RU2124608C1

RU2124608C1 - Method for electroosmotic stabilization of ground around foundation supports of technological equipment

Info

Publication number: RU2124608C1
Application number: RU97110932A
Authority: RU
Inventors: П.В. Алексеев; Ю.Я. Иоссель; Г.С. Казаров; В.В. Липатов; К.А. Носков
Original assignee: Алексеев Павел Валентинович; Иоссель Юрий Яковлевич; Казаров Григорий Семенович; Липатов Валерий Васильевич; Носков Кирилл Анатольевич
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: this relates to strengthening of foundations. For realization of method, selected is group of foundations and supports relating wherever possible to single component of technological equipment. Installed between foundations of selected group of supports are anode electrodes. Cathode electrodes are located beyond preliminarily given zone of ground stabilization. This zone is preset proceeding from condition that it embraces selected group of foundations. Taken into consideration in determining extension of ground stabilization zone are such factors as distances between anode electrodes, cathode electrodes, foundations of supports, as well as sinking depths of electrodes. Anode electrodes are located with account of presence in ground of earlier sunken metal articles. In this case, metal articles positioned beyond ground stabilization zone are preliminarily connected with cathode electrodes. After installing electrodes and their connection to corresponding poles of source of electric current, undertaken is delivery of stabilizing solution into ground through electrodes simultaneously with passing current between electrodes. After preset period of time, delivery of stabilizing solution is discontinued. Application of aforesaid method allows for enhancing reliability in operation of key equipment and makes unnecessary disengagement of equipment during repair period. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к технологиям закрепления фундаментов, и может быть использовано для повышения прочности и несущей способности грунта вокруг свайных фундаментов, например фундаментов опор различного технологического оборудования, в том числе опор линий электропередачи и элементов силового электрооборудования. Изобретение может быть использовано для существенного уменьшения или полной ликвидации подвижек фундаментов опор оборудования в зонах со слабыми грунтами, склонными к сезонным деформациям, например мерзлотному пучению. Изобретение может быть эффективно применено в условиях, когда традиционные методы решения данной задачи не могут быть использованы, например, из-за необходимости длительного отключения оборудования. The invention relates to the field of construction, in particular to technologies for securing foundations, and can be used to increase the strength and bearing capacity of soil around pile foundations, for example, the foundations of supports of various technological equipment, including supports of power lines and elements of power electrical equipment. The invention can be used to significantly reduce or completely eliminate the movements of the foundations of equipment supports in areas with weak soils prone to seasonal deformations, such as permafrost. The invention can be effectively applied in conditions when traditional methods for solving this problem cannot be used, for example, due to the need for a long shutdown of equipment.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения. To assess the novelty and inventive step of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Известен способ электрохимического закрепления грунта, заключающийся в том, что в центре предварительно пробуренной и заполненной электролитом скважины размещают анодный электрод, а по периметру скважины устанавливают металлическую сетку, соединенную с отрицательным полюсом источника питания (см. SU, авторское свидетельство, N 977571, E 02 D 3/11, 1982). A known method of electrochemical soil stabilization is that an anode electrode is placed in the center of a well pre-drilled and filled with electrolyte, and a metal grid is installed along the perimeter of the well connected to the negative pole of the power source (see SU, copyright certificate, N 977571, E 02 D 3/11, 1982).

Известен способ электроосмотического закрепления грунта, заключающийся в том, что при погружении в грунт анодных электродов вокруг устанавливаются дополнительные анодные электроды, которые размещают между прямыми, проходящими через основные анодные электроды. Через дополнительные анодные электроды в грунт периодически, после стабилизации величины минимального водопритока к катодному электроду, вводится растворитель (см. SU, авторское свидетельство N 1622514, E 02 D 3/11, 1991). A known method of electroosmotic fastening of the soil, which consists in the fact that when the anode electrodes are immersed in the soil, additional anode electrodes are installed around the electrodes, which are placed between the straight lines passing through the main anode electrodes. Through additional anode electrodes, a solvent is periodically introduced into the soil periodically, after stabilization of the minimum water inflow to the cathode electrode (see SU, copyright certificate N 1622514, E 02 D 3/11, 1991).

