Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании



Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании
Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании

 


Владельцы патента RU 2572319:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству фундаментов на сложных основаниях в суровых природно-климатических условиях. Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании включает свайный фундамент с ростверком, охлаждающую систему из ряда трубчатых элементов, уложенных на основании, проветриваемое подполье, микрохолодильники Пельтье и теплоизоляцию. Свайный фундамент включает систему кустов винтовых свай, расположенных по окружности резервуара, защищенных эластичным кольцом, заполненным теплоизоляционным материалом, и перекрытых теплоизоляционным полотнищем с образованием закрытого технологического подполья. Проветриваемое подполье образовано опорной рамой в виде вентилируемого зазора, установленной между днищем резервуара и технологическим подпольем. Технический результат состоит в повышении надежности конструкции за счет устойчивости сооружения, улучшении работы свайного фундамента в процессе эксплуатации резервуара, снижении материалоемкости и трудоемкости. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству фундаментов на сложных основаниях в суровых природно-климатических условиях, и может быть использовано при возведении в первую очередь нефтяных резервуаров на мерзлых грунтах как в летнее, так и в зимнее время года.

Известна конструкция Рибо, представляющая собой фундамент под резервуар емкостью 3,5 тыс. м3 (диаметр днища 21,4 м, высотой примерно 12,2 м), железобетонную фундаментную плиту толщиной 0,40 м, стальные опорные стойки. Плита покоится на 101 железобетонной свае сечением 30x30 см, длиной от 5 до 7 м, опирающихся на скалу (см. Сафарян М.К., Иванцов О.М. Проектирование и сооружение стальных резервуаров. Гостотехиздат, 1961, с. 36-37).

Недостатками конструкции Рибо являются: большой расход бетона около 170 м (на плиту толщиной 0,4 м и 101 сваю сечением 30x30 см при длине от 5 до 7 м), наличие скального основания, а также большая трудоемкость работ (забивка 101 сваи, бетонирование монолитной плиты толщиной 0,4 м). При этом данная конструкция не учитывает возможности предотвращения проявления и развития неравномерных осадок, которые могут возникать при оттаивании вечномерзлых грунтов и которые могут служить причиной аварии.

Известна пространственная фундаментная платформа, выполненная в виде пространственной конструкции и состоящая из верхней и нижней плит, соединенных металлическими элементами (RU 2206665, Кл. E02D 27/35, 2003).

Недостатками известного фундамента являются: невозможность предотвращения неблагоприятных неравномерных осадок основания в случае оттаивания мерзлого грунта; сложность его возведения; сложность в проведении планово-предупредительных ремонтов и в случае возникновения аварийных ситуаций.

Известно использование винтовых свай в качестве фундамента сооружений на мерзлом основании (СТО 56947007-29. 120.95-050-2010 Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай, 2010).

Однако применение таких конструкций фундаментов для резервуаров, объединенных с пространственной фундаментной платформой, не обнаружено.

Известно использование охлаждающей системы, установленной в нижней части насыпи и выполненной в виде ряда трубчатых элементов (RU № 2416002, Кл. E02D 3/115, 2011 г.).

Недостатками известной охлаждающей системы являются повышенные энергозатраты при охлаждении грунта, а также сложность ее обслуживания и ремонта, что приводит к снижению эффективности использования охлаждающей системы.

Известно также устройство для стабилизации пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы, включающее охлаждающие термоэлектрические модули в виде батареи элементов Пельтье, закрепленные на полке конденсатора трубчатой части опоры (RU № 2405889, Кл. Е02D 3/115, 2010).

Недостатком известного устройства является малая эффективность охлаждения за счет сложности (неполного) охвата всей поверхности опоры и, как следствие, создание условий неравномерных осадок основания.

Известна опора надземного трубопровода, содержащая регулятор высоты в виде домкрата с подвижной осью и опорным кольцом с горизонтальным подшипником (RU № 2246657, Кл. F16L 3/00, 2005).

Недостатком известного регулятора высоты является отсутствие возможности контролирования давления на опору и оперативного его выравнивания согласно заданным параметрам.

