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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

Изобретение относится к укреплению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к устройствам для термического укрепления грунта.

Известно устройство для упрочнения грунта, включающее герметизирующий элемент со спиральной нарезкой по наружной поверхности и проходящий через него воздуховод для подачи в обжигаемую часть скважины горячего воздуха, предварительно нагретого на поверхности в специальных стационарных или передвижных нагревательных агрегатах lJ.

Недостаток этого устройства заключается в большой металлоемкости при относительно низкой теплопередаче, что ограничивает возможность ее эффективного использования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термического укрепления грунта, включающее герметизирующий затвор со спиральной нарезкой на наружной поверхности, стакан, размещенные в нем воздуховод и электрический нагреватель С2.

Недостатком да нного устройства является то, что конструктивное решение элементов подачи воздуха в

ГРУНТА

скважину и его распределения в ней, а также электрического нагревателя, не обеспечивают в процессе обжига устойчивой и paвнoмeprtoй теплопередачи в основном из-за изменения в процессе термического укрепления влажности и газопроницаемости грунта, что замедляет процесс укрепления, а необходимость бурения скважины с

10 умесьшающимся диаметром для закрепления устройства вызывает дополнительные трудозатраты, особенно при необходимости его перемещения вйутрь укрепляемого массива грунта.

15

Цель изобретения - интенсификация процесса и снижение трудоемкости эксплуатационного обслуживания,

: Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем гер20метизирующий затвор со спиральной, нареэкрй на наружной поверхности, стакан, размещенные в нем воздуховод и электрический нагреватель, стакан снабжен расширякяцимся при

25 нагреве кольцевым oтceкateлeм с прямозубой наружной нарезкой и выполнен с расположенной в его верхней части проточкой для фиксации отсекателя, а воздуховод - в виде коак30сиально расположенных труб, внутренняя из которых размещена в элект рическом нагревателе и пропущена через днище стакана, причем последнее имеет перфорацию. При этом нагреватель выполнен в виде трубчатого экрана с винтообразно расположенными на нем нагре вательными элементами и закреплен при помощи.перфорированных дисков в наружной трубе воздуховода. На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1. Устройство имеет герметизирующий раствор 1 со спиральной нарезкой на наружной поверхности, закреп ленный при работе в устье скважины 2, прикрепленную к затвору 1 наружную трубу 3 воздуховода с крышкой 4 на которой расположены патрубки 5, смотровой глазок 6, клеммы 7, соосно состыкованный с трубой 3 при помощи кронштейнов 8 стакан 9 с расположенной в его верхней части проточкой 10 для фиксирования на стака не 9 расширяющегося при нагреве кол цевого отсекателя 11 с прямозубой наружной нарезкой 12, коаксиально расположенную в трубе 3 внутреннюю трубу 13, нижний конец которой пропущен через перфорированное днище 14 стакана 9, охватывающий трубу 13 трубчатый секционный экран 15 элект рического нагревателя, н агревательные элементы 16 которого расположен винтообразно на поверхности секций и перфорированные диски 17 для закр ления секций экрана 15 внутри наруж ной трубы 3 воздуховода. Устройство работает следующим об разом. В скважину 2 через предварительно установленный затвор 1 герметизирую щий ее устье, опускаются наружная 3 и внутренняя 13 трубы воздуховода, к наружной трубе 3 при помощи кронштейнов 8 заранее прикрепляется ста кан 9. В зависимости от глубины обжига трубы 3 и 13 могут составляться из отдельных секций, верхняя секция тр бы 3 крепится к герметизирующему затвору 1 и плотно закрывается крыш кой 4. На клеммы 7 крышки 4 подается безопасное напряжение, равное 36 В Тоководами служат наружная 3 и внут ренняя 13 трубы воздуховода, от которых электрический ток подается на нагревательные элементы 16... Вначале тепловой поток от элементов 1 разогревает стакан 9, перфорированные диски. 17,. секции экрана 15 и внутреннюю трубу 13. В процессе нагрева наружной трубы 13 происходит нагрев и кольцевого отсекателя 11, который изготовляется из специальных материалов с заданным коэффициентом линейного расширения. Расширяясь при нагреве, он врезается в грунт прямозубой нарезкой 12, отсекая при этом рабочее пространство в скважине 2, что уменьшает тепловые потери. Стакан 9, представляющий собой радиационный излучатель, который разогреваясь до температуры порядкаЦОО С, воздействует на стенки скважины 2 лучистой энергией. Затем через патрубки 5 по наружной 3 и внутренней 13 трубам воздуховода в рабочее пространство скважины 2 подается поток сжатого воздуха, который омывает раскаленные элементы, нагревается и становится высокотемпературным теплоносителем. Далее воздух проникает в поры грунта, нагревая его до 600-900с, в результате чего грунт нагревается и спекается, образуя прочный массив. Процесс обжига визуально контролируется через смотровой глазок 6. Обжиг скважины 2 осуществляется по этапам снизу вверх. После обжига нижней части скважины 2 прекращается подача электроэнергии и происходит охлаждение рабочего объема скважины, конструктивных эл зментов устройства, находящихся в нем, а также обожженного грунтового массива. При охлаждении тепловой отсека-тель 11 принимает свое первоначальное положение. Зат.ем скважина 2 подготавливается для обжига следующего участка за счет укорачивания наружной 3 и внутренней 13 труб, верхняя часть которых выполняется из отдельных стыкуемых участков. Процесс термического укрепления грунта повторяется. Но в начальный период по внутренней трубе 13 подается под давлением тампонажная смесь в обожженную часть скважины, а по наружной трубе 3 - сжатый воздух, который оттесняет возможные газообразования и испарения в поры грунта. После окончания тампонирования по трубе 3 снова подается в рабочее пространство скважины 2 дополнительный поток сжатого воздуха для усиления теплообмена. Благодаря выполнению устройства со сплошным стаканом в виде радиационной трубы и с воздуховодом в виде наружной и внутренней коаксиально расположенных труб улучшаются условия конвективного отбора тепла. Применение теплового отсекателя позволяет использовать для обжига буро. вые скважины постоянного по глубине диаметра, что сокращает трудоемкость буровых работ, а также работ по оборудованию, перестройке и демонта