Способ термического укрепления грунта

Союз СоветскияСоциалистическихУвслублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1977570(22) Заявлено 08. 06. 81 (21) 3295740/29-33 Р 11 М К 11 з Е 02 О 3/11 с присоединением заявки М 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет " Опубликовано 3(11182. Бюллетень М 44 Дата опубликования описания 30,11.82 1331 УДК 624.1389(72) Авторыизобретения А.П. Юрданов и Ю.А. 10 рданов Московский ордена Трудового Красного Знамени-ннжацЕрно; строительный институт им. В,В. Куйбышева(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грун-,та термическимвоздействием, и можетбыть использовано при укреплении оснований, откосов, изготовлении свайи подпорных стен,Известен способ термического ук-,репления грунта, включающий бурениескважины, герметизацию ее затвором,сжигание горючих смесей, нагнетаниегорячих газов в грунт (1)Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ, термического укрепления грунта, включающий бурениескважины, размещение.в ней трубопровода, герметизацию устья скважины,.подачу в нее горючих смесей, роэжигсмесей с образованием факела по всейвысоте скважины и нагнетание горячихгазов в грунт (21.Недостатки указанных способов заключаются в перегревании устья скважины, что приводит к непроизводительным потерям тепловой энергии на5-15 и, следовательно, снижению эффективности способовЦель изобретения - повышение эффективности за счет снижения теплопотерь,Поставленная цель достигается согласно способу, включающему бурение ЗО скважины, герметизацию ее устья, подачу в скважину горючих смесей с образованием факела по всей высотескважины и нагнетание горячих газов в грунт, при котором подачу горючих смесей осуществляют вверх и вниз по ,высоте скважины, причем место подачи последних определяют из соотношенияЙ=,ЯНФ1 н 1) н1 Ъгде й - расстояние от дна скважиныдо места подачи горючих смесей, м;Н - глубина скважины, м;Ч - средняя скорость горячих ганзов прн входе в грунт нижеместа подачи горючих смесей, м/ч;у - средняя скорость горячих газов при входе в грунт вышеместа подачи смесей, м/ч;0 - средний диаметр скважины нинже места подачи смесей, м;0 - средний диаметр скважины выВше места подачи смесей, м,На чертеже изображена скважина с размещенным в ней оборудованием для подачи и сжигания горючих смесей, продольный разрез.. Способ осуществляют следующим образом.Вначале бурят скважину 1, при этом диаметр не может быть разным по высоте. Затем в ствол скважины 1 опускают трубопровод 2 на высоту от 5 виза скважины 1, определяемую из соотношения (1). В трубопроводе 2 торец имеет отводы 3, направленные вниз и вверх скважины 1. Нижнюю часть трубопровода 2 опирают на стенку скважиО Мы 1 тремя кронштейнами 4. Перед герметизацией скважины 1 затвором 5 устье ее теплоизолируют, например, шнуровым асбестом 6. После монтажа затвора 5 трубопровод 2 подключают к внешней сети 7, подающей топливо и сжатый воздух, при этом сжатый воздух одают. исходя из соотношения 0,267 нм /мДж, а воздух для регулиро3вания температуры нагнетают через 20 кольцевой зазор 8 по внешней поверхности трубопровода 2, факел зажигают одновременно при помощи электрического или иного запальника 9, а его длину в нижней 10 и верхней 11 частях 25 скважины 1 регулируют величиной создаваемого в ней избыточного давления.По мере сжигания горючих смесей дополнительный воздух для Регулирования температуры проходит между внутренней 12 и внешней перфорированной 13 трубами трубопровода 2, препятствуя воспламенению горючей смеси в нем, а выходящий из верхних отверстий 14 воздух дополнительно теплоизолирует устье скважины 1 и нижнюю часть затвора 5. Сжигание горючих смесей прекращают при достижении расчетной тем- пературы обжига (например, для устра. нения просадочных свойств грунтов 300-400 С; прн ликвидации пучинных 40 свойств - 500-600 фС)внешнего контура 15 укрепляемого массива грунта 16, что определяется термопарами 17.Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ перед известными. Так размещение торца трубопровода на расстоСпособ Показатели Известный Предлагаемый 124 124 3844 4774 1,91 Формула изобретения Способ термического укрепления г,. н 65 та,включающий бурение скважины,герметнОбъем обожженного грунта, м Израсходовано топлива, кгПроизводительность обжига, м /чЭ Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет сократить расход топлива на 24 и продолжительность обжига на 14. янин, определяемом из соотношения(1), дает возможность. обогреватьгрунт стенок верхней части скважины1 восходящим потоком горячих газов суменьшением температуры по направлению к устью, которое является наиболее слабым местом с точки зрениятепловых потерь в атмосферу.Зажигание факела одновременно навсю глубину скважины 1 сокращает продолжительность вывода ее на рабочийрежим.Доведение состава горючей смеси досоотношения 0,267 нм /мДж позволяет3уменьшить размер трубопровода 2 и упростить его конструкцию. При этом установлено, что для охлаждения горючей смеси достаточно воздуха, необ"ходимого для регулирования температуры газов, если его пропускать черезкольцевой зазор по внешней поверхности трубопровода 2. Теплообмен в верхней части скважины 1 улучшается, еслиее устье и нижнюю часть затвора 5 охлаждать воздухом через перфорационные отверстия 14, Расположенные вверху трубопровода 2,П р и м е р, На участке работ осуществляют термическое укреплениелессового просадочного грунта на высоту 11 м. Скважины пробуривают установкой УБМдиаметром 0,15 м.Сжигают горючие смеси из газовоготоплива теплотворной способностью32 мДж/кг и сжатого воздуха, нагнетаемого компрессором ЗИФс избыточным давлением 0,1-0,23 МПа. Обжигпродолжают 65 ч; на 1 м грунта, укрепленного до температуры не ниже350 С затрачено по 31 кг газовоготоплива.Одновременно на площадке осуществляют обжиг известным способом, ко- Эторый продолжают 74 ч; на каждый 1 мгрунта израсходовано по 38,5 кг топлива,Результаты сравнения приведены втаблице." + ч,ь.о,Корректор У. Пономарен ямков оставител ехред А.А Лежнина едакт Тираж 709 ПИ Государствен делам изобрете Москва, Ж,Заказ 9138/3 исно Поного комитета СССний и открытийРаушская наб., д. Н 4/5 303 лиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна зацию ее устья, подачу в скважину горю:чих смесей с образованием факела повсей высоте скважины и нагнетаниегорячих газов в грунт, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет. снижениятеплопотерь, подачу горючих смесейосуществляют вверх и вниз по высотескважины, причем место подачи последних определяют из соотношения где" расстояние от дна скважиныдо места подачи горючих смесей, муН - глубина скважины, м;" средняя скорость горячих нгазов при входе в грунт ниже места подачи горючих смесей, м/чу- средняя скорость горячих гае. зов при входе в грунт вышеместа подачи смесей, м/ч;3 н - средний диаметр скважиныниже места подачи смесей,м Э - средний диаметр скважины выше места подачи смесей, м. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 617520, кл. Е 02 О 3/10 1976,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3245339/29-33,кл. Е 02 О 3/11, 06,0281,