RU2275468C2 - Method for frozen ground consolidation in thawed zone - Google Patents
Method for frozen ground consolidation in thawed zone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2275468C2 RU2275468C2 RU2004109738/03A RU2004109738A RU2275468C2 RU 2275468 C2 RU2275468 C2 RU 2275468C2 RU 2004109738/03 A RU2004109738/03 A RU 2004109738/03A RU 2004109738 A RU2004109738 A RU 2004109738A RU 2275468 C2 RU2275468 C2 RU 2275468C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- zone
- ground
- sealing
- filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к строительству, в частности к укреплению мерзлого грунта в зоне протаивания под фундаментами зданий и сооружений.The present invention relates to the construction, in particular to the strengthening of frozen soil in the thawing area under the foundations of buildings and structures.
Известны способы укрепления вечномерзлого грунта с использованием различных охлаждающих устройств, например замораживающих колонок с различным их расположением (Искусственные основания. М.: Гос. изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961 / Академия строительства и архитектуры СССР. НИИ оснований и подземных сооружений. Сб. №45, с.71-75), холодильных установок (Там же, с.45), трубчатых охлаждающих воздушных систем (Фундаменты сооружений на мерзлых грунтах Якутии. М.: Наука, 1968, с.105).Known methods for strengthening permafrost soil using various cooling devices, for example, freezing columns with different locations (Artificial grounds. M: State publishing house of literature on construction, architecture and building materials, 1961 / Academy of Civil Engineering and Architecture of the USSR. Research Institute of foundations and underground structures, Sat No. 45, p. 71-75), refrigeration units (Ibid., p. 45), tubular cooling air systems (Foundations of structures on frozen soils of Yakutia. M: Nauka, 1968, p. 105).
Недостатком известных способов является необходимость соблюдения температурного режима в грунте основания и большие затраты на поддержание заданного температурного режима.A disadvantage of the known methods is the need to observe the temperature regime in the soil of the base and the high cost of maintaining a given temperature regime.
Наиболее близким к предлагаемому является способ уплотнения грунта, включающий погружение в грунт инъектора, подачу раствора под давлением, измерение и регистрацию давления раствора, образование зоны уплотненного грунта и последующие погружения инъектора с образованием примыкающих зон уплотненного грунта, причем уплотнение дисперсного грунта производят путем нагнетания уплотняющего и проникающего раствора, обеспечивающего разрушение структуры грунта в зонах его ослабления, с предварительным уплотнением грунта по контуру зоны уплотнения (патент РФ №2119009, опубл. 20.09.98, приоритет 27.01.97).Closest to the proposed is a method of compaction of the soil, including immersion in the soil of the injector, feeding the solution under pressure, measuring and recording the pressure of the solution, the formation of a zone of compacted soil and subsequent immersion of the injector with the formation of adjacent zones of compacted soil, and the dispersed soil is compacted by pumping a compacting and penetrating solution, ensuring the destruction of the soil structure in the zones of its weakening, with preliminary compaction of the soil along the contour of the zone tneniya (RF №2119009, published patent. 20.09.98, priority 27/01/97).
Недостатком данного способа является невозможность укрепления этим методом вечномерзлого грунта из-за возможного дальнейшего его протаивания через теплопроводящий слой образованной зоны уплотнения. Наличие в зоне уплотнения воды в условиях мерзлоты часто приводит к дополнительному протаиванию грунта и увеличению его осадок. В приконтактной зоне с мерзлотой образуется ледяная прослойка, которая в процессе эксплуатации при колебаниях температур может вновь превратиться в воду. Кроме того, присутствие воды в зоне уплотнения значительно замедляет сам процесс подачи уплотняющего и проникающего раствора и, следовательно, снижает эффективность использования известного способа.The disadvantage of this method is the impossibility of strengthening this method of permafrost soil due to its possible further thawing through the heat-conducting layer of the formed compaction zone. The presence of water in the zone of compaction under permafrost often leads to additional thawing of the soil and an increase in its sediment. An ice layer forms in the near-contact zone with permafrost, which during operation during temperature fluctuations can again turn into water. In addition, the presence of water in the sealing zone significantly slows down the process of supplying the sealing and penetrating solution and, therefore, reduces the efficiency of using the known method.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в расширении области применения способа для укрепления мерзлого грунта в зоне протаивания при повышении его надежности и эффективности.The technical problem solved in the present invention is to expand the scope of the method for strengthening frozen soil in the thawing zone while increasing its reliability and efficiency.
