Способ термического укрепления грунта

(71) Московский ордена Трудового 1 Красного Знамени текстильный ин.ститут им. А.Н. Косыгина (53) 624.139.9 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство ССС В 538094, кл. Е 02 0 3/11, 1974,2. Авторское свидетельство СССР В 850802, кл. Е 02 Р 3/11, 1979. (54)(57) СПОСОБ ТЕРИИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, включающий бурение скважины, ее герметизацию рование в скважине горячи посредством кольцеобразього термогенератора, нагнетание горячихгазов в грунт с дополнительнымимпульснью повьвением их давленияс помощью поршневого приспособления,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективностиукрепления грунтов второго типапросадочности, в процессе нагнетания горячих газов осуществляютпослойное введение в скважину легко"плавких грунтовых смесей и их нагревание теплогенератором до размягчения, после импульсного повышения давления воздействуют наразмягченную смесь поршневогоприспособления.Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на просадочных грунтах, в частности к укреплению грунтов второго типа просадочности в виде отдельных опор 5 путем термического воздействия,Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючих смесей и нагие тание горячих газов в грунт 1 .Недостаток указанного способа заключается в большой продолжительности термического укрепления иэ-за относительно невысокого избыточного 15 давления при нагнетании в грунт горячих газов, что снижает его эффективность.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 20 способ термического укрепления грунта включандий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование в скважине горючих газов посредством кольцеобразного теплогенератора, нагие танце горячих газон в грунт с допол" нительным импульсным повьппением их давления с помощью поршневого приспособления 23Недостатком известного способа 30 является низкая эффективность при укреплении грунтов второго типа просадочности,ввиду развития сил нагружающего трения, снижающих несущую способность укрепленного масси ва грунта,так как способ рассчитан на образование массивов укрепленного грунта большого диаметра. Цель изобретения - повышение эф фективности укрепления грунтов второго типа просадочности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающему 45 бурение скважины,ее герметизацию, генерирование в скважине горячих газов посредством кольцеобразного термогенератора, нагнетание горячих газов в грунт с дополнительным им пульсным повышением их давления с помощью поршневого приспособления, в процессе нагнетания горячих газов осуществляют послойное введение в скважину легкоплавких грунтовых55 смесей и их нагревание теплогенератором до размягчения, после импульсного повьппения давления осуще ствляют воздействие на размягченную смесь поршневого приспособления.На фиг.1 изображено размещение оборудования, общий вид, на фиг. 2 - технологическая схема укрепления грунта в виде столбчатой опоры.Технология способа заключаетсяФв следующем.Вначале бурят скважину 1 и герметизируют ее затвором 2, на котором укреплены приборы контроля давления и температур (не показаны) и направляющий цилиндр 3,. фиксируемый в скважине 1 сальниками 4. С внешней стороны цилиндра 3 размещается кольцевой электрический термогенератор 5, а внутри - поршень 6. Кольцевой термогенератор 5 соединен. жесткими трубчатыми держателями 7 с лебедкой 8. В трубчатых держателях 7 размещены кабели, соединенные с трансформатором 9. Поршень 6 через полый цилиндр 10 соединен через гибкий патрубок 11 с вентилем 12 подачи в скважину 1 воздуха и вентилем 13 подачи в скважину 1 легкоплавких грунтовых смесей 14,Кольцевой термогенератор 5 включается одновременно с подачей в скважину 1 через вентиль 12 и гибкий патрубок 11 по полому цилиндру 10 воздуха, который нагревается до 800-1000 С. После этого поршень 6 сбрасывается вниз на дно скважины и создает импульсное давление, под действием. которого го- рячие газы нагнетаются в укрепляемый массив грунта. Затем через вентиль 13 и гибкий патрубок 11 по полому цилиндру 10 в скважину 1 подается легкоплавкая грунтовая смесь 14, которая размягчается, Гермогенератором 5, нагреваясь до ,1100-1200 С, а поршень 6 в это зремя поднят в верхнее положение.