Устройство для замораживания грунта

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»964052

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.04.81 (21) 3273832/29-33 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень ¹ 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.82 (51) М.Кл.з E 02 D 3/115

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 624.138.35 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Рощупкин и Д. В. Рощупкин

Новосибирский филиал Всесоюзного научно -исследовательского института транспортного строительства (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к области строительства и предназначено для замораживания грунтов.

Известно устройство для замораживания грунта, выполненное в виде частично размещенного в грунте и заполненного теплоносителем герметичного корпуса (1).

Пр и циркуляцни теплоносителя в корпусе происходит перенос тепла из подземной части корпуса в надземную, т. е. забор тепла у грунта и отдача его в атмосферу.

Недостатком устройства является перемещение восходящего и нисхо1дящего потоков теплоносителя в корпусе, что приводит к снижению эффективности ра боты устройстьа.

Наиболее близиим к описываемому изобретению является устройство для замораживания грунта, включающее частично размещенный в,грунте и заполненный теплоносителем герметичный корпус с теплособирающей подземной частью и теплоотдающей надземной частью н коаксиально установленную в нем разделительную трубу с перепускным приспособлением (2).

Разделительной трубой производится разделение восходящего и нисходящего потоков теплоносителя, чем исключается их перемешивание.

Недостатком устройства является примерно одинаковая интенсивность замораживания грунта по высоте подземной части корпуса, поскольку его сечение одинаковых размеров по всей дл ине. В то же время при использовании устройства в слабых грунтах с малой несущей способностью, например на болотах, в качестве опоры сооружекия необходимо быстрейшее обеспечение высокой несущей способности в подстилающих слоях грунта, т. е. у нижнего конца корпуса, размещенного ниже деятелыного слоя грунта.

Целью изобретения является повышение эффективности работы уст1ройства при использовании его в качестве опоры сооружения, взводимого на слабых, грунтах.

Цель,достигается за счет того, что в устройстве для замораживания грунта, вкл1очающем частично размещенный в грунте н заполненный теплоносителем корпус и коаксиально установленную в нем разделительную трубу с псреп1ск1 .ы:l приспособ25 лением, нижняя часть корпуса выполнена уширенной двустенчатой, причем ее внутре:1нля стенка размсщспа ()Tl!(1с11тсльпо внешней стенки с постоянным зазором и своими верхней и нижней кромками при30 мыкает к .разделительной трубе.

964052

На чертеже изображено описываемое устройство, продольный (р азрез.

О(писываемое устройство для замораж)ивания грунта состоит,из герметичного корпуса 1, коакаиально установлен(ной в нем разделительной трубы 2, между верхней и нижней секциями которой размещено перепусиное приспособление 3, Кор.пус 1 заполнен теплоносителем 4 и частично погружен в грунт 5, пр(ичем его надземная часть является теплоотдающей, а,подземная — тсплособирающей. Нииняя часть корпуса выполнена с г1рушеви(дным уширснием б, состоящим из внешней 7 и внутре)нней 8 стенок, которые установлены относительно друг, друга с постоянным,зазором 9. Причем внутренняя стенка 8 своими верхней II нижней кромками примыкает к нижней секции разделительной трубы 2.

Усч)рой(ство устанавливается на слабых грунтах, напри)мер, на болтах, с инвентарной понтонной площадки 10. Для оосспечсния погружения устройства в грунт используют метод иодмыва, для чего около корпуса устанавливают трубу 11, верхний конец которой соединен с водяным насосом (на чертеже не показан), а ниж..нй заведен I3 полость уширсшья 6, ооразовапную внутренней стенкой 8. Само уширение б выполняют с насадками 12, внутренняя поверхность которых покрыта несмерзаемым с водой составом. Желательно, чтобы хотя бы одна насадка была доведена до середины полости. По трубе 11 напорная вода поступает в полость уширсния 6, из нее в насадки 12. Напорными струями из насадок 12 слабые грунты размываются и корпус заглубляется в грунт 5. При достижении требуемой величнны заглубления уширеция корпуса в грунт подачу напорной воды в трубу 11 прекращают. Корпус замыкают иа поиfoHH()II площадке 10 и заливаюг з IIcго ге((л(цп)си гсль 4.