Поставленная задача решается тем, что в способе укрепления мерзлого грунта, включающем погружение в грунт инъектора, подачу уплотняющего и проникающего раствора под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта в зонах его ослабления с образованием зоны уплотненного грунта по контуру зоны уплотнения и последующие погружения инъектора для образования примыкающих зон уплотнения, в качестве уплотняющего и проникающего раствора используют раствор с наполнителем, при этом в качестве наполнителя используют материал с теплопроводностью меньшей, чем теплопроводность укрепляемого грунта, например керамзит, перлит, пенопласт и т.п. Это обеспечивает создание в укрепляемой зоне теплоизолирующего экрана, способствующего понижению ее температуры, предотвращая дальнейшее протаивание и уменьшая вероятность осадки грунта.The problem is solved in that in the method of strengthening frozen soil, including immersion in the soil of the injector, the supply of a sealing and penetrating solution under pressure, ensuring the destruction of the soil structure in the zones of its weakening with the formation of a zone of compacted soil along the contour of the sealing zone and subsequent immersion of the injector to form adjacent sealing zones, a solution with a filler is used as a sealing and penetrating solution, while a material with a heat conductor is used as a filler less than the thermal conductivity of the soil being strengthened, for example expanded clay, perlite, polystyrene, etc. This ensures that a heat-insulating screen is created in the area to be strengthened, helping to lower its temperature, preventing further thawing and reducing the chance of soil precipitation.
Целесообразно перед подачей уплотняющего и проникающего раствора ввести в грунт фильтр для оттока воды, обеспечивающий повышение скорости оттока воды из зоны уплотнения за счет большого давления, создаваемого инъектором в зоне уплотнения. Это позволяет повысить надежность укрепления мерзлого грунта в зоне протаивания за счет обезвоживания укрепляемой зоны при увеличении скорости подачи уплотняющего и проникающего раствора.It is advisable to introduce a filter for outflow of water into the soil before feeding the sealing and penetrating solution, which ensures an increase in the speed of outflow of water from the sealing zone due to the high pressure created by the injector in the sealing zone. This allows you to increase the reliability of strengthening frozen soil in the thawing zone due to dehydration of the strengthened zone with an increase in the feed rate of the sealing and penetrating solution.
Целесообразно в качестве уплотняющего и проникающего раствора использовать охлажденный соленый раствор с наполнителем. Это позволяет полностью исключить дополнительное протаивание грунта и связанную с ним осадку фундамента за счет понижения температуры зоны уплотнения и ускорения замерзания грунта.It is advisable to use a cooled saline solution with a filler as a sealing and penetrating solution. This allows you to completely eliminate the additional thawing of the soil and the associated settlement of the foundation by lowering the temperature of the compaction zone and accelerating the freezing of the soil.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где представлена схема укрепления вечномерзлого грунта.The invention is illustrated in the drawing, which shows a scheme for strengthening permafrost soil.
