Способ изготовления грунтовой сваи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) зов E 02 D 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3310608/29-33 (22) 02.07.81 (46) 23.03 83 Бюл ° N 11 (72) А.П. Юрданов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В.В. Куйбышева (53) 624.138.34;624.154(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 726262, кл. Е 02 0 7/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР и 613005, кл. E 02 D 3/ll, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРУНТОВОЙ СВАИ, включающий образование скважины, установку на забой скважи.ны 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, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса фор мирования.ствола и сокращения расхода тепловой энергии, продувку сжатым воздухом производят до достижения влажности грунта на внешнем контуре, ствола сваи, равной величине предела раскатывания, а после нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами подают тонкомолотое твердое топливо бод давлением, определяемым из соотношения

0 о у3 где D - диаметр изготавливаемой сваи, м;

D0 - диаметр скважины, м;

Ч вЂ” удельная скорость фильтраЧ. е ции s грунт смеси топлива

- объемная масса твер. дого топлива,кг/м; и сжатого воздуха, м/(ч ИПа);

3 — содержание топлива в грунте у стенки скважины, кг/мь.

° àè

n - пористость грунта; Ю ь - продолжительность нагнетания топлива в грунт ч ©

1 10066

Изобретение 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- l0 ны расплавленным грунтом 1 ).

Недостатком этого способа являют ся большие потери тепла s атмосферу из- за незагерметизированности сква- 1$ жины, достигающие 25-304, и нерациональное использование тепла при плавлении грунта в стволе скважины для обжига окружающего ее грунта, что снижает эффективность способа. 20

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является способ изготовления грунтовой сваи, включающий образование скважины, установку на забой скважи- Ю ны. размещенных на расстоянии друг от друга неподвижных экранов, |продувку грунта путем нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами споследовательным их перемеще- $ф нием снизу вверх, сжигание в скважине горючих смесей и формирование ствола сваи (2 ).

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 преде$$ ла раскатывания, а после нагнетания сжатого воздуха в пространство между экранами подают тонкомолотое твер06 2 дое топливо под давлением, определяемым из соотношения р 2 ° и

О а Т где Р - диаметр изготавливаемой сваи, м;

Оо - диаметр скважины, м;

V - удельная скорость фильтра1 ции в грунт смеси топлива и сжатого возудха, м(ч МПа);

- объемная масса твердого топлива, кг/м

g - содержание топлива в грунте у стенок скважины, кг/мЗ;

n - пористость грунта; ь - продолжительность нагнета-, ния топлива в грунт, ч.

На чертеже изображен разрез грунтовой сваи, изготавливаемой описываемым 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, уеди ненных с трубопроводом 4. 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 4 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).

3 .1 006606 4

После этого экраны 3 демонтируют,1 лениях 0,02-0,2 мПа. Величина этого

t . а трубопровод 4 используют в качест- давления, приведенная в соотношении ве топливопровода, устанавливают бун- (1), получена путем решения уравне-. кер 10 с грунтом, скважину 1 repMe- ния на основе закона сохранения мастизируют затвором 11 подают в сква- 5 сы вещества. жину 1 по трубопроводу 4 горючие Изменение формы и размеров предсмеси и .из бункера 10 грунт, сжигают лагаемым способом дает возможность горючие смеси и расплавляют грунт 12, уменьшить диаметр скважин, в кото" постепенно заполняя им ствол скважи-., рых изготавливаются грунтовые сваи ны 1. При этом тонкомолотое твердое М с 80-60 до 20-40 см, что, в свою топливо в укрепляемом массиве грун- очередь, сокращает мощность требуета 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 скважины свойств грунта и для свай. изменяет- М грунта. При этом устраняется необся от 800 до 900 С. . ходимость делать уширения забоев о для увеличения несущей способнос.- скважин и применения соответствующе" ти свай чаще всего производится Уши ro навесного оборудования. рение ствола скважин в их призабой- Уменьшение объема расплавляемого ной части. В предлагаемом способе щ грунта в условиях горения топлива это исключается и. заменяется проце в окружающем скважину массиве улуч1сами 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:. Пример: На участке работ в области грунтового массива с различ" пылбватом покровном суглинке естест-: ными условиями: природными и геомет- венной влажностью 0,45 изготавлива" рическими размерами сваи. лись грунтовые сваи глубиной 4 м. .Применение тонкомолотого твердс Опытом было установлено, что влажго топлива оправдывается Рядом фак" у 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 воздуха ме меньше, чем, например, Угля, в 0,3 -м/(ч мПа), содержание топлива

3 раза; сравнительно низкой темпера- в грунте у стенок скважин 700 кг/м турой воспламенения твердого топли" пористость грунта 0 5 В качестве б М

j 4 ва, которая не превышает 300 С, тог- топлива принято порошкообразное из да как температура воспламенения каменного угля теплотбй сгорания жидкого топлива составляет 500-600 Оi 21 мДж/кг и объемной массой 1 4 т/H т и, в качестве твердого тонкомолотого тонкость помола частиц топлива:топлива, могут быть использованы ТОРФ 4 0 025 мм.

4В э и отходы леснои и деревообрабатываю- Скважины были образованы установ- щей промышленности. Низкая температу- кой J16Y-50 диаметром 0,2 и на. глубира воспламенения топлива дает воз" Ну 4 м без уширения забоя. В междуможность его сжигания на всем рас- экранное пространство сжатый воздух стОЯнии От скважины оДновРеменно. От компрессора BH 10 подавался под

43

ПродУвка гРУнта сжатым воздУхом давлением g 2-0 3 мПа, а молотое до приобРетениЯ им твеРдого состоЯ". топливо при давлениях 0 3 P 5 мПа. ниЯ., т.е. До влажности на пРеделе Скважина обрабатывалась за две за-

РаскатываниЯ, обосновываетсЯ РезУль ходки: призабойной высотой 1 м и тами экспериментов, котоРые показа" второй высотой 3 м. Длительность Y

: Ю ли, 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 сква пературы. Кроме этого, в глинистые, жины с изменением их размера. особенно лессовые грунты, в твердом . Одновременно изготавливалась свая состоянии тонкомолотое твердое топ- по известному способу, результаты ливо хорошо нагнетается уже при дав- сравнения приведены в таблице.

1006606

Предлагаемый

Показатепи способ

Скважина 1 Скважина 2 Скважина 3

Диаметр, м скважины

0,6

0,2

0,2

0,2

1,2 уширения

0,8

0,8

0,8

0,8 сваи сваи в пяте

2,8

1,6

2;2

16

3360 3110

3600

Таким образом применение описанного способа позволит сократить продолжительность изготовления сваи

ВНИИПИ Заказ 2067/47 Тираж 671 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Известный способ

Общая продолжительность, ч 21

Расход тепла, 1 мДж/м 4100

1 в 1,05 — 1,31 раз и уменьшить расход тепловой энергии на 1432 .