Способ термостабилизации грунтов оснований свайных фундаментов опор трубопровода

Изобретение относится к теплотехнике в области строительства, а именно к термостабилизации грунтовых оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, расположенных на многолетнемерзлых грунтах. Способ термостабилизации грунтов оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки заключается в том, что производят выемку льдистых грунтов в основаниях свайных фундаментов опор трубопровода, трубопроводов подземной прокладки и укладку в выемку композитного материала, установку по меньшей мере двух термостабилизаторов грунта по краям выемки, при этом композитный материал имеет состав при соотношении компонентов, мас. %: гравелистый песчаный грунт 60-70, вспененный модифицированный полимер 20-25, жидкий теплоноситель 5-20 или крупный песчаный грунт 70-80, вспененный модифицированный полимер 10-15, жидкий теплоноситель 5-20. Для пропитки полимера выбирают жидкий теплоноситель, характеризующийся высокой теплоемкостью и низкой температурой замерзания до -25°C. Технический результат состоит в повышении надежности конструкции при строительстве свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, расположенных на многолетнемерзлых грунтах, обеспечении безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов на проектных режимах в течение заданного срока на территории распространения многолетнемерзлых грунтов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к теплотехнике в области строительства, а именно к термостабилизации грунтовых оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, расположенных на многолетнемерзлых грунтах.

Известен способ устройства основания в вечномерзлых грунтах [патент на изобретение RU 2034955 С1, опубл. 10.05.1995, МПК: E02D 3/12], включающий монтаж охлаждающих вентиляционных каналов и создание мерзлой плиты в приповерхностной зоне грунта. Перед монтажом охлаждающих вентиляционных каналов по всей поверхности плиты под ней отрывают котлован, укладывают на его дно защитный слой, перекрывающий ослабленные зоны, производят послойную обратную засыпку грунта в котлован с уплотнением каждого слоя и устанавливают арматурные сетки. Монтаж охлаждающих вентиляционных каналов ведут поярусно.

Недостатком известного решения является высокая себестоимость и трудоемкость работ по устройству основания в вечномерзлых грунтах. Кроме того, в зимний период времени, при высокой влажности и колебаниях температур воздуха могут наблюдаться образования конденсата на внутренних стенках охлаждающих вентиляционных каналов, приводящие к формированию «ледяной пробки».

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ осуществления устройства грунтового основания для здания или сооружения на вечномерзлых грунтах [патент на полезную модель RU 94992 U1, опубл. 10.06.2010, МПК: E02D 27/35, E02D 3/00], заключающийся в том, что производят интенсивное замораживание грунтов основания путем регулярной расчистки территории застройки от снега в зимний период. Производят работы по устройству гидроизоляционного слоя по материнскому грунту основания: укладывают гидроизоляционный материал в заранее подготовленный котлован. Укладывают слой песчаного грунта, обработанного заранее приготовленным известным водным раствором поливинилового спирта (ПВС) послойно, с уплотнением и укладкой слоя изотропного армирующего элемента в середине слоя песчаного грунта. Обработка слоя песчаного грунта водным раствором ПВС с помощью растворосмесителя повышает предельно-длительную прочность смерзания раствора с фундаментом. При этом используют соотношение: 1 см раствора пропитывает 2,5-3 см грунта. Переувлажненный грунт предварительно дренируют. Для перевода основания фундамента и самого фундамента в рабочее состояние закрепляющий состав замораживают и выдерживают при температуре окружающих мерзлых грунтов в течение не менее пяти суток до полного завершения процессов кристаллизации ПВС в мерзлом грунтовом растворе.

Пока грунт, обработанный ПВС, находится в талом состоянии и на нем выполняют работы по монтажу фундаментной плиты. Прочность слоя песчаного талого грунта основания, обработанного ПВС, усиливают путем армирования изотропным армирующим элементом, например георешеткой «TENSAR». Армирование производят следующим образом: после укладки половины высоты слоя песчаного грунта укладывают слой георешетки «TENSAR», после чего заканчивают укладку слоя песчаного грунта.

К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести применение токсичного химического раствора для повышения предельно длительно-длительной прочности смерзания раствора с фундаментом, перераспределение водного раствора по разрезу слоя грунта за счет гравитационных сил и его аккумулирование на гидроизолирующем основании до начала промораживания закрепляющего состава. Также данное устройство характеризуется значительными экономическими затратами на формирование основания фундамента и отсутствием параметрических характеристик закрепляющего раствора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является предотвращение просадки грунтовых оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки при формировании ореолов оттаивания и осадке льдистых грунтов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение надежности конструкции при строительстве свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, расположенных на многолетнемерзлых грунтах, а также безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов на проектных режимах в течение заданного срока на территории распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ).

