ЭЛЕКТРОД-ИНЪЕКТОР

Полезная модель относится к искусственному закреплению влагонасыщенных грунтов и грунтовых оснований сооружений инъекционными и электрохимическими методами.
Известен электрод-инъектор (А.с. №414360, МПК E02D 3/14, опубл. 05.11.1974, бюл. №5) для искусственного закрепления грунта, включающий трубчатый корпус с отверстиями, расположенными в канавках и приспособление для перекрытия отверстий в виде фильтрующего материала (хлопчатобумажной ткани), уложенного в винтовую канавку. Канавки образуют винтовую линию, что обеспечивает в сочетании с ввинчиванием инъектора в грунт, плотное прилегание фильтрующего материала к поверхности скважины и исключение тем самым прорыва раствора.
Недостаток этого устройства состоит в неполном использовании рабочей поверхности корпуса электрода-инъектора. Поступление раствора в массив происходит только по площади кольцевой канавки с помещенным в нее фильтрующим материалом. Кроме того, электрод-инъектор сложен в изготовлении, поскольку он состоит из отдельных секций, соединенных между собой ниппелями, а нарезание винтовой канавки трудоемко и требует специального оборудования.
Описанные недостатки частично устранены в электроде-инъекторе (патент РФ на полезную модель №94989, МПК E02D 3/00, опубл. 10.06.2010, бюл. №16) для электрохимического закрепления грунта, включающем трубчатый перфорированный корпус, конический наконечник и приспособление для перекрытия отверстий из фильтрующего материала, выполненное в виде сплошной фильтрующей оболочки цилиндрической формы. Это обеспечивает увеличение производительности электрода-инъектора в процессе обработки массива грунта и возможность извлечения корпуса из скважины по окончании.
Недостатком этого устройства является невозможность, какого либо воздействия на закрепляющий раствор в корпусе электрода-инъектора, с целью обеспечения стабильности физических свойств укрепляющего раствора.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является электрод-инъектор (патент РФ на полезную модель №97138, МПК E02D 3/11, опубл. 27.08.2010, бюл. №24) для электрохимического закрепления, принятый за прототип, включающий трубчатый перфорированный корпус, внутреннюю трубу и устройство для принудительного смешивания компонентов раствора, выполненное в виде радиальных плоских лопастей, закрепленных на внутренней трубе. Принудительное смешивание закрепляющего раствора в полости корпуса посредством вращения внутренней трубы с закрепленными на ней радиальными плоскими лопастями, способствует формированию более однородной структуры раствора, обеспечению стабильности физических свойств закрепляющего раствора, устранению условий для закупоривания пор грунта и скапливания газов на контакте с корпусом.
Недостаток прототипа заключается в отсутствии возможности снижения температуры раствора в процессе обработки, что ведет к интенсификации процессов взаимодействия компонентов закрепляющего раствора между собой и снижению качества и эффективности электрохимического закрепления.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение качества, эффективности закрепления грунта за счет снижения температуры закрепляющего раствора в процессе обработки.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электроде-инъекторе, включающем трубчатый перфорированный корпус с крышкой, подключаемый к электросиловой установке, согласно полезной модели на крышке закрепленны заливной патрубок и выводная трубка, причем выводная трубка имеет длину на 10-15 см меньшую длины перфорированной части трубчатого корпуса и к ней прикреплена направляющая закрепляющего раствора, имеющая винтообразную форму и снабженная уплотнением на контакте с трубчатым перфорированным корпусом.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где представлена конструкция электрода-инъектора.
Основой электрода-инъектора является трубчатый перфорированный корпус 1 (далее корпус 1) выполненный в виде токопроводящей трубы с коническим наконечником, на поверхности которой расположены отверстия 2. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 3, в которой закреплены заливной патрубок 4 и выводная трубка 5 с закрепленной на ней направляющей 6 винтообразной формы. Для подключения электрода-инъектора к источнику тока (на чертеже условно не показан), на поверхности корпуса установлена клемма 7.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Электрод-инъектор, включающий корпус 1 и крышку 3 погружают в грунт 8. Через заливной патрубок 4, из емкости 9, закрепляющий раствор 10, посредством перекачивающего насоса 11 подается в корпус 1 электрода-инъектора, заполняя его. При этом подача закрепляющего раствора 10 производится на направляющую 6, где, за счет уплотнения 12 нанесенного по внешней поверхности направляющей 6 соприкасающейся с корпусом 1 электрода-инъектора, весь закрепляющий раствор 10 начинает принудительно двигаться по спирали. Такое движение обеспечивает циркуляцию закрепляющего раствора 10 в корпусе 1, при этом происходит наилучшее отведение излишнего тепла от корпуса 1 во время электрохимической обработки. Благодаря избыточному давлению, созданному работой перекачивающего насоса 11, после заполнения корпуса 1, закрепляющий раствор 10 вытекает через выводную трубку 5, длина которой на 10-15 см меньше длины перфорированной части корпуса 1, что обеспечивает свободный отвод закрепляющего раствора 10 в емкость 9. Источник тока подключается к клемме 7, при этом в результате процесса электроосмоса закрепляющий раствор 10 через отверстия 2 корпуса 1 попадает в грунт 8. Оставшийся в корпусе 1 закрепляющий раствор 10 продолжает циркулировать посредством принудительного закачивания его из емкости 9 и свободного отвода обратно. Процесс циркуляции осуществляется в течение всего периода электрохимической обработки грунта 8.
Основные преимущества заявленной конструкции в сравнении с прототипом состоят в следующем. Используя предложенную конструкцию можно производить как электрохимическую обработку массива грунта, так и инъецирование в автоматическом режиме, при этом обеспечивается максимальная наполненность электрода-инъектора закрепляющим раствором в течение всего периода обработки грунта. Благодаря наличию направляющей создающей принудительное движение закрепляющего раствора по спирали, достигается дополнительное перемешивание и стабилизация его свойств, предотвращается нагрев закрепляющего раствора до критических температур, что в частности для силикатных растворов на основе кремнефтористоводородной кислоты позволяет увеличить время гелеобразования на 10-20% по отношению к расчетному значению (Рудковский, Д.И. Исследование процессов гелеобразования силикатных растворов для одностадийного электрохимического закрепления / Д.И.Рудковский, С.М.Простов, А.В.Покатилов // ГИАБ. - М.: МГГУ. - 2009. - Вып.7. - С.230-234).