Последние разработки по монтажу термостабилизаторов грунта. — Проектирование систем термостабилизации грунтов

Обособленное подразделение г. Владимир ООО «НПО «Север» - это завод, оснащенный оборудованием по выпуску технических средств для термостабилизации грунтов и инженерно-геокриологического мониторинга. Этот завод - полноправный производитель термостабилизаторов. Месячное производство термостабилизаторов составляет 2000 - 2500 шт. (в зависимости от типоразмеров), плюс сопутствующая продукция. Производитель термостабилизаторов имеет техническое оснащение, которое позволяет производить весь производственный цикл без привлечения подрядных организаций. В настоящее время проводятся работы по установке автоматической линии, которая упростит производство термостабилизаторов и позволит повысить производительность выпускаемой продукции. Складские запасы сырья, материалов, комплектующих и полуфабрикатов позволяет оперативно реагировать на потребности Заказчиков и поставлять изделия в минимально возможные сроки.

Термостабилизаторы грунта изготавливаются в соответствии с ТУ 3642-001-17556598-2014, сертифицированы по системе добровольной сертификации (РОСС RU.АВ28.Н16655) и в области промышленной безопасности (С-ЭПБ.001.ТУ.00121).

Прессовое станки усилием до 100т. (Участок холодной ш

Сезонно-действующие охлаждающие устройства (СОУ) предназначены для поддержания грунта в мерзлом состоянии, что обеспечивает устойчивость зданий, сооружений на сваях, а также сохраняет замерзший грунт вокруг опор ЛЭП и трубопроводов, вдоль насыпей железнодорожных путей и автомобильных магистралей. В основе технологии сезонно-действующих охлаждающих устройств лежит устройство передачи тепла (термосифон), которое в зимний период извлекает тепло из почвы и передает его в окружающую среду. Важной особенностью этой технологии является то, что она естественно-действующая, т.е. не нуждается во внешних источниках энергии.

Принцип работы всех видов сезонно-действующих охлаждающих устройств одинаков. Каждый из них состоит из герметичной трубы, в которой находится теплоноситель - хладагент: углекислота, аммиак и др. Труба состоит из двух секций. Одна секция размещается в земле и называется испарителем. Вторая, радиаторная секция трубы, расположена на поверхности. Когда температура окружающей среды опускается ниже температуры земли, где залегает испаритель, пары хладагента начинают конденсироваться в радиаторной секции. В результате снижается давление и хладагент в испарительной части начинает вскипать и испаряться. Этот процесс сопровождается переносом тепла из испарительной части в радиаторную.

Теплопередача с использованием термосифона

В настоящее время существует несколько типов конструкций сезонно-действующих охлаждающих устройств:

1) Термостабилизатор . Представляют собой вертикальную трубу термосифона, вокруг которой замораживается грунт.

2) . Представляет собой вертикальную сваю с интегрированным термосифоном. Термосвая может нести некоторую нагрузку, например опору нефтепровода.

3) Глубинное сезонно-действующее охлаждающее устройство . Представляет собой длинную (до 100 метров) трубу термосифона с увеличенным диаметром. Такие охлаждающие устройства применяются для температурной стабилизации грунтов на большой глубине, например для термостабилизации дамб и плотин.

4) . Этот тип охлаждающего устройства отличается от термостабилизатора тем, что установка испарительной трубы выполняется под уклоном около 5%. В этом случае существует возможность установки наклонной испарительной трубы непосредственно под зданиями, возведенными на бетонных плитах.

5) Горизонтальное охлаждающее устройство . Особенностью горизонтального сезонно-действующего охлаждающего устройства является то, что оно устанавливается полностью горизонтально на уровне подготовленного насыпного основания. В этом случае здание возводится непосредственно на непросадочном грунте, расположенном на слое изоляции и испарительных трубах. Преимуществом горизонтальных охлаждающих устройств является возможность их использования в двух конфигурациях: на плитных и свайных фундаментах.

6) Система вертикальных охлаждающих устройств . Этот тип сезонно-действующих охлаждающих устройств похож на горизонтальное охлаждающее устройство, но в отличие от него, помимо горизонтальных испарительных труб, может содержать до нескольких десятков вертикальных испарительных труб. Преимуществом этой системы является более эффективное поддержание грунта в мерзлом состоянии. Недостатком вертикальных систем охлаждающих устройств является затруднительность их ремонта и обслуживания.