Известен способ предварительного упрочнения водонасыщенных пород в постоянном электрическом поле для отвалообразования при открытой обработке месторождений полезных ископаемых, заключающийся в том, что из складируемых пород вдоль внутренней стороны дамбы отвала создают поддерживаемую полосу из упрочненных породных цилиндров, образуемых анодами, концентрично расположенными вокруг общего катода (см. SU, авторское свидетельство N 274042, E 21 C 47/00, 1970). There is a method of preliminary hardening of water-saturated rocks in a constant electric field for dumping during open processing of mineral deposits, which consists in the fact that from the stored rocks along the inner side of the dump dam create a supported strip of hardened rock cylinders formed by anodes concentrically located around a common cathode (see . SU, copyright certificate N 274042, E 21 C 47/00, 1970).

Известен способ электрохимического закрепления грунта, включающий размещение в грунте совокупности перфорированных электродов-анодов и электродов-катодов, подключение их к соответствующим полюсам и подачу химического реагента, например водный раствор хлористого кальция или жидкое стекло, при этом электроды размещают в нескольких смежных кустах скважин путем концентрического расположения электродов-анадов вокруг имеющегося в каждом кусте электрода-катода, образуя сплошную полосу закрепленного грунта (см. А.И. Ильин, А. М. Гальперин, В.И. Стрельцов. "Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах", Москва, "Недра", 1985, с. 225). A known method of electrochemical fixing of the soil, including placing in the soil a set of perforated electrodes-anodes and electrodes-cathodes, connecting them to the corresponding poles and supplying a chemical reagent, for example, an aqueous solution of calcium chloride or liquid glass, while the electrodes are placed in several adjacent well clusters by concentric the location of the anad electrodes around the cathode electrode in each bush, forming a continuous strip of fixed soil (see A.I. Ilyin, A.M. Halperin, V . I. Streltsov. "Management of the long-term stability of slopes in quarries", Moscow, "Nedra", 1985, p. 225).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. By the greatest number of similar features and achieved by using the result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, является то, что такой способ оправдан при проведении противофильтрационных мероприятий, например сооружении противофильтрационной завесы, либо при проведении противооползневых мероприятий, например укрепительных работ на отвалах горнообогатительных комбинатов или карьеров. В остальных случаях применение такого способа приводит к неоправданному увеличению количества электродов, повышенному расходу средств на бурение скважин и электроэнергию. В частности, при решении поставленной задачи - укреплении грунта вокруг свайных фундаментов, например фундаментов опор технологического оборудования, этот способ практически неприменим, так как опоры могут располагаться группами на достаточно большом расстоянии друг от друга. The disadvantages of the prototype, which does not allow to achieve the goal, is that this method is justified when carrying out anti-filtering measures, for example, the construction of an anti-filter curtain, or when carrying out anti-landslide measures, for example, strengthening work on the dumps of mining plants or quarries. In other cases, the use of this method leads to an unjustified increase in the number of electrodes, increased consumption of funds for drilling wells and electricity. In particular, when solving the task - strengthening the soil around the pile foundations, for example, the foundations of the supports of technological equipment, this method is practically not applicable, since the supports can be located in groups at a fairly large distance from each other.

Задачей изобретения является закрепление грунта вокруг фундаментов опор различного оборудования, обеспечивающее устранение подвижек опор. The objective of the invention is to secure the soil around the foundations of the supports of various equipment, ensuring the elimination of movement of the supports.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата. The invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result.

