Estabilización térmica de suelos de cimentación— un conjunto de medidas de recuperación y calor destinadas a garantizar un estado térmico suelos de acuerdo con el principio de diseño elegido de utilizar suelos como base durante todo el período de funcionamiento de la instalación (STO Gazprom 2-2.1-390-2009).
Al diseñar estructuras en suelos de permafrost (PMG), las organizaciones de diseño enfrentan los siguientes problemas:
1) Los suelos en estado congelado no tienen la necesaria características de los rodamientos(suelos congelados a alta temperatura), lo que conduce a un aumento en el número de pilotes de cimentación para absorber las cargas de la estructura y un aumento en el costo del proyecto.
2) La sección geológica en el sitio de construcción está representada por MMG de un tipo que no se fusiona, que durante la operación de la instalación puede conducir tanto a su descongelación (asentamiento de cimientos) como a su congelación (asentamiento de cimientos).
3) Por razones tecnológicas, existen restricciones a la instalación de un subterráneo ventilado debajo de un edificio o estructura que produzca calor (o su altura no sea suficiente), que sin medidas adicionales puede conducir al deshielo de la MMG.
4) En el área de distribución de MMG, el sitio diseñado cae en el área de distribución de suelos descongelados con características de bajo porte.
5) Debido a la lejanía del área de construcción y las dificultades con la entrega de equipos de perforación e hincado de pilotes, el Cliente desea reducir costos y está considerando la opción de disponer una cimentación superficial en lugar de una cimentación sobre pilotes.
6) Los suelos agitados están muy extendidos en el área, lo que ha impacto negativo sobre los cimientos de estructuras y conduce a su deformación (esto es especialmente cierto para cimientos de mástiles, pasos elevados, pequeñas cajas de bloques, etc.) con cargas ligeras.
7) Es necesario diseñar un dique de suelo local, y suelos con las características requeridas (bajos coeficientes de filtración) no son suficientes.
Todos estos problemas, en un grado u otro, se pueden solucionar aplicando sistemas de estabilización térmica de suelos.
Nuestra empresa actúa como un conjunto completo documentación del proyecto sobre estabilización térmica de suelos (apartados: modelización termotécnica de sistemas de estabilización térmica con previsión del estado de los suelos, seguimiento geotécnico), y modelización parcial de la interacción de una estructura y el medio geológico, cálculos variables de estabilización térmica, etc. Se puede ver un ejemplo de una aplicación gráfica para el proyecto
Un ejemplo de cálculo de la estabilización térmica de suelos usando BET
Instrumentos y dispositivos utilizados para la estabilización térmica. base de tierra: unidades de refrigeración estacionales ( ASD), dispositivos de refrigeración durante todo el año ( KOU), dispositivos de refrigeración abiertos ( OO), pantallas termoaislantes, sistemas de vigilancia (registradores, termopares, puntos de referencia).
SEMBRAR ( en la literatura, se puede encontrar el nombre termosifones o estabilizadores de calor simples) - dispositivos basados en el intercambio de calor acelerado entre el suelo y el aire debido a las transformaciones de fase y la circulación del refrigerante en un intercambiador de calor cerrado. El SOU consta de un condensador (que se encuentra en la parte aérea) y un evaporador ( parte subterránea) a veces asignan una parte de tránsito, lo cual es importante para un SDA de tipo ancla. El rendimiento de la SOU depende en gran medida de la relación del área del evaporador a área total condensador. Sobre el este momento Los SDA se utilizan ampliamente en todas las regiones del norte de Rusia. SOU se instala tanto en posición vertical como horizontal. En algunos dispositivos con una gran longitud de la parte evaporativa, se instalan bombas para acelerar el proceso de intercambio de calor.
SOU con un sistema bifurcado de radiadores, en la parte superior hay una grúa para repostaje (República de Komi, Vorkuta).
SOU con un radiador, en la parte superior hay una grúa para repostar (República de Komi, Vorkuta).
Cerda con sistema bifurcado de radiadores inclinados V forma figurativa. Esta forma fue concebida para más trabajo efectivo con y sin viento (República de Komi, Vorkuta).
SOU con aletas horizontales y el uso de una manga que sirve para controlar el proceso de congelación, así como para cambiar el estabilizador de calor.
El uso de SDA simple con aletas horizontales para congelar una parte del sitio (Okrug autónomo de Yamal-Nenets, campo de Yubileinoye Gazprom dobycha Nadym).
Aplicación de un sistema de enfriamiento de aletas verticales para congelar el núcleo de la presa (República de Yakutia (Sakha), Yakutsk).
Modelo de interacción de sistemas de estabilización térmica horizontal de SDA simple con un edificio sin soterramiento ventilado.