Известно применение солнцеосадкозащитного навеса для предотвращения отепляющего влияния прямой солнечной радиации и осадков летом на дорожную насыпь (RU № 1740555, 1992).

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность защиты сооружения на вечномерзлых грунтах от деградации основания и отсутствие условий выполнения ремонтных работ.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является свайный фундамент, возводимый на пучинистом грунтовом основании, включающий сваи, погруженные в мерзлый грунт, и ростверк, объединяющий оголовки свай (RU № 2260094, Кл. Е02D 27/14, 2005).

Недостатком известного свайного фундамента является малая эффективность его использования на различных грунтах, подверженных неравномерному вспучиванию и просадке, что является причиной перекосов и поломок фундамента. При этом отсутствие возможности регулирования работы каждой сваи в ростверке относительно поверхности грунта усложняет монтаж фундамента, что снижает эффективность работы фундамента в целом. Кроме этого данное устройство не обладает индустриальностью и требует значительных затрат при монтаже.

Существенным недостатком всех известных конструкций является недостаточная надежность конструкции из-за раздельного функционирования собственно резервуара и фундаментной конструкции под него. Обе эти части - фундамент и верхнее строение работают самостоятельно, что снижает надежность работы конструкции в особых грунтовых условиях, например на пучинистых грунтах, из-за чувствительности к неравномерным осадкам, создающим аварийные ситуации. При этом известные конструкции обладают недостаточной защищенностью от растепляющего воздействия внешней среды и теплого резервуара.

При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке конструкции опоры под нефтяные резервуары с защищенным основанием от деградации на вечномерзлых грунтах со стабильным поддержанием температурного режима основания, а в случае его нарушения - быстрого восстановления.

Техническим результатом является уменьшение материалоемкости и трудоемкости возведения пространственной фундаментной опоры нефтяного резервуара, повышение надежности конструкции за счет устойчивости сооружения и улучшения работы свайного фундамента в процессе эксплуатации резервуара.

Поставленная задача и, как следствие, указанный технический результат достигаются тем, что пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании включает свайный фундамент с ростверком, охлаждающую систему из ряда трубчатых элементов, уложенных на основании, проветриваемое подполье, микрохолодильники Пельтье и теплоизоляцию. Согласно изобретению свайный фундамент включает систему кустов винтовых свай, расположенных по окружности резервуара, защищенных эластичным кольцом, заполненным теплоизоляционным материалом, и перекрытых теплоизоляционным полотнищем с образованием закрытого технологического подполья, при этом проветриваемое подполье образовано в виде вентилируемого зазора между днищем резервуара и технологическим подпольем.

Кроме того, ряды трубчатых элементов охлаждающей системы уложены на основании внутри закрытого технологического подполья, охватывая каждый куст винтовых свай. При этом непогруженная в грунт часть ствола каждой винтовой сваи заключена в защитно-охлаждающую «рубашку», состоящую из двух слоев, где внутренний охлаждающий слой включает элементы Пельтье, а внешний слой - теплоизоляционный. Внутренний слой может быть выполнен в виде сетки, в ячейках которой закреплены элементы Пельтье. Эластичное кольцо с теплоизоляцией установлено вокруг каждого куста винтовых свай.

Эластичные кольца целесообразно выполнять дискретными - из отдельных сегментов, между которыми организованы технологические проходы.

Все кусты свай снабжены регулируемыми ростверками, для чего на каждом кусте свай установлена опорная плита, опирающаяся на концы свай через регуляторы воспринимающего давления, включающие опорную втулку, закрепленную на конце сваи, внутри которой установлен винтовой упор с контргайкой, а также с подшипником и датчиком давления на его конце.

Вокруг резервуара должно быть установлено замкнутое солнцеосадкозащитное ограждение, включающее, по крайней мере, два навеса, внутренний из которых в виде карниза закреплен по периметру на резервуаре, а второй - внешний с технологическими проходами, перекрывающий внутренний и закрепленный на основании. При этом технологические проходы должны быть выполнены с противоположной стороны действия максимального солнечного излучения.

Кроме того, пространственная фундаментная опора резервуара снабжена дополнительной выдвижной опорой, закрепленной на ее раме, выполненной в виде штанги, на конце которой закреплено устройство для фиксации, и контактируемой с дополнительным кустом винтовых свай, устроенным за пределами пространственной фундаментной опоры.