При наступлении холодов теплоноситель приходит в движе(ние. Начинается работа по замора>кив анию грунта. Охлажденный стенками надземной теплоопдающей части корпуса теплонооитель станов(ится более плот)ным и стекает вниз. Через перепускное приспособление 3 он поступает в нижьпою секцию трубы 2, опускается по ней вниз и изливается из нижнего торца трубы в зазор 9. Н агреваясь от внешней стенки 7 уширения б, теплоноситель станов)ится менее плотным и поднимается вверх по зазору 9 и по зазору 13, образова(иному корпусом 1 и разделительной грубой. За c÷ñò уширения 6 D н(и>кней теплособира)ошей части корпуса омываемая те)плоносич)елем поверхность стенок корпуса увеличена и путь движения теплоносителя удлинен. Все это обеспечивает большой съем тепла с поверхности корпуса в уширени(и 6. Эта часть корпуса охлажда I cH более интенсивно, а следовательно, 5

55 более интенсивно охлаждается и грунт, примыкающий к уширению 6. Из уширенной б части теплоноситель подымается вверх, перепускным приспособлением 3 направляется в верхнюю секцию трубы 2 изл((вается из ее верхнего торца, охлаждается и снова опускается вн(из.

При протекании в за(зоре 9 уциирения б холодным теплоносителе)м охлаждается и внутренняя стенка 8. От нее охлаждается и начинает замерзать вода (в полости уширения 6. Давление в ней повышается.

Поскольку образовавшийся лед в насадках 12 не имеет сцепления (смерзания) внутренними стенками насадок, покрыть)ми несмерзаемым с водой составом, лед вы)давлива ется водой из насадок. Давление в полости уширения 6 падает. Так происходит;неон)нократно, пока вся вода в полости не замерзает. Если пе предусмотреть описа(нное явл(ение, замерзающей водой могло бы разорвать стенку 8:и нарушить цор,мьальну(о циркуляцию теплоносителя в нижней части корпуса. Обезопасить от деформации стенку 8 можно и другим путем.

После установки корпуса на нужную глубину, после прекращения подачи воды по трубе 11 продуть ее и полость уширения б воздухо)м ил|и газами. Для этого достаточно подключить верхний торец трубы 11 к выхлопной трубе вездехода или крана. Последней стадией яl3лястся возвсде)".: с на корпусе 1 сооружения.

Дела ется это после некоторого времени эксплуатации устройства, когда вокруг уширения 6 и всей подземной теплоотдающей части 1 корпуса образовалась мерзлота с Ioc TB ToHIHQH несущей способностьк, размыкают ко рпус (на понтонной площадке, убирают понтонную плогцадку для повторного использования. На карпусе возводят сооружение. Характер работ зависит от вида соо)ружения, его назначения и конструкции.

Необходимо заметить, что уширение 6 должно быть размещено в грунте ниже границ деятельного слоя, чтобы замерзший вокруг уширения массив грунта ие оттаял за летний период.

Технико-экономическая эффективность описанной конструкции устройства заключается в замораживании большего объема грунта в нижней части ко|рпуса, за предела ми деятельного слоя грунта.

Изобретение может быть использовано для укрепления основа(ний сооружения, на.пример искусственных сооружений, зданий, набережных, геодезических знаков (и т. и.

Формула изобретения

Устройство для замораживания грунта, включающее част(инно размещенный в грунте и заполненныи теплоносителем кор964052 7з 7?

Составитель Г. Гаври щук

Техред А. Камышникова

Редактор О. Филиппова

Корректор С. Файн

Заказ 1024,757 Изд. Ко 235 Тираж 711 Подписное

1!ПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент» пус и коаксиально установленную в нем разделительную трубу с перепускным приспособлением, о т л и сч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при использовании его в качестве опоры сооружения, возводимого на слабых грунтах, нижняя часть корпуса выполнена уширенной двустенчатой, причем ее внутренняя стенка размещена относительно внешней стенки с постоянным зазором .и своими ьерхней и нижней кромками примыкает к разделительной трубе.

Источниии информации, пр инятые во внимание при экспертизе:

5 1. Гапеев С. И., Укрепление мерзлых оснований охлаждением. Л., «Стройиздат», 19б9, с. 18 — 20.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 51á783, кл. Е 02 D 3/12, 1974 (прототип) .