Способ термического укрепления макропористого просадочного грунта

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАКРОПОРИСТОГО ПРОСАДОЧНОГО ГРУНТА, включающий бурение основной и вспомогательных скважин, их герметизацию , сжигание в основной скважине горючих Ьмесей, нагнетаниев грунт горячих газов, создание во вспомогательных скважинах вакуума и удаление из последних конденсата водяных паров , отличаюдийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и продолжительности процесса после удаления из вспомогательных скважин конденсата водяных паров осуществляют последовательное нагнетание через основную и вспомогательные скважины Тонкомолотой окиси кальция и конденсата . i 6 СО

„.,SU„„1048054 А СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ %СПУБЛИН

3(511 Е 02 0 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ILS TOPCNOMV ЩМДЕТФГВИ ВУ е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3352571/29-33 .(22) 30. 10. 81 (46) 15.10.83 ° Bsut. 9 38 (72) A. П. Юрданов ! (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им. A. Н. Косыгина (53) 624.138.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 617520, кл. Е 02 0 3/10, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 685762, кл. Е 02 0 3/11, 1977. (54)(57) 1, СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УК-

РЕПЛЕНИЯ МАКРОПОРИСТОГО ПРОСАДОЧНОГО

ГРУНТА, включающий бурение основной и вспомогательных скважин, их герме- . тизацию, сжигание в основной скважине горючих смесей, нагнетание в грунт горячих газов, создание во вспомогательных скважинах вакуума и удаление иэ последних конденсата водяных паров, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и продолжительности процесса, после удаления иэ вспомогательных скважин конденсата водяных паров осуществляют последовательное нагнетание через основную и вспомогательные скважины тонкомолотой окиси кальция и конденсата.

1048054 кальция осуществляют нагнетание через .

2. Способ по и. 1, о т.л и ч аю шийся тем, что, с целью утилизации гидрата окиси кальция, после образования в грунте гидрата окиси

1 основную скважину воды с откачиванием ее из вспомогательных скважин до прекращения выхода известкового молока.

f 2

Изобретение относится к стрОитель- ну воды с откачиванием ее из вспомоству оснований и фундаментов зданий гательных скважин до прекращения выи сооружений на слабых грунтах, хода известкового молока. в.частности к их укреплению путем На чертеже изображена схема раз-. термического воздействия. : 5 мещения оборудования.

Известен способ термического ук- Технология способа заключается реплеиия грунта, включающий бурение в следующем. .основной и вспомогательных скважин, Вначапе бурят основную 1 и вспоих герметизацию затвором, сжигание могательные 2 скважины, причем вспов основной скважине топливных смесей Я могательные скважины 2 размещают и нагревание грунта (1) . Равномерно вокруг основной. После

Наиболее близким к изобретению этого скважины герметизируют затвоявляется способ термичесого.укрепле- Рами 3 с горелкой 4 и отводами 5, ния грунта, включающий бурение ос которые соединяют с помощью трубоновной и вспомогательных скважин, 5 -sposoaos с вакуум-насосом 6, насоих герметизацию, сжигание s основной сом 7 для подачи воды,и агрегатом 8 .скважине горючих смесей, нагнетание для нагнетания в грунт окиси кальция. в грунт горячих газов, создание во Затем в основную. скважину 1 подавспомогательных скважинах вакуума ют горючие смеси и сжигают их под и удаление из последних конденсата давлением, а образующиеся при этом водяных паров (2) . горячие газы нагнетают в грунт чеНедостатками указанных способов . : Рез стенки основной скважины 1.

- являются относительно большой расход По мере сжигания горючих смесей топливо-энергетических ресурсов, одновременно во вспомогательных сквасоставляющий 3900-4080 мДж/м3 и срав- жинах 2 создают вакуум-насосом б нительно низкая прочность укреплен- >5: разрежение и отсасывают из них в ного грунта, не превьютающая 1",0-, емкость 9 пары .воды и ее конденсат.

