CZ200666A3

CZ200666A3 - Soil stabilization method

Info

Publication number: CZ200666A3
Application number: CZ20060066A
Authority: CZ
Inventors: Bagmanyan@Aykanush
Original assignee: Bagmanyan@Aykanush
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2007-08-08
Also published as: CZ301560B6

Abstract

Zpusob zpevnování zeminy, predevším zeminy s menší únosností, v místech stavebních objektu se provede zmrazením zeminy (3), pricemž do zpevnované zeminy (3) se umístí výparná cást (14) tepelné trubice (13) nebo zemní kolektor (1), tvorený systémem vzájemne propojených trubic (2), naplnených nemrznoucí kapalnou smesí, které jsou napojeny na výparník (6) primárního okruhu tepelného cerpadla (7).The method of strengthening the soil, especially the soil with a lower load-bearing capacity, in the places of the building object is carried out by freezing the soil (3), placing the evaporation part (14) of the heat pipe (13) or the ground collector (1) formed by the system into the reinforced soil (3) interconnected tubes (2) filled with antifreeze liquid mixture which are connected to an evaporator (6) of the primary circuit of the heat pump (7).

Description

Vynález se týká způsobu zpevňování zeminy, především zeminy s menší únosností, tvořenou obvykle vlhkými, podmáčenými vrstvami zeminy, mokřady a rašeliništi, zejména v místech, kde se budou nacházet nebo se nacházejí vozovky, obvykle dálničního typu, pilíře, zejména mostů, budovy a jim podobné stavební objekty.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of consolidating soil, in particular soil with lower load capacity, usually consisting of wet, waterlogged soil layers, wetlands and peat bogs, particularly where roadways, usually highways, pillars, especially bridges, buildings and similar building objects.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Stavební objekty, budované v místech s nedostatečnou únosností podložní zeminy, se dosud obvykle musely uspořádat na zpevněných betonových deskách, většinou armovaných nebo na masivních pilířích, hluboce zapuštěných v zemině. Zhotovení takových armovaných betonových desek a pilířů je však velmi pracné, náročné na spotřebu materiálu a drahé.Until now, buildings constructed in places with insufficient bearing capacity of subsoil have usually had to be arranged on reinforced concrete slabs, mostly reinforced or on solid pillars, deeply embedded in the soil. However, making such reinforced concrete slabs and pillars is very labor intensive, consuming material and expensive.

Obdobně pracné a nákladné je dodatečné provádění zpevňování stavebních objektů při jejich rekonstrukcích a opravách které se provádějí v důsledku narušení těchto stavebních objektů způsobené nedostatečnou únosností jejich podloží.Similarly laborious and costly is the additional implementation of reinforcement of buildings during their reconstruction and repairs, which are carried out due to disruption of these buildings caused by insufficient bearing capacity of their subsoil.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje řešení způsobu zpevňování zeminy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zemina se v místech u stavebních objektů zpevní zmrazením uvedením na teplotu nižší, než je bod tuhnutí vody.The aforementioned drawbacks are largely eliminated by the solution of the soil consolidation method according to the invention, which is based on the fact that the soil is reinforced by freezing at the location of the building by bringing it to a temperature lower than the freezing point of the water.

U řešení podle vynálezu není nutné zhotovovat u stavebních objektů, uspořádaných na zemině s menší únosností, masivní, armované betonové podložní desky nebo masivní a hluboce zapuštěné betonové pilíře. Odpadá potřeba velkých zemních prací, vrtů a skrývek. Ušetří se takto značné množství stavebního materiálu, především betonu, armovací oceli, práce a finančních prostředků.In the solution according to the invention, it is not necessary to produce solid, reinforced concrete foundation slabs or massive and deeply embedded concrete pillars in the case of structures with lower load capacity. No need for large earthworks, boreholes and overburden. This saves a considerable amount of building material, especially concrete, reinforcing steel, labor and money.

Navíc lze využít tepelnou energii, která se získá jejím odejmutím zmrazované zemině v místech u stavebních objektů, například k vytápění objektů nacházejících se v okolí místa využití tohoto vynálezu, jako jsou obytné a správní budovy, výrobní objekty, zemědělské objekty, skleníky, plavecké haly, sportovní areály, vyhřívané trávníky a rovněž pro ohřev teplé užitkové vody.In addition, thermal energy can be utilized by extracting frozen soil at sites of construction objects, for example, to heat objects located in the vicinity of the location of the present invention, such as residential and administration buildings, production buildings, agricultural buildings, greenhouses, swimming halls, sports grounds, heated lawns and also for heating domestic hot water.