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа термостабилизации грунтов оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки производят выемку льдистых грунтов в основаниях свайных фундаментов опор трубопровода, трубопроводов подземной прокладки и укладку в выемку композитного материала, установку по меньшей мере двух термостабилизаторов грунта по краям выемки, при этом композитный материал имеет состав при соотношении компонентов, мас. %:

гравелистый песчаный грунт 60-70
вспененный модифицированный полимер 20-25
жидкий теплоноситель 5-20

или

крупный песчаный грунт 70-80
вспененный модифицированный полимер 10-15
жидкий теплоноситель 5-20,

причем для пропитки полимера выбирают жидкий теплоноситель, характеризующийся высокой теплоемкостью и низкой температурой замерзания до -25°С.

Кроме того, охлаждение композитного материала производят с применением термостабилизаторов грунта либо за счет сезонного промораживания грунтов.

Дополнительно, перед укладкой композитного материала в выемку укладывают геотекстильный материал.

Кроме того, композитный материал закладывают при минимальном значении влажности в диапазоне 0-10%.

Дополнительно, для подготовки композитного материала производят последовательно обезвоживание и сушку песчаного грунта, смешивание компонентов композитного материала и подачу композитного материала для укладки в выемку.

Заявленное изобретение поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображено основание свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, и позициями обозначены:

1 - свайный фундамент;

2 - грунтовое основание;

3 - домкратная установка;

4 - льдистый грунт;

5 - геотекстильный материал;

6 - мерзлое основание выемки оттаявшего грунта;

7 - композитный материал;

8 - песчаный грунт;

9 - термостабилизатор грунта.

На начальном этапе способа термостабилизации грунтов оснований свайных фундаментов 1 опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки проводят работы по снятию нагрузки свайного фундамента 1 на грунтовое основание 2, путем фиксирования свайного фундамента 1 в вертикальном положении, например, при помощи домкратной установки 3. После этого производят выемку оттаявших льдистых грунтов 4. Затем проводят укладку геотекстильного материала 5 на мерзлое основание выемки оттаявшего грунта 6, расположенное под свайным фундаментом 1.

Далее проводят подготовку композитного материала 7, состоящего из песчаного грунта 8, вспененного модифицированного полимера (на чертеже не показан), например, низкопентанового полистирола, пропитанного жидким теплоносителем (на чертеже не показан), например, модифицированным глицериновым антифризом, характеризующимся высокой теплоемкостью и низкой температурой замерзания до -25°C. Композитный материал 7 может иметь два варианта состава в соответствии с Таблицей 1.

Для подготовки композитного материала 7 производят последовательно обезвоживание и сушку песчаного грунта 8, смешивание компонентов композитного материала 7 и подачу композитного материала 7 для укладки в выемку. Подготовленный композитный материал 7 укладывают на геотекстильный материал 5, который затем сшивают по краям с образованием замкнутой полости с композитным материалом 7 внутри. Затем при помощи домкратной установки 3 свайный фундамент 1 опускают на подготовленную подушку из композитного материала 7. Композитный материал 7 закладывают при минимальном значении влажности в диапазоне 0-10%, что предотвращает возможность развития морозного пучения и осадки грунтовых оснований 2 в пределах глубины залегания слоя сезонного промерзания-оттаивания.

После установки свайного фундамента 1 на подушку из композитного материала 7 проводится засыпка основания свайного фундамента 1 и подушки из композитного материала 7 песчаным грунтом 8.

Затем для охлаждения композитного материала 7 и поддержания в мерзлом состоянии льдистого грунта 4 вблизи свайного фундамента 1 устанавливают по меньшей мере два термостабилизатора грунта 9 с противоположных краев выемки. Каждый термостабилизатор грунта 9 устанавливают на расстоянии 0,3-0,7 м от края заложения композитного материала 7. Охлаждение композитного материала 7 производят с применением термостабилизаторов грунта 9, либо за счет сезонного промораживания грунтов.

В результате достигается повышение надежности конструкции при строительстве свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, расположенных на многолетнемерзлых грунтах, а также безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов на проектных режимах в течение заданного срока на территории распространения многолетнемерзлых грунтов.