KOU - Los estabilizadores de temperatura de operación durante todo el año están conectados a máquinas de refrigeración incluido en tiempo cálido del año. Tales sistemas se utilizan por regla general en dos casos. El primero es bajo condiciones difíciles del suelo (suelos fluidos, etc.), cuando es necesario congelar (bajar la temperatura) el suelo (a) en poco tiempo. El segundo son los objetos sobre una base superficial con un alto requerimiento de capacidad de soporte(depósitos grandes) cuando no es posible aplicar una pantalla termoaislante. La aplicación real de KOU existe en el sistema de oleoductos de Kharasavey. También hay una leyenda que bajo el edificio de Moscú Universidad Estatal se utiliza un sistema similar para proporcionar una mejor capacidad de carga para las arcillas jurásicas.
OU- varios dispositivos de soplado de aire que funcionan, por regla general, debido al movimiento natural del aire. antes del uso activo de los SDA, eran el medio principal para enfriar el subsuelo debajo de las casas. El dispositivo consta de una entrada de aire varios diseños y conducto de aire (tubo). En el caso de instalación de OOU en el subsuelo equipado con protectores de nieve, cuando el aire pasa desde la calle a través de un orificio estrecho, se produce un efecto de estrangulamiento, que baja la temperatura en el subsuelo.
Para el correcto diseño de los sistemas de estabilización térmica, es necesario cálculos termotécnicos interacción de suelos, estructuras y sistema de estabilización térmica durante todo el período de operación. No es suficiente realizar el modelado antes de alcanzar la temperatura de diseño, debido al posible sobreenfriamiento del suelo y la activación del agrietamiento por heladas. Nuestra empresa tiene todos los permisos para la producción. trabajo de diseño para la estabilización térmica del suelo, todos los cálculos se realizan en nuestros propios certificados software creada para la producción de tales obras.
La invención se relaciona con el campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería difíciles, a saber, la estabilización térmica del permafrost y suelos débiles. El resultado técnico es aumentar la capacidad de fabricación del proceso de instalación de estabilizadores térmicos de larga duración, reducir el tiempo de instalación y aumentar la confiabilidad de la estructura. El resultado técnico se logra por el hecho de que el estabilizador térmico del suelo de acción todo el año para la acumulación de frío en los cimientos de edificios y estructuras contiene un tubo estabilizador térmico de acero y un tubo condensador de aluminio, mientras que el condensador estabilizador térmico está hecho en la forma tubo vertical, que consta de un cuerpo de condensador, una tapa de condensador y dos condensadores con aletas con fuera, cuyo área de aleteo no es inferior a 2,3 m 2, mientras que el estabilizador térmico tiene un elemento para colgar en la parte superior en forma de soporte de montaje. 1 enfermo
La invención se relaciona con el campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería difíciles, a saber, la estabilización térmica de permafrost y suelos blandos.
Se sabe que durante la construcción de estructuras capitales, carreteras, pasos elevados, pozos de petróleo, tanques, etc en suelos de permafrost, se deben aplicar medidas especiales de conservación régimen de temperatura suelos durante todo el período de operación y para evitar el ablandamiento de los cimientos de apoyo durante el deshielo. La mayoría metodo efectivo son la ubicación en la base de la estructura de los estabilizadores de suelo congelados con plástico, que generalmente contienen un sistema de tuberías llenas de refrigerante y conectadas por una parte del condensador (por ejemplo: solicitud de patente de la Federación Rusa No. 93045813, No. 94027968, No. 2002121575, núm.
Por lo general, la instalación de SPMG se lleva a cabo antes de la construcción de estructuras: preparan un pozo, vierten cojín de arena, se montan estabilizadores térmicos, se vierte tierra y se instala una capa de aislamiento térmico (Revista “Cimentaciones, Fundaciones y Mecánica de Suelos”, No. 6, 2007, p. 24-28). Después de completar la construcción de la estructura, el control de la operación del estabilizador térmico y la reparación de partes individuales es muy difícil, lo que requiere redundancia adicional (Diario " Industria del gas”, N° 9, 1991, pág. 16-17). Para mejorar la mantenibilidad de los estabilizadores de calor, se propone colocarlos dentro tubos protectores con un extremo tapado, lleno de un líquido con alta conductividad térmica (patente RF No. 2157872). Bajo el relleno y la capa de aislamiento térmico se colocan tubos de protección con una pendiente de 0-10° respecto al eje longitudinal de la base. El extremo abierto de la tubería se saca del contorno de descarga del suelo. Este diseño permite, en caso de fugas, deformaciones u otros defectos de los conductos de refrigeración, retirarlos, producir Mantenimiento e instalar de nuevo. Sin embargo, en este caso, el costo del producto aumenta significativamente debido al uso de tubos protectores y un líquido especial.
