RU2454506C2 - Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства - Google Patents

Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства Download PDF

Info

Publication number
RU2454506C2
RU2454506C2 RU2010141076/03A RU2010141076A RU2454506C2 RU 2454506 C2 RU2454506 C2 RU 2454506C2 RU 2010141076/03 A RU2010141076/03 A RU 2010141076/03A RU 2010141076 A RU2010141076 A RU 2010141076A RU 2454506 C2 RU2454506 C2 RU 2454506C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
condenser
pipes
cooling device
installation
bellows
Prior art date
Application number
RU2010141076/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010141076A (ru
Inventor
Матвей Андреевич Андреев (RU)
Матвей Андреевич Андреев
Илья Александрович Миронов (RU)
Илья Александрович Миронов
Владимир Дмитриевич Нестеров (RU)
Владимир Дмитриевич Нестеров
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект"
Priority to RU2010141076/03A priority Critical patent/RU2454506C2/ru
Publication of RU2010141076A publication Critical patent/RU2010141076A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2454506C2 publication Critical patent/RU2454506C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями, а именно к термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов. Способ включает прохождение сквозной скважины, протяжку в направлении, обратном направлению проходки скважины, термостабилизатора, который содержит заправленные хладагентом трубы конденсатора и испарителя, соединенные сильфонными рукавами, которые укреплены бандажами. Трубы конденсатора расположены по краям термостабилизатора. Протяжку осуществляют до положения, при котором трубы конденсатора будут расположены над поверхностью грунта. На каждой из труб конденсатора монтируют охлаждающие элементы. Повышается технологичность процесса монтажа, уменьшается время установки, увеличивается надежность, уменьшается стоимость монтажа. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к области строительства в районах со сложными инженерно-геокриологическими условиями, а именно термостабилизации многолетнемерзлых и слабых грунтов.
Известно, что при строительстве капитальных сооружений, дорог, путепроводов, нефтяных скважин, резервуаров и т.д. на вечномерзлых грунтах необходимо применять специальные меры по сохранению температурного режима грунтов в течение всего периода эксплуатации и предотвращению разупрочнения несущих оснований при оттаивании. Наиболее эффективным методом является расположение в основании сооружения стабилизаторов пластично-мерзлого грунта (СПМГ), обычно содержащих систему труб, заполненных хладагентом и соединенных с конденсаторной частью (например: пат.заявки РФ №93045813, №94027968, №2002121575, №2006111380; патенты РФ №2384672, №2157872).
Обычно установку СПМГ проводят до строительства сооружений: готовят котлован, отсыпают песчаную подушку, монтируют термостабилизаторы, производят отсыпку грунта и устанавливают слой теплоизоляции (Журнал «Основания, фундаменты и механика грунтов, №6, 2007, стр.24-28). После завершения строительства сооружения контроль работы термостабилизатора и ремонт отдельных частей сильно затруднен, что требует дополнительного резервирования (Журнал «Газовая промышленность», №9, 1991, стр.16-17). Для улучшения ремонтопригодности термостабилизаторов предлагается размещать их внутри защитных труб с одним заглушенным торцом, заполненных жидкостью с высокой теплопроводностью (патент РФ №2157872). Защитные трубы располагают под отсыпкой грунта и слоем теплоизоляции с уклоном 0-10° к продольной оси основания. Открытый торец трубы выведен за пределы контура отсыпки грунта. Такая конструкция позволяет в случае нарушения герметичности, деформации или при других дефектах охлаждающих труб извлекать их, производить текущий ремонт и устанавливать обратно. Однако в этом случае значительно увеличивается стоимость изделия за счет использования защитных труб и специальной жидкости.