1. Способ термостабилизации грунтов оснований свайных фундаментов опор трубопровода и трубопроводов подземной прокладки, заключающийся в том, что производят выемку льдистых грунтов в основаниях свайных фундаментов опор трубопровода, трубопроводов подземной прокладки и укладку в выемку композитного материала, установку по меньшей мере двух термостабилизаторов грунта по краям выемки, при этом композитный материал имеет состав при соотношении компонентов, мас. %:

гравелистый песчаный грунт 60-70
вспененный модифицированный полимер 20-25
жидкий теплоноситель 5-20

или

крупный песчаный грунт 70-80
вспененный модифицированный полимер 10-15
жидкий теплоноситель 5-20,

причем для пропитки полимера выбирают жидкий теплоноситель, характеризующийся высокой теплоемкостью и низкой температурой замерзания до -25°C.

2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что охлаждение композитного материала проводят с применением термостабилизаторов грунта.

3. Способ по п. 1, заключающийся в том, что охлаждение композитного материала происходит за счет сезонного промораживания грунтов.

4. Способ по п. 1, заключающийся в том, что перед укладкой композитного материала в выемку укладывают геотекстильный материал.

5. Способ по п. 2, заключающийся в том, что композитный материал закладывается с минимальным количеством влажности в диапазоне 0-10%.

6. Способ по п. 2, заключающийся в том, что для подготовки композитного материала производят последовательно обезвоживание и сушку песчаного грунта, смешивание компонентов композитного материала и подачу композитного материала для укладки в выемку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства в северных районах и предназначено для возведения ледяных инженерных сооружений, аккумуляции холода и образования сводчатых ледяных сооружений для хранения на (не)плавучих ледяных или ледопородных платформах на шельфах морей.

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, используемым при термомелиорации грунтов основания фундаментов сооружений, возводимых в районах распространения вечной и сезонной мерзлоты.

Изобретение относится к строительству в зонах вечной мерзлоты, а именно к термостабилизаторам грунта для замораживания фундаментов. Термостабилизатор грунта содержит герметичный вертикально расположенный корпус с теплоносителем, в верхней и нижних частях которого расположены зоны теплообмена.

Изобретение относится к строительству промышленных и гражданских объектов в криолитозоне с целью обеспечения их надежности. Термосифон включает конденсатор, испаритель и транзитный участок между ними в виде круглой с обеих сторон заглушенной трубы, вертикально установленной и погруженной на глубину испарителя в грунт, из полости трубы откачан воздух, взамен полость заправлена аммиаком, часть полости заполнена жидким аммиаком, остальной объем - насыщенным паром аммиака.

Изобретение относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями и может быть использовано для термостабилизации многолетнемерзлых и замораживания слабых пластичномерзлых грунтов.

Изобретение относится к области строительства на многолетнемерзлых грунтах с искусственным охлаждением грунтов основания и одновременным обогревом сооружения с помощью теплового насоса.

Изобретение относится к устройствам для теплообмена в дренажной системе, а также на строительной площадке. Устройство для теплообмена в дренажной системе содержит теплообменный компонент, имеющий наружный канал и внутренний канал, причем внутренний канал расположен внутри наружного канала.

Изобретение относится к теплотехнике в области строительства, а именно к индивидуальным сезонно-действующим охлаждающим устройствам - термостабилизаторам грунтов.

Изобретение относится к области строительства в районах распространения многолетне-мерзлых грунтов и, конкретно, к устройствам, обеспечивающим мерзлое состояние грунтов оснований сооружений при проектном значении отрицательной температуры.

Изобретение относится к способу термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов и может быть использовано в производстве термосифонов (термостабилизаторов).

