Способ термического укрепления грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, .преимущественно в виде замкнутого контура на откосе, по авт.св. № 927897, отличающийся тем, что, с целью обеспечения укрепления грунтов повышенной влажности, после нагнетания горячих газов производят охлаждение стенок скважин до температуры, равной 160-180 С, а затем через каждую вторую скважину вводят в грунт размягченный Ритум под давлением 0.10 .2 МПа, одновременно с этич создают в смежных скважинах вакуум, который поддерживают до появления в них битума. (Л :о сх со со 00

98 образование расположенных в шахмат. ном порядке в скважинах боковых стенок контура, направленных вверх углублений, герметизацию скважин, подачу и одновременное сжигание во всех скважинах горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт, армирование стенок скважин и введение в них заполнителя, в качестве последнего для нижних скважин применяют дренирующий материал, после нагнетания горячих газов производят охлаждение стенок скважин до температуры, равной 160-180 С, а затем через каждую вторую скважину вводят в грунт размягченный битум под давлением ,1-0,2 ИПа, одновременно с этим оздают в смежных скважинах вакуум, <оторый поддерживают до появления них битума.

На фиг. 1 представлена скважина подземная выработка, поперечный азрез; на фиг.2 — горизонтальные кважины, размещенные на откосе, рагмент продольного разреза.

Технология способа заключается следующем.

Вначале бурят горизонтальные скваины 1 на расстоянии между центраопределяемом иэ соотношения 1 образуют в них углубления 2, геретиэируют скважины 1 затворами 3 форсунками 4 и отводами 5. После того подают через Аорсунки 4 в кважины 1 горючие смеси и сжигают х одновременно во всех скважинах а горячие газы нагнетают в укрепяемый грунт 6, пока расчетная темература, например 600-900 С, не дотигнет внешнего контура 7, Затем через форсунки 4 подают тмосферный воздух и охлаждают им тенки скважин 1 до 160-180 С, отлючают форсунки 4 и в каждую втоую скважину 1 через отводи 5 подат под давлением 0,1-0,2 ИПа размяг. енный нефтяной или сланцевый биум 8 в количестве, определяемом з соотношения (2), создавая одноременно в смежных скважинах 1через тводы 5, подключенные к вакуум-наосу, вакуум, пока в этих скважиах не появится битум.

Н =

15 где » о — радиус скважины, м»

Н вЂ” глубина скважины, м»

B — минимальная толщина стенок контура, м; — опытный коэффициент скорос- 20 ти укрепления, м2/ч» продолжительность укрепления грунта, ч, образование расположенных s шахматф ном порядке в скважинах боковых в стенок контура, направленных вверх углублений, герметизацию. скважин, подачу и одновременное сжигание во всех скважинах горючих смесей наУ и гнетание горячих газов в грунт, армирование 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 проведения дополнительных работ по гидроизоляции термогрунтовых подземк ных сооружений. р . ю

Пель изобретения - обеспечение укрепления глинистых грунтов повы- 45 щенной влажности.

Поставленная цель достигается тем и в что согласно способу термического укрепления грунта. преимущественно о

C в виде,замкнутого контура на отко- 50 н се, включающему бурение горизонтальных скважин по контуру на расстоянии между центрами, определяемом иэ со- отношения

55 где К » где rq

В

1 10989

Изобретение относится к строительству, 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 определяемом из соотношения радиус скважины, м» глубина скважины, м» минимальная толщина стенок 60 контура, м» опытный коэффициент скорос. ти укрепления, м /ч;

Ф продолжительность укрепления грунта. ч " и к> и "о (2 "с-7i "0}

Я(б2,Н2 +г2 } с "о коэффициент, учитывающий непроизводительные потери битума за пределы расчетного сечения». коэффициент, учитывающий степень заполнения пор и трещин обожженного грунта битумом». суммарная пористость и трещиноватость обожженног< грунта»

1098998

"о — радиус скважины, и;

Н вЂ” минимальная толщина стенок контура, м:

Н вЂ” расстояние между центрами з 5 объемная ласса битума,кг/м

После 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 грунта о

12, нагретого до 600-900 С и покрывают ее, например, торкретбетоном по сетке 13 ° 15

Контроль избыточного давления и вакуума в скважинах 1 осуществляют манометрами 14, а температуру— системой термопар с регистрирующими приборами (не показаны).

