Способ изготовления грунтовой сваи

(511 Е 02 О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мирования ствол да тепловой эне воздухом произв влажности грунт ствола сваи, ра ла раскатывания сжатого воздуха ду экранами под дое топливо бод мым из соотноше уре еия ж- вер- яедиаметр изготавливаемойсваи, м;диаметр скважины, м;удельная скоростьции в грунт смесиобъемная масса тв(54) (57) С ВОЙ СВАИ, скважины, .ны размеще друга подв грунта пут СОБ ИЗГОТ ключающии тановку н ых на рас ных экран нагнетанО Ч фильтртопливерФм/ (чИП в грун" содержание топли те у стенки сква кг/м;пористость грунт продолжительност ния топлива в гр ранство м ельным их сжигание ей и форм и ц а ю щ ускоренидуха в прос с последова снизу вверх горючих сме сваи, о т л цто, с цель иров и й нагие(71) Московский ордеКрасного Знамени инжный институт им, В.В(прототип),а Трудовогонерно-строительКуйбышева54 (088,8)детельство СССР7/00, 1978.тельство СССР3/11, 1976 ВЛЕНИЯ ГРУНТО- бразованиезабой скважитоянии друг от в, продувку я сжатого возжду экранами перемещением в скважинеание стволас я тем, процесса фора и сокращения расхоргии, продувку сжатым одят до достижения а на внешнем конт аной величине преда после нагнетан в пространство ме ают тонкомолотое т давлением, определ ния1 10066Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении свай из связных грунтов.Известен способ изготовления грун-товой сваи, включающий образование скважины, монтаж топливопровода и бункера с грунтом, подачу в скважину горючих смесей и грунта, сжигание горючих смесей и заполнение скважи ны расплавленным грунтом 1 ). Недостатком этого способа являют,ся большие потери тепла в атмосферу из- за незагерметизированности сква жины, достигающие 25-303, и нерациональное использование тепла при плавлении грунта в стволе скважины для обжига окружающего ее грунта, что снижает эффективность способа. 20Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является способ изготовления грунтовой сваи, включающий образование скважины, установку на забой скважи- И ны. размещенных на расстоянии друг от друга неподвижных экранов, продувку грунта путем нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами споследовательным их перемеще- Зф нием снизу вверх, сжигание в скважине горючих смесей и формирование ствола сваи 2 1.Недостатком этого способа также ,является большой расход .тепловой энергии и медленный процесс формирования тела сваи.Целью изобретения является ускорение процесса формирования ствола и сокращение расхода тепловой энергии.Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления грунтовой сваи, включающему образование скважины, установку на забой скважины размещенных на расстоянии друг от друга подвижных экранов, продувку грунта путем нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами с последовательным их перемещением снизу вверх, сжигание в скважине горючих смесей и формирование ствола сваи, продувку сжатым воздухом производят до достижения влажности грунта на внешнем контуре ствола сваи, равной величине предеЯ ла раскатывания, а после нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами подают тонкомолотое твер 06 2дое топливо под давлением, определяемым из соотношенияЯР аТгде Р - диаметр изготавливаемойсваи, м;Ро - диаметр скважины, м;Ч - удельная скорость фильтрации в грунт смеси топливаи сжатого возудха, м ч МПа);- объемная масса твердого топлива, кг/м;ц - содержание топлива в грунтеу стенок скважины, кг/мЗ;и - пористость грунта;С - продолжительность нагнета-,ния топлива в грунт, ч.На чертеже изображен разрез грунтовой сваи, изготавливаемой описы- . ваемым способом.Способ изготовления грунтовой сваи включает образование скважины 1 и установку на забой 2 скважины 1 размещенных на расстоянии друг от,.друга подвижных экранов 3, уединенных с трубопроводом М. После это" го от компрессора 5 подают в межэкранное пространство 6 сжатый воздух и продувают им укрепляемый массив грунта 7, пока его влажность на внеш-. ней границе 8 не достигнет предела раскатывания, т,е. пока грунт иэ пластичного состояния не перейдет в твердое.Затем компрессор 5 подключают к емкости с молотым твердым топливом 9 и по трубопроводу 4 через пространство между экранами 6 под давлением, определяемым иэ соотношения 1), нагнетают его в грунт 7, Этот процесс заканчивают, когда топливо достигнет границы 8 изготавливаемой сваи, что определяется непосредственным отбором проб грунта. После этого экраны 3 с трубопроводом ч поднимают и процессы продувки укрепляемого массива грунта 7 и нагнетания в него тонкомолотого твердого топлива повторяют. Количество заходок зависит от свойств грунтовых горизонтов и предполагаемой формы изготавливаемой сваи. Образование этой формы достигается изменением величины избы точного давления между экранами 3 и продолжительностью продувки укрепляемого массива грунта 7 сжатым воздухом и нагнетания в него тонкомолотого твердого топлива в соответствии с соотношением 1)., а трубопровод 4 используют в качест-давления, приведенная в соотношенииве топливопровода, устанавливают бун- (1), получена путем решения уравне",кер 10 с грунтом, скважину 1 герме- ния на основе закона сохранения мастизируют затвором 11; подают в сква- З сы вещества.