Para enfriar el suelo en la base de las estructuras durante el período operativo, se utilizan tubos de calor de varios diseños (patente de RF n.° 2327940, patente de RF para modelo de utilidad n.° 68108) instalados en pozos. Para garantizar la comodidad de fabricación, transporte e instalación de los tubos de calor, su cuerpo tiene al menos un inserto hecho en forma de fuelle (patente de RF para el modelo de utilidad No. 83831). El inserto suele estar equipado con un soporte rígido extraíble para fijar la posición relativa de las secciones del cuerpo. La jaula rígida se puede perforar para llenar el espacio entre ella y el fuelle con tierra para reducir resistencia termica. Se supone que la inmersión de la tubería de calor en el pozo es seccional, por indentación estática. Esto conduce a grandes cargas de flexión en la estructura, lo que puede provocar su daño.
Cerca de la presente invención hay un método para eliminar el sedimento de los terraplenes en el permafrost congelando los suelos descongelados con termosifones largos (JSC Russian Railways, FSUE VNIIZhT, " Instrucciones técnicas sobre la eliminación de sedimentos de terraplén en permafrost mediante la congelación y descongelación de suelos con termosifones largos” M., 2007). Este método consiste en perforar varios pozos inclinados uno hacia el otro con extremos opuestos después de lo cual los dispositivos de enfriamiento (termosifones) se sumergen hasta la profundidad final del pozo con una carga de indentación estática. Como ya se señaló, en este caso, surgen cargas destructivas significativas en elementos estructurales dispositivo de enfriamiento
La más cercana a la presente invención es la invención No. 2454506 C2 IPC E02D 3/115 (2006.01) “Dispositivo de refrigeración para estabilización de temperatura perenne suelo congelado y método de montaje de dicho dispositivo. Esta invención tiene como objetivo mejorar la capacidad de fabricación del proceso de instalación de estabilizadores térmicos de larga duración, reducir el tiempo de instalación, aumentar la confiabilidad del diseño y reemplazar las áreas dañadas, al tiempo que reduce el costo de instalación del dispositivo.
El resultado técnico reclamado se logra por el hecho de que la instalación de un dispositivo de enfriamiento para la estabilización de la temperatura de los suelos de permafrost incluye:
Paso de un pozo pasante;
Brochar en la dirección opuesta a la dirección de penetración del pozo estabilizador térmico;
Instalación de condensadores.
El estabilizador térmico (termosifón de gran longitud) contiene los tubos del condensador y del evaporador cargados con refrigerante, conectados por mangas de fuelle (fuelles). Cada una de las mangas está reforzada con vendajes. Los tubos del condensador se ubican a lo largo de los bordes del estabilizador de calor y la brocha se lleva a una posición en la que los tubos del condensador se ubican por encima de la superficie del suelo.
Los condensadores (intercambiadores de calor) incluyen tubos de condensador con elementos de enfriamiento instalados en ellos (bridas, discos, aletas, etc. o radiadores de un diseño diferente). Por lo general, la instalación del intercambiador de calor se lleva a cabo presionando las bridas del disco en el tubo del condensador. Este método es el más conveniente en tales condiciones climáticas. Si es necesario, soldadura e instalación mediante conexiones atornilladas. También se pueden utilizar condensadores de otros diseños dentro del alcance de la presente invención. El hecho de que la instalación final del condensador se lleve a cabo después de que el estabilizador térmico haya pasado por el pozo permite el uso de pozos de menor diámetro y no requiere grandes costos de materiales y mano de obra.
La instalación de condensadores en ambos lados del estabilizador de calor le permite aumentar la eficiencia del dispositivo. Y el método de instalación permite el uso de estabilizadores térmicos de una longitud mucho mayor y, como resultado, un aumento significativo en la zona de enfriamiento. Uno de los condensadores se puede montar en fábrica, lo que simplifica el procedimiento de instalación en condiciones climáticas difíciles. (Dado que la presente invención utiliza la tracción en lugar del procedimiento normal de empuje del estabilizador térmico, se reduce el riesgo de dañar el condensador cuando se instala el estabilizador térmico).
Por tanto, esta invención mejora la capacidad de fabricación del proceso de montaje de estabilizadores térmicos de gran longitud cambiando la dirección de instalación del estabilizador térmico; reduce el tiempo de instalación del dispositivo al reducir el número de operaciones y la capacidad de trabajar en un lado de la estructura; aumenta la fiabilidad y seguridad de la instalación; simplifica el procedimiento para reemplazar las áreas dañadas. Debido al bajo costo del trabajo de instalación y la posibilidad de realizarlo ya durante la operación de la instalación, es más rentable reemplazar los estabilizadores térmicos defectuosos colocando líneas adicionales que desmantelarlos y repararlos.
La falta de un conocido solución técnica es una solución estructural compleja y, en consecuencia, de alcance reducido debido a la limitada profundidad de los pilotes y la congelación del suelo en otros casos, así como un bajo coeficiente acción útil debido al sistema de enfriamiento horizontal forzado.