Согласно изобретению способ электрохимического закрепления грунта вокруг фундаментов опор технологического оборудования, включающий размещение в грунте совокупности перфорированных электродов-анодов и электродов-катодов, подключение их к соответствующим полюсам источника постоянного тока, пропускание тока между электродами и подачу через них в грунт закрепляющего раствора, характеризуется тем, что выбирают группу, состоящую из по меньшей мере двух фундаментов, после чего электроды-аноды располагают между фундаментами данной группы, а электроды-катоды располагают вне заданной зоны закрепления грунта, которую выбирают из условия охватывания ею указанной группы фундаментов. According to the invention, a method of electrochemical fixing of soil around the foundations of supports of technological equipment, including placing in the soil a combination of perforated electrodes-anodes and electrodes-cathodes, connecting them to the corresponding poles of a direct current source, passing current between the electrodes and supplying a fixing solution through the soil to them, is characterized by that choose a group consisting of at least two foundations, after which the anode electrodes are placed between the foundations of this group s, and the cathode electrode is a predetermined ground anchoring zone which conditions are selected from engulfing it said group foundations.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется исправшиваемый объем правовой охраны. This is the totality of essential features, providing a technical result in all cases to which the corrected scope of legal protection applies.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения, либо особые условия его использования:
зону закрепления грунта задают путем выбора относительных расстояний между электродами-анодами, электродами-катодами, фундаментами, а также глубины погружения электродов, из условия выполнения следующих соотношений:
H ≥ h,
B ≤ H,
A ≤ 0,4B,
C ≥ 0,6B,
2A ≤ L ≤ 3A,
где
H - глубина погружения электродов,
h - длина подземной части фундамента,
E - расстояние между электродами-анодами и электродами-катодами,
A - расстояние между электродом-анодом и ближайшим к нему фундаментом,
C - расстояние между электродом-катодом и ближайшим к нему фундаментом,
L - расстояние между фундаментами выбранной группы;
подачу закрепляющего раствора осуществляют одновременно с пропусканием тока между электродами, причем через заданный промежуток времени подачу закрепляющего раствора прекращают;
электроды-аноды располагают с учетом находящихся в группе металлических элементов, например частей контура заземления, с соблюдением условия отсутствия металлических элементов между электродом-анодом и ближайшим к нему фундаментом, при этом металлические элементы, расположенные вне зоны закрепления грунта, предварительно соединяют с электродами-катодами.In addition, the claimed solution has optional features characterizing its particular cases, specific forms of its material embodiment, or special conditions for its use:
the soil fixation zone is set by choosing the relative distances between the anode electrodes, cathode electrodes, foundations, as well as the immersion depth of the electrodes, from the condition that the following relations are satisfied:
H ≥ h
B ≤ H
A ≤ 0.4B,
C ≥ 0.6B,
2A ≤ L ≤ 3A,
Where
H is the immersion depth of the electrodes,
h is the length of the underground part of the foundation,
E is the distance between the anode electrodes and the cathode electrodes,
A is the distance between the anode electrode and the foundation closest to it,
C is the distance between the cathode electrode and the foundation closest to it,
L is the distance between the foundations of the selected group;
the supply of the fixing solution is carried out simultaneously with the passage of current between the electrodes, and after a predetermined period of time, the supply of the fixing solution is stopped;
the anode electrodes are placed taking into account the metal elements in the group, for example, parts of the ground loop, subject to the condition of the absence of metal elements between the anode electrode and the foundation closest to it, while metal elements located outside the soil fixing zone are pre-connected to the cathode electrodes .

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных объектах техники аналогичного назначения. The claimed technical solution is new, as it is characterized by the presence of a new set of features that is absent in all known objects of equipment of a similar purpose.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в закреплении грунта вокруг выбранной группы фундаментов опор и обеспечение им дополнительной жесткости. The immediate technical result that can be obtained by implementing the claimed combination of features is to consolidate the soil around the selected group of support foundations and provide them with additional rigidity.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно повышение надежности работы технологического оборудования. The receipt of the aforementioned technical result ensures that the object of the invention as a whole has a number of new useful properties, namely, increasing the reliability of the process equipment.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". This allows you to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема реализации заявленного способа. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the implementation of the claimed method.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

К опорам технологического оборудования, в особенности к опорам силового электротехнического оборудования, предъявляются высокие требования по их устойчивости и надежности, что в ряде случаев приводит к необходимости проведения работ по укреплению грунта в месте их установки. Для реализации заявленного способа выбирают группу фундаментов 1 и 2 опор, по возможности относящихся к одному элементу технологического оборудования 3. Между фундаментами 1 и 2 выбранной группы опор устанавливают электроды-аноды 4, а электроды-катоды 5 располагают вне заранее заданной зоны закрепления грунта, которую назначают из условия охватывания ею выбранной группы фундаментов 1 и 2. The supports of technological equipment, in particular the supports of power electrical equipment, have high demands on their stability and reliability, which in some cases leads to the need for work to strengthen the soil at the place of installation. To implement the claimed method, choose a group of foundations 1 and 2 supports, possibly related to one element of technological equipment 3. Between the foundations 1 and 2 of the selected group of supports, anode electrodes 4 are installed, and cathode electrodes 5 are placed outside a predetermined soil fixing zone, which appoint from the condition of covering it with the selected group of foundations 1 and 2.

