Способ укрепления слабых грунтов основания дорожного полотна

Авторы патента:

Головин Константин Александрович (RU)

E02D3/12 - упрочнение грунта путем введения в грунт затвердевающих или порозаполняющих веществ (изготовление свай E02D 5/46; составы для упрочнения грунта под фундамент C09K 17/00)

Владельцы патента RU 2627347:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Настоящее техническое решение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления слабых грунтов при возведении оснований автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений. Задачей настоящего изобретения является повышение прочности грунтов основания земляного полотна автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений, улучшение качества закрепления, снижение трудоемкости обслуживания оборудования и материальных ресурсов. Способ укрепления грунтов, включающий подачу в грунт водоцементного раствора с поверхности водоцементными струями высокого давления и формирование вертикально направленной опорной системы, подачу водоцементного раствора производят под давлением около 50 МПа через струеформирующую насадку в процессе погружения плунжера под весом катка-инъектора в его корпус, формирование вертикально направленной опорной системы осуществляют в виде пространственных столбцов конусовидной формы. 3 ил.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для укрепления слабых грунтов при возведении оснований автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений. Способ включает подачу в грунт водоцементного раствора с поверхности водоцементными струями высокого давления с помощью струеформирующей насадки и формирование вертикально направленной опорной системы

Известен способ усиления грунтового основания, включающий бурение скважин, установку в них инъекторов, имеющих перфорированную часть, нагнетание через инъекторы под пригрузом инъекционного цементного раствора в грунт с обеспечением его гидроразрыва при давлении 5-20 атм, причем инъекторы после укрепления грунта не извлекают из него. В одну скважину устанавливают три различных по высоте инъектора, предназначенных для цементации различных по глубине слоев грунта, причем при установке в скважину трех инъекторов ее осуществляют таким образом, чтобы перфорированная часть каждого последующего инъектора располагалась ниже перфорированной части предыдущего, не перекрывая ее (Патент РФ №2439246 МПК⁸ Е02D 3/12, опубл. 10.01.2012).

Недостатком данного способа является малая область закрепления и необходимость бурения скважин, что требует дополнительного оборудования и средств.

Известен также способ усиления грунтового основания, включающий нагнетание в грунт под давлением 2-10 атм твердеющего раствора в виде песчано-цементной смеси. Раствор подают через инъекторы, которые располагают в грунте с шагом 2-3 м и погружают на глубину активной зоны поэтапно. При недостаточной степени водонасыщения лессового грунта его предварительно замачивают водой до степени водонасыщения 0,7-0,9 (Патент РФ №2059044, МПК⁸ E02D 3/12, опубл. 27.04.1996).

Недостатком данного способа является небольшая область закрепления от инъектора, обусловленная исключительно фильтрационными свойствами грунтов, и неоднородность массива.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является способ включающий погружение в грунт инъекторов, подачу раствора и формирование вертикально направленного инъекционного тела. Подачу раствора производят одновременно не менее чем через три инъектора, установленных вдоль прямой линии на одинаковом расстоянии друг от друга, равном 5-10 диаметрам инъекторов, и фиксацией на заданном уровне до начала процесса инъецирования (Патент РФ №2259446, МПК⁸ E02D 3/12, опубл. 27.02.2005).

Недостатком наиболее близкого технического решения является то, что не обеспечивается достаточная плотность грунта, низкая производительность и высокая трудоемкость.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности грунтов основания земляного полотна автомобильных и железнодорожных дорог, увеличение производительности, снижение трудоемкости обслуживания оборудования и материалов.

Поставленная задача достигается тем, что способ укрепления грунтов основания дорожного полотна включает подачу в грунт водоцементного раствора с поверхности водоцементными струями высокого давления и формирование вертикально направленной опорной системы, подачу водоцементного раствора производят под давлением около 50 МПа через струеформирующую насадку в процессе погружения плунжера под весом катка-инъектора в его корпус, формирование вертикально направленной опорной системы осуществляют в виде пространственных столбцов конусовидной формы.

На фигуре 1 изображена машина для закрепления слабых грунтов, на фигуре 2 приведен продольный разрез плунжера, на 3 фигуре представлена струеформирующая насадка.

Машина для закрепления неустойчивых грунтов представляет собой каток-инъектор 1, оснащенный прицепным устройством 2 для буксирования машиной тягачом. Во внутренней полости катка-инъектора находится заранее приготовленная водоцементная смесь, а на его внешней поверхности расположены плунжеры 3 со струеформирующими насадками. Работа катка-инъектора осуществляется следующим образом: при буксировке машиной-тягачом происходит его перекатывание, вследствие чего под действием веса катка плунжеры поочередно утапливаются в корпус, создавая в плунжерной полости избыточное давление. Под действием избыточного давления водоцементная смесь нагнетается в укрепляемый массив через струеформирующую насадку, расположенную в торцевой поверхности плунжера. При дальнейшем перекатывании катка-инъектора плунжер освобождается от веса катка и под действием пружины 4 возвращается в исходное положение (выдвинутое), одновременно заполняя через всасывающий клапан плунжерную полость из емкости катка водоцементным раствором.