Для охлаждения грунта в основании сооружений в эксплуатационный период используют тепловые трубы различных конструкций (патент РФ №2327940, патент РФ на полезную модель №68108), устанавливаемые в скважины. Для обеспечения удобства изготовления, транспортировки и монтажа тепловых труб их корпус имеет, по крайней мере, одну вставку, выполненную в виде сильфона (патент РФ на полезную модель №83831). Вставка обычно снабжена жесткой съемной обоймой для фиксации взаимного положения секций корпуса. Жесткая обойма может иметь перфорацию для заполнения пространства между ней и сильфоном грунтом с целью уменьшения теплового сопротивления. Погружение тепловой трубы в скважину предполагается посекционное, путем статического вдавливания. Это приводит к большим изгибающим нагрузкам на конструкцию, что может привести к ее повреждению.
Наиболее близким к настоящему изобретению является способ устранения осадок насыпей на вечной мерзлоте замораживанием оттаивающих грунтов длинномерными термосифонами (ОАО «РЖД», ФГУП ВНИИЖТ, «Технические указания по устранению осадок насыпей на вечной мерзлоте замораживанием оттаивающих грунтов длинномерными термосифонами», Москва, 2007). Этот способ предусматривает бурение нескольких наклонных скважин навстречу друг другу с противоположных концов сооружения, после чего охлаждающие устройства (термосифоны) погружаются до конечной глубины скважины статической вдавливающей нагрузкой. Как уже отмечалось, при этом возникают значительные разрушающие нагрузки на конструктивные элементы охлаждающего устройства. К трудностям следует также отнести:
- возможный обвал стенок скважины при вдавливании термосифона, при котором зачастую возникает необходимость его извлечения и дополнительной проходки скважины;
- значительное количество технологических операций (бурение скважины, извлечение бурильного инструмента, погружение термостабилизатора), которые необходимо провести в ограниченный промежуток времени до начала обвала, оплывания стенок скважины;
- необходимость перемещать оборудования с одной стороны сооружения на другую, что часто бывает затруднительно.
Настоящее изобретение направлено на повышение технологичности процесса монтажа длинномерных термостабилизаторов, уменьшение времени установки, увеличение надежности конструкции и замены поврежденных участков, при этом одновременно уменьшается стоимость монтажа устройства.
Заявленный технический результат достигается тем, что монтаж охлаждающего устройства для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов включает:
- прохождение сквозной скважины;
- протяжку в направлении, обратном направлению проходки скважины термостабилизатора;
- монтаж конденсаторов.
Термостабилизатор (длинномерный термосифон) содержит заправленные хладагентом трубы конденсатора и испарителя, соединенные сильфонными рукавами (сильфонами). Каждый из рукавов укреплен бандажами. Трубы конденсатора расположены по краям термостабилизатора и протяжку осуществляют до положения, при котором трубы конденсатора будут расположены над поверхностью грунта.
Конденсаторы (теплообменники) включают в себя трубы конденсатора с установленными на них охлаждающими элементами (ребордами, дисками, ребрами и т.п. или радиаторами иной конструкции). Обычно монтаж теплообменника осуществляют путем напрессовки дисковых реборд на трубу конденсатора. Такой способ является наиболее удобным в таких климатических условиях. В случае необходимости могут быть использованы сварка и монтаж посредством болтовых соединений. В рамках настоящего изобретения можно применять также конденсаторы другой конструкции. То, что окончательный монтаж конденсатора осуществляют после протягивания термостабилизатора через скважину, позволяет использовать скважины меньшего диаметра и не требует больших материальных и трудозатрат.
Установка конденсаторов с обеих сторон термостабилизатора позволяет повысить эффективность работы устройства. А способ установки позволяет использовать термостабилизаторы значительно большей длины и, как следствие значительно увеличить зону охлаждения. Один из конденсаторов может быть смонтирован еще на заводе-изготовителе, что упрощает процедуру монтажа в трудных климатических условиях. (Поскольку вместо обычной процедуры вдавливания термостабилизатора в соответствии с настоящим изобретением используют протягивание, уменьшается опасность повредить конденсатор при установке термостабилизатора.)