Všechny tyto výhody jsou dány souhrnem znaků podle patentového nároku 1.All these advantages are given by the summary of features of claim 1.

Podle dalšího provedení vynálezu, zmrazení zeminy na teplotu nižší než je - 5 °C, zajišťuje pro většinu případů využití vynálezu na stavebních objektech potřebné, ale rovněž dostačující zpevnění zeminy, a to i pro případ malých tepelných výkyvů zmrazovacího zařízení, daných například způsobem jeho regulace, změnou povětrnostních podmínek v okolí stavebního objektu a podobně.According to another embodiment of the invention, the freezing of the soil to a temperature below -5 ° C ensures, for the majority of applications of the invention, the necessary but also sufficient soil consolidation, even in the case of small thermal fluctuations of the freezing plant, , by changing weather conditions around the building and so on.

* 4* 4

4 44 4

-2Podle dalšího provedení, tepelná trubice je účinný a efektivní prvek, sloužící k přenosu tepelné energie, v daném případě k odejímání tepelné energie v místě zmrazované zeminy. Tepelná trubice rovněž umožňuje, a to poměrně jednoduše, využít tepelnou energii získanou ze zrazované zeminy. Lze tak učinit odejmutím a dalším využitím tepelné energie z kondenzační Části tepelné trubice.According to another embodiment, the heat pipe is an efficient and effective element serving to transmit thermal energy, in the present case, to remove thermal energy at the frozen earth location. The heat pipe also makes it possible, quite simply, to utilize the heat energy obtained from the precipitated soil. This can be done by removing and further utilizing thermal energy from the condensation portion of the heat pipe.

Tepelná trubice je rovněž prvek snadno vestaví telný do potřebných prostorů. Umožňuje také vhodnou úpravu svého tvaru, především s ohledem na konstrukční provedení objektu, jehož okolí má ochlazovat.The heat pipe is also an element that can be easily installed in the required space. It also allows for a suitable modification of its shape, especially with regard to the constructional design of the object whose surroundings are to be cooled.

Podle dalšího provedení, přímým využitím části konstrukce stavebního objektu k vytvoření tepelné trubice sě docílí efektivnějšího chlazení zeminy v bezprostřední blízkosti stavebního objektu - pilíře a podobně. Dále se ušetří vestavné rozměry stavebního objektu se zmrazovacím ústrojím (zařízením), sníží se spotřeba materiálu, investic a finanční náklady související s pořízením a zabudováním zmrazovacího zařízení.According to another embodiment, direct use of a portion of the building structure to form a heat pipe will result in more efficient cooling of the soil in the immediate vicinity of the building - the pillar and the like. Furthermore, the built-in dimensions of the building with the freezing device (equipment) are saved, material consumption, investment and financial costs associated with the acquisition and installation of the freezing device are reduced.

Pilíř, zejména ocelový, je utvař, který je schopný sám tvořit současně jednak stavební prvek stavebního objektu, jednak tepelnou trubici jako součást ochlazovacího zařízení. Teplonosná látka tepelné trubice - pilíře se nachází přímo v dutině pilíře.The pillar, in particular the steel, is a molder, which is able to simultaneously form both the building element of the building and the heat pipe as part of the cooling device. The heat carrier - the pillar is located directly in the pillar cavity.

Podle dalšího provedení, tepelné čerpadlo je velice účinné, efektivní, ověřené, průmyslově vyráběné a provozně ekonomické zařízení k přenosu tepelné energie, v daném případě k odvádění tepelné energie z místa zmrazené zeminy u stavebního objektu. Tepelnou energii ze sekundárního okruhu s kondenzátorem tepelného Čerpadla lze navíc využít pro vytápění obytných, výrobních a zemědělských objektů, správních budov, skleníků, plaveckých hal a jiných rekreačních a sportovních ploch a areálů a pro ohřev teplé užitkové vody.According to another embodiment, the heat pump is a very efficient, efficient, proven, industrially produced and operationally economical heat transfer device, in the present case, for dissipating thermal energy from a frozen earth location at a building. In addition, the thermal energy from the secondary circuit with the heat pump condenser can be used for heating residential, production and agricultural buildings, administration buildings, greenhouses, swimming halls and other recreational and sporting areas and areas, and for heating domestic hot water.