Организация свайного фундамента, состоящего из системы кустов винтовых свай, расположенных по окружности резервуара, позволяет ускоренно возводить фундамент на мерзлых грунтах за счет погружения свай менее трудоемким способом - завинчиванием и исключает операции подготовки основания и отсыпки площадки, при этом возможно выполнение операции по повышению несущей способности рабочего фундамента путем дополнительного погружения - завинчивания сваи в процессе ее работы, что позволяет снизить его стоимость. Включение свай в работу кустами позволяет более равномерно перераспределять нагрузку и оперативно выполнять регулировочные и ремонтные работы на отдельно каждой свае при заполненном резервуаре. Расположение кустов свай по окружности резервуара позволяет более эффективно распределить охлаждающую систему и повысить интенсивность охлаждения, что, в целом, повышает эффективность работы предложенного свайного фундамента.

Установка эластичного кольца, заполненного теплоизоляционным материалом вокруг кустов винтовых свай и перекрытие их теплоизоляционным полотнищем с организацией технологического подполья, позволяет, во-первых, создать стабильный микроклимат для основания и свайного фундамента, защитив их от теплового воздействия внешней среды и нагретого резервуара, тем самым защитить фундамент и основание сооружения от оттаивания грунта, во-вторых, позволяет создать нормальные условия по выполнению регулировочных и ремонтных работ в технологическом подполье и, в-третьих, исполнение защитного элемента кустов свай и основания от внешнего теплового воздействия в виде эластичного кольца позволяет легко транспортировать его в свернутом виде и быстро устанавливать на месте, заполняя, например, теплоизоляционной пеной.

Организация двух видов подполья: одного в виде закрытого технологического подполья, а другого - в виде вентилируемого зазора позволяет существенно повысить эффективность работы фундамента. Это достигается за счет возможности повышения интенсивности охлаждения путем создания микроклимата в технологическом подполье, а также за счет изоляции (отделения) источника выделения тепла - нагретого резервуара от основания и фундамента путем организации между ними вентилируемого зазора.

Использование особым образом двух независимых охлаждающих систем: основной - трубчатой, заполненной хладоагентом, и вспомогательной, состоящей из микрохолодильников Пельтье, позволяет защитить фундаментную опору от теплового воздействия.

Укладка трубчатых элементов охлаждающей системы на основании непосредственно внутри закрытого технологического подполья в пределах эластичного кольца позволяет создавать холодную завесу против отепляющего действия нагретого резервуара, поддерживая в нем необходимый искусственный микроклимат, предотвращая тем самым оттаивание грунтового основания вокруг свайного фундамента и, в конечном счете, сохранять устойчивость сооружения. Кроме этого искусственный микроклимат, создаваемый в технологическом подполье, позволяет свободно проводить наладочные, обслуживающие и ремонтные работы. При этом трубчатые элементы охватывают каждый куст свай, что повышает эффективность охлаждения наиболее опасных зон основания фундамента технологического подполья - зон вокруг винтовых свай. Все это, в целом, повышает эффективность работы фундамента.

Заключение непогруженной в грунт части ствола каждой винтовой сваи в защитно-охлаждающую «рубашку», включающей охлаждающий слой из элементов Пельтье и теплоизоляционный слой, позволяет в случае кратковременного выхода из строя основной трубчатой охлаждающей системы противодействовать растепляющему воздействию на ствол сваи и грунт вокруг нее за счет охлаждающих элементов Пельтье, тем самым сохранять фундамент в устойчивом состоянии для выполнения в это время, например, ремонтных работ.