осле эого термогенератор 5 подниается над поверхностью грунтовой смеси 14, а поршень 6 сбрасывается вниз и уплотняет своей массой смесь 14, которая образует плотную пяту массива 15, материал размягченной легкоплавкой грунтовой смеси при этом нагнетается за контур скважины 1, а вокруг него образуется эона грунта 16, обожженного при температурах, ниже температуры плавления укрепляемого массива грун" та. Процесс повторяется пока рас1143803 3четная температура, например 400- 600 С, не достигнет внешней грани, цы 17 укрепляемого массива грунта, что фиксируется термопарами с самопишущими приборами (не показаны).В предлагаемом способе энергия падения поршня используется как для создания импульсного давления горячих газов, так и для уплотнения размягченной массы грунтовых смесей, которая выходит за контуры стенок скважины и создает тем са" мым несущую пяту. За счет этого размеры ствола укрепляемого массива могут быть сокращены, например, с 60-80 до 20-30 см, а это приводит к уменьшению сил сдвига по внешней поверхности укрепленного . массива грунта, которые развиваются при замачивании грунта, особенно второго типа просадочности.Кольцевая форма электрического термогенератора 5 и его размещение по окружности, равной 0,65- 0,71 радиуса скважины 1, обосновываются тем, что при равномерном распределении заполнителя по дну скважины 1 масса подлежащего размягчению материала увеличивается от центра к стенкам скважины 1пропорционапьно квадрату радиуса. Поэтому дпя эффективного нагревания заполнителя необходимо разместить источник тепла, точнее количество выделяемого им тепла, в центре масс, т.е. масса заполнителя за контуром нагревателя и внутри него должна быть равной. Исходя из известных зависимостей, а также учитывая занимаемую термогенератором 5 собственную площадь, рациональное отношение радиусов термогенератора 5 и скважин 1 составляет 0,65-0,71.В качестве легкоплавких добавок в местные грунты могут быть использованы полевошпатные измельченные породы или другие материалы, например отходы химического производства, ,в частности силикагель, снижающий температуру размягчения лесовых иглинистых грунтов на 140-230 С,П р и м е р. На участке работпроизводят термическое укреплениелессового грунта второго типа просадочности мощностью 10 м, подстилаемого выветрившейся скальной породой, путем образования отдельныхопор диаметром 0,4 и 0,5 м с уширенными пятами из уплотненного размягченного местного грунта с добавкой 1 б 10 мас.7 селикагеля.Скважины 1 пробурены установкойЛБУи загерметизированы затворами 2. Кольцевой электрический термогенератор 5 выполнен из стали мар ки ОХЗОЮ 5 А с длительной работой притемпературе до 1600 С, напряжениеподдерживают в пределах 24-36 В,в силу тока - 1880-2300 А, трансформаторы размещают непосредственно в 20 зоне .работ. На затворе 2 смонтированы пружинные манометры и комплектыпередвижных термопар типа ОРРЗ,соединенные с самопишущими приборами ЭППМ 2. К этим приборам подключе ны термопары ТХА, размещенные в ук-репляемом массиве грунта по еговнешнему контуру.Термическое укрепление продолжается 21 и 18 ч. Вокруг стволов щб скважин 1 образованы укрепленныеоболочки грунта толщиной 0,4-0,5 м,а в забоях стволов - уплотненныеуширения соответственно 0,7 и 0,8 м.За контур стенок скважин 1 расплав ленные массивы грунтовых смесейраспространяются на 0,05-0,06 м, впяте - на 0,1-0,15 м.Одновременно выполнена опора поизвестному способу, на укрепление 4 б грунта которой быйо затрачено 60 ч. Данные опытов приведены в таблице.Таким образом, предлагаемый 4 способ позволяет увеличить несущуюспособность укрепленных массивовгрунта .в просадочных грунтах второго.типа в 2,83-3,56 раз и эффективностьиспользования объема укрепленного ,грунта в 13-15,5 раз, что снижаетзатраты на 1 тс несущей способностив 1,5-1,54 раза .1143803 Показатели Опора 1 Опора 2 18 продолжительность работ, ч бО 21 0,2 39 иаметр укрепленного массиэа грунта, м 1,0 0,5 вокруг ствола 0,8 О,У вокруг пяты Объем укрепленного массива,м 2,15 1,43 Несущая способность при полном замачивании грунта степень влажности больше 0,8),тс 82 Несущая способность на 1 мукрепленного грунта, тс/м 2,93 38, 14 45,45 Заказ 864/25 Тираж б актив, ф днаметр скважин, м Известныйспособ Предлагаемый способ