1,7 мПа, что недостаточно для образо- Емкость 9 теплоизолирует для сохравания несущих массивов и конструкций нения тепла конденсата. в грунте, Все это,ограничивает техно-. Нагревание грунта продолжают до логические воэможности способов и 30 полного испарения из грунта свободобласть их применения. : . ной и Физически связанной воды, что цель изобретения - снижение энер- cooTseòcòsóeò температуре нагрева . гозатрат и продолжительности процес- грунта на 150-200 С в зависимости от о са, а также утилизация гидрата- окиси вида грунта и технологии его обжига. кальция. З5.Поэтому сжигание тойливных смесей поставленная цель достигается тем, прекращают< когда температура стенок что согласно способу термического вапомогательных скважин 2 достигает укрепления макропористого просадоч- указанных пределов. После этого из ного грунта, включающему бурение ос- агрегата 8 в основную 1 и вспомогановной и вспомогательных скважин, 40 тельные 2 скважины нагнетают тонкоих герметизацию, сжигание в основной молотую Окись кальция Са0 с удельной скважине горючих смесей, нагнетание Юверхиосаью выше 3500 см /r, степень

2 в грунт горячих газов, соэданве во заполнения ею пор грунта определяют

:вспомогательных скважинах вакуума и из отношения требуемой степени yseудаление из последних конденсата во- личения ббъема окиси кальция при гадяных паров, после удаления иэ -вспо- ) шенни" с образованием ее гидрата, посмогательных скважин конденсата водя- "ле чего насосом 7.из емкости 9 подают ных паров осув ествляют последователь- воду. ное нагнетание через основную и вспомогательные скважины тонкоиолОтой По меРе постУплениЯ в грунт воДы окисй кальция и конденсата. Я В ием пРотекает РеакциЯ гашениЯ они-.

° си жальция с образованием ее гидрата

При этом после образования в грун-. Ca(0H)g и выделением тепла, в проте гидрата окиси кальция осуществля- цессе которой объем массы возрастает ют нагнетание через основную assama- в 3-3,5 раза. Возникающее при этом, 1048054 ю °

Известный

° способ

Предлагаемый способ

Стенки скважин

Показатели испытаний

f избыточное давление уплотняет груйт и способствует ликвидации его просадочных сйойств. При этом процесс:гашения СаО идет при интенсивном парообразовании, так как до этого грунт нагревают до 150-2000С кроме того, в ходе реакции 1 кг массы СаО выделяет 1157 кДж тепла Момент окончания реакции устанавливают по показаниям термопар 10, соединенных с са-, мопишущими приборами 11, например . электронными потенциометрами. Пока:зателемекончания.реакции является: прекращение прироста температуры от реакции гашения СаО.

Вместо воды в основную скважину 1 15 нагнетают собранный конденсат, кото-г рый пропускают сквозь массив укрепляемого грунта, а образующийся при этом раствор Ca(OH)g в виде извест кового молока откачивают из вспомо- ;у гательных снважин 2 вакуум-,насосом 6 в резервуар 12 для дальнейшего ис- . йользования в строительных целях.

Вместо сжигания в скважинах 1 горючих смесей можно использовать и ° другие источники тепла,: например, погружные электрические нагреватели.

В этов4 случае перед нагнетанием в грунт окиси кальция СаО нагреватели иэ «основной скважины 1 должны иэвле-.. ; каться .

Пример. На строительной йЛощадке производится термическое укрепление массивов макропористого лессо-, видного просадочного покровного суглинка, подстилаемого на глубине 6 и. .мелким галечником {пористость суглинка 50%, массовая влажность 0,1, тем:пература полного испарения свободной и физически связанной воды 160 CJ.

Для ликвидации просадочных свойста " 40

;суглинка необходимо уплотнить его в 1,2 раза (требуемая степень уплот-. ненкя просадочных грунтов составляет, .1,08-1,23).