Температурный интервал охлаждения стенок скважин до 160-180 С ограничивается максимально допустимой кратковременной температурой нагре вания размягченного битума с учетом р5 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 грунт даже 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 MIIa существенно увеличивает потери битума, что видно иэ данных табл.1.

Пример . 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 развития оползневых явлений. ввиду пологости откоса и отсутствия напорного гори . зонта вод.

Скважины 1 в количестве 16 шт, пробуривают установкой БГМ на длину

22 м диаметром 0,15 м. Время обжига 65 грунта равно 126 ч, минимальная толщина стенок контура 0,5 м. По опытам коэффициент екорости укрепления

a=0,3 M /ч. Величина Н определяется из соотношения (11. Углубления 2 в стенках скважин 1 выполняются с помощью вдавливающего приспособления диаметро л 0,03 м на высоту 0,15 м с обеих сторон. В скважинах 1 устанавливаются герметизирующие их затворы

3 с йорсунками 4 и отводами 5. Сжигается жидкое топливо с теплотой горения 42 МДж/кг, сжатый воздух подается в скважины 1 от передних компрессоров ЗИФ-55 производительностью

6 м3/мин. Горючие смеси сжигаются одновременно во всех скважинах 1 и горячие газы нагнетаются в укрепляемый массив грунта 6, пока расчетная температура 600 С не достигнет его внешнего контура 7. Затем форсунки 4 отключают и в скважины 1 нагнетается только атмосферный воздух для охлаждения их стенок до 160 и

180 С, что фиксируется показаниями многоточечных термопар TXA-ХИ с самопишущими приборами ЭПП«ЭМ2. Затем форсунки 4 перекрывают, а в отводы 5 в каждую вторую скважину 1 под давлением 0,1,0,15 и 0,20 MIIa подается нефтяной битум БМ-0 в количестве, определяемом из соотношения (2 ), и одновременно в смежных скважинах 1 к отводам 5 подключают вакуум-насосы PMK-4 производительностью

5 м з/мин н давлением до 0,18 МПа, Вакуумирование и нагнетение битума осуществляется, пока в вакуумируемых скважинах 1 не появится битум, чтопроверяется визуально через смотровые глазки, смонтированные на затворах 3, а вокруг скважин 1 по габаритам их диаметров не образуется сплошной 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-2. После этого, когда требуемое качество гидроизоляции установлено, скважины 1 армируются и заполняются бетоном 10 марки 200 на цементе ВРЦ с помощью бетононасоса С-296.

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

0 15

0,10

1,04

1,34 1у52

1 09

1,01 таблица 2

126

126

126

126

450

450

450

0,1

0,15 0,20

99,7

102,7 107,6

43,79

30,82

31,65 34,06

12,50

31,29

6,8

4,3 4,5 4,7

Сравнительный анализ расхода материально-технических и денежных средств известным и предлагаемым способами приведены в табл.2; s которую включены затраты без учета работ пб извлечению неупррчненного грунта, возведению торцевой стенки и входного портала, а также демонтажа.оборудования и инженерных сетей, благоустройства территории.

Применение мягких битумов в пред лагаемом способе обеспечивает высокую пластичность изготовленной гидроиэоляционной конструкции и ее дол.говечность; исключает хрупкое разрушение в условиях влажной среды, ИсИзбыточное давление в скважинах, ИПа

Коэффициент непроиэводитель;ЙЫХ потерь битума К родолжительность работ, ч

Объем укрепленного грунта в контуре 6000С, м

Расход битума на .гидроизоляцию избыточное давление, МПа на 1 м грунта, укрепленного

3 до 600 С, кг/м

Стоимость подземного сооружения в расчете на 1 м укрепленного грунта до 600 С, руб./м в том числе термическое укрепление гидроизоляционная конструкция

Трудоемкость работ, чел,дн/м пользование мягких битумов наиболее эффективно учитывает реальные условия, так как равномерно прогретый массив грунта способствует полному заполнению. пор и трещин и обраэунлцийся слой гидроизоляции резко сокращает капиллярный подсос влаги и надежно защищает подземное сооружение от поступления в него поверхностных и грунтовых вод.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить область применения на влажные грунты и снизить расходы на изготовление гидроизоляционных конструкций подземных соо15 ружений на 22-30%, а также сократить трудоемкость на 30,9-36,8%, Т а б л и ц а 1

12,50 12,50 12,50

18,32 19,15 21,56 йЯЯИПИ, Заказ 4330/24

Тираж 644 Подписное

Филиал GHQ Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4