Термостабилизация грунтов оснований — комплекс тепломелиоративных мероприятий, направленных на обеспечение стабильного устойчивого теплового состояния грунтов в соответствии с выбранным проектным принципом использования грунтов в качестве основания на протяжении всего периода эксплуатации объекта (СТО Газпром 2-2.1-390-2009).

При проектировании сооружений на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) проектные организации сталкиваются со следующими проблемами:

1) Грунты находящиеся в мерзлом состоянии не обладают необходимыми несущими характеристиками (высокотемпературные мерзлые грунты), что ведет к увеличению количества свай фундамента для восприятия нагрузок от сооружения и удорожанию проекта.

2) Геологический разрез на площадке строительства представлен ММГ не сливающегося типа, что в процессе эксплуатации объекта может привести как дальнейшему их оттаиванию (осадки фундаментов), так и к промерзанию (пучение фундаментов).

3) По технологическим причинам есть ограничения для устройства проветриваемого подполья под тепловыделяющим зданием или сооружением (либо его высоты недостаточно), что без дополнительных мероприятий может привести к оттаиванию ММГ.

4) В районе распространения ММГ проектируемая площадка попадает на участок распространения талых грунтов, имеющих низкие несущие характеристики.

5) В связи с удаленностью района строительства и сложностями с доставкой буровой и сваебойной техники, Заказчик хочет сократить расходы и рассматривает вариант устройства фундаментом неглубокого заложения вместо свайного.

6) В районе широко распространены пучинистые грунты, что оказывает негативное воздействие на фундаменты сооружений и ведет к их деформации (особенно это касается малонагруженных фундаментов мачт, эстакад, небольших блок-боксов и т.д.).

7) Необходимо запроектировать грунтовую дамбу местного назначения, а грунтов обладающих требуемыми характеристиками (низкие коэффициенты фильтрации) не достаточно.

Все эти проблемы, в той или иной степени можно решить применив системы термостабилизации грунтов.

Наша компания выполняет как полный комплект проектной документации по термостабилизации грунтов (разделы: теплотехническое моделирование термостабилизационных систем с прогнозом состояния грунтов, геотехнического мониторинга), так и частичное моделирование взаимодействия сооружения и геологической среды, вариабельные расчеты термостабилизации и д.р. Пример графического приложение к проекту можно посмотреть

Пример расчета термостабилизации грунтов с помощью ВЕТ

Приборы и устройства применяемые для термостабилизации грунтового основания: сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ ), круглогодичнодействующие охлаждающие устройства (КОУ ), открытые охлаждающие устройства (ООУ ), теплоизоляционные экраны, мониторинговые системы (логгеры, термокосы, реперы).

СОУ (в литературе можетвстречаться название термосифоны или одиночные термостабилизаторы)- устройства основанные на ускоренном теплообменом между грунтом и воздухом за счет фазовых превращений и циркуляции теплоносителя в замкнутом теплообменнике. СОУ состоит из конденсатора (который расположен в надземной части) и испарителя (подземная часть) иногда выделяют транзитную часть, что важно для СОУ анкерного типа. Работоспособность СОУ во многом зависит от соотношения площади испарителя к общей площади конденсатора. На данный момент СОУ повсеместно применяются во всех северных регионах России. СОУ устанавливают как в вертикальном положении, так и горизонтально. На некоторых устройствах с большой протяженностью испарительной части устанавливают насосы для ускорения процесса теплообмена.

СОУ с раздвоенной системой радиаторов, в верхней части расположен кран для дозаправки (Республика Коми, г.Воркута).

СОУ с одним радиатором, в верхней части расположен кран для дозаправки (Республика Коми, г.Воркута).

Соу с раздвоенной системой радиаторов наклонных V образной форме. Подобная форма была задумана для более эффективной работы с ветром и без ветра (Республика Коми, г.Воркута).

СОУ с горизонтальным оребрением и применением гильзы, служащей для управления процессом промораживания, а также для возможности смены термостабилизатора.

Применение одиночных СОУ с горизонтальным оребрением для замораживания части площадки (Ямало-Ненецкий АО, Юбилейном месторождении Газпром добыча Надым).