Способ укрепления грунтов основания дорожного полотна осуществляется следующим образом: подают в грунт водоцементный раствор с поверхности водоцементными струями высокого давления и формируют вертикально направленную опорную систему, причем подачу водоцементного раствора производят под давлением около 50 МПа через струеформирующую насадку 2 в процессе погружения плунжера 3 под весом катка-инъектора 1 в его корпус, формирование вертикально направленной опорной системы осуществляют в виде пространственных столбцов конусовидной формы.

Технический результат достигается за счет того, что нагнетание цементного раствора в грунт с помощью катка со струеформирующей насадкой позволяет создать упрочняющую опорную систему в виде пространственных столбцов, при этом формой столбцов являются конусы. По всей площади укрепляемого участка столбцы воспринимают нагрузку и распределяют ее по всему участку основания дорожного полотна.

Выполнение упрочняющей опорной системы в виде столбчатой (конической) конструкции, а не сплошной плиты позволяет значительно экономить материальные ресурсы. При необходимости создания сплошной породобетонной конструкции, обладающей высокой несущей способностью, выполняется многократный проход катком-инъектором.

Предложенное техническое решение позволило повысить прочность грунтов, увеличить производительность закрепления дорожного полотна в 10-20 раз, снизить трудоемкость обслуживания оборудования и расход материалов.

Способ укрепления грунтов, включающий подачу в грунт водоцементного раствора с поверхности водоцементными струями высокого давления и формирование вертикально направленной опорной системы, отличающийся тем, что подачу водоцементного раствора производят под давлением около 50 МПа через струеформирующую насадку в процессе погружения плунжера под весом катка-инъектора в его корпус, формирование вертикально направленной опорной системы осуществляют в виде пространственных столбцов конусовидной формы.

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений, а именно к ликвидации их общих деформаций. Раствор для компенсационного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений содержит, %: бентонит 60–80, портландцемент 10–30, ускоритель твердения до 10, пластификатор до 2.

Укрепленный глинистый грунт // 2621802

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий.

Способ закрепления грунтов // 2613700

Изобретение относится к области строительства, а именно к геотехническим работам с грунтовыми основаниями сооружений и их закреплению. Способ закрепления грунтов включает последовательное нагнетание в грунтовый массив газа и крепительного раствора.

Способ упрочнения твердеющего закладочного массива // 2606729

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - обеспечение безопасных условий горных работ при увеличении прочности закладки на растяжение.

Композиция для инъекционного раствора // 2606487

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления грунтов, преимущественно лессовых, в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Вдавливаемый инъектор // 2605979

Изобретение относится к фундаментостроению, предназначено для вдавливания в слабый водонасыщенный грунт природного или искусственного сложения мелкозернистого бетона или пескобетона на необходимую глубину для его закрепления и упрочнения.

Композиция для инъекционного раствора // 2603989

Изобретение относится к области строительства, а именно к составам для инъекционного закрепления лессовых грунтов в основании существующих и вновь строящихся зданий и сооружений.

Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений // 2603786

Изобретение относится к области реконструкции строительных сооружений. Раствор для предварительного нагнетания в грунты оснований при устранении деформаций зданий и сооружений, содержащий смесь воды и сухих ингредиентов на минеральной основе при следующем соотношении, мас.%: микроцемент (типа микродур) 20-50; коллоидный кремнезем 5-15, гидратная известь Са(ОН)2 10-25; минеральный микронаполнитель, например карбонатная мука, 20-50; регулятор вязкости суспензии, например суперпластификатор С-3, до 2% от массы вяжущего; водоудерживающая добавка, например метилцеллюлоза, до 5% от массы вяжущего.

Состав для дорожного строительства // 2603682

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение морозостойкости и прочности материалов из грунтовых, песчаных, и щебеночно-песчаных смесей, а также экономической эффективности строительства.

Композиция для кондиционирования грунта и способ кондиционирования грунта // 2602253

Группа изобретений относится к кондиционированию грунта при работе туннелепроходческих механизированных комплексов ТПМК в забое, консолидации и стабилизации плывунных водонасыщенных грунтов.