Исполнение внутреннего охлаждающего слоя «рубашки» в виде сетки, в ячейках которой закреплены элементы Пельтье, позволяет, во-первых, более рационально распределять элементы Пельтье на сетке с учетом формы и размеров поверхности, требующей охлаждения, а, во-вторых, появляется возможность быстрого ее монтажа и демонтажа на стволе сваи, например, путем простого оборачивания с закреплением скотчем и, в-третьих, оперативно заменять вышедшие из строя охлаждающие элементы и эффективно готовить защитно-охлаждающую «рубашку» заранее, соединяя слой из сетки с элементами Пельтье со слоем теплоизоляции, выполненным, например, из базальтового волокна. Сетка в этом случае играет дополнительную роль несущего элемента «рубашки», что позволяет легко ее скручивать и обеспечивать необходимую жесткость. В тоже время напрямую контактируя со стволом сваи, сетка с элементами Пельтье позволяет эффективнее ее охлаждать. Использование заранее собранной защитно-охлаждающей «рубашки» позволяет оперативно закрывать и раскрывать ствол скважины, а также другие конструктивные элементы фундаментной опоры, что упрощает процесс выполнения обслуживающих, ремонтных и других технологических работ.

Установка эластичных колец с теплоизоляцией вокруг каждого куста винтовых свай позволяет более надежно защитить их от теплового воздействия нагретого резервуара и внешнего излучения, особенно в случае выхода из строя охлаждающей системы или разрушения внешнего эластичного кольца, что повышает устойчивость сооружения. В тоже время, исполнение эластичных колец дискретными - из отдельных сегментов, с организацией между ними технологических проходов, позволяет, во-первых, упростить их конструкцию, что дает возможность быстрее их изготавливать и устанавливать, а значит и ускорять процесс возведения фундамента, во-вторых, облегчить процесс организации технологических проходов, что, в целом, сокращает сроки строительства.

Снабжение кустов свай регулируемыми ростверками, выполненными в виде опорной плиты, опирающейся на концы свай через регуляторы воспринимающего давления, включающие опорную втулку, закрепленную на конце сваи, внутри которой установлен винтовой упор с контргайкой, а также с упорным подшипником и датчиком давления (например, тензодатчик) на его конце позволяет оперативно фиксировать начало развития процесса просадки и реагировать на него за счет возможности постоянного контроля состояния опорной плиты по датчикам давления с возможностью оперативного вмешательства в работу свай, что, безусловно, повышает устойчивость фундамента. Выполнение регулятора давления в виде простой конструкции, состоящей из опорной втулки с винтовым упором, контргайкой и датчиком давления, позволяет упростить процесс его сборки и разборки. При этом установка регулятора давления на конце каждой сваи позволяет упростить процесс передачи нагрузки от резервуара к сваям.

Включение винтового упора в конструкцию регулятора воспринимающего давления позволяет путем его простого вращения быстро выравнивать нагрузку, действующую на данный куст свай. Использование упорного подшипника позволяет облегчить вращение винтового упора и предотвратить вращение датчика по поверхности опорной плиты, что повышает точность измерения давления опорной плиты на сваю и удлинить срок его работы. Конструкция регулятора воспринимающего давления отличается простотой, что позволяет в случае необходимости быстро его демонтировать и освободить конец сваи, например, для ее дополнительного погружения - завинчивания или ремонта.

Установка солнцеосадкозащитного ограждения, включающего, по крайней мере, два навеса: один внутренний в виде карниза, закрепленный по периметру на раме резервуара, а второй - внешний с технологическими проходами, перекрывающий внутренний и закрепленный на основании, позволяет, во-первых, повысить надежность защиты сооружения от деградации основания на вечномерзлых грунтах за счет исполнения солнцеосадкозащитного ограждения в виде замкнутого навеса, а, во-вторых, в случае выполнения, например, срочных ремонтных работ быстро демонтировать весь внешний навес или только его часть, так как он закрепляется на основании, не нарушая при этом основную защиту резервуара - внутренний навес в виде карниза, в-третьих, позволяет регулировать прилегающую к фундаменту площадь промерзания и оттаивания путем свободного перемещения (расширения или сужения) внешнего навеса, например, в зимний период, расширяя внешний навес, можно добиваться более интенсивного промерзания вокруг фундамента за счет предотвращения попадания снега внешним навесом на поверхность основания, что, в целом, повышает эффективность работы фундамента.

Организация технологических проходов с противоположной стороны, действия максимального солнечного излучения, позволяет за счет сохранения целостности внешнего навеса в этой части фундаментной опоры снизить степень влияния растепляющего эффекта на мерзлое грунтовое основание, что также повышает эффективность работы фундамента.