жину 1 по трубопроводу 4 горючие Изменение формы и размеров пред"смеси и из бункера 1 О грунт, сжигают лагаемым способом дает возможностьгорючие смеси и расплавляют грунт 12, уменьшить диаметр скважин, в кото"постепенно заполняя им ствол скважи- рых изготавливаются грунтовые сваины 1, При этом тонкомолотое твердое 1 ф с 80-60 до 20-40 см, что, в своютопливо в укрепляемом массиве грун- очередь, сокращает мощность требуе"та 7 воспламеняется и, сгорая, на- мых буровых установок и продолжительгревает грунт до расчетной темпера- ность их работы и уменьшает количесттуры. Эта температура зависит от во расплавляемого в стволе скважинысвойств грунта и для свай, изменяет- М грунта. При этом устраняется необся от 800 до 900 С,. ходимость делать уширения забоевоДля увеличения несущей способнос.- скважин и применения соответствующе"ти свай цаще всего проиэводи 1 ся уши- го навесного оборудования.рение ствола скважин в их призабой- Уменьшение объема расплавляемогоной части. В предлагаемом способе З грунта в условиях горения топливаэто исключается и. заменяется процес- в окружающем скважину массиве улуч 1 сами продувки грунта сжатым воздухом шает процесс его равномерного прогреи нагнетанием в него тонкомолотого вания по всей площади скважины и со- .твердого топлива на расчетный Радиус. кращает расход тепловой энергии.При этом экраны позволяют ограничить ц: П р и м е р: На участке работ вобласти грунтового массива с разлиц" пылеватом покровном суглинке естест-ными условиями: природными и геомет-. венной влажностью 0,45 изготавлива"рическими размерами сваи. лись грунтовые сваи глубиной 4 м..Применение тонкомолотого твердо Опытом было установлено, чтовлаж"го топлива оправдывается рядом Фак" щ ность на границе раскатывания грунторов: дефицитностью жидкого и газо- та 0,16; удельная скорость .фильтравого топлива, которых в СССР в сум- ции в грунт смеси топлива и воздухаме меньше, чем, например, угля, в ,0,8 м/(ч мПа), содержание топлива3 раза; сравнительно низкой темпера- в грунте у стенок скважин 700 кг/мтурой воспламенения твердого топли" пористость грунта 0 5 В качествеб Мф 4ва, которая не превышает 300 С, тог- топлива принято порошкообразное изда как температура воспламенениякаменного угля теплотбй сгоранияжидкого топлива составляет 500-600 О 21 мДж/кг и объемной массой 1 4 т/и) Ув качестве твердого тонкомолотого тонкость помола частиц топлива ,.топлива, могут быть использованы тоРФ 4 0 025 мм,м4 Е фи отходы леснои и деревообрабатываю- Скважины были образованы установ-щей промышленности. Низкая температу" кой дбУ: диаметром 0,2 и на. глубира воспламенения топлива дает воэ" ну 4 м без уширения забоя. В междуможность его сжигания на всем рас" экранное пространство сжатый воздухстоянии от скважины одновременно. от компрессора ВНподавался под4Продувка грунта сжатым воздухом давлением 0,2-0,3 мПа, а молотоедо приобретения им твердого состоя". топливо при давлениях 0,3-0,5 мПа.ния., т.е. до влажности на пределе Скважина обрабатывалась за две за-раскатывания, обосновывается реэуль- ходки: призабойной высотой 1 м итами экспериментов, которые показа"второй высотой 3 м. ДлительностьфРЮЮли, что дальнеишее обезвоживание продувки сжатым воздухом и нагнетагрунта неэффективно, так как для это" ния топлива в грунт 8-10 ч, продол-го требуются значительные давления жительность заплавления стволов сквапорядка 20-30 мПа или повышение тем" жин 6-10 ч. было обработано 3 сквапературы. Кроме этого, в глинистые, жины с изменением их размера.особенно лессовые грунты, в твердом Одновременно изготавливалась сваясостоянии тонкомолотое твердое топ- по известному способу, результатыливо хорошо нагнетается уже при дав- сравнения приведены в таблице.Известныйспособ Предлагаемый а 1 Скважин Показатепи Диаметр, м скважины О,б 0,2 0,2 0,2 1,2 уширения 0,8 0,8 0,8 0,8 сваи сваи впяте 2,8 1,6 2;2 Общая продолжительность, ц 21 18 20 Расход тепла,1 мДж/мЗ 4100 3360 3110 3600 ВНИИПИ Заказ 2067/47 Тираж 671 Подписное тент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 илиал П Таким образом применение описанного способа позволит сократить продолжительность изготовления сваи в 1,05 - 1,31 раз и уменьшить расход тепловой энергии на 14- 32.