Для реализации предлагаемого способа используют инъектор 1 для подачи уплотняющего и проникающего раствора и фильтр 2 для приема воды.To implement the proposed method, an injector 1 is used to supply a sealing and penetrating solution and a filter 2 for receiving water.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Инъектор 1 погружают в грунт под свайный фундамент 3 в зону 4 протаивания в процессе эксплуатации. Вводят в грунт фильтр 2 для оттока воды и подают в зону слабого оттаявшего грунта 5 соленый охлажденный раствор 6 с наполнителем, теплопроводность которого меньше, чем у грунта. Раствор 6 подают под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта в зонах его ослабления с образованием зоны уплотненного грунта по контуру зоны 7 уплотнения. Низкотеплопроводные материалы не поглощают воду в отличие, например, от цементирующих материалов, а слобофильтрующие водонасыщенные вечномерзлые грунты не могут обеспечить быстрый отток воды из зоны уплотнения. Фильтр 2 обеспечивает быстрый отток воды из зоны уплотнения за счет большого давления в зоне уплотнения, способствуя тем самым улучшению теплоизоляционных свойств зоны уплотнения и увеличению скорости подачи раствора 6. Для образования примыкающих зон уплотнения производят последующие погружения инъектора 2 до образования зоны 7 уплотненного грунта, практически примыкающей к природной границе 8 вечномерзлого грунта. Зона 7 уплотненного грунта образует теплоизоляционный экран, предотвращающий дальнейшее протаивание вечномерзлого грунта, исключая вероятность дополнительных осадок грунта. Экспериментальные исследования показали, что после окончания работ граница 9 вечномерзлого грунта перемещается к поверхности земли - в зону 7 уплотненного грунта за счет понижения температуры зоны протаивания. Новая граница 9 мерзлоты (граница отрицательных температур) определяется максимально возможным перепадом температур на поверхности земли и слоев вечной мерзлоты, толщиной теплоизоляционного слоя, коэффициентом теплопроводности грунта и теплоизолирующего материала.The proposed method is as follows. The injector 1 is immersed in the soil under the pile foundation 3 in the thawing zone 4 during operation. A filter 2 is introduced into the soil for outflow of water and fed into the zone of weak thawed soil 5 is a saline cooled solution 6 with a filler, the thermal conductivity of which is less than that of the soil. Solution 6 is supplied under pressure, ensuring the destruction of the soil structure in the zones of its weakening with the formation of a zone of compacted soil along the contour of the zone 7 of compaction. Low heat conductive materials do not absorb water, unlike, for example, cementitious materials, and weakly filtering water-saturated permafrost soils cannot provide a quick outflow of water from the compaction zone. Filter 2 provides a quick outflow of water from the compaction zone due to the high pressure in the compaction zone, thereby contributing to the improvement of the heat-insulating properties of the compaction zone and to increase the feed rate of the solution 6. To form adjoining compaction zones, the next injectors 2 are immersed until the formation of compacted soil zone 7, practically adjacent to the natural border of 8 permafrost soil. Zone 7 of compacted soil forms a heat-insulating screen that prevents further thawing of permafrost, eliminating the possibility of additional soil sediment. Experimental studies have shown that after completion of work, border 9 of permafrost soil moves to the surface of the earth - to zone 7 of compacted soil by lowering the temperature of the thawing zone. The new border 9 of permafrost (the border of negative temperatures) is determined by the maximum possible temperature difference on the surface of the earth and the layers of permafrost, the thickness of the heat-insulating layer, the coefficient of thermal conductivity of the soil and heat-insulating material.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет эффективно и надежно укрепить и защитить в дальнейшем от температурных воздействий вечномерзлые грунты под фундаментами зданий и сооружений, повысить их несущую способность.Thus, the proposed method allows you to effectively and reliably strengthen and protect in future from temperature effects permafrost soils under the foundations of buildings and structures, to increase their bearing capacity.
Пример конкретного выполнения предлагаемого способа укрепления мерзлого грунта в зоне протаивания.An example of a specific implementation of the proposed method of strengthening frozen soil in the thawing zone.