Обычно один из центральных сильфонных рукавов, расположенных между трубами испарителями, имеет непроницаемую для хладагента перегородку. Такая конструкция позволяет оптимальным образом организовать циркуляцию хладагента в термостабилизаторе.
Особое устройство имеют бандажи, защищающие сильфоны от нагрузок при протягивании термостабилизатора через скважину. Каждый из бандажей имеет скос, по крайней мере, с одной стороны. На сильфонных рукавах их устанавливают так, чтобы скос располагался по направлению протяжки. Такая форма уменьшает сопротивление при протяжке термостабилизатора и одновременно укрепляет стенки скважины. Обычно бандаж состоит из двух металлических полухомутов, скрепленных болтовым соединением. Материал и толщина стенок бандажа выбираются такими, чтобы он мог выдерживать сдавливающую нагрузку до 8 тонн.
Таким образом, настоящее изобретение улучшает технологичность процесса монтажа длинномерных термостабилизаторов за счет изменения направления установки термостабилизатора; уменьшает время установки устройства за счет снижения количества операций и возможности вести работы с одной стороны сооружения; увеличивает надежность и безопасность монтажа; упрощает процедуру замены поврежденных участков. Благодаря низкой стоимости монтажных работ и возможности их проведения уже в процессе эксплуатации объекта, более рентабельным является замена вышедших из строя термостабилизаторов путем прокладки дополнительных линий, чем их демонтаж и ремонт.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:
на Фиг.1 показана схема протяжки термостабилизатора через скважину;
на Фиг.2 изображено конечное положение, до которого осуществляется протяжка;
на Фиг.3 изображено рабочее положение термостабилизатор после монтажа;
на Фиг.4 представлена конструкция конденсатора;
на Фиг.5 показан общий вид хомута.
Способ монтажа охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов реализуется, как показано на чертежах, следующим образом.
Под существующим сооружением 1 с помощью буровой установки 2 проходится наклонная скважина 3 методом горизонтально-направленного бурения или статического управляемого прокола с последующим расширением скважины 3 (Фиг.1). Угол проходки скважины обычно составляет от 1 до 20° к горизонту. После расширения скважины 3 за вертлюг 4 крепится заправленное хладагентом охлаждающее устройство (термостабилизатор), состоящее из труб конденсатора 5 и испарителя 6, соединенных сильфонными рукавами 8. Для защиты сильфонных рукавов 8 от растягивающих и изгибающих нагрузок они укрепляются специальными бандажами 9. Протяжку указанного охлаждающего устройства осуществляют в сторону буровой установки 2 (в направлении, обратном бурению) до положения, при котором конденсаторные трубы 5 находятся над поверхностью грунта (Фиг.2).
После протяжки охлаждающего устройства крайние бандажи демонтируются, конденсаторные трубы 5 устанавливаются в рабочее (вертикальное) положение (Фиг.3) и затем осуществляют окончательный монтаж конденсаторов 10. На конденсаторные трубы 5 (Фиг.4) напрессовываются дисковые реборды 11 до упора в муфту 12. Конструкция в последующем фиксируется гайкой 13.
В качестве бандажа (Фиг.5) обычно используют два полухомута 14, имеющие скос в сторону протяжки для предотвращения лобового сопротивления. Полухомуты крепятся болтами 15, установленными в отверстия проушин 16, при этом полухомуты упираются в концевые муфты 7 трубы испарителя 6. За счет сил трения на контакте «хомут-испаритель» удается уменьшить растягивающие нагрузки на сильфонные рукава 8.
Заявляемое изобретение не ограничивается возможностью использования только с описанной конструкцией термостабилизатора, могут быть использованы и другие конструкции охлаждающих устройств, позволяющие достичь заявленного результата.

