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

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к области укрепления грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению грунта термическим воздействием. Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение основной и вспомогательной скважин, герметизацию основной скважины, сжи гание в ней горючих смесей и нагнет нке горячих газов в грунт tlT. Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепл ния грунта, включающий бурение сква жины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетани горячих газов в грунт 2. Недостатком указанных способов является относительно низкая производительность, которая не превышает 1,1-1,6 м/сут.из-за малой газопрони цаемости грунта в горизонтальном направлении и ограниченной площади фильтрации горячих газов в грунт. Цель изобретения - повышение производительности . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, сжигание горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт, пвред- герметизацией скважины осуществляют образование соединенных с ней прорезей, после нагнё-тания горячих газов в грунт стенку скважины - охлаждают, а прорези заполняют твердекицим материалом.. При этом прорези образуют параллельно продольной оси скважины в радиальном направлении, а их количество определяют из соотношения ±А где b - глубина прорези от оси скважины до внешней границы укрепляемого массива, м; Гр - радиус скважины, м; Гр - радиус укрепляемого массива грунта, м; а - показатель линейной скорости обжига грунта, м/ч; t - продолжительность нагнетания горячих газов, м/сут. При этом прорези в радиальном направлении образуют длиной, определяемой из соотношения

прорези образуют перпендикулярно продольной оси скважины в виде расположенных по ее высоте секторных полостей, расстояние между которыми определяют из соотношения

)

)

где а опытный показатель скорости

обжига грунта в вертикально ; направлении, , i Кроме того, секторные полости размещают в смежных рядах со смещением на угол, равный 43-47 , а их глубину в радиальном направлении определяют из зависимости

1 , г - -12. о Р 2

На фиг. 1 изображена скважина и соединенные с ней вертикальные прорзи, продольный разрез; на фиг, 2 расположение вертикальных прорезей, вид в плане; на фиг. 3 - вариант горизонтального расположения проревей; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг.

Технология осуществления способа заключается в следующем.

Первоначально бурят скважину 1 и параллельно ее оси 2 в радиальных плоскостях в укрепляемом массиве : грунта 3 образуют сообщающиеся со скважиной 1 прорези 4 толщиной 2-3 см. Верхнюю часть 5 прорезей 4, проходящую в рыхлом поверхностном слое грунта, тампонируют, например уплотнением грунта б.

После этого скважину 1 герметизируют затвором с форсункой 7, подают горючую смесь, сжигают ее и горячие газы через стенки 8 скважины 1 и прорези 4 нагнетают в укрепляемый массив грунта 3. Сжигание горючих смесей.осуществляют, пока расчет-. ная температура не достигнет внещней границы 9 укрепляемого массива грунта 3. Величина .-расчетной: температуры зависит от цели обжига. Для устранения просадочности она составляет 300-400 С, для ликвидации пучинных свойств - 500°С, а для изготовления из укрепленного грунта конструкций в виде свай, столбов, подпорных стен, в грунте - не менее .

После сжигания горючих смесей стенки 8 скважины 1 охлаждают до температуры, достаточной для дальнейшего производства работ, например при заполнении прорезей цементно-песчаным раствором, до 60-80 С.

Затем прорези заполняют твердеющим материалом.

При изготовлении из грунта фун.даментов, обделок шахтных стволов, подпорных и других стен прорези 4

образуют по оси 10 их контура, используя явление интерференции теплового и газового полей от смежных прорезей 4 и образование равнодейст вующей 11 теплового и газового потоков 12.

При выполнений скважины 1 по второму варианту технологические операции выполняются в следующей последовательности.

5 Бурят скважину 1, опускают в нее трубчатый шаблон и с помощью рычажных приспособлений на нескольких горизонтах 13 по высоте скважины 1 перпендикулярно и симметрично.ее оси 2 в укрепляемом массиве грунта 3 (Образуют секторные прорези 14 радиусом, определяемым из соотношения (1), на расстоянии по высоте скважины 1 , определяемом из соотношения

(2).