Способ закладки открытого забоя эоловым песком в угольном пласте неглубокого залегания в западных опустыненных районах горных работ // 2635927

Предложен способ закладки открытого забоя эоловым песком в угольном пласте неглубокого залегания в западных опустыненных районах горных работ, который подходит для очистного забоя добычи угля, имеющего улучшенную самостабилизацию кровли и обладающего функциональными возможностями формирования открытого забоя определенной величины в задней части. При небольшом объеме работы, включающем бурение с земной поверхности в неглубоко залегающий угольный пласт и хорошие показатели сыпучести эолового песка, бурение проводится над открытым забоем, образованным после выемки очистного забоя добычи, и открытый забой напрямую закладывают эоловым песком поэтапно перед подземным периодическим нагружением так, что обеспечивают закладку открытого забоя эоловым песком. Поскольку залегание угольного пласта на западе является неглубоким и имеется толстый перекрывающий сыпучий слой, а также тонкое скальное основание, объем работ, необходимый при бурении, является небольшим, затраты являются низкими и цикл строительства является коротким. Кроме того, проблемы разрушения перекрывающей породы и оседания грунта земной поверхности могут быть эффективно решены, при этом устраняются опасности прорыва воды и плывуна, что уменьшает влияние на окружающую среду западного района горных разработок. Новый технический подход создан для начального этапа разработки в западных опустыненных районах горных работ Китая, и имеет высокую экономическую эффективность производства, обеспечивает уменьшение инвестиций в оборудование и низкие расходы на закладку. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Укрепленный грунт для дорожного строительства // 2636176

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для подготовки оснований автомобильных дорог путем укрепления грунта. Укрепленный грунт для дорожного строительства содержит, мас.%: природный грунт 50-60, цемент 10-15, зола-унос 15-20, водный раствор поливинилового спирта 5-7% концентрации 1-2, вода - остальное. Технический результат – повышение прочности укрепленного грунта, утилизация золы. 1 табл., 1 пр.

Состав для укрепления грунта, способ укрепления грунта и грунтовая смесь // 2643869

Группа изобретений относится к дорожному строительству, а именно к укреплению грунта с помощью органических и неорганических составов, используемых в строительстве дорог для стабилизации и укрепления пластичных, переувлажненных, засоленных грунтов, и способам укрепления грунтов. Состав для укрепления грунта включает разведенные в воде эфир целлюлозы и силикат натрия при следующем соотношении, мас.%: эфир целлюлозы 0,25-1,7, силикат натрия 0,3-7, вода с рН-фактором более 3 и температурой до 40°С - остальное. Способ укрепления грунта заключается в обработке грунта цементом и указанным выше составом, перемешивании и уплотнении, причем применяют цемент в количестве 2,3-6 мас.% от массы обрабатываемого грунта, а указанный выше состав в количестве 1,5-2 мас.% от массы обрабатываемого грунта. Грунтовая смесь для дорожного строительства, полученная указанным выше способом, содержит, мас.%: эфир целлюлозы 0,0046-0,0315, силикат натрия 0,0055-0,129, воду 1,55-1,95, цемент 2,3-6, грунт – остальное. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости грунтовой смеси. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Укрепленный глинистый грунт // 2645316

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий. Укрепленный глинистый грунт содержит связный грунт, комплексное вяжущее и воду для обеспечения требуемой влажности, при этом в качестве основного компонента комплексного вяжущего используют сталеплавильный конвертерный шлак Новолипецкого металлургического комбината, а в качестве активатора твердения – портландцемент или шлакопортландцемент марок по прочности не ниже М300 при следующем соотношении компонентов по твердой фазе, мас.%: указанный сталеплавильный шлак 10-69, указанный портландцемент или шлакопортландцемент 3-7, грунт 28-83, и дополнительно – химическую добавку "Чимстон" в количестве 0,175% от массы портландцемента или шлакопортландцемента. Технический результат – повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, снижение сроков набора заданной прочности грунтов. 10 табл., 1 пр.

Состав и способ укрепления грунтов // 2646279

Группа изобретений относится к области грунтоведения и инженерной геологии, в частности к улучшению механических свойств несвязных грунтов за счет микробиологического образования кальцитового цемента. Состав для укрепления грунтов содержит мочевину в концентрации 333 мМ, хлорид кальция безводный в концентрации 333 мМ, мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum в концентрации 1,5 г/л, причем мясопептонный бульон Nutrient boullion siccum представляет собой сухую смесь, состоящую из 67 мас.% тропического гидролизата кильки и 33 мас.% хлорида натрия. Способ укрепления грунтов включает однократное внесение в грунт указанного выше состава в количестве 55 мл/кг. Технический результат – упрощение процесса, сокращение времени получения конечного результата, улучшение механических свойств грунтов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.