Применение СОУ с вертикальным оребрением для промораживания Ядра плотины (Республика Якутия (Саха), г. Якутск).

Модель взаимодействия горизонтальных систем термостабилизации из одиночных СОУ со зданием без проветриваемого подполья.

КОУ — термостабилизаторы круглогодичного действия подключены к холодильным машинам, включающимся в теплое время года. Такие системы применяют как правило в двух случаях. Первый — при сложных грунтовых условиях (текучие грунты и т.д.), когда необходимо проморозить (понизить температуру) грунт(а) в сжатые сроки. Второй — объекты на поверхностном фундаменте с высоким требованием к несущей способности (крупные резервуары), когда нет возможности применить теплоизоляционный экран. Реальное применение КОУ существует на Харасавейской нефтепроводной системе. Также существует легенда, что под зданием Московского государственного университета для обеспечения лучшей несущей способности юрских глин стоит схожая система.

ООУ — различные воздухонагнетательные устройства действующие, как правило, за счет естественного движения воздуха. до активного применения СОУ были основным средством для охлаждения подполья под домами. Устройство состоит из воздухозаборника различных конструкций и воздухопроводящего короба (трубы). В случае установки ООУ в подполье с оборудованное снегозащитными щитами при прохождении воздуха с улицы через узкое отверстие происходит дроссельный эффект, понижающий температуру в подполье.

Для корректного проектирования термостабилизационных систем необходимо произвести теплотехнические расчеты взаимодействия грунтов, сооружения и термостабилизационной системы на весь период эксплуатации. Проведение моделирования до достижения расчетной температуры недостаточно, ввиду возможного переохлаждение грунта и активизации морозобойного растрескивания. Наша компания имеет все разрешения на производство проектных работ по термостабилизации грунта все расчеты производятся на собственном сертифицированном программном обеспечении , созданном для производства подобных работ.

Предназначены для охлаждения (замораживания) грунтов в целях повышения их несущей способности, а так же для обеспечения устойчивости, эксплуатационной надежности любых видов оснований.

Область применения

• при строительстве, эксплуатации и ремонте объектов нефте- и газотранспортных систем;
• обустройство нефтяных и газовых месторождений, а так же опор надземных трубопроводов;
• при строительстве, эксплуатации и ремонте объектов транспортного строительства, ЛЭП и столбов освещения;
• при строительстве железных и автодорог, мерзлотных завес, водозаборов, дамб, ледовых островов, дорог, переправ и других сооружений промышленного и гражданского назначения в условиях криолитозоны.

Термостабилизаторы грунтов представляют собой металлическую герметично заваренную, заправленную хладагентом трубу диаметром от 32 до 57мм, длиной от 6 до 16м и более. Состоит из конденсатора с оребрением (надземной части длиной в пределах 1-2,5 метра) и испарителя (подземной части длиной от 5 до 15 м и более).

Материал оребрения конденсатора - алюминий. Количество ребер на 1м/п около 400 штук, шаг оребрения 2,5 мм, диаметр оребрения - 64 и 70 мм, высота ребер до 15 мм. Площадь теплообмена 1 м/п оребрения составляет до 2,2м².

Работа осуществляется без внешних источников питания, только за счет законов физики - переноса тепла вследствие испарения в испарителе хладагента и его поднятия в конденсаторную часть, где пар конденсируется, отдавая тепло, а затем стекает по внутренним стенкам трубы вниз.

Термостабилизаторы подразделяются на два вида исполнения: односекционные и многосекционные.

Технология термостабилизации мерзлых грунтов оснований и фундаментов, является эффективной мерой по защите мерзлых грунтов (ММГ) от деградации. Применение технологии термостабилизации позволяет защитить ММГ от воздействия близкорасположенных тепловыделяющих объектов, создать в зимнее время переправы, дороги и ледовые острова для бурения скважин.

Выбор технологии (способов) активной термостабилизации грунтов, а также типов и моделей ТС определяется конструктивными особенностями зданий, сооружений и технологическими особенностями их строительства и эксплуатации. ОУ и ТС являются автономными холодильными устройствами, работающими за счет низких температур атмосферного воздуха в холодное время года и не требующими в процессе эксплуатации никаких затрат.