Основные скнажины 1 и равномерно вокруг каждой из них йо шесть вспомогательных скважин 2 пробуривают. диаметром 0,15 м на глубину 3 и.

В основных скважинах 1 сжигают жидкое топливо с теплотой сгорания

42 мДж/кг в смеси со сжатым воздУхом., подаваемым от передвижного компрессоОсновные скважины, шт

Вспомогательные скважины, шт ра при давлении 0,05-0,1 МПа. Нагренание грунта производят прн температурах от начала воспламенения жидкого топлина (550 C) н оснонной скважине, 1 до 1600С на внешнем контуре укрепляемого массива грунта. Температуру н скнажинах проверяют визуально с помЬщью оптических пирометров.

Одновременно с сжиганием топливных смесей н основной скважине 1 пары во- ды и нх конденсат из грунта отсасынают через вспомогательные скважины

2 .вакуум-насосом 6 производительностью

5 м /мин при избыточном давлении

0,18 мйа в утепленную емкость 9 объемом 25 мэ.

В- грунт после его нагревания нагнетают окись кальция СаО с тонкостью помола, соответствующей удельной поверхности 4000 см /г при избыточном давлении до 0,5 мПа. После этого насосом 7 иэ емкости 9 воду под данленнем до 0,2 мПа нагнетают в количестве, необходимом для образования гидрата Са(Со)р с учетом непроизводительного ухода ее за пределы укрепляемого массива грунта и равном 15%. увеличение объема при гидратации СаО составляет в среднем 3,3 раза, рас-. ход ее 0,28 т/м укрепляемого объема грунта. Йа нагнетание СаО затрачивают 12 ч, на процесс гашения СаО еще 18 ч. Завершение реакции гидратацни СаО фиксируется показаниями приборов .11, соединенных с термопарами 10, по прекращению прироста температуры, которая в процессе гашения

СаО увеличивается на 50-60 С.

После этого через основные скважины 1 из емкости 9 насосом 7. нагнетают конденсат, который, проходя сквозь поры грунта, заполненные

Ca(OH)g, растворяет ее в виде известкового молока, а из вспомогательных скважин 2 одновременно вакуум-насосом 6 этот раствор откачивают в резервуар 12 для использования в дальнейшем. На этот процесс в среднем затрачивают около 10 ч.

Одновременно в аналогичных условиях укрепляют массив грунта известным способом. На это уходит 130 ч.

Сопоставление .полученных данных приведено в таблице. гладкие перфори- с прорерованные зями

1048054

Продолжение таблицы.

Иэвестный способ

Предлагаемый способ

Покаэателн испытаний

Стенки скважин гладкие перфори- с прорв" рованные эями

Температура грунта и стенках скважин, С.500-600 500-600 . 500 600

180-200 180-200 180-200 основных вспомогательных

Диаметр укрепленного массива грунта, м

1,6

2,0

1,6

1,6

Общая продолжительность. обработки массива грунта, ч

130

Уплотнение грунта (no данным лабораторного испытания образцов), %

12,3

10,4

14,5

Расход материалЬно-технических ресурсов на 1 м укрепленного грунта, кг

180

250 окиси кальция

31,4 жидкого топлива

28,7

35,8

27,3

40

Составитель A. Прямков

Редактор Н. Швыдкая Техред К.Мыцьо Корректор Г. Решетник

Заказ 7880/33 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

В расчете на 1 мэ укрепленного грунта расход времени сокращается на 32,5-343, а затраты труда - на

43,5%. При этом удельный расход тепловой энергии уменьшается в 1,511,57 раз.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить технологические воэможности термического укрепления просадочных грунтов за .счет использования энергии, выделякщейся при гашении СаО в порах грунта, сокращении температуры нагревания грунтового массива, что приводит к уменьшению трудоемкости н длительности работ при одновременном сокращении расхода топливо-энергетических ресурсов.