Podle dalšího provedení, vytvoření zemního kolektoru tepelného čerpadla systémem vzájemně propojených trubic, naplněných nemrznoucí kapalnou směsí umožňuje uspořádat trubice do tvaru, který je nejvhodnější z hlediska tvaru stavebního objektu a v jeho okolí zmrazované zeminy.According to a further embodiment, the formation of the ground collector of the heat pump by a system of interconnected tubes filled with antifreeze liquid makes it possible to arrange the tubes in a shape that is most suitable in terms of the shape of the building and in the vicinity of the frozen earth.

Podle dalšího provedení, vytvoření zemního kolektoru plastovými a/nebo pryžovými hadicemi ještě více usnadňuje montáž hadic a jejich uspořádání do požadovaného tvaru v prostoru zmrazované zeminy a tím s ohledem na tvar stavebního objektu. Plastové a pryžové hadice jsou poměrně levné. To vše vede k dalšímu snížení nákladů spojených s využitím řešení podle tohoto vynálezu.According to a further embodiment, the formation of the ground collector with plastic and / or rubber hoses further facilitates the assembly of the hoses and their arrangement in the desired shape in the frozen earth space and thus with respect to the shape of the building object. Plastic and rubber hoses are relatively inexpensive. All this leads to a further reduction in the costs associated with the use of the solution according to the invention.

Podle dalšího provedení, použití běžného průmyslového chladicího zařízení, jehož výpamík je uspořádán ve zmrazením zpevňované zemině u stavebního objektu,m jako jsou například průmyslová chladicí zařízení používaná v potravinářské výrobě, při výrobě piva, ve sportovních halách k vytváření umělých ledových ploch podobně, je výhodné především z hlediska ověřených, průmyslově vyráběných chladicích zařízení velkých výkonů a s velkou intenzitou chlazení a zmrazování prostředí okolo výparníku.According to a further embodiment, the use of a conventional industrial cooling device, whose outlet is arranged in the freeze-hardened soil of a building, such as industrial cooling devices used in food production, beer production, sports halls to create artificial ice surfaces, is advantageous. especially in terms of proven, industrially manufactured high-capacity refrigeration systems with a high intensity of cooling and freezing of the environment around the evaporator.

Je zřejmé, že pro účely zpevňováni zeminy zmrazením podle vynálezu lze použít i kombinaci různých druhů ochlazovacích zařízení, t.j. tepelných trubic, tepelných čerpadel a klasických chladicích zařízeníIt will be appreciated that a combination of different types of cooling devices, i.e., heat pipes, heat pumps and conventional cooling devices, may also be used for the purpose of freezing the soil according to the invention.

-3• ·-3 • ·

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález je blíže osvětlen výkresem, na kterém je na obr. 1 znázorněno zmrazovací zařízení tvořené gravitační tepelnou trubicí v řezu a na obr. 2 je zmrazovací zařízení tvořené tepelným čerpadlem typu země - voda s plošným zemním kolektorem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail in the drawing, in which Fig. 1 shows a freezing device consisting of a gravitational heat pipe in cross-section, and Fig. 2 shows a freezing device consisting of a ground-water heat pump with a ground collector.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zařízení k provádění zpevnění zeminy zmrazením na obr. 1 sestává z plošného zemního kolektoru I, tvořeného trubkami 2 uspořádanými do tvaru meandru, umístěnými v prostoru zpevňované zeminy 3 zmrazením. Výstupní větev 4 plošného zemního kolektoru i je napojena na vstup 5 výparníku 6 primárního okruhu tepelného čerpadla 7 systému země voda a vratná větev 8 plošného zemního kolektoru i je napojena na výstup 9 výparníku 6 primárního okruhu tepelného čerpadla 7 systému země - voda. Kondenzátor J_0 tepelného čerpadla 7 systému země - voda má uspořádány druhý výstup 11 a druhý vstup 12 k připojení na zvolené zařízení k odebírání tepelné energie.The freeze-thickened soil consolidation device in FIG. 1 consists of a ground-based collector 1 consisting of meander-shaped pipes 2 located in the freeze-thickened soil 3. The ground collector outlet branch 4 is connected to the evaporator 6 of the primary circuit of the ground water heat pump 7 and the return ground branch 8 of the ground collector 1 is connected to the evaporator outlet 6 of the primary circuit of the ground-water heat pump 7. The ground-water heat pump condenser 10 has a second outlet 11 and a second inlet 12 for connection to a selected thermal energy removal device.

