Способы закрепления грунтов
Закрепление грунтов – это процесс искусственного преобразования свойств грунтов для строительства и ремонта объектов (в том числе и нефтепровода) в условиях их естественного залегания.
Закрепление грунтов в условиях болота значительно повышает несущую способность основания объекта, его прочность, сопротивление размыву, водопроницаемость и т.п. Технология закрепления грунтов широко применяется при строительстве нефтегазопроводов, дорожных покрытий, гражданских зданий, для укрепления откосов котлованов и выемок дорог, в качестве средств по предупреждению схода оползней, при проходке горных выемок, для создания противофильтрационных завес, защиты фундамента объектов и т.п. Самыми распространенными способами закрепления грунтов являются:
- Искусственное замораживание грунтов.
- Цементация.
- Глинизация.
- Химическое закрепление грунта (смолизация, силикатизация).
- Битумизация.
- Термическое закрепление грунта.
- Электрохимическое закрепление грунта.
Искусственное замораживание грунтов
Замораживание грунтов – это искусственное замораживание грунтов до отрицательных температур для их стабилизации и достижения необходимой водонепроницаемости.
Замораживание грунтов широко применяется при строительстве и ремонте нефтепроводов в условиях болот, для преграждения доступа жидкости к нему во время работ. Основными способами искусственное заморозки грунта являются:
- Заморозка грунта с помощью сухого льда. Данный способ является самым простым и дешевым. Заморозка грунта производится через трубу, которая заглушена снизу, которая по мере таяния заполняется сухим льдом (диоксидом углерода).
- Заморозка грунта с помощью соляного раствора. При таком способе искусственного замораживания используются растворы солей, которые называют рассолами. Самое большее распространение получил раствор хлористого кальция. Раствор с помощью насоса испарителя подается в распределитель, к которому присоединены подающие трубы. Через них раствор поступает в нижнюю часть труб и восходящим потоком поднимается вверх, забирая тепло у массива грунта.
- Заморозка грунта с помощью жидкого азота.
Преимуществами заморозки грунта с помощью жидкого азота являются: быстрота монтажа установки заморозки грунта жидким азотом, дешевизна установки заморозки грунта жидким азотом, высокая температура заморозки (большая устойчивость грунта), сравнительно короткий период заморозки (до 4 суток), безвредность для окружающей среды (отсутствие загрязнителей и вибраций), возможность автоматизации процесса заморозки, гибкость задания формы грунта, возможность осуществления процесса заморозки при любом уровне влажности грунта, высокая твердость замороженного грунта, водонепроницаемость замороженного грунта, замораживание является лишь временным (это исключает необходимость в процессе разморозки грунта), низкий расход сырья (около 600 килограмм на один кубометр).
Схемы замораживания грунтов
Существует четыре основных схемы замораживания, которые используют при прокладке и проведении работ на нефтепроводах.
Сплошное замораживание грунта осуществляется с помощью вертикальных скважин, которые пробуриваются с поверхности в несколько продольных рядов (а). При наличии подстилающего водоупора скважины заглубляют в этот упор (б). При глубоком залегании нефтепровода массив грунта ограждают с помощью колонок зональной заморозки (в). Схемы сплошной заморозки изображены на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схемы сплошной заморозки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 – система вертикальных скважин; 2 – нефтепровод; 3 – водоупор; 4 – колонки зональной заморозки.
Контурное замораживание грунта осуществляют с помощью, которые бурят с поверхности и заглубляют в водоупор. Замораживающие скважины пробуривают с поверхности по периметру прямоугольников, которые вытянуты вдоль трассы нефтепровода. Если при контурном замораживании используют наклонные скважины, то их бурят параллельно оси нефтепровода.
Замораживание с помощью системы наклонных скважин подразумевает сооружение пересекающихся скважин, которые создают водонапорный горизонт. Количество и направление скважин зависят от водупорного пласта и его расположения относительно нефтепровода.
Схему замораживания с устройством льдогрунтовой плиты используют для создания надежной кровли, если нефтепровод располагается близко ко дну болота. Данная схема изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема замораживания с устройством льдогрунтовой плиты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Все работы по заморозке грунта осуществляются несколько этапов: бурение скважин, опускание замораживающих колонок, монтаж замораживающей станции, заморозка грунта, контроль процесса заморозки, поддержание грунта в замороженном состоянии, разморозка грунта (искусственная или естественная), демонтаж оборудования.