Основанием здания трехэтажного жилого дома является вечномерзлый грунт, залегающий на глубине 5,5 м от природной границы вечномерзлого грунта. Для передачи нагрузки от фундаментов на вечномерзлый грунт использованы вмороженные в него сваи сечением 0,30×0,30 м и длиной 8 м. Талый грунт, расположенный непосредственно под подошвой фундамента, представлен мягкопластичным суглинком, вечномерзлый грунт - пластичным суглинком слоистой криогенной текстуры с толщиной ледяных включений до Δл=70 мм. Плотность мерзлого грунта в сухом состоянии pdf=1.12 г/см3. При его оттаивании относительное сжатие составляет 0,135. На момент начала уплотнения граница вечномерзлого грунта просле протаивания в процессе эксплуатации опустилась на 1,7 м, что привело к большим и неравномерным осадкам фундамента здания. При дальнейшем продвижении фронта протаивания здание могло полностью разрушиться. В грунт под свайный фундамент был введен инъектор; фильтр для оттока воды введен в середину свайного основания. Через инъектор в слой оттаявшего грунта введен под давлением охлажденный соленый раствор с наполнителем из керамзитового песка с плотностью р0=0,68 г/см3 и коэффициентом теплопроводности λ=0,27 Вт/мс, что в 6 раз меньше теплопроводности обычного цементного уплотняющего и проникающего раствора и в 5,8 раз меньше теплопроводности природного грунта. Всего в зону протаивания введено 0,32 м3 раствора на 1 м3 уплотненной зоны. В результате природный грунт в области уплотнения приобрел плотность сухого грунта ρа=1,65 г/см3. Зоной уплотнения образован теплоизоляционый экран толщиной в среднем 0,55 м, который позволил остановить дальнейшее протаивание основания, понизить температуру грунта в зоне острия свай и свести относительное сжатие практически к нулю, прекратив таким образом осадку свайного фундамента. По истечении времени, равного приблизительно трем суткам с момента проведения работ, была исследована подфундаментная область путем отбора проб глубинных слоев. В результате установлено, что граница вечномерзлого грунта после стабилизации температур переместилась в зону уплотнения. Использование одного фильтра для приема воды позволило ускорить процесс уплотнения с 5 до 2 суток.The foundation of the three-story residential building is permafrost soil, which lies at a depth of 5.5 m from the natural boundary of the permafrost soil. To transfer the load from the foundations to the permafrost soil, piles with a cross section of 0.30 × 0.30 m and a length of 8 m were used in it. Thawed soil located directly under the basement of the foundation is represented by soft plastic loam, the permafrost soil is a plastic loam of a layered cryogenic texture with a thickness ice inclusions up to Δ l = 70 mm. The density of frozen soil in the dry state p df = 1.12 g / cm 3 . When thawing, the relative compression is 0.135. At the time of commencement of compaction, the permafrost boundary after thawing during operation fell by 1.7 m, which led to large and uneven precipitation of the building foundation. With further advancement of the thawing front, the building could completely collapse. An injector was introduced into the soil under the pile foundation; a filter for outflow of water is introduced into the middle of the pile base. A chilled saline solution with a filler of expanded clay sand with a density p 0 = 0.68 g / cm 3 and a thermal conductivity coefficient λ = 0.27 W / ms, which is 6 times less than the thermal conductivity of a conventional cementitious sealant, is injected into the layer of thawed soil under pressure through an injector and penetrating solution and 5.8 times less than the thermal conductivity of natural soil. In total, 0.32 m 3 of solution per 1 m 3 of the densified zone was introduced into the thawing zone. As a result, the natural soil in the area of compaction acquired a density of dry soil ρ a = 1.65 g / cm 3 . The compaction zone formed an insulating screen with an average thickness of 0.55 m, which made it possible to stop further thawing of the base, lower the temperature of the soil in the zone of the tip of the piles and reduce the relative compression to almost zero, thus stopping the settlement of the pile foundation. After a period of approximately three days from the time of the work, the sub-foundation area was investigated by sampling the deep layers. As a result, it was established that the boundary of the permafrost soil after stabilization of temperatures has moved to the compaction zone. The use of one filter for water intake accelerated the compaction process from 5 to 2 days.