Снабжение пространственной фундаментной опоры резервуара дополнительной выдвижной опорой, закрепленной на раме резервуара и контактируемой с дополнительным кустом винтовых свай, устроенным за пределами пространственной фундаментной опоры (основного фундамента), позволяет предотвратить аварийные ситуации, например развитие прогрессирующей просадки в одном из кустов свай основного фундамента или позволяет дополнительно усилить работу основного фундамента. В этом случае часть нагрузки перераспределяется на дополнительный куст свай, который можно быстро организовать со стороны аварийного куста свай основного фундамента через дополнительную выдвижную опору. При этом исполнение дополнительной выдвижной опоры в виде штанги с устройством для фиксации, установленной в направляющей, позволяет регулировать длину вылета штанги до дополнительного куста свай, что позволяет быстро приводить опору в рабочее положение и, тем самым, повысить эффективность работы пространственной фундаментной опоры.

Так как данная конструкция является разборной и собирается как единое целое, унифицированная при монтаже и устанавливается только на месте, поэтому при установке данных опор сокращено время на монтаж, уменьшаются трудозатраты. При этом установка опоры нефтяного резервуара, совмещенной с фундаментом, осуществляется на неподготовленное основание, не требует дополнительной подсыпки и уплотнения.

Данная конструкция обладает повышенной надежностью в эксплуатации, малочувствительна к неравномерным осадкам грунта и потому более долговечная.

Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема пространственной фундаментной опоры с резервуаром; на фиг. 2 - разрез по А-А; на фиг. 3 - конструктивная схема пространственной фундаментной опоры с резервуаром и дискретной теплоизоляцией; на фиг. 4 - разрез по Б-Б; на фиг. 5 - узел I передачи нагрузки резервуара на сваю; на фиг. 6 - конструктивная схема пространственной фундаментной опоры с дополнительной временной опорой; на фиг. 7 - вид сверху.

На фиг.1 - фиг.7 обозначено:

1 - система кустов винтовых свай; 2 - винтовые сваи; 3 - мерзлое основание; 4 - опорная плита куста винтовых свай; 5 - резервуар; 6 - опорная рама; 7 - эластичное теплоизоляционное кольцо; 8 - теплоизоляционное полотнище; 9 - сетка; 10 - технологическое подполье; 11 - защитный карниз; 12 - дренажная канава; 13 - внутренние теплоизоляционные кольца; 14 - внешние технологические проходы; 15 - внутренние технологические проходы; 16 - охлаждающие трубы; 17 - конденсаторный блок; 18 - внешний солнцезащитный навес; 19 - переходник; 20 - винтовой упор; 21 - контргайка; 22 - подшипник упорный; 23 - опорная втулка; 24 - датчик давления; 25 - внутренний слой из микрохолодильников Пельтье; 26 - внешний слой из теплоизоляции; 27 - узел крепления; 28 - направляющая; 29 - подвижная штанга; 30 - устройство для фиксации; 31 - опорная площадка; 32 - дополнительный куст винтовых свай; 33 - винтовые сваи.

Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании состоит из системы кустов 1 винтовых свай 2, организованных на мерзлом основании 3 (фиг. 1). На каждом кусте свай установлена опорная плита 4, которая воспринимает нагрузку от резервуара 5 через опорную раму 6. Вокруг системы кустов 1 винтовых свай 2 установлено внешнее эластичное теплоизоляционное кольцо 7, заполненное, например, теплоизоляционной (монтажной) пеной (фиг. 2), а сверху система кустов 1 перекрыта теплоизоляционным полотнищем (например, из базальтового волокна) 8, уложенным на сетку 9, закрепленной на опорной раме 6, образуя замкнутое пространство в виде технологического подполья 10. При этом рама 6, являясь несущим элементом, выполняет дополнительную функцию - проветриваемого подполья в виде вентилируемого зазора. Высота технологического подполья 10 задается согласно конструктивным и теплотехническим расчетам, но достаточная для выполнения работ рабочими. Внешнее эластичное теплоизоляционное кольцо 7 и технологическое подполье 10 закрыто защитным карнизом 11, который соединен с дренажной канавой 12. Пространственная фундаментная опора резервуара 5 на мерзлом основании 3 с более надежной системой теплозащиты состоит из двух видов эластичных теплоизоляционных колец - внешнего 7 и внутренних 13, охватывающих каждый куст свай (фиг. 3). При этом эластичные теплоизоляционные кольца как внешние 7, так и внутренние 13 могут быть выполнены дискретными (в виде сегментов) с организацией технологических проходов 14 и 15 между ними (фиг. 4).