Zařízení ke zpevňování zeminy zmrazením znázorněné na obr. 2 je tvořeno tepelnou trubicí 13, jejíž výpamá část H je uspořádána ve zpevňované zemině 3. Kondenzační část 1_5 tepelné trubice Γ3 je umístěna v proudu j/7 ochlazovacího média a na vnějším povrchu má uspořádána chladicí žebra Γ6. Tepelná trubice 13 současně tvoří nosný pilíř 18 stavební konstrukce. Kapilární struktura J9 tepelné trubice 13 je tvořena síťkou 20, uspořádanou na vnitřní stěně.21 tepelné trubice 13. Vnitřní prostor 22 tepelné trubice 13 je Částečně naplněn teplonosnou látkou 23. Tepelná trubice J_3 je gravitačního typu.The freeze-quenching soil reinforcement device shown in FIG. 2 is formed by a heat pipe 13, the discharge portion H of which is arranged in the reinforced soil 3. The condensing section 15 of the heat pipe Γ3 is disposed in the cooling medium stream 17 and has cooling fins arranged on the outer surface. Γ6. At the same time, the heat pipe 13 forms the supporting pillar 18 of the building structure. The capillary structure 9 of the heat pipe 13 is formed by a mesh 20 disposed on the inner wall 21 of the heat pipe 13. The inner space 22 of the heat pipe 13 is partially filled with the heat transfer substance 23. The heat pipe 13 is of gravity type.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Způsob zpevňování zeminy 3 zmrazením a zařízení k provádění tohoto způsobu, lze použít zejména v prostoru umístění základových konstrukcí stavebních objektů, nacházejících se v místech se zmenšenou únosností zeminy a kde by bylo neúnosné a nevhodné zpevňovat stavební podloží masivními betonovými deskami a pilíři s armováním.The method for freezing the soil 3 and the apparatus for carrying out this method can be used in particular in the location of the foundation structures of buildings located in places with reduced soil load-bearing capacity and where it would be unbearable and inappropriate to solidify the subsoil with solid concrete slabs and reinforced pillars.

Vhodný se jeví tento způsob i pro časově omezené zpevnění zeminy na dobu nutnou k provedení potřebných pracovních operací.This method also seems to be suitable for temporarily consolidating the soil for the time required to carry out the necessary working operations.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Method of soil consolidation, in particular soil with lower bearing capacity, usually consisting of moist, waterlogged soil layers, wetlands and peat bogs, especially where roadways, usually motorways, pillars, in particular bridges, buildings and the like are located or located building objects, characterized in that the soil (3) is solidified by freezing at places below the building objects by bringing it to a temperature below the freezing point of the water.

Method according to claim 1, characterized in that the freezing of the soil (3) is carried out at a temperature of less than -5 ° C.

Method for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of at least one heat pipe (13), at least a part of the discharge part (14) being arranged in the reinforced soil (3), at a location near the building.

Device according to claim 3, characterized in that the heat pipe (13) forms at least part of the construction of the building object, preferably the pillar (18).

Device for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one heat pump (7) of the ground-water system and / or air comprising a primary circuit with an evaporator (6) and a secondary circuit with a condenser (10), wherein at least one ground collector (1) is connected to the primary circuit of the heat pump (7), at least a part of which is arranged in the reinforced soil (3) at the site of the building, the outlet branch (4) the ground collector (1) is connected to the inlet (5) of the primary circuit of the heat pump (7) and the return line of the ground collector (1) is connected to the outlet (9) of the primary circuit of the heat pump (7) ,

Device according to claim 5, characterized in that the ground collector (1) consists of a system of interconnected tubes (2) filled with antifreeze liquid mixture.

Device according to claim 6, characterized in that the tubes (2) are formed by plastic and / or rubber hoses.

An apparatus for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a cooling device having at least one discharge body arranged in the reinforced soil (3) at a location adjacent to the building.