Изобретение относится к строительству в Северных районах и предназначено для создания монолитных мерзлых оснований в фундаментах инженерных сооружений, образования противофильтрационных ледопородных завес в плотинах из насыпных грунтов, создания плавучих ледяных платформ на шельфе северных морей и для других целей. The invention relates to the construction in the Northern regions and is intended for the creation of monolithic frozen foundations in the foundations of engineering structures, the formation of anti-filtration ice-rock curtains in dams from bulk soils, the creation of floating ice platforms on the shelf of the northern seas and for other purposes.
Известен способ замораживания грунтов, включающий заглубление в нем колонок, питающая трубка каждой из которых соединена с распределителем, а замораживающая с коллектором, подсоединение к подводящему трубопроводу, оснащенному наружной теплоизоляцией, и соединение распределителя с источником сжиженного газа [1]
Известен способ аккумулирования холода в грунте, включающий частичное заглубление в грунт вертикальных труб, заполнение их двухфазным теплоносителем, подключение к верхним торцам вертикальных труб компрессора [2]
Наиболее близким к предлагаемому является способ аккумулирования холода в грунте, включающий размещение в грунте двухтрубных колонок, соединение замораживающих и питающих труб которых соответственно с коллектором и распределителем, подключение коллектора к компрессору и холодильной установке (охлаждающему устройству), затем заполнение всей системы хладагентом [3]
Недостаток этого способа в том, что используется только активное замораживание грунта с применением холодильных установок, которое эффективно только в первые сезоны замораживания. В последующие сезоны эффективность работы жидкостной замораживающей системы резко снижается, так как восстановление температуры грунта после коротких летних периодов занимает незначительное время, что ведет к простоям дорогостоящего оборудования.A known method of freezing soils, including deepening the columns in it, the supply tube of each of which is connected to the distributor, and freezing to the collector, connecting to a supply pipe equipped with external thermal insulation, and connecting the distributor to a source of liquefied gas [1]
A known method of accumulating cold in the soil, including the partial deepening of vertical pipes into the soil, filling them with a two-phase coolant, connecting to the upper ends of the vertical pipes of the compressor [2]
Closest to the proposed one is a method of accumulating cold in the soil, including placing two-pipe columns in the soil, connecting the freezing and supply pipes of which respectively to the collector and distributor, connecting the collector to the compressor and the refrigeration unit (cooling device), then filling the entire system with refrigerant [3]
The disadvantage of this method is that only active soil freezing is used with the use of refrigeration units, which is effective only in the first freezing seasons. In subsequent seasons, the efficiency of the liquid freezing system decreases sharply, since restoration of soil temperature after short summer periods takes little time, which leads to downtime of expensive equipment.
Предлагаемый способ включает последовательное активное и пассивное замораживание грунта и состоит из следующих операций. При активном замораживании: размещение в грунте двухтрубных коаксиальных колонок; соединение замораживающих и питающих труб соответственно с коллектором и распределителем; подключение для вынужденной циркуляции хладагента коллектора к калориферу (радиатору) с вентилятором и насоса нагнетающего хладагент из калорифера в распределитель; заполнение всей жидкостной замораживающей системы хладагентом, например керосином. При пассивном замораживании: извлечение из двухтрубных коаксиальных колонок питающих труб; наращивание замораживающих труб трубами того же диаметра для естественной циркуляции хладагента; заполнение однотрубных колонок хладагентом и плотное закрытие их крышками. The proposed method includes sequential active and passive freezing of the soil and consists of the following operations. With active freezing: placement of two-tube coaxial columns in the ground; connection of freezing and supply pipes, respectively, with the collector and distributor; connection for forced circulation of the collector refrigerant to the air heater (radiator) with a fan and a pump forcing refrigerant from the air heater to the distributor; filling the entire liquid freezing system with a refrigerant, for example kerosene. In case of passive freezing: extraction of supply pipes from two-pipe coaxial columns; build-up of freezing pipes with pipes of the same diameter for the natural circulation of the refrigerant; filling single-tube columns with refrigerant and tightly closing them with lids.
Процесс аккумулирования холода в грунте происходит следующим образом. The process of accumulation of cold in the soil is as follows.
С появлением отрицательных температур воздуха начинается циркуляции хладагента по жидкостной замораживающей системе насосом и включается вентилятор, в результате чего начинается аккумулирование холода в грунте. При наступлении весны выключаются насос и вентилятор и прекращается аккумулирование холода в грунте. В летний период происходит повышение температуры замороженного грунта, однако к началу следующей зимы его температура будет ниже начальной (естественной) температуры, поскольку в Северных районах длительность летнего периода значительно меньше зимнего. With the appearance of negative air temperatures, the circulation of the refrigerant through the liquid freezing system begins with the pump and the fan turns on, as a result of which the accumulation of cold in the soil begins. When spring comes, the pump and fan are turned off and the accumulation of cold in the soil stops. In the summer period, the temperature of the frozen soil increases, but by the beginning of the next winter its temperature will be lower than the initial (natural) temperature, since in the Northern regions the duration of the summer period is much less than the winter one.
После интенсивной аккумуляции холода за 1-2 сезона работы жидкостной замораживающей системы внутренние трубы в колонках вынимаются и к заглубленным внешним трубам присоединяются сверху трубы того же диаметра с плотно закрывающими крышками, через которые доливается хладагент. Демонтируются коллектор, калорифер с вентилятором и распределитель с насосом. After intensive accumulation of cold for 1-2 seasons of operation of the liquid freezing system, the internal pipes in the columns are removed and to the buried external pipes are connected from above pipes of the same diameter with tightly closing lids through which refrigerant is added. The manifold, air heater with fan and distributor with pump are dismantled.
Переделанные таким образом составные трубы аккумулируют холод в грунте в холодные периоды года по принципу естественной конвекции, восполняя в грунте утерянный холод летом. Compound pipes converted in this way accumulate cold in the soil during the cold periods of the year according to the principle of natural convection, replenishing the lost cold in the soil in summer.
Использование описываемого способа аккумуляции холода в грунте позволяет значительно снизить металлоемкость и трудовые затраты, увеличить энергосбережение и одновременно упростить производство работ. Using the described method of accumulation of cold in the soil can significantly reduce the metal consumption and labor costs, increase energy saving and at the same time simplify the work.