Для повышения надежности работы мерзлого основания и поддержания постоянного микроклимата в технологическом подполье 10, особенно в летний период времени, на поверхности грунта внутри эластичного теплоизоляционного кольца 7 устанавливают систему температурной стабилизации основания, включающую охлаждающие трубы 16, проложенные между сваями 2, охватывающую каждый куст 1, и конденсаторный блок 17. Кроме этого вокруг резервуара 5 установлен внешний солнцезащитный навес 18, являющийся продолжением внутреннего защитного навеса - козырька 11, который в зимнее время может демонтироваться.

Для повышения эффективности работы пространственной фундаментной опоры резервуара на мерзлом основании куст 1 свай объединен регулируемым ростверком, для чего на концах свай 2 установлены регуляторы воспринимающего давления, включающие переходник 19, закрепленный на конце ствола сваи 2, внутри которого на резьбе установлен винтовой упор 20 с контргайкой 21 (фиг. 5). На торцевой части винтового упора 20 закреплен упорный подшипник 22 с опорной втулкой 23, на поверхности которой расположен датчик давления 24 (например, тензодатчик), воспринимающий нагрузку от опорной плиты 4 и соединенный с системой измерения и управления, например, компьютером (на фиг. не показано).

В отдельных случаях теплоизоляция может быть усилена за счет заключения свободных концов стволов свай 2 в двухслойную защитно-охлаждающую «рубашку», состоящую из внутреннего слоя микрохолодильников Пельтье 25 и внешнего слоя - теплоизоляции 26, например из базальтового волокна (фиг. 5).

Для повышения несущей способности фундамента используют дополнительную временную опору, которую устанавливают за пределами основного фундамента (фиг. 6). Дополнительная временная опора состоит из узла крепления 27 с направляющей 28, которая крепится к раме 6 фундаментной опоры. Внутри направляющей 28 подвижно установлена штанга 29, на конце которой закреплено устройство для фиксации, например в виде гидроцилиндра или винтового домкрата 30, опирающегося на опорную площадку 31, установленную на кусте 32 винтовых свай 33.

Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании монтируется и работает следующим образом.

Сначала завинчивают сваи 2 в основание 3 и формируют кусты свай 1 согласно проектному решению (фиг.1 и 2). Затем на концах свай 2 устанавливают регуляторы воспринимающего давления - переходник 19, внутри которого на резьбе установлен винтовой упор 20 с контргайкой 21 (фиг. 5). При этом на торцевой части винтового упора 20 закрепляют упорный подшипник 22 с опорной втулкой 23, на поверхности которой расположен датчик давления 24. Устанавливают опорную плиту 4 на опорные втулки 23 и выравнивают путем вращения винтового упора 20 и фиксации его контргайкой 21. Затем устанавливают опорную раму 6 на опорные плиты 4. Натягивают сетку 9, на которой предварительно уложено теплоизоляционное полотнище 8, с закреплением ее на опорной раме 6. Так как рама 6 не является монолитной конструкцией (изготавливается из арматурных элементов: уголок, швеллер и др.), то между днищем резервуара и теплоизоляционным полотнищем 8 образуется вентилируемый зазор - проветриваемое подполье, которое снижает интенсивность теплового воздействия на фундамент от резервуара. Вокруг системы кустов 1 винтовых свай 2 укладывают эластичное теплоизоляционное кольцо 7, предварительно заполненное теплоизоляционным материалом, например теплоизоляционной (монтажной) пеной, контактируемое с теплоизоляционным полотнищем 8 и образующим замкнутое технологическое подполье 10. Для усиления теплоизоляции свай 2 их свободные концы заключают в двухслойную защитно-охлаждающую «рубашку», состоящую из внутреннего слоя в виде сетки с закрепленными на ней микрохолодильниками Пельтье 25 и внешнего слоя - теплоизоляции 26, например из базальтового волокна, после чего микрохолодильники 25 соединяют проводами с источником питания (фиг. 5). В отдельных случаях, например, при сильном растепляющем воздействии теплоизоляция усиливается путем охвата каждого куста 1 свай в отдельности дополнительным внутренним эластичным теплоизоляционным кольцом 13 (фиг. 3 и 4). При этом эластичные теплоизоляционные кольца 13 могут быть выполнены дискретными как внешнее 7, так и внутренние 13 с организацией технологических проходов 14 и 15 между ними (фиг. 4). На основании 3 внутри эластичного теплоизоляционного кольца 7 укладывают охлаждающую трубчатую систему, охватывая каждый куст 1 свай 2 и соединяясь с конденсаторным блоком 17, установленным за пределами пространственной фундаментной опоры (фиг. 1 и 2).