Изобретение относится к области строительства трубопроводов подземной прокладки и может быть использовано для обеспечения термостабилизации грунтов при подземной прокладке трубопроводов на многолетнемерзлых и слабых грунтах. Устройство термостабилизации многолетнемерзлых грунтов содержит по меньшей мере два термостабилизатора грунта на основе двухфазных термосифонов, включающих надземную конденсаторную часть и подземные транспортную и испарительные части, и по меньшей мере один теплопроводящий элемент, выполненный в виде пластины из теплорассеивающего материала с коэффициентом теплопроводности не менее 5 Вт/м⋅К. По меньшей мере два термостабилизатора грунта установлены по обе стороны от трубопровода подземной прокладки, а по меньшей мере один теплопроводящий элемент установлен под теплоизоляционным материалом, отделяющим трубопровод подземной прокладки от кровли многолетнемерзлых грунтов, и имеет отверстия для соединения с испарительными частями по меньшей мере двух термостабилизаторов грунта. Технический результат состоит в повышении эффективности сохранения многолетнемерзлых грунтов или замораживания слабых грунтов оснований объектов трубопроводной системы для обеспечения безопасности в течение назначенного срока эксплуатации на проектных режимах. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями, а именно к термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов. Способ установки термостабилизаторов в проветриваемом подполье эксплуатируемых зданий включает бурение, по крайней мере, одной вертикальной скважины в проветриваемом подполье без нарушения перекрытий здания. Установку в скважине термостабилизатора, содержащего заправленную хладагентом трубу испарителя и конденсатор, причем труба выполнена с возможностью изгиба, радиус которого не превышает высоту проветриваемого подполья. Глубина установки термостабилизатора при этом такова, что конденсатор расположен выше уровня грунта в проветриваемом подполье. Технический результат состоит в упрощении процедуры монтажа термостабилизаторов под эксплуатируемым зданием, улучшении ремонтопригодности системы охлаждения грунта и упрощении ее обслуживания, увеличении несущей способности грунтов основания за счет их охлаждения по всей площади проветриваемого подполья эксплуатируемого здания при одновременном уменьшении количества используемых термостабилизаторов и освобождении прилегающей территории за счет размещения охлаждающих элементов в проветриваемом подполье. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства сооружений в сложных инженерно-геологических условиях криолитозоны. Изобретение направлено на создание глубинных термосифонов со сверхглубокими подземными испарителями, порядка 50-100 м и более, с равномерным распределением температуры по поверхности испарителя, расположенного в грунте, что позволяет более эффективно использовать его потенциальную мощность по выносу тепла из грунта и увеличить энергетическую эффективность применяемого устройства. По первому варианту термосифон вместе с гильзой погружают вертикально в грунт на глубину 50 м. Термосифон содержит герметичный трубчатый корпус с зонами испарения, конденсации и транспортной зоной между ними. Конденсатор в зоне конденсации выполнен в виде центральной трубы большого диаметра и восьми патрубков меньшего диаметра с внешним оребрением из алюминия, расположенных вокруг центральной трубы. Патрубки соединены с отверстиями в ней, а в нижней части центральной трубы размещен сепаратор со сквозными патрубками для прохода парокапельной смеси хладагента (аммиака в первом варианте или углекислого газа - во втором) из испарителя в конденсатор и стока конденсата аммиака из конденсатора. Сквозные патрубки смонтированы на трубной доске. К патрубку для стока конденсата, расположенного по центру доски, снизу подсоединена внутренняя полиэтиленовая труба, которая опущена до низа трубы корпуса испарителя. В нижней части полиэтиленовой трубы выполнены отверстия для перетока жидкого хладагента в межкольцевое пространство, образованное стенками труб корпуса испарителя и внутренней трубы. По первому варианту (хладагент - аммиак) термосифон погружен в гильзу, заполненную 25-30%-ной аммиачной водой. Степень заполнения термосифона жидким аммиаком ε=0,47-0,52 при 0°С. По второму варианту термосифон заполняют углекислым газом и погружают вертикально в грунт без гильзы, степень заполнения жидким углекислым газом ε=0,45-0,47. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями, где применяется термостабилизация многолетнемерзлых и пластично-мерзлых грунтов, и может быть использовано для поддержания их мерзлого состояния или замораживания, в том числе и в скважинах, неустойчивых в стенках и склонных к оползанию и обвалообразованию. Способ включает бурение вертикальной скважины полой шнековой колонной (ПШ) до проектной отметки с последующим извлечением съемного центрального долота, установку на верхнюю часть ПШ цементировочной головки со шлангом от цементонасоса, извлечение ПШ с одновременной подачей цементного раствора через ПШ до заполнения скважины и установку охлаждающего устройства с теплоизоляционным кожухом на конденсаторе (при отрицательных температурах атмосферного воздуха), который демонтируют после твердения цементного раствора. Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить технологичность монтажа охлаждающих устройств, эффективность процесса охлаждения грунтов и долговечность охлаждающих конструкций, заглубленных в грунтовый массив. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам для охлаждения и замораживания грунтов в горнотехническом строительстве в областях распространения вечной мерзлоты (криолитозоне), характеризующихся наличием природных рассолов с отрицательными температурами (криопэгами). Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экономичности, надежности и стабильности работы. Технический результат достигается тем, что система для охлаждения и замораживания грунтов, включающая установку подземных теплообменников с жидким теплоносителем с температурой замерзания ниже нуля градусов по Цельсию (рассолом), характеризуется тем, что в качестве жидкого теплоносителя используют криопэги, причем криопэг подается в замораживающие колонки из криолитозоны в теплообменники. Отработанные криопэги могут принудительно отводиться в массив криолитозоны. Наружная часть циркуляционного контура может быть термоизолирована. Технический результат – повышение экономичности достигается отсутствием энергозатратных холодильных машин и за счет отсутствия необходимости в приготовлении специального охлаждающего раствора. Технический результат – повышение надежности достигается снижением количества компонентов системы, вероятность выхода из строя каждого из которых отличается от нулевой. Технический результат – повышение стабильности работы достигается стабильностью температуры криопэга, общее количество которого значительно превышает количество используемого за сезон криопэга. Изобретение может с успехом применяться при строительстве промышленно-гражданских сооружений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое устройство относится к строительству одноэтажных зданий на многолетнемерзлых грунтах с искусственным охлаждением грунтов основания здания с помощью теплового насоса и одновременным обогревом здания с помощью теплового насоса и дополнительного источника тепла. Техническим результатом является создание конструкции фундамента, в полной мере обеспечивающей обогрев здания с одновременным сохранением грунтов основания в мёрзлом состоянии вне зависимости от изменения климата и при этом не вызывающей чрезмерного охлаждения многолетнемёрзлых грунтов, которое может привести к их растрескиванию, без устройства подсыпки. Технический результат достигается тем, что поверхностный фундамент для одноэтажного здания на многолетнемерзлых грунтах состоит из совокупности фундаментных модулей полной заводской готовности, которые подключаются к тепловому насосу параллельно с помощью теплоизолированных коллекторов греющего и охлаждающего контуров теплового насоса, при этом теплоизолированный коллектор греющего контура имеет дополнительный источник тепла, компенсирующий недостаток низкопотенциального тепла, перекачиваемого тепловым насосом из грунта для обогрева здания, интенсивность которого автоматически регулируется в зависимости от теплопотерь здания и количества низкопотенциального тепла, перекачиваемого тепловым насосом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к средствам для охлаждения грунта, работающим по принципу гравитационных тепловых труб и парожидкостных термосифонов, и предназначены для использования при строительстве сооружений в зоне вечной мерзлоты. Техническим результатом является упрощение конструкции установки в целом, позволяющим уменьшить количество выходящих на поверхность трубопроводов, соединяющих зону испарения с зоной конденсации, без снижения эффективности работы этих зон. Технический результат достигается тем, что установка имеет зону испарения с несколькими патрубками и зону конденсации с несколькими конденсаторами, соединенные через транспортную зону. Особенности установки заключаются в выполнении зоны конденсации в виде моноблочной конструкции, имеющей штуцер для стравливания воздуха, и связь ее с зоной испарения через единственный транспортный канал в виде верхнего и нижнего трубопроводов, соединенных через запорный вентиль, а также наличие в зоне испарения коллектора, к которому присоединены патрубки. Оба соединения трубопровода являются разъемными. Трубопровод и патрубки выполнены из легко деформируемого материала, а используемый жидкий теплоноситель имеет пары тяжелее воздуха. Комплект для сооружения установки включает первое изделие - моноблочный конденсатор, второе изделие - верхний транспортный трубопровод и третье изделие в виде последовательно соединенных вентиля, трубопровода и коллектора с патрубками. Третье изделие при изготовлении заполняют теплоносителем, его трубопровод и патрубки сгибают в бухты вокруг коллектора. Конструкция установки и ее комплектация обеспечивают технический результат, заключающийся в более удобной транспортировке и возможности разнесения во времени работ по размещению подземной и надземной частей на месте будущей эксплуатации. Связь этих частей через единственный указанный канал и возможность изгиба его нижней части облегчает размещение установки при наличии в непосредственной близости от нее других строящихся объектов. Установка после соединения ее частей не требует заправки теплоносителем в неблагоприятных условиях строительства и запускается в действие открыванием вентиля с последующим стравливанием воздуха через штуцер. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх