Способ термического укрепления грунта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗШ Е 02 0 3/11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЫ 11.,д(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. А.Н,Косыгина(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 927897, кл. Е 02 0 3/11, 1980,(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, .преиму.ественно в ви,.БО 1 8998 А де замкнутого контура на откосе,по авт.св, Р 927897, о т л и ч а -ю ц и й с я тем, что, с целью обеспечения укрепления грунтов повышенной влажности, после нагнетания горячих газов производят охлаждение стенок скважин до температуры, равной160-180 С, а затем через каждую вторую скважину вводят в грунт размягченный битум под давлением 0.10,2 МПа, одновременно с этим создают в смежных скважинах вакуум. который поддерживают до появления вних битума.98 товых подзембеспечениеунтов повы ь дост у терм ч У 5 ающий потериасчетно. енок 60 1 10989Изобретение относится к строитель" ству, в частности к укреплению грунта термическим воздействием, и может быть использовано для возведения подземных сооружений,По основному авт,св,927897 йэвестен способ термическдго укрепления грунта преимущественно в виде замкнутого контура на откосе, вклЮчающий бурение горизонтальных скважин по контуру на расстоянии между центрами,10 определяемоц из соотношения 15 где о - радиус скважины, м Н - глубина скважины, м В - минимальная толщина стенокконтура, м; с - опытный коэфФициент скорос ти укрепления, м/ч продолжительность укрепления грунта, ч, образование расположенных в шахматном порядке в скважинах боковых 25 стенок контура, направленных вверх углублений, герметизацию. скважин, подачу и одновременное сжигание во всех скважинах горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт, ар мирование стенок скважин и введение в них заполнителя, в качестве последнего для нижних скважин применяют, дренирующий материал 13.Существенным недостатком известного способа является ограничение области применения грунтов, находящихся в твердом состоянии, в то время как основное большинство глинистых грунтов имеют более повышенную влажность, что вызывает необходимоств 40 проведения дополнительных работ по гцдроизоляции термогрун ных сооружений.Пель изобретения - о укрепления глинистых гр щенной влажности,Поставленная цел игается тем, то согласно способ ического крепления грунта. преимущественно в виде ,замкнутого контура на отко се, включающему бурение горизонтальных скважин по контуру на расстоянии между центрами, определяемом иэ со-отношения- радиус скважины, мглубина скважины, м- минимальная толщина стконтура, м- опытный коэффициент скороти укрепления, м /чФ- продолжительность укрепления грунта, ч образование расположенных в шахматном порядке в скважинах боковых стенок контура, направленных вверхуглублений, герметизацию скважин,подачу и одновременное сжигание вовсех скважинах горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт, армирование стенок скважин и введениев них заполнителя, в качестве последнего для нижних скважин применяютдренирующий материал, после нагнетания горячих газов производят охлажде.ние стенок скважин до температуры,равной 160-180 фС, а затем через каждую вторую скважину вводят в грунтразмягченный битум под давлением0,1-0,2 ИПа, одновременно с этимсоздают в смежных скважинах вакуум,который поддерживают до появленияв них битума,На фиг, 1 представлена скважинаи подземная выработка, поперечныйразрез; на фиг,2 - горизонтальныескважины, размещенные на откосе,фрагмент продольного разреза.Технология способа заключаетсяв следующем,Вначале бурят горизонтальные скважины 1 на расстоянии между центрами, определяемом иэ соотношения 1и образуют в них углубления 2, герметиэируют скважины 1 затворами 3с форсунками 4 и отводами 5, Послеэтого подают через Аорсунки 4 вскважины 1 горючие смеси и сжигаютих одновременно во всех скважинах1, а горячие газы нагнетают в укрепляемый грунт б, пока расчетная температура, например 600-900 С, не достигнет внешнего контура 7,Затем через Форсунки 4 подаютатмосферный воздух и охлаждают имстенки скважин 1 до 160-180 С, отключают форсунки 4 и в каждую вторую скважину 1 через отводи 5 подают под давлением 0,1-0,2 ИПа размягченный нефтяной или сланцевый битум 8 в количестве, определяемомиз соотношения (2), создавая одновременно в смежных скважинах 1 черезотводы 5, подключенные к вакуум-насосу , вакуум, пока в этих скважинах не появится битум.оьоРс "337(вн-+) Зс "огде К, - коэффициент, учитывнепроизводительныебитума за пределы рго сечения.К " коэффициент, учитывающийстепень заполнения пор итрещин обожженного грунтабитумом.Ь - суммарная пористость итрещиноватость обожженноггрунта"о - радиус скважины, м;Н - минимальная толщина стенокконтура, м:Н - расстояние между центрамискважин контура, и,8 - объемная масса битума,кг/мПосле этого из замкнутого скважи-. нами 1 контура извлекают неукрепленный грунт 9, скважины 1 армируют и вводят в них заполнитель 10, напримЕр твердеющий раствор или бетон, а затем внутреннюю поверхность 11 выработки выравнивают по слою грунтао12, нагретого до 600-900 С и покрывают ее, например, торкретбетоном по сетке 1315Контроль избыточного давления и вакуума в скважинах 1 осуществляют манометрами 14, а температуру - системой термопар с регистрирующими приборами не показаны). 20Температурный интервал охлаждения стенок скважин до 160-180 С ограничивается максимально допустимой кратковременной температурой нагревания размягченного битума с учетом непрерывно уменьшающейся температуры грунта, по которому распространяется битум под действием избыточного давления и вакуума, а также с учетом технических воэможностей и точности применяемых для контроля термопар и оптических пирометров.Ограничение избыточного давления в скважинах интервалом 0,1-0,2 МПа обусловлено тем, что при давлениях ниже 0,1 МПа битум слабо проникает в грунтдаже при сочетании давления с вакуумом и оседает около стенок скважин 1, через которые он нагнетается в массив грунта, При дальнейшем повышении избыточного давления 40 наблюдается направленное перемещение битума, однако уже при 0,2 МПа имеет место выход размягченного битума за контур расчетного сечения гидроизоляционной конструкции и, 45 прежде всего, в зоне стенок нагнетательной скважины 1, дальнейшее повышение давления свыше 0,2 МПа существенно увеличивает потери битума, что видно иэ данных табл.1. П р и м е р , На участке работ осуществляется термическое укрепление грунта в контуре подземного сооружения длиной 20 м и периметром поперечного сечения 23 м, Грунт лессовидный суглинок, степень влажности 74,3, глубина залегания 18 мисключает воэможность развитияоползневых явлений, ввиду пологости откоса и отсутствия напорного горизонта вод,Скважины 1 в количестве 16 шт,пробуривают установкой БГМ на длину22 м диаметром 0,15 м, Время обжига 65 грунта равно 126 ч, минимальная толщина стенок контура 0,5 м, По опытам коэффициент екорости укрепленияа=0,3 м/ч, Величина Н определяетсяиз соотношения (11, Углубления 2 встенках скважин 1 выполняются с помощью вдавливающего приспособлениядиаметром 0,03 м на высоту 0,15 м собеих сторон, В скважинах 1 устанавливаются герметизирующие их затворы3 с йорсунками 4 и отводами 5. Сжигается жидкое топливо с теплотой горения 42 МДж/кг, сжатый воздух подается в скважины 1 от передних компрессоров ЗИФпроизводительностью6 м 3/мин. Горючие смеси сжигаютсяодновременно во всех скважинах 1 игорячие газы нагнетаются в укрепляемый массив грунта 6, пока расчетная температура 600 С не достигнетего внешнего контура 7, Затем Аорсунки 4 отключают и в скважины 1 нагнетается только атмосферный воздухдля охлаждения их стенок до 160 и180 С, что фиксируется показаниямимноготочечных термопар ТХА-ХИ ссамопишущими приборами ЭППЭМ 2. Затем йорсунки 4 перекрывают, а в отводы 5 в каждую вторую скважину 1под давлением 0,1,0,15 и 0,20 МПаподается нефтяной битум БМв количестве, определяемом из соотношения(2 ), и одновременно в смежных скважинах 1 к отводам 5 подключают вакуум-насосы РМКпроизводительностью5 мз/мин н давлением до 0,18 МПа,Вакуумирование и нагнетение битумаосуществляется, пока в вакуумируемыхскважинах 1 не появится битум, чтопроверяется визуально через смотровые глазки, смонтированные на затворах 3, а вокруг скважин 1 по габаритам их диаметров не образуетсясплошной слой гидроизоляционной конструкции 8,После этого неукрепленный грунт 9 внутри контура подземного сооружения извлекают экскаватором "Беларусь" и производят проверку качества образованного гидроизоляционного слоя 8 путем поверхностного сплошного прозвучивания импульсным ультразвуковым прибором ИМ, После этого, когда требуемое качество гидроизоляции установлено, скважины 1 армируются и заполняются бетоном 10 марки 200 на цементе ВРЦ с помощью бетононасоса С.Затем внутреннюю поверхность 11 выработки выравнивают по слою грунта 12, нагретому до 600 С, отдельные участки подземного сооружения дополнительно покрывают гидроиэоляционным слоем-оклейкой из трех слоев гидроизола с защитной железобетонной стенкой и торкретбетоном по сетке 13.1098998 0,25 0,30 0,20 015 0,10 1,04 1,34 1 у 52Таблица 2 1,09 1,01 Продолжитель Объем укрепл ре 600 ОС, м ть работ, ого грунт 12 26 б контуРасход битум иэбыта .гидроизоое давлен ляциюе, МПаепленного 0,1 О,на 1 м грунта до 600 С, кг/м 102,7 Стоимостьв расчете нгрунта до бв ттеризоляционная констру 31,2 6,8 19,14,5 56 чел,дн/мрабо 4,Сравнительный анализрасхода материально-технических и денежныхсредств известным и предлагаемымспособами приведены в табл,2; в которую включены затраты без учета работ пб извлечению неупррчненногогрунта, возведению торцевой стенкии входного портала, а также демонтажа оборудования и инженерных сетей,благоустройства территории,Применение мягких битумов в предлагаемом способе обеспечивает высокую пластичность изготовленной гидроиэоляционной конструкции и ее долговечность; исключает хрупкое разрушение в условиях влажной среды, ИсИзбыточное давление в скважинах, ИПа Коэффициент непроиэводитель;ВЫХ потерь битума К одземного сооружения а 1 м укрепленного, 00 С, руб,/м пользование мягких битумов наиболееэффективно учитывает реальные условия, так как равномерно прогретыймассив грунта способствует полномузаполнению.пор и трещин и образующийся слой гидроизоляции резко сокращает капиллярный подсос влаги и надежно защищает подземное сооружение отпоступления в него поверхностных игрунтовых вод.Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить область применения на влажные грунты и снизитьрасходы на изготовление гидроизоляционных конструкций подземных соо ружений на 22-30, а также сократитьтрудоемкость на 30,9-36,8,Т а б л и ц а 1 ЯВИИПИ ; Заказ 4330/24Тираж 644Подписно филиал ППП "Патентф,г.ужгород,ул.Проектная,4