Зону закрепления грунта задают путем выбора относительных расстояний между электродами-анодами 4, электродами-катодами 5, фундаментами 1, 2 опор, а также глубины погружения электродов 4 и 5, из условия выполнения следующих соотношений:
H ≥ h,
B ≤ H,
A ≤ 0,4B,
C ≥ 0,6B,
2A ≤ L ≤ 3A,
где
H - глубина погружения электродов 4 и 5,
h - длина подземной части фундамента 1 и 2 опор,
B - расстояние между электродами-анодами 4 и электродами-катодами 5,
A - расстояние между электродом-анодом 4 и ближайшим к нему фундаментом опоры,
C - расстояние между электродом-катодом 5 и ближайшим к нему фундаментом опоры,
L - расстояние между фундаментами 1 и 2 опор выбранной группы.The soil fixing zone is set by choosing the relative distances between the anode electrodes 4, the cathode electrodes 5, the foundations 1, 2 of the supports, as well as the immersion depths of the electrodes 4 and 5, from the condition that the following relations are satisfied:
H ≥ h
B ≤ H
A ≤ 0.4B,
C ≥ 0.6B,
2A ≤ L ≤ 3A,
Where
H is the immersion depth of the electrodes 4 and 5,
h is the length of the underground part of the foundation 1 and 2 supports,
B is the distance between the anode electrodes 4 and the cathode electrodes 5,
A is the distance between the electrode-anode 4 and the foundation of the support closest to it,
C is the distance between the electrode-cathode 5 and the foundation of the support closest to it,
L is the distance between the foundations 1 and 2 of the supports of the selected group.

Электроды-аноды 4 располагают с учетом наличия в грунте ранее заглубленных металлических элементов, например частей контура заземления, с соблюдением условия отсутствия металлических элементов между электродом-анодом 4 и ближайшим к нему фундаментом опоры, при этом металлические элементы, расположенные вне зоны закрепления грунта, предварительно соединяют с электродами-катодами 5. The anode electrodes 4 are placed taking into account the presence of previously buried metal elements in the soil, for example, parts of the ground loop, subject to the condition of the absence of metal elements between the anode 4 electrode and the support foundation closest to it, while the metal elements located outside the soil fixing zone are preliminarily connected to the cathode electrodes 5.

После установки электродов и их подключения к соответствующим полюсам источника тока 6 осуществляют подачу в грунт через электроды закрепляющего раствора одновременно с пропусканием тока между электродами, причем через заданный промежуток времени подачу закрепляющего раствора прекращают. After installing the electrodes and connecting them to the corresponding poles of the current source 6, the fixing solution is supplied to the ground through the electrodes at the same time as the current between the electrodes is passed, and after a predetermined period of time, the fixing solution is stopped.

В результате такой обработки механические свойства грунта за счет изменения его структуры значительно улучшаются, а после прекращения подачи химреагента снижается влажность и возрастает несущая способность грунта, уменьшаются последствия его морозного пучения и т.п. As a result of this treatment, the mechanical properties of the soil due to changes in its structure are significantly improved, and after the supply of the chemical agent is stopped, humidity decreases and the bearing capacity of the soil increases, the effects of its frost heaving, etc. are reduced.

Способ позволяет повысить надежность работы ответственного оборудования, устранить необходимость проведения дорогостоящих ремонтных работ с отключением оборудования. The method improves the reliability of critical equipment, eliminates the need for costly repairs with equipment shutdown.

Claims

1. The method of electrochemical fixing of soil around the foundations of technological equipment, including placing in the soil a set of perforated electrodes-anodes and electrodes-cathodes, connecting them to the corresponding poles of a constant current source, passing current between the electrodes and supplying a fixing solution through the soil, characterized in that choose a group consisting of at least two foundations, after which the anode electrodes are placed between the foundations of this group, and the cathode electrodes are placed they dig out of a given zone of soil fixation, which is chosen from the condition of covering it with a specified group of foundations.

2. The method according to claim 1, characterized in that the soil fixing zone is set by selecting the relative distances between the anode electrodes, cathode electrodes, foundations, as well as the immersion depth of the electrodes, from the condition that the following ratios are fulfilled:
H ≥ h, B ≤ H,
A ≤ 0.4B,
C≥ 0.6B,
2A ≤ L ≤ 3A,
where H is the immersion depth of the electrodes;
h is the length of the underground part of the foundation;
B is the distance between the anode electrodes and the cathode electrodes;
A is the distance between the anode electrode and the foundation closest to it;
C is the distance between the cathode electrode and the foundation closest to it;
L is the distance between the foundations of the selected group.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the supply of the fixing solution is carried out simultaneously with the passage of current between the electrodes, and after a predetermined period of time, the supply of fixing solution is stopped.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the anode electrodes are arranged taking into account metal elements located in the ground, for example, parts of the ground loop, subject to the condition of the absence of metal elements between the anode electrode and the foundation closest to it, this metal elements located outside the zone of soil fixation, pre-connected with the cathode electrodes.