El objetivo de la presente invención es crear un estabilizador térmico racional y confiable para suelos que cumpla con los altos requisitos tecnológicos y de diseño para mantener el régimen de temperatura de los suelos durante todo el período de operación, debido a la conformidad del estabilizador térmico características arquitectonicas estructuras
Los termoestabilizadores se entregan en el sitio de instalación completamente ensamblados, por lo que no es necesario ensamblarlos en el sitio. Al mismo tiempo, el estabilizador de calor está hecho para regiones sísmicas (hasta 9 puntos en la escala MSK-64) con una vida útil y una vida útil de un revestimiento anticorrosión de 50 años. El estabilizador de calor tiene revestimiento anticorrosión(zinc), hecho en la fábrica.
El estabilizador térmico se sumerge directamente después de perforar el pozo. El espacio entre el estabilizador de calor y la pared del pozo se llena con una solución de suelo con un contenido de humedad de 0,5 o más. Se utiliza el suelo perforado durante la perforación de un pozo o una mezcla de arcilla y arena.
El nivel del fondo del estabilizador térmico y el nivel del fondo del pozo se determinan durante la instalación del estabilizador térmico.
La esencia de la invención se ilustra en la Fig. uno.
El estabilizador de calor consta de: condensador del estabilizador de calor 1, cuerpo del condensador 2, tapa del condensador 3, tubo de acero del estabilizador de calor 4, tubo de aluminio del condensador 5, soporte de montaje del estabilizador de calor 6, carcasa del estabilizador de calor 7, punta del estabilizador de calor 8, estabilizador de calor con aislamiento térmico insertar 9.
El condensador del estabilizador de calor 1 está hecho en forma de tubo vertical: el cuerpo del condensador 2, que consiste en una tapa del condensador 3 y dos condensadores con aletas en el exterior, las aletas se enrollan instalando el tubo del condensador de aluminio 5 cerca a la soldadura.
El aleteo es altamente eficiente, la dirección helicoidal de las vueltas es arbitraria. En la superficie de las aletas, se permite una deformación en vueltas de no más de 10 mm, el revestimiento de la superficie de la tubería de aluminio después del moleteado es una pasivación química en una solución de álcali y sal. Área de aleteo: no menos de 2,43 m 2 .
El enfriamiento eficiente del estabilizador de calor se logra debido a la gran superficie de las aletas.
Se permite que el cuerpo del estabilizador térmico esté hecho de dos o tres partes soldadas en una máquina de soldadura automática tubos de acero MD (costura no estándar, la soldadura se realiza mediante un arco giratorio controlado magnéticamente).
La soldadura se prueba en cuanto a resistencia y hermeticidad con aire a una sobrepresión de 6,0 MPa (60 kgf/cm2) bajo el agua.
Enrollar las aletas del condensador, colocando el tubo de aluminio con cono cerca de la soldadura.
En la superficie del aleteo, se permite la deformación en vueltas con una profundidad de no más de 10 mm - lineal, longitudinal y radial - helicoidal, así como hasta siete vueltas de cada extremo menos de un diámetro de 67. Recubrimiento de la superficie del tubo con aluminio después del moleteado - pasivación química en una solución de álcali y sal. El área de aleteo no es inferior a 2,3 m 2 .
El estabilizador de temperatura tiene un elemento para colgar en la parte superior en forma de soporte de montaje. El eslingado se realiza mediante eslingas textiles en forma de bucle, con una capacidad de carga de 0,5 toneladas.
Los estabilizadores térmicos tienen un revestimiento externo de zinc anticorrosión, hecho en fábrica.
Condiciones climáticas para la instalación de estabilizadores de calor:
Temperatura no inferior a menos 40°C;
Humedad relativa del aire del 25 al 75%;
Presión atmosférica 84,0-106,7 kPa (630-800 mm Hg).
El lugar para la instalación de estabilizadores de calor debe cumplir con las siguientes condiciones:
Tener iluminación suficiente, no menos de 200 lux;
Debe estar equipado con equipo de elevación.
El espacio entre el estabilizador de calor y la pared del pozo se llena con una solución de suelo con un contenido de humedad de 0,5 o más. Se utiliza el suelo perforado durante la perforación del pozo, o una mezcla de arcilla y arena.
El aislamiento térmico del termoestabilizador 9 se produce en la zona de deshielo estacional.
El acero para las tuberías de acero del estabilizador térmico está adaptado a las condiciones del norte y tiene un revestimiento de zinc anticorrosión. El estabilizador de calor es liviano debido a su pequeño diámetro, mientras mantiene un amplio radio de congelación del suelo.