В случае возникновения чрезвычайной ситуации, например, при обнаружении неконтролируемого процесса просадки грунта в одном из кустов 1 свай или в случае выполнения срочных ремонтных работ, чтобы его разгрузить полностью или частично, устанавливают дополнительную временную опору за пределами основного фундамента со стороны опасного места (куста 1 свай) (фиг. 6 и 7). Для этого формируют дополнительный куст свай 31 из винтовых свай 32 на расстоянии l от центра опасного участка куста 1 свай 2 основного фундамента. Расстояние l назначается с учетом грузоподъемности резервуара 5 и грунтовых условий. Закрепляют узел крепления 27 и направляющую 28 дополнительной временной опоры на раме 6. Вставляют подвижную штангу 29 в направляющую 28 узла крепления 27. Перемещают штангу 29, совмещая устройство фиксации 30, например винтовой домкрат 30, с центром дополнительного свайного куста 32. Приводят в соприкосновение винтовой домкрат 30 с опорой 31 дополнительного куста свай 32 для восприятия части нагрузки от резервуара 5. После этого выполняют ремонтные работы, в частности погружают и завинчивают сваи 2 куста 1 на большую глубину.

Таким образом, создана пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании, эффективность которой складывается из следующих факторов:

- полный отказ от грунтовых работ, связанных с организацией искусственного основания;

- возможность организации мероприятий по поддержанию стабильных температурных условий работы основания и фундамента;

- использование технологии быстро возводимых фундаментов на основе внедрения метода организации системы кустов винтовых свай с регулируемыми ростверками и быстро устанавливаемой тепловой защитой;

- возможность организации постоянного контроля и регулирования работы винтовых свай и системы охлаждения основания и фундамента за счет создание двух видов подполья: одного технологического закрытого с формированием искусственного микроклимата, а другого в виде вентилируемого зазора между технологическим подпольем и днищем резервуара;

- обеспечивается удобство эксплуатации и возможность проведения как планово-предупредительных ремонтов, так и выполнение работ при аварийных ситуациях.

При этом можно дополнительно повысить эффективность работы фундамента за счет возможности подключения управляющего компьютера с системой автоматического контроля и поддержания распределенного давления на каждую винтовую сваю и куст свай, а также температуры в закрытом технологическом подполье.

Данная конструкция фундаментной опоры при использовании технологии подогрева хранимой жидкости обеспечивает надежность эксплуатации в зимних и особенно сезонных условиях на вечномерзлых грунтах.

Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании была смоделирована в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показала повышенную устойчивость при изменении температурных условий, что говорит о возможности эффективной реализации заявленного технического решения в реальных условиях строительства на мерзлых грунтах.

1. Пространственная фундаментная опора резервуара на мерзлом основании, включающая свайный фундамент с ростверком, охлаждающую систему из ряда трубчатых элементов, уложенных на основании, проветриваемое подполье, микрохолодильники Пельтье и теплоизоляцию, отличающаяся тем, что свайный фундамент включает систему кустов винтовых свай, расположенных по окружности резервуара, защищенных эластичным кольцом, заполненным теплоизоляционным материалом, и перекрытых теплоизоляционным полотнищем с образованием закрытого технологического подполья, при этом проветриваемое подполье образовано опорной рамой в виде вентилируемого зазора, установленной между днищем резервуара и технологическим подпольем.

2. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что ряды трубчатых элементов охлаждающей системы уложены на основании внутри закрытого технологического подполья, охватывая каждый куст винтовых свай.

3. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что непогруженная в грунт часть ствола каждой винтовой сваи заключена в защитно-охлаждающую «рубашку», состоящую из двух слоев, где внутренний охлаждающий слой включает элементы Пельтье, а внешний слой - теплоизоляционный.

4. Пространственная фундаментная опора по п. 3, отличающаяся тем, что внутренний слой выполнен в виде сетки, в ячейках которой закреплены элементы Пельтье.

5. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что эластичное кольцо с теплоизоляцией установлено вокруг каждого куста винтовых свай.

6. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что эластичные кольца выполнены дискретными - из отдельных сегментов, между которыми организованы технологические проходы.

7. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что все кусты свай снабжены регулируемыми ростверками, для чего на каждом кусте свай установлена опорная плита, опирающаяся на концы свай через регуляторы воспринимающего давления, включающие опорную втулку, закрепленную на конце сваи, внутри которой установлен винтовой упор с контргайкой, а также с подшипником и датчиком давления на его конце.

8. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что вокруг резервуара установлено замкнутое солнцеосадкозащитное ограждение, включающее, по крайней мере, два навеса, внутренний из которых в виде карниза закреплен по периметру на резервуаре, а второй - внешний с технологическими проходами, перекрывающий внутренний и закрепленный на основании.

9. Пространственная фундаментная опора по п. 8, отличающаяся тем, что технологические проходы выполнены с противоположной стороны действия максимального солнечного излучения.

10. Пространственная фундаментная опора по п. 1, отличающаяся тем, что пространственная фундаментная опора резервуара снабжена дополнительной выдвижной опорой, закрепленной на ее раме, выполненной в виде штанги, на конце которой закреплено устройство для фиксации, и контактируемой с дополнительным кустом винтовых свай, устроенным за пределами пространственной фундаментной опоры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к области сооружения оснований и фундаментов резервуаров в вечномерзлых грунтах. Способ устройства плитного фундамента резервуара с низкотемпературным продуктом в слабом вечномерзлом грунте, опирающегося на свайное поле, охлаждаемое дополнительным промораживанием массива вечномерзлого грунта, отличается тем, что дополнительное промораживание массива вечномерзлого грунта со сваями осуществляют глубинными термоэлементами методом принудительной регулируемой подачи в них хладагента заданной температуры от внешнего источника его охлаждения по закольцованным распределительным магистралям, а для замораживания грунтового основания под плитой в процессе хранения продукта используют его собственную отрицательную температуру, при этом через определенное время, когда ореол промерзания грунтового основания от воздействия низкотемпературного продукта в резервуаре достигнет расчетных температур, дополнительное принудительное промораживание глубинными термоэлементами частично или полностью прекращают.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам монтажа вертикальных цилиндрических резервуаров преимущественно для хранения сжиженных газов. Способ монтажа подземных вертикальных цилиндрических резервуаров, заключающийся в рытье котлована под резервуар, установке фундамента, установке резервуара в котлован и креплении его к фундаменту, испытании смонтированного резервуара и засыпку пространства между резервуаром и котлованом.

Изобретение относится к строительству, в частности к сооружениям для хранения жидкостей больших объемов, расположенных на неоднородном основании, как правило, горных склонах.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при подготовке оснований для линейной группы вертикальных стальных резервуаров, в первую очередь возводимых на однородном сжимаемом основании.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при подготовке оснований для близко расположенных вертикальных стальных резервуаров, в первую очередь возводимых на однородном сжимаемом основании.

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению резервуаров малой емкости на сжимаемых грунтах. .

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментам крупных резервуаров. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении вертикальных резервуаров на слабых основаниях. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при подготовке оснований крупных вертикальных стальных резервуаров, в первую очередь возводимых на слабых грунтах.

Изобретение относится к области возведения новых фундаментов резервуаров на месте демонтированных резервуаров. .
Наверх