Закрепление грунтов термической обработкой

Этот метод закрепления широко применяют для упрочнения маловлажных пьшевато-глинистых грунтов, имеющих высокую проницаемость (при k_f > i·10^-5), и в основном используют для закрепления просадочных грунтов Мангушев, Р.А. [4]).

Первоначально термический метод применялся для усиления оснований деформированных зданий и сооружений, сложенных лессовыми просадочными грунтами. Однако в последние десятилетия этот метод стал применяться и для подготовки оснований
(Литвинов, И.И. [14]; Мангушев, Р.А. [17]). Сущность метода закрепления термической обработкой заключается в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры (температура продуктов горения при обжиге грунтов должна быть в пределах t = 800-900 °С, так как при t > 900 ° происходит плавление грунта и исключается возможность проникания воздуха в массив грунта). При этом термическая обработка грунта производится через пробуренные в толще грунтов скважины диаметром 0,1-0,2 м (чем больше диаметр скважины, тип больше поверхность соприкасаемого грунта и тем лучше проникают продукты горения в закрепляемый массив) на глубину до 20м (рис. 5.1).

Термическая обработка производится до подстилающего слоя непросадочного грунта, т. е. в пределах всей просадочной толщи, устройство термически обработанных грунтов в виде висячих столбов нецелесообразно, так как возможна просадка фундаментов при случайном замачивании грунта в основании. При термической обработке грунта ниже закрепленного массива возникают благоприятные условия просачивания воды вследствие повышения пористости обожженного грунта и его фильтрационной способности. Поэтому в случаях, когда толщина слоя просадочного грунта больше возможной глубины термической обработки, этот способ закрепления становится неприемлемым.

Рис. 5.1. Схема установки для термического закрепления грунтов:

1 – компрессор; 2 – форсунка; 3 – насос для подачи топлива;

4 – трубопровод; 5 – емкость с топливом; 6 – закрепленный грунт;

7 – лессовый просадочный грунт; 8 – непросадочный грунт

При сжигании топлива в верхней части скважины столб обожженного грунта получает форму усеченного конуса (рис. 5.1) диаметром поверху 1,5-3,0 м, а понизу 0,2-0,4 м. Для увеличения перечного сечения нижней части столба обожженного грунта необходимо регулировать процесс фильтрации продуктов сгорания скважине. С этой целью в скважину опускают трубу, тампонируя затрубное пространство отсекателем.

Достоинствами термического упрочнения грунтов являются малая материалоемкость и относительная быстрота набора прочности. К недостаткам этого метода следует отнести вариацию формы закрепленных массивов в зависимости от неодинаковой газопроницаемости грунтов по глубине.