Los termoestabilizadores se entregan en el sitio de instalación completamente ensamblados, por lo que no es necesario ensamblarlos en el sitio. Al mismo tiempo, el estabilizador térmico está hecho para regiones sísmicas (hasta 9 puntos en la escala MSK-64) con una vida útil del revestimiento anticorrosión de 50 años. El estabilizador de calor tiene un revestimiento anticorrosivo (zinc), hecho en fábrica.
Estabilizador térmico de suelos de acción todo el año para la acumulación de frío en los cimientos de edificios y estructuras, que contiene un tubo termoestabilizador de acero y un tubo condensador de aluminio, caracterizado porque el condensador termoestabilizador está realizado en forma de tubo vertical formado por un cuerpo del condensador, una tapa del condensador y dos condensadores con aletas en el exterior, área cuyas aletas no son menos de 2,3 m 2, mientras que el estabilizador de calor tiene un elemento para colgar en la parte superior en forma de soporte de montaje.
Patentes similares:
El dispositivo propuesto se refiere a la construcción de edificios de una sola planta sobre suelos de permafrost con refrigeración artificial suelos de la base del edificio con la ayuda de una bomba de calor y calentamiento simultáneo del edificio con la ayuda de una bomba de calor y una fuente de calor adicional.
La invención se refiere a sistemas de refrigeración y congelación de suelos en la construcción minera en zonas de permafrost (criolitozona), caracterizados por la presencia de salmueras naturales con temperaturas negativas (criopegs).
La invención se relaciona con el campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería difíciles, donde se utiliza la estabilización térmica del permafrost y suelos congelados plásticamente, pudiendo ser utilizados para mantener su estado de congelación o congelación, incluso en pozos que son inestables en las paredes. y propensos a resbalar y colapsar.
La invención se relaciona con el campo de la construcción de estructuras en ingeniería compleja y condiciones geológicas de permafrost. La invención se dirige a la creación de termosifones profundos con evaporadores subterráneos ultraprofundos, del orden de 50-100 m o más, con una distribución uniforme de la temperatura sobre la superficie del evaporador ubicado en el suelo, que permite una mayor utilizar eficazmente su poder potencial para eliminar el calor del suelo y aumentar la eficiencia energética del dispositivo utilizado.
La invención se refiere al campo de la construcción, es decir, la construcción de complejos industriales o residenciales sobre permafrost. El resultado técnico es garantizar una baja temperatura estable del permafrost en los suelos de cimentación del complejo de edificios en presencia de una capa de suelo de planificación a granel. El resultado técnico se logra por el hecho de que el sitio para el complejo de edificios en permafrost contiene una capa de suelo de planificación a granel ubicada en la superficie natural del suelo dentro del complejo de edificios, mientras que la capa de suelo de planificación a granel contiene un nivel de enfriamiento ubicado directamente en la superficie natural del suelo, y ubicado en el nivel de protección del nivel de enfriamiento, mientras que el nivel de enfriamiento contiene un sistema de enfriamiento en forma de hueco tubos horizontales, ubicado en paralelo superficie superior plataforma, y tubos huecos verticales, cuyo fondo es adyacente desde arriba a los tubos horizontales y cuya cavidad está conectada a la cavidad de los tubos horizontales, mientras que su extremo superior tiene un tapón, el tubo vertical cruza el nivel de protección y limita con el aire exterior, y el nivel protector contiene una capa material de aislamiento térmico ubicado directamente en el nivel de enfriamiento y protegido desde arriba por una capa de tierra. 1 zp f-ly, 4 enfermos.
La invención se relaciona con el campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería difíciles, a saber, la estabilización térmica de permafrost y suelos blandos. El resultado técnico es aumentar la capacidad de fabricación del proceso de instalación de estabilizadores térmicos de larga duración, reducir el tiempo de instalación y aumentar la confiabilidad de la estructura. El resultado técnico se logra por el hecho de que el estabilizador térmico del suelo de acción durante todo el año para la acumulación de frío en los cimientos de edificios y estructuras contiene un tubo estabilizador térmico de acero y un tubo condensador de aluminio, mientras que el condensador estabilizador térmico está hecho en la forma de un tubo vertical formado por un cuerpo condensador, una tapa condensadora y dos condensadores aleteados con paredes exteriores, cuya superficie de aleteo sea de al menos 2,3 m2, mientras que el estabilizador térmico tiene un elemento para eslingar en la parte superior en el forma de un soporte de montaje. 1 enfermo
Diseñado para enfriar (congelar) suelos con el fin de aumentar su capacidad portante, así como para garantizar la estabilidad y confiabilidad operativa de cualquier tipo de cimentación.
Área de aplicación
- en la construcción, operación y reparación de objetos de sistemas de transporte de petróleo y gas;
- disposición de campos de petróleo y gas, así como soportes de tuberías aéreas;
- durante la construcción, operación y reparación de instalaciones construcción de transporte, líneas eléctricas y postes de iluminación;
- en la construcción de vías férreas y carreteras, cortinas de permafrost, tomas de agua, presas, islas de hielo, carreteras, cruces y otras estructuras industriales y civiles en la zona de permafrost.
Los estabilizadores térmicos del suelo son una tubería metálica soldada herméticamente llena de refrigerante con un diámetro de 32 a 57 mm, una longitud de 6 a 16 m o más. Consta de un condensador con aletas (parte superficial con una longitud de 1 a 2,5 metros) y un evaporador (parte subterránea con una longitud de 5 a 15 mo más).
El material de la aleta del condensador es aluminio. El número de aletas por 1 m/p es de aproximadamente 400 piezas, el espacio entre aletas es de 2,5 mm, el diámetro de la aleta es de 64 y 70 mm, la altura de las aletas es de hasta 15 mm. El área de intercambio de calor de 1 m/n de aletas es de hasta 2,2 m².
El trabajo se lleva a cabo sin fuentes de energía externas, solo debido a las leyes de la física: transferencia de calor debido a la evaporación en el evaporador del refrigerante y su ascenso a la parte del condensador, donde el vapor se condensa, libera calor y luego fluye hacia abajo. paredes internas de la tubería.
Los estabilizadores térmicos se dividen en dos tipos de ejecución: de una sola sección y de múltiples secciones.
La tecnología de estabilización térmica de suelos helados de bases y cimentaciones es medida efectiva para la protección de suelos congelados (MMG) de la degradación. El uso de la tecnología de estabilización térmica permite proteger a MMG de los efectos de los objetos cercanos que producen combustible, para crear horario de invierno cruces, caminos e islas de hielo para la perforación de pozos.
La elección de la tecnología (métodos) para la estabilización térmica activa de suelos, así como los tipos y modelos de TS está determinada por caracteristicas de diseño edificios, estructuras y caracteristicas tecnologicas su construcción y funcionamiento. OS y TS son dispositivos de refrigeración autónomos que funcionan a expensas de temperaturas bajas aire atmosférico durante la estación fría y no requieren ningún costo durante la operación.
Para trabajar en las condiciones de Yamal, está previsto utilizar materiales especiales para fortalecer las superficies del suelo - biomats. Este es un sustituto de suelo artificial completo para el período de su restauración.El biomat es una base multicapa completamente biodegradable, entre cuyas capas se coloca una mezcla de recuperación, incluidas las semillas. plantas perennes, nutrientes(minerales y fertilizantes organicos, promotores del crecimiento de las plantas, bacterias que forman el suelo) y componentes de retención de agua (en forma de polímeros sintéticos) que mejoran la capacidad del suelo para retener la humedad.
El uso de biomats tiene como objetivo proteger y fortalecer las superficies de terraplenes y taludes de tierra, terraplenes de tierra de tuberías. El uso de biomat es especialmente efectivo en áreas difíciles. condiciones naturales en las regiones del Extremo Norte, donde entorno natural es especialmente sensible a las influencias externas, y la destrucción total o parcial en curso de la cubierta vegetal activa de manera extremadamente aguda los procesos de erosión hídrica y eólica, formación de cárcavas.
El uso de biomantas permite prácticamente restaurar el suelo y la capa de vegetación ya durante la primera temporada de verano sin colocar una capa de suelo fértil y la posterior siembra de pastos.
Se fabrican en condiciones industriales y se entregan en obra íntegramente confeccionado. Los constructores solo necesitarán arreglarlos con varillas especiales en el sitio del trabajo terminado.
Termoestabilizadores de suelos.
Una de las áreas más importantes que reflejan la práctica moderna de la construcción del norte es la preservación del estado tradicional de los suelos de permafrost en la zona de gestión humana. Bajo esta condición, se preserva el estado de equilibrio del medio ambiente y la estabilidad de las estructuras erigidas sobre estos suelos.
Una forma eficaz de mantener o mejorar el estado de congelación del suelo en los cimientos de las estructuras es utilizar temperaturas exteriores bajas con la ayuda de termosifones de vapor-líquido, llamados estabilizadores térmicos.
Los estabilizadores térmicos están diseñados para enfriar y congelar el suelo de permafrost para aumentar su capacidad de carga.
Región uso específico Los estabilizadores térmicos de suelos son muy amplios: estabilización de suelos en bases de cimentaciones y estructuras, soportes de puentes, tuberías, tendidos eléctricos.
El diseño del estabilizador térmico del suelo es un tubo de calor orientado por gravedad, en el que el proceso de evaporación-condensación de transferencia de calor se lleva a cabo utilizando vapores de un refrigerante de bajo punto de ebullición (freón, propano, amoníaco, etc.). La parte acanalada sobre el suelo es un condensador, la parte del estabilizador de calor enterrada en el suelo es un evaporador.
