Способ термического укрепления макропористого грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК . . П 9 ЩПЕ 02 г го кремнезема, а после нагрева грунта производят вакуумирование вспомогательных скважин в течение времени,равного времени снижения температу-ры стенки основной скважины до температуры, соответствующей началуреакции образования гидросиликатакальция, а нагнетание горячих газовведут при давлении 0,8-1,0 мПа в интервале температур, соответствующихтемпературам образования гидросиликата кальция и начала его дегидратации, причем вспомогательные скважины образуют от основной на расстоянии, определяемом из зависимости с"и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. А. Н. Косыгина.(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 538094, кл. Е 02 О 3/11, 1974.2, Авторское свидетельство СССР 9 685762, кл. Е 02 О 3/11 1977. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАКРОПОРИСТОГО ГРУНТА вклю,. чающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание в основной скважине горючих смесей, нагнетание горячих газов:в грунт, высуощвание и нагрев грунта, о т л и ч а ю щ и й с я тем,. что, с целью снижения продолжительности процесса и энергозатрат, перед .образованием скважин производят снижение между ними газопроницаемости новерхностн грунта, после высУшивания грунта осуществляют нагнетание в него через скважины порошкообраз ных гидрата окиси кальция и активнопродолжительность нагревания грунта, чпродолжительность вакуумирования грунта, ч,"высота укрепляемого массива грунта, м,скорость укрепления грунтапри нагревании, м/чскорость укрепления грунта при вакуумированни,м /ч.1048053 где ьо - продолжительность нагревания грунта, ч,лв - продолжительность вакуумирования грунта, ч,Нц - высота укрепляемого массивагрунта, м,4 р - скорость укрепления грунтапри нагревании м/ч,скорость укрепления грунтапри вакуумировании, м/ч.На чертеже изображена скважинав укрепляемом макропористом грунте,Разрез, и схема размещения.оборудования и контрольной аппаратуры.ТехнолоГия способа состоит вследующем.Основную 1 и вспомогательные 2скважины образуют после экранировання дневной поверхности между ними,напримерпутем уплотнения грунтатяжелыми трамбовками, на расстояниидруг от друга, определяемом из соотношения (1), и. герметиэируют их затворами 3 с горелками 4 и отводами 5.Затем через горелки 4 в основнуюскважину 1 подают горючие смеси исжигают их при избыточном давлении,а горючие газы б нагнетают в укрепляемый массив грунта 7 до его высушивания. Завершение процесса высушивания определяют моментом прекращения выхода паров воды через отводы5 на вспомогательных скважинах 2при открытых вентилях 8.После этого в осиовную 1 И вспомогательные скважины 2 нагревают тонкомалотые гидраты окиси кальцияСа(ОН) и активный кремнезем 502,например измельченный кварцевый песок, пока они не заполнят поры грунта на участке 9 укрепляемого макропористого грунта 7, Это контролируетсярасходом компонентов, отбором пробгрунта и визуальным осмотром стволовскважин 1,и 2 через смотровые глаз"ки 10 иа отводах 5. Затем в основнойскважине 1 продолжают сжигание смесей при давлении выше 0,.8 мПа и нагревают макропористый грунт 7 в интервале температур начала реакции;образования гидросиликата кальцияСаОфб 0 чНО , которая протекаетпри 160-170 С, до начала его дегидратации, составляющей 500-520 С,В таком интервале температур нагревают грунт стенок 11 соответственновспомогательных 2 и, основной 1 скважин, что проверяют показаниями термопар 12, соединенных с самопишущи-,ми приборами 13, После этого сжигание топливных смесей прекращают ивключают вакуум-насос 14, а основнуюскважину 1 герметизируют, перекрыввентили 8 на.горелке 4 и отводе 5.Процесс вакуумирования укрепляемогомассива макропористого грунта 7 продолжают, пока температура стенкиосновной скважины 1 не снизится до Изобретение относится к строительству оснований и Фундаментов зданийи сооружений на слабых грунтах,в частности к их укреплению путемтермического воздействия.Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурениескважины, герметизацию ее затвором,сжигание в скважине горючих смесейи нагнетание горячих гаера а грунт 1.О Наиболее близким к изобретению , является способ термического укрепления грунта, включающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание в ос новной скважине горючих смесей, нагнетание горячих газов. в грунт, высушивание и нагрев грунта 2 .Недостатком укаэанных способов является их ограниченная область 2 О применения вследствие относительно малой прочности образующегося путем обжига материала, которая непревышает 0,5-2 мПа, что недостаточно для использования обожженных такими способами грунтовых массивов в ка" честве фундаментных и других конструкций в грунте. Кроме того, указанные способы длительны по времени и энергоемкости.Цель изобретения - снижение продолжительности процесса и энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления макропористого грунта, З 5, включающему образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание в основной скважине горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт, высушивание и .40. нагрев грунта, перед образованием скважин производят снижение между ними газопроницаемости поверхности грунта, после высушивания грунта осуществляют нагнетание в негочерез 45 скважины порошкообразных гидрата окиси кальция и активного кремнезема, после нагревагрунта производят вакуумирование вспомогательных скважин в течение времени, равного времени снижения температуры стенки основной скважины до температуры, соответствующей началу реакции образования гидросиликата.кальций, а нагнетание горячих газов ведут йри давлении 0,8-1,0 мПа в интервале тем. ператур, соответствующих температу-. рам образования гидросиликата кальция и начала его дегидратации, причем вспомогательные скважины образу ют от основной на расстоянии, апре-, 60. деляемом иэ зависимости1048053еййее Предлагаемый . способИзвестныйспособ Характеристика работ Стенки скважин ееее 2,39 1,2 1,2 1 у 2 108 46 32 25 температуры начала реакции образования гидросиликата кальция (170-180 дС).Перед началом работ По гермети-.зации вспомогательных скважин 2 зат-,ворами 3 наружные стенки 15 этихскважин можно экранировать, например, 5ф уплотнением грунта, что снижает тепловые .потери и расход Са(ОН)2 и 50 у .за пределы укрепляемого массивагрунта 7,Предлагаемый способ основывается0на том, что при температурах около175 ОС и давлении 0,8 мПа смесиСа(ОН) и активного 50 реагируютобразованием гидросиликата кальцияпо реакции 15Са(ОН)2 + 50 е Са 05 О НО (2)Необходимые для протекания этойреакции условия возникают за счетснижения газопроницаемости дневнойповерхности между скважинами 1 и. 2, 70что позволяет создать в укрепляемоймассиве грунта избыточное давление,выше 0,8 мПа. При этом в грунте пос-ле его высушивания при 100-110 ОС остается достаточное количество влаги 75для протекания реакции по схеме ( 2 )а.необходимаядля реакции температу-.ра 170-180 ОС достигается нри разме-щении скважин 1 и 2 на расстоянии,определяемом из соотношения.Предлагаемый способ по сравнениюс известным обеспечивает повьааениепрочности укрепляемых обжигом груи.тов, снижение расхода тепла .за счетуменьшения температуры обработки,уменьшение объема укрепляемого массива благодаря увеличению его несущей способности, что существеннорасширяет технологические возможности способа и дает возможность исполь.- зования его для изготовления термо. 40грунтовых массивов, и конструкций вгрунте, работающих на сдвигающие исжимакицие нагрузки.При этом для протекания химической реакции .(2) с образованием гид- ,.45росиликата кальция в основной скважине 1 необходимо создавать при нагнетании горячих газов избыточноедавление 0,8-1,0 мПа. Выход эа пределы этого диапазона давления не5 Ообеспечивает нормального протеканияреакции (2) в наиболее короткий срок.П р и.м е р. На площадке произ-,водят термическое укрепление макроДиаметр укрепленного массивагрунта, мОбщая продолжительность.обработки, ч пористого лессового суглинка порис:- тостью 50, мощностью 15 м, опирающегося на слабый непросадочный суглинок. Влажность макропористого грунта 0,1. установлено, что скорость обжига для температуры 400 С составляет 1 м/ч, скорость вакуумирования 2 м /ч. Сопротивление сдвигу грунта, обожженного при 400 С, равно 10 тс/м 1,Расчетная нагрузка 400 тс.Основные и вспомогательные скважины.1 и. 2 пробуривают диаметром 0,15 м, Перед бурением поверхность грунта между скважинами 1 и 2 уплотняют тяжелыми трамбовками на глубину 1 м, После герметизации скважин затворами и монтажа отводов в основную скважину 1 нагнетают смеси жидкого топлива с теплотой сгорания 40 мДж/кг и сжатого. воздуха, подаваемого от компрессора, создающего дав-. ление 0,8 и 1,0 мПа, производительностью 6 мэ/мин. Вакуумирование вспомогательных скважиносуществляют вакуум-насосом с производительностью 5 м 5/мин и давлением до 0,18 мПа. Для измерения температуры грунта применяют термопары 12 типа ХА-ХШ в массиве и типа РРЗО в скважинах 1 и 2 и самопишущие электронные потенциометры 13 на 24 точки. Визуаль-, ный контроль в скважинах осуществляют оптическими пирометрами через смотровые глазки 10Высушивание грунта в объеме укрепляемой части продолжается 10 ч, компоненты Са(ОН)д и 502 нагнетают в пропорции по объему 1:9, На. нагревание грунта после инъекции в .поры компонентов затрачивают 20 ч, Степень заполнения пор компонентами варьируют в пределах 0,05-0,2.Продолжительность. вакуумирования грунта после прекращения его нагревания составляет 5 ч..Одновременно на площадке в аналогичных условиях выполняют обжиг грун та известным способом, Для обеспечения несущей способности 400 тс требуется упрочнить объем грунта в 71,7 м, ка что затрачивается 108 ч и расходуется тепла 143400 мДж и воздуха 172000 м 3Опытные данные и сравнИтельный анализ предлагаемого и известного способов приведены в таблице е е гладкие перфори- с пророванные резями1048053Продолжений таблицы Известныйспособ Предлагаеиай способ Стенки скважин 400 357 520 Э 22 3,164,60 10 2,85 500-600 То же То же,вспомогательных 0;058 0,074 0,043505 35,8 В 2,2 33,9 ВНИИП Тираж аказ 7880 Подписи Характеристика работ Несущая способность, тс Среднее. сопротивление на сдвигпо внешнему контуру, тс/мф Температура грунта в стенкахскважины аСосновной Средний расход смеси гидратаойиси кальция и.кремнеземана 1 мф укрепленного массивагрунта, иф Средин расход жидкого топлива.на 1 мз укрепленного грунта, кг Предлагаемый способ позволяетсократить продолжительность унрочне- ЗОния макропористых грунтов .на 70-78 чуменьшить расход топлива и воздуха гладкие пер(ори- с пророванные резями 180 200в аг 1э 48-.6,3 раз.благодаря повышениюнесущей способности укрепленного массина грунта и уменьшению его объемав 3,4-4,4 раза. филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4