Claims (7)

1. Способ монтажа охлаждающего устройства для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов, включающий:
прохождение сквозной скважины;
протяжку в направлении, обратном направлению проходки скважины термостабилизатора, который содержит заправленные хладагентом трубы конденсатора и испарителя, соединенные сильфонными рукавами, которые укреплены бандажами;
трубы конденсатора расположены по краям термостабилизатора и протяжку осуществляют до положения, при котором трубы конденсатора будут расположены над поверхностью грунта;
монтаж охлаждающих элементов на каждой из труб конденсатора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждающие элементы монтируют путем напрессовки дисковых реборд на трубу конденсатора.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные бандажи имеют скос, по крайней мере, с одной стороны и устанавливаются этой стороной по направлению протяжки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что скважину проходят под углом от 1 до 20° к горизонту.
5. Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов, включающее термостабилизатор, содержащий заправленные хладагентом трубы конденсатора и испарителя, соединенные сильфонными рукавами, отличающееся тем, что трубы конденсатора с теплообменниками расположены по краям термостабилизатора, а каждый из сильфонных рукавов, расположенных между трубами испарителя, укреплен бандажом.
6. Охлаждающее устройство по п.5, отличающееся тем, что бандаж состоит из двух полухомутов, скрепленных болтовым соединением, и имеющих скос, по крайней мере, с одной стороны.
7. Охлаждающее устройство по п.5, отличающееся тем, что один из сильфонных рукавов, расположенных между испарителями, имеет непроницаемую для хладагента перегородку.
RU2010141076/03A 2010-10-08 2010-10-08 Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства RU2454506C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010141076/03A RU2454506C2 (ru) 2010-10-08 2010-10-08 Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010141076/03A RU2454506C2 (ru) 2010-10-08 2010-10-08 Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010141076A RU2010141076A (ru) 2012-04-20
RU2454506C2 true RU2454506C2 (ru) 2012-06-27

Family

ID=46032153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010141076/03A RU2454506C2 (ru) 2010-10-08 2010-10-08 Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2454506C2 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552253C1 (ru) * 2013-11-27 2015-06-10 Роберт Мияссарович Хафизов Способ устройства плитного фундамента на сваях для резервуара с низкотемпературным продуктом
RU2571497C1 (ru) * 2015-01-21 2015-12-20 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Способ мониторинга технического состояния трубопроводов надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты
RU2591272C1 (ru) * 2015-05-27 2016-07-20 Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" Способ монтажа облегченных охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов
RU2620664C1 (ru) * 2015-12-30 2017-05-29 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Способ термостабилизации многолетнемерзлых грунтов и устройство для его реализации
RU2627793C1 (ru) * 2016-04-27 2017-08-11 Виктор Иванович Гвоздик Способ установки термостабилизаторов в проветриваемом подполье эксплуатируемых зданий
RU2634315C1 (ru) * 2016-07-20 2017-10-25 Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" Способ монтажа охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемёрзлых грунтов, неустойчивых в стенках скважин
RU2777801C1 (ru) * 2022-02-16 2022-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ устройства основания при возведении термостойкого дорожного полотна на вечномерзлых грунтах и теплоизоляционная плита основания

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3788389A (en) * 1971-08-25 1974-01-29 Mc Donnell Douglas Corp Permafrost structural support with heat pipe stabilization
RU2127356C1 (ru) * 1998-02-16 1999-03-10 Чугунов Леонид Семенович Способ теплоизоляции устьевой зоны добывающей скважины в многолетнемерзлых породах и устройство для его осуществления
RU2157872C2 (ru) * 1996-12-26 2000-10-20 Научно-технологический центр "Надымгазпром" Конструкция насыпного охлаждаемого основания сооружений и способ температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов
RU2231595C1 (ru) * 2002-10-01 2004-06-27 Мощенко Владимир Иванович Стабилизатор для пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3788389A (en) * 1971-08-25 1974-01-29 Mc Donnell Douglas Corp Permafrost structural support with heat pipe stabilization
RU2157872C2 (ru) * 1996-12-26 2000-10-20 Научно-технологический центр "Надымгазпром" Конструкция насыпного охлаждаемого основания сооружений и способ температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов
RU2127356C1 (ru) * 1998-02-16 1999-03-10 Чугунов Леонид Семенович Способ теплоизоляции устьевой зоны добывающей скважины в многолетнемерзлых породах и устройство для его осуществления
RU2231595C1 (ru) * 2002-10-01 2004-06-27 Мощенко Владимир Иванович Стабилизатор для пластично-мерзлых грунтов с круглогодичным режимом работы