El estabilizador térmico para suelo contiene elementos estructurales en el interior de la carcasa herméticamente sellada, que aseguran su funcionamiento estable tanto en posición vertical como inclinada.
Polímero de revestimiento de perfil (carril).
El perfil de revestimiento de polímero está diseñado para proteger la superficie exterior de la tubería cuando se instalan pesos (pesos) de hierro fundido o de hormigón armado, así como para proteger contra daños mecanicos revestimiento aislante de tuberías en el proceso de tirar de la tubería a través del caso de un cruce submarino en terreno difícil. Los perfiles "Neftegaz" también se pueden usar como alfombras de revestimiento para elementos de apoyo y accesorios de tubería.
El uso de perfiles reduce significativamente el tiempo de revestimiento, garantiza la seguridad garantizada del revestimiento aislante de la tubería y prolonga la vida útil del cruce submarino. Los materiales de perfil no están sujetos a pudrición, adecuados para su uso en ambientes agresivos, respetuoso con el medio ambiente, no causa daño medioambiente y se puede utilizar en depósitos con agua potable fresca.
geomalla.
La geomalla permite una estabilización óptima de la carga y resistencia a la erosión del suelo, lo que asegura una posición estable del suelo.
La geomalla se utiliza en la construcción de gasoductos para reforzar el litoral costero.
Terraplenes creados artificialmente que se producen durante la construcción o el trabajo en sitios de construcción, es inimaginable sin una fijación adecuada. La resistencia de las pendientes en este caso se puede aumentar con la ayuda de una geomalla, lo que aumentará el ritmo de construcción de las instalaciones.
El relleno de la geomalla, que consiste en una capa especial que pasa entre la geomalla y el suelo, juega un papel importante en la confiabilidad de la estructura que se está creando.
La geomalla restringe la energía de los flujos de agua, previene la erosión y reduce las fuerzas de corte dirigidas a lo largo de la pendiente en la zona de contacto con el agregado.
Lámina de roca polimérica para protección de la superficie aislada de tuberías.
La placa de roca está diseñada para proteger la superficie aislada de tuberías con un diámetro de hasta 1420 mm, inclusive, cuando tendido subterráneo en suelos rocosos y de permafrost con fracciones agudas, así como en suelos minerales con inclusiones de gruss, guijarros, bloques de piedra individuales.
La lámina de roca consiste en un material sintético no tejido con un plástico especial y al mismo tiempo un revestimiento duro. SLP es un recubrimiento ecológico completamente nuevo diseñado para proteger la superficie aislada de tuberías de cualquier diámetro. SLP se puede utilizar en cualquier condición climática.
El diseño de la placa de roca satisface requisitos tan básicos como:
- Asegurar la limpieza ecológica del medio ambiente;
- Simplificación del proceso de revestimiento de tuberías (proceso de instalación);
- Simplificación del proceso de transporte y almacenamiento;
- No interfiere con la protección catódica.
Dispositivo de lastrado de contenedores de polímero - diseño modernizado doble PKBU-MKS.
Dispositivo de lastrado de contenedores de polímero: un diseño modernizado doble PKBU-MKS es un producto que consta de dos contenedores conectados por cuatro cintas de alimentación, así como marcos espaciadores de metal. Estos recipientes están hechos de suave materiales sintéticos. Para la producción de dispositivos de lastrado se utilizan tejidos técnicos, que son muy duraderos y garantizan una larga vida útil en las condiciones del suelo. Se pueden utilizar para lastrar tuberías con un diámetro de hasta 1420 mm, así como aquellas estructuras que flotan en una zanja inundada o se operan en áreas pantanosas, siempre que la profundidad de la zanja exceda el espesor de los depósitos de turba.
La característica principal de PKBU-MKS es la ausencia de contacto entre el marco de metal y revestimiento aislante tubería. PKBU-MKS incluye la parte del contenedor del CC, representada por una bolsa, así como cuatro tubos longitudinales y cuatro transversales, elementos de los marcos espaciadores de la rigidez ERRR. Si es necesario, los dispositivos de lastre se pueden combinar en grupos por medio de acoplamientos. Con un diámetro de tubería de 1420 a 1620 mm, el grupo puede constar de cuatro dispositivos, y con un diámetro de 720–1220 mm, de dos.
Estabilización térmica de suelos
En las últimas décadas, ha habido un aumento en la temperatura de los suelos de permafrost. Esto provoca los riesgos de que se produzcan estados de tensión-deformación más allá del diseño de los suelos de cimentación, cimientos, edificios y estructuras erigidas sobre dichos suelos.
Este grave problema afecta cada año a un número cada vez mayor de objetos operados sobre cimientos compuestos de suelos de permafrost (se producen precipitaciones desiguales, hundimiento de cimientos, destrucción de elementos estructurales, etc.).
La construcción de edificios y estructuras en suelos de permafrost se lleva a cabo de acuerdo con dos principios:
El primer principio se basa en la preservación del estado de permafrost de los suelos durante el período de toda la operación de un edificio o estructura;
El segundo principio implica el uso de suelos como bases en estado descongelado o descongelado (la descongelación preliminar se realiza a la profundidad estimada antes del inicio de la construcción o se permite la descongelación durante la operación;
La elección del principio depende de la situación geocriológica y de ingeniería. Es necesario tener en cuenta y comparar la adecuación de los principios. El primer principio implica que es más rentable mantener los suelos congelados que reforzar los descongelados.
El segundo principio es más adecuado cuando el deshielo de los suelos provoca deformaciones de los suelos de las bases que se encuentran en la zona valores permitidos para un edificio o estructura específica. Este principio, por ejemplo, es adecuado para suelos rocosos y congelados, cuyas deformaciones son pequeñas en estado descongelado.
Estabilización térmica de suelos
Estabilización térmica de suelos congelados está diseñado para brindar la posibilidad de erigir edificios y estructuras de acuerdo con el segundo principio.
Se utilizan una serie de medidas para mantener los suelos en un estado congelado. Uno de los métodos efectivos y rentables es bajar la temperatura del suelo usando estabilizadores de calor.
Estabilizador térmico de suelos (TSG) es un sifón vapor-líquido. Este es un dispositivo de enfriamiento estacional cargado de refrigerante para reducir la temperatura del suelo.
TSG se sumerge en pozos perforados junto a la cimentación para bajar la temperatura de la masa de suelo, que es la base de la cimentación. Parte del dispositivo es un evaporador que toma calor del suelo y un condensador que emite calor a la atmósfera circundante.
En el estabilizador térmico se produce la circulación por convección natural del refrigerante, que pasa de un estado de agregación a otro: de gas a líquido y viceversa.
El refrigerante condensado (amoníaco licuado o dióxido de carbono) naturalmente, bajo la influencia de la diferencia de temperatura, desciende a la parte inferior del TSG al suelo. Después de tomar calor de ellos, se convierte en vapor y, al evaporarse, regresa a la superficie, donde nuevamente transfiere calor al aire circundante a través de las paredes del radiador-condensador, se condensa. Después de que el ciclo se repite de nuevo.
La circulación del refrigerante puede ser de convección natural-gravedad o forzada. Depende del diseño del termostato.
El tipo, diseño y número de estabilizadores de calor se seleccionan sobre la base de cálculos individuales para cada objeto.
Los estabilizadores térmicos han demostrado su eficacia: con su ayuda, es posible mantener los suelos en un estado de permafrost y garantizar la resistencia y estabilidad de la losa de suelo helado debajo de la estructura.
La circulación por convección del refrigerante se basa en el gradiente de temperatura del suelo y del aire exterior.
Durante el período estival, como
solo la temperatura del condensador: la parte superior atmosférica del termostato,
cada vez más alto temperatura refrescante,
la circulación se detiene y el proceso se suspende con descongelación inercial parcial de la capa superior del suelo hasta el próximo enfriamiento.
Esquemas de instalaciones según el método de instalación y diseño:
Estabilizador térmico de fondo de pozo único (OST)
El dispositivo más simple para trabajo de instalación tanto para edificios en construcción como para edificios y estructuras existentes. OST se puede instalar tanto verticalmente como en un ángulo de inclinación de 45 grados con respecto a la superficie;
Sistema horizontal de estabilizadores térmicos (HTS) es un sistema de tubos evaporadores ubicados en uno plano horizontal en una hilera de tierra, que es la base de los cimientos. El refrigerante de los tubos del evaporador se transfiere al condensador de superficie. El dispositivo del GTS es recomendable para obra nueva, cuando es posible construir un foso;
Sistema vertical estabilizadores de calor (VST) combina sistema horizontal, a las tuberías del evaporador, a las que se conectan las tuberías verticales del evaporador, que se extienden profundamente en el macizo del suelo. Este diseño permite congelar suelos a una mayor profundidad que según el esquema GTS. El dispositivo VST es recomendable para nueva construcción, cuando es posible un foso;
sistema termostático, instalado en la base edificio existente o edificios con perforación direccional.
El último método no requiere el desarrollo de pozos, zanjas, refuerzos y le permite preservar la estructura natural de los suelos. Está permitido instalar un sistema de estabilización térmica del suelo en paralelo con la construcción del edificio o estructura en sí, lo que acelera el proceso de construcción.
Indicadores técnicos y económicos en la aplicación de la estabilización térmica de suelos
Estabilización térmica de suelos mediante varios sistemas TSG permite reducir el coste de construcción hasta en un 50% y reducir el tiempo de construcción de las instalaciones en casi 2 veces.
"Termoestabilización de suelos" (descargar en formato PDF)
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