Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

ных методов устойчивого строительства сооружений, возводимых в районах распространения вечномерзлых грунтов.

§ 3. Меры по усилению мерзлого состояния грунтов основания

Под усилением мерзлого состояния грунтов оснований следует понимать придание вечномерзлым грунтам на всю толщу возможной чаши прогрева, влияющей на фундаменты, такой отрицательной температуры, при которой грунты были бы не пластичномерзлыми, а твердомерзлыми, т. е. сохраняли бы температуру ниже границы интенсивных (значительных) фазовых переходов воды в лед или же более низкую во все время эксплуатации здания или сооружения.

При сохранении мерзлого состояния грунтов оснований в случае пластичномерзлых, высокотемпературных вечномерзлых (при температуре их от О до -ГС) грунтов даже незначительное повышение температуры грунтов территории застройки может резко ухудшить механические свойства мерзлых грунтов, а в отдельных случаях и вызвать их протанвание. Для избежания такого положения Г. А. Борисовым, М. В. Кимом и Г. А. Пчелкиным был предложен и апробирован в г. Норильске, а в дальнейшем разработан Г. Н. Максимовым, а также и А. А. Коноваловым метод усиления мерзлого состояния грунтов осяоваяггя - предварительное (до возведения сооружения) естественное или искусственное охлаждение их на некоторую глубину.

Основой метода, по Г. Н. Максимову *, является создание под сооружением первичной охлажденной зоны оптимальных размеров, которая в дальнейшем сохраняется и даже увеличивается при соответствующем применении хорошо вентилируемых зимой подполий, а также других охлаждающих устройств, стабилизирующих мерзлое состояние грунтов и не допускающих повышения их температуры в расчетной зоне до определенного предела.

Простейшим приемом для создания охлажденной зоны грунтов (с температурой более низкой, чем природная в данном месте) является поверхностное охлаждение их в течение одного, а иногда нескольких зимних сезонов путем систематической уборки со строительной площадки до начала возведения сооружений накапливаемого зимой снега.

Индустриальный метод охлаждения оснований (усиления их мерзлого состояния, т. е. понижения температуры и перехода части незамерзшей воды в лед) с помощью буровых скважин, \в которые погружаются специально оборудованные сваи, разработан Г. Н. Максимовым, а основы теплотехнического расчета воздушно-

* г. Н. Максимов. Охлаждение высокотемпературных вечномерзлых грунтов при устройстве свайных фундаментов. «Основания, фундаменты и механика мерзлых грунтов», 1968, № 1.

Его же. Метод стабильного воздушного охлаждения пластично-мерзлых грунтов оснований крупнопанельных зданий. «Доклады и сообщения Всесоюзного научно-технического совещания». Красноярск, 1969.

го охлаждения с побудительным вентилированием - А. А. Коноваловым *.

На основе составления теплового баланса охлажденного массива грунта заданных размеров (обычно, на глубину, равную полуширине здания), тепловых свойств грунтов, числа и размеров охлаждающих скважин Г. Н. Максимовым предложена приближенная формула для определения радиуса охлаждения грунта циркуляцией холодного наружного воздуха в специально оборудованных скважинах, например, в пробуренных для погружения свай.

Как показывает опыт строительства, достигнутое твердомерзлое состояние грунтов основания с успехом поддерживается проветриваемым зимой подпольем. Конечно, необходим контроль мерзлого состояния охлажденного массива путем систематического замера температуры в различных точках охлажденного массива грунта.

Г. Н. Максимовым предложена и техника охлаждения массивов мерзлого грунта (длиной L, глубиной h) (рис. 144, а) с помощью циркуляции холодного воздуха в буровых скважинах (рис. 144, б), при этом, величина радиуса охлаждения грунта вокруг скважин Ri определяется по предложенной им формуле, выведенной из уравнения теплового баланса охлаждаемого массива грунта.

Следует отметить, что были предложены и другие формулы (X. Р. Хакимова, А. А. Цвида и др.) для расчета охлаждения грунтов с помощью принудительной циркуляции в скважинах хладо-агентов (холодного воздуха, охлажденного рассола и пр.), применяемые при искусственном замораживании грунтор и при промораживании ядер земляных плотин, возводимыхв условиях вечномерзлых грунтов.

Анализ опытных данных, например кривых зависимости времени охлаждения массива грунта от величины отрицательной температуры воздуха, циркулирующего в скважинах (рис. 144, в), построенных по схеме Г. Н. Максимова для охлаждения грунта от 9к =-1°С до требуемой температуры 9ср = -2°С, а также и других аналогичных данных, показывает, что охлаждение мерзлых грунтов холодным воздухом эффективно лишь при низкой температуре воздуха (ниже -20°С), причем для глинистых грунтов требуется значительно большее время охлаждения (вследствие большого содержания в них незамерзшей воды) по сравнению с грунтами песчаными.

Усиление мерзлого состояния грунтов основания при возведении фундаментов по методу сохранения мерзлого состояния грун-тов оснований является фактором, улучшающим работу мерзлых оснований, что особенно эффективно в области высокотемпературных вечномерзлых грунтов при применении проветриваемого зимой подполья; и если представляется возможность, то всегда необходи-

*А. А. Коновалов. Решение некоторых тепловых задач управления температурным режимом грунтов. «Труды VI совещания-семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях». Красноярск, 1970.

мо использовать все меры (и в первую очередь простейшие) для усиления мерзлого состояния грунтов основания.

Следует, однако, иметь в виду, что при проектировании охлаждения массива грунтов на заданную глубину под проветриваемьим зимой подпольем необходимо не только рассчитать время охлаждения (циркуляцией холодного воздуха или других хладоносителей)

0 6 8

20 Время сцтки

Рис. 144. Схема к расчету продолжительности охлаждения грунтов в основании здания с помощью холодного воздуха, циркулирующего в буровых скважинах:

а - расчетная схема; б - оборудование промораживающей скважины; в - зависимость времени охлаждения заданного объема грунта от величины отрицательной температуры наружного воздуха (5 - для песков; 6 - для глинистых грунтов); / - всасывающие трубки; 2 - щит; циркуляционная трубка; 4 - шланг

ДО заданной температуры и заданного объема мерзлого грунта, но и перераспределение температуры (по соответствующим зависимостям, вытекающим из рассмотрения теплового баланса) в охлаждаемом массиве грунта в течение летнего периода, а также температурную устойчивость охлажденных грунтов на все время существования сооружений.

Усиление мерзлого состояния вечномерзлых грунтов основания методом охлаждения их (воздухом, жидкими хладоносителямн - рассолами и пр.) требует значительно меньшей затраты энергии (вследствие необходимости замораживания лишь небольшой части 334