Далее операции выполняются в той же последовательности, как и в первом случае

Пример 1. На участке работ осуществлялась термическая обработка лессового грунтового основания-с просадочной толщей 8 м отдельными опорами диаметром 2 м. Расчетная-., температура ликвидации просадочнос5 ти грунта , показатель линейной скорости обжига 0,03 м/ч. .Работы вьтолнялись на двух соседних площадках с изменением числа в.ертикальных прорезей 4 от 3 до б на каждой из

0 скважин 1,- которые были пробурены при помощи станка ПВВС-15 диаметром 0,2 м. Прорези 4 выполнены толщиной 3 см с помощью вдавливающего приспособления на базе бульдозера Д-494

5 глубиной Ь 0,4 м.

В скважинах 1 сжигалась горючая смесь из жидкого топлива теплотворной способностью 42 мДж/кг и сжатого воздуха от компрессора ПКС-б, подаваемых, под давлением 0,04 МПа через форсунки 7. Работы велись, пока термопары ТХА-УШ, установленные на внешнем контуре 9 укрепляемого массива грунта 3, не показали температуру 350°С.

5 в табл. 1 приведены результаты сравнительного анализа работ по термическому укреплению грунта известным и предлагаемым способами.

Количество прорезей, шт Продолжительность обжига, ч Производительность, м/сут

Пример 2. На участке работ выполнялся обжиг лессового грунта столбами диаметром 1,4 м..Для этого с пометою станка ПВВС-15 пробурены скважины 1 диаметром 0,2 м на глубину 5 м. Скважины 1 по высоте разрезаны секторными прорезями 14 радиусом 0,65 м, толщиной 3 см телескопическими рычажными приспособления.ми с обадей длиной режущего ножа, равной 0,6 м. Прорези 14 по высоте выполнялись через 1,5м друг от друга и на 0,5 м от забоя скважины 1, в которой сжигались горючие смеси из жидкого топлива теплотворной способОбъем укрепляемого грунта вокруг кгшдой скважины, м

Скорость обжига грунта

в горизонтальном направлении,

в вертикальном

направлении, м vч

Продолжительность подготовки скважин к нагревания грунта, ч

Расход жидкого топлива

на 1 м укрепленного

массива грунта, кг

Производительность,

м/сут

Результаты проверки предлагаемого способа на практике показывают, что предлагаемое термическое укрепление

Таблица 1

3

6

53 3,64

36 5,35

ностью 42000 кДж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от передвижного 20 компрессора ЗИФ-55 под давлением 0,08 МПа.

Испытанием грунта установлено, что скорость обжига (а и ag) в гори25 зонтапьном и вертикальном направлении для температура составляет, соответственно, 0,1 и 0,18 ,

Работы по укреплению грунта завершены через 25 ч. Одновред«енно осу,Q ществлялся обжиг грунта известным способом, который продолжался 81 ч. Результаты работ приведены в табл.2,

Таблица 2

8,5

0,1 0,18

25

47 4,85

грунта позволит повысить производительность в 3,2-4,8раза при одновременной экономии топлива на 31% и снижении себестоимости обжига грунта на 14-27%. Формула,изобретения 1.Способ термического укреплени грунта, включающий бурение скважины ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горя чих газов в грунт, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, перед гер метизацией скважины осуществляют об зование соединенных с ней прорезей, после нагнетания горячих газов в грунт стенку сква)йины охлаждают, а прорези заполняют твердеющим материалом. 2.Способ поп.1,отличаю щ и и с я тем, что прорези образуют параллельно продольной оси скважины в радиальном направлении, а их количество определяют из соотношения

b - глубина прорези от оси скважины до внешней границы укрепляемого массива, м; Гд- радиус скважины, м Гр- радиус укрепляемого массива грунта, м;

показатель линейной скорости

Э обжига грунта, м/ч;

- г - о

Ь о- Р 2

Источники информации, .принятие во внимание при экспертизе

Фиг.