 7 извлекают из скважины 1, а ее ствол заполня ют гру,нтом или бетоном. При этом вдавливание арматурного каркаса 2 в массив грунта до его спекания по.зволяет увеличить его сце

ление со спекшимся грунтом после охлаждения в 1,2-1,35 раз, чего не удается достигнуть при погружении арматуры в расплавленный грунт, а введение в скважину 1 термостойкого материала 7 обеспечивает равномерное спекание грунта по высоте скважины 1, отвод испаряющейся из грунта воды во время его спекания и многократное использование электронагревателя 5 за счет применения термостойкого заполнителя скважины 1, который в процессе укрепления грунта остается рыхлым. Уплотнение грунта стенки скважины 1 увеличивает его теплопроводность, что позволяет сократить продолжительность работ. . Пример. На участке работ осуществляют термическое укрепление грунта в виде сваи с применением электронагревателей из термографитовых электродов ТСЭ-2500 с температурой нагревания . Скважину 1 бурят на глубину 5 м бурильной установкой на базе АБВ-5 диаметром 0,3 м. Электронагреватель 5 подключается -к внешней электрической сети 9- через трансформа1 ор. Напряжение применяют.в пределах 30-50 В, а силу тока - 2000;2500 А. Арматурный каркас 2 вдавливают в стенку 3 скважины 1 с образованием защитного слоя k толщиной 5 см, который затем уплотняют вдавливанием металлического лидера диаметром 0,35 м. В качестве термостойкого материала используют песчанографитовую смесь состава 8:1 с температурой начала спекания, превышающей температуру спекания грунта на . После подключения электронагревателя 5 к источнику 9 питания спекание грунта ;осуществляют в течение Ц ч. Затем электронагреватели 5 и песчано-графитовую емесь извлекают из скважины 1, а ее ствол забивают местным грунтом. Одновременно осуществляют термическое укрепление грунта известным способом. Результаты испытаний приведены в таблице.

Продолжительность спекания грунта, ч

Расход тепловой энергии на 1 м грунта, мДж

Несущая способность сваи на срез, мПа

k

11

3,8

3990 16,2

Испол(зование на практике предложенного способа позволяет повысить несущую способность образованных из грунта свай на срез в 4,2 раза, снизить расход электроэнергии на 21, сократить длительность процесса в 2,75 раз, а стоимость работ - на 19%. .

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, размещение в ней электронагревателя, введение в скважину заполнителя, подачу к электронагревателю электриС4еской энергии и нагрев грунта до спекания, отличающийся тем, что, с целые повышения производительности и экономии энергии, после бурения скважины производят вдавливание в стенку скважины, арматурного каркаса, в качестве заполнителя применяют материал с

температурой плавления, превышающей температуру плавления грунта на 600-800 С, а нагрев грунта ведут в течение времени, определяемого из соотношения

(.)(1) . а

где - диаметр скважины м, Ч - глубина скважины, м 6 - тол1цина арматурногокарJ каса, м, . « i - толщина защитного рлоя, И - опытный коэффициент

скорости нагрева грунта до спекания, м /ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 92567, кл. В 02 D 3/12, 1950.