Таким образом, укрепление мерзлого грунта в зоне протаивания осуществляют за счет подачи под давлением в зону ослабленного грунта раствора с наполнителем, материал которого обладает хорошими теплоизоляционными свойствами в отличие от известных способов укрепления грунта с применением песчано-цементных смесей, позволяет сместить границу отрицательных температур в зону протаивания, надежно укрепить и защитить в дальнейшем от температурных колебаний вечномерзлый грунт, при этом использование охлажденного соленого раствора исключает дополнительное протаивание грунта, а применение фильтра для оттока воды из зоны уплотнения и обезвоживание раствора при инъектировании увеличивает скорость подачи раствора, повышает надежность и эффективность использования предлагаемого способа.Thus, the strengthening of frozen soil in the thawing zone is carried out by feeding a solution with a filler under pressure into the zone of weakened soil, the material of which has good thermal insulation properties, in contrast to the known methods of soil strengthening using sand-cement mixtures, allows you to shift the boundary of negative temperatures to the zone thawing, reliably strengthen and protect in the future from temperature fluctuations permafrost soil, while the use of chilled saline excludes additional thawing of the soil, and the use of a filter for outflow of water from the compaction zone and dehydration of the solution during injection increases the feed rate of the solution, increases the reliability and efficiency of the proposed method.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109738/03A RU2275468C2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Method for frozen ground consolidation in thawed zone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004109738/03A RU2275468C2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Method for frozen ground consolidation in thawed zone |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004109738A RU2004109738A (en) | 2005-10-10 |
| RU2275468C2 true RU2275468C2 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=35850751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004109738/03A RU2275468C2 (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Method for frozen ground consolidation in thawed zone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2275468C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516037C2 (en) * | 2010-08-10 | 2014-05-20 | Алексей Алексеевич Ковалевский | Method to reinforce foundations of buildings and structures, prone to action of forces of frost heaving of soils |
-
2004
- 2004-03-30 RU RU2004109738/03A patent/RU2275468C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КИСЕЛЕВ М.Ф. Мероприятия против деформации зданий и сооружений от действия сил морозного выпучивания фундаментов, Москва, Издательство литературы по строительству, 1971, с. 79-82. ЦЫТОВИЧ Н.А. Основания и фундаменты на мерзлых грунтах, Москва, Академия наук СССР, 1958, с. 112-115, 133-137, 148-150. ЧЕХОВ А.П. Справочник по бетонам и растворам, Киев, Будивельник, 1972, с. 44-49, 168-172. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516037C2 (en) * | 2010-08-10 | 2014-05-20 | Алексей Алексеевич Ковалевский | Method to reinforce foundations of buildings and structures, prone to action of forces of frost heaving of soils |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004109738A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105386436A (en) | Composite foundation with discrete material pile restrained through microorganism soil solidification and construction method | |
| CN106285695B (en) | A kind of shield tunnel termination microorganism ruggedized construction and its construction method | |
| CN105569071B (en) | A kind of slip casting under water of cement-based material or mud jacking block ground mass foundation construction | |
| CN115305763B (en) | Road subgrade structure in high-altitude area and construction method thereof | |
| CN107326765B (en) | Lime pile for treating island-shaped frozen soil foundation and construction method thereof | |
| RU2275468C2 (en) | Method for frozen ground consolidation in thawed zone | |
| CN105908587B (en) | A kind of Frozen Ground Area roadbed heat insulating construction method | |
| Al-Adhadh et al. | Reviewing the most suitable Soil Improvement Techniques for treating soft clay soil | |
| KR100764590B1 (en) | The methods of earth grouting for dam up a groundwater used by the technics of plasma glassification | |
| RU2039158C1 (en) | Method for erecting piles in permafrost ground | |
| Bilal et al. | A study on advances in ground improvement techniques | |
| RU2275470C1 (en) | Method of floating pile load-bearing capacity increase | |
| CN103306290A (en) | Quick re-freezing and backfilling construction method for foundation ground of tower foundation in frozen ground area | |
| US3830069A (en) | Novel method for constructing subjacent foundation | |
| RU2471928C1 (en) | Method of eliminating boils in soil bed of operated automotive and railway roads on seasonal frost penetrated soils | |
| CN205557533U (en) | Freeze structure in deep underground space's stake | |
| RU2275467C1 (en) | Sliding slope consolidation method | |
| CN213014247U (en) | Organic soil system for treating seasonal frozen region | |
| CN114703872B (en) | Maintenance system for soil slope in permafrost region and construction method | |
| Subbotin et al. | Improving the efficiency of foundation construction in permafrost conditions on the example of the use of geopolymer materials | |
| CN210684656U (en) | Quick lime gravel pile assembly for permafrost foundation fusion promotion and reinforcement | |
| RU2616029C1 (en) | Method of thermal stabilization of soil base of pile foundation of pipe supports | |
| RU2064555C1 (en) | Method for increasing load bearing capacity of permafrost soils and method for increasing load bearing capacity of permafrost and/or ices | |
| JPS6251326B2 (en) | ||
| Shin et al. | Field application of freezing technology for social infrastructures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070331 |