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Технические указания по устранению осадок насыпей на вечной мерзлоте замораживанием оттаивающих грунтов длинномерными термосифонами. - М.: ОАО "РЖД" ФГУП ВНИИЖТ, 2007. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552253C1 (ru) * 2013-11-27 2015-06-10 Роберт Мияссарович Хафизов Способ устройства плитного фундамента на сваях для резервуара с низкотемпературным продуктом
RU2571497C1 (ru) * 2015-01-21 2015-12-20 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Способ мониторинга технического состояния трубопроводов надземной прокладки в условиях вечной мерзлоты
RU2591272C1 (ru) * 2015-05-27 2016-07-20 Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" Способ монтажа облегченных охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов
RU2620664C1 (ru) * 2015-12-30 2017-05-29 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Способ термостабилизации многолетнемерзлых грунтов и устройство для его реализации
RU2627793C1 (ru) * 2016-04-27 2017-08-11 Виктор Иванович Гвоздик Способ установки термостабилизаторов в проветриваемом подполье эксплуатируемых зданий
RU2634315C1 (ru) * 2016-07-20 2017-10-25 Открытое Акционерное Общество "Фундаментпроект" Способ монтажа охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемёрзлых грунтов, неустойчивых в стенках скважин
RU2777801C1 (ru) * 2022-02-16 2022-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Способ устройства основания при возведении термостойкого дорожного полотна на вечномерзлых грунтах и теплоизоляционная плита основания
RU223789U1 (ru) * 2023-09-28 2024-03-04 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ноябрьск" Устройство для выпрямления ребер конденсаторной части термостабилизатора грунта

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010141076A (ru) 2012-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2454506C2 (ru) Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства
GB2436582A (en) Geothermal energy pile / foundation
BRPI0708272A2 (pt) elemento de condutos coaxiais e processo de fabricação
US7841383B2 (en) Encasement assembly for installation of sub-surface refrigerant tubing in a direct exchange heating/cooling system
US3749163A (en) Oil well permafrost stabilization system
BRPI0708194A2 (pt) elemento de condutos coaxiais cujo conduto interno está sob tensão e processo de fabricação
JP6252850B2 (ja) 凍結工法における凍上圧抑制方法
CN105604064A (zh) 综合管线保护体系支撑体系施工方法
RU2295608C2 (ru) Способ установки сваи в многолетнемерзлом грунте (варианты)
WO2008058663A1 (de) Erdwärmesonde
JP2015083911A (ja) 地中熱交換杭
JP2017145556A (ja) 凍結工法
RU2387937C1 (ru) Гравитационная тепловая труба
RU2661167C2 (ru) Термостабилизатор грунтов
RU2157872C2 (ru) Конструкция насыпного охлаждаемого основания сооружений и способ температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов
JP6703906B2 (ja) 凍結工法
Yarmak Permafrost foundations thermally stabilized using thermosyphons
DE102008015884B4 (de) Unterfrierschutzheizung und Verfahren zu deren Anordnung
WO2008091173A1 (fr) Procédé d'installation d'un pieu dans un pergélisol et variantes
RU2661236C2 (ru) Анкерное устройство для закрепления трубопровода в вечномерзлом грунте
RU2720893C1 (ru) Способ разработки ремонтного котлована для замены дефектного участка трубопровода
RU2390621C1 (ru) Способ обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки газо- или нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов
RU2627793C1 (ru) Способ установки термостабилизаторов в проветриваемом подполье эксплуатируемых зданий
JP5079009B2 (ja) 直接交換式加熱/冷却システムにおける冷媒管地下設置用の収容アセンブリ
RU2591272C1 (ru) Способ монтажа облегченных охлаждающих устройств для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов