Быстрый заказ

Загрузитеопросный лист,чертёж илиспецификациюв форму заявки и мы сами рассчитаем стоимость оборудования!

Термостабилизация грунтов

Термостабилизация грунтов — комплекс мероприятий, направленных на поддержание отрицательной температуры грунтовых оснований с целью обеспечить устойчивость расположенных на них сооружений.

Строительство в районах Сибири и Крайнего Севера сопряжено с трудностями, вызванными спецификой (типом) вечномерзлых грунтов и нестабильностью климатических условий.

Ключевая задача термостабилизации — удержание температуры грунтовых оснований в диапазоне значений, обеспечивающих стабильную и безопасную эксплуатацию зданий и сооружений, независимо от факторов климата и техногенной деятельности. 

Приоритетной областью применения систем термостабилизации грунтов являются:

  • предприятия газо- и нефтедобывающей отрасли, трубопроводы;

  • промышленные комплексы по добыче цветных металлов, золота и алмазов;

  • транспортная инфраструктура — железные, автодороги, аэродромы и порты;

  • жилая и административная застройка.

Термостабилизация позволяет сохранять оптимальную температуру нетающих толщ на всех этапах строительства. При грамотном подходе к реализации технология способна обеспечить не только продолжительный срок жизни постройки или конструкции, но также оптимизировать процессы, сопровождающие введение и последующую эксплуатацию объекта, например, значительно снизить смету.

Методы термостабилизации

В зависимости от специфики хозяйственной деятельности, термостабилизация грунтов в условиях вечной мерзлоты может требовать разных подходов.

По типу воздействия на грунт все системы термостабилизации можно разделить на меры, принятые к поверхности, и технические средства, позволяющее контролировать температурный режим в толще оснований.

Поверхностная защита

К этой категории относятся технически простые и относительно недорогие средства, которые выполняют профилактическую функцию. Они способны лишь частично нивелировать негативный эффект нагрева и, как правило, применяются для снижения температуры грунта на небольшой глубине.  

Примеры:

  • навесы от солнца сокращают контакт солнечной радиации с поверхностью, предохраняя от оттаивания локальные участки;

  • мероприятия по расчистке снега для оптимизации теплообмена верхнего слоя грунта;

  • покрытие объекта светоотражающими составами, повышающими диффузионную способность поверхности (альбедо);

  • устройство канальных систем различной конфигурации, обеспечивающих циркуляцию воздуха и охлаждение планировочных насыпей;

  • использование крупноблочных пород для оптимизации дренажа и вентиляции верхнего слоя;

  • применение теплоизоляционных материалов (мерзлотные экраны, биоматы) для сокращения теплового воздействия на фундаменты и основания.

Как показывает практика, наибольший эффект в борьбе с повышением температуры вечномерзлых грунтов дает комбинированное применение всех доступных средств.

Установки глубокого охлаждения 

Комплексы, обеспечивающие принудительное замораживание оснований на глубине — это, чаще всего, погружные конструкции трубчатого типа, создающие условия для циркуляции хладагента в непосредственной близости от фундамента. 

Парожидкостные термостабилизаторы (ТСУ)

Теплообменные элементы (двухфазные термосифоны) в виде герметичной вакуумированной трубы, заполненной теплоносителем. Термодинамические процессы, происходящие внутри устройства, обеспечивают парорефрижераторный цикл: кипение с испарением и последующей конденсацией (две фазы вещества). 

Происходящий во время реакции тепломассоперенос, от участка кипения к участку конденсации, позволяет добиться эффективной теплопередачи с высоким темпом замораживания области грунта вокруг стабилизатора.

ТСУ активно применяются для решения самых разных задач:

  • восстановление мерзлого состояния грунтов;

  • предпостроечное замораживание оснований;

  • уменьшение техногенного воздействия постройки на грунт и т. д.

Принципиальная схема термосифонов дает возможность гибко конфигурировать их относительно условий и целей проекта. Существуют ТСУ вертикальной и горизонтальной конструкции, с различным углом наклона, длиной и диаметром.

Сезонные охлаждающие устройства (СОУ)

Группа элементов, использующих принцип термосифона, определяющей характеристикой которых, является автоматический запуск теплообмена при наступлении определенных условий. Например, с достижением разницы температуры внешней среды и многолетнемерзлой толщи, установленных значений. 

Устройства СОУ автономны и не нуждаются в источниках энергии. Процесс переноса тепла не требует ручной активации и начинается, как только температура воздуха над поверхностью опустится ниже значений в толще основания. 

Сезонно-действующие охлаждающие устройства используются для сохранения мерзлого состояния грунтов там, где контроль геокриологической обстановки затруднен удаленностью локации: линии электропередач, трубопроводы, железнодорожные насыпи и автомагистрали.

Холодильные установки (ХУ)

В отличие от ТСУ и СОУ устройства данной группы являются частью системы, обеспечивающей циркуляцию хладагента. Хотя описываемая конфигурация и увеличивает расходы на организацию и содержание, она обладает существенным преимуществом — независимостью от климата и рельефа.

  • Это дает возможность применять холодильные установки для принудительной заморозки оснований в любых районах, без ограничений, связанных с инженерно-геологическими условиями.

Современные методики использования холодильных установок для термостабилизации вечномерзлых грунтов незаменимы в следующих ситуациях:

  • зональное замораживание и создание нестандартного ледопородного ограждения;

  • оперативное замораживание (до 48 часов) грунта в местах аварии на магистральных трубопроводах природного газа;

  • прокладка тоннелей, устройство фундаментов, горные работы;

  • контроль грунтовых вод;

  • установка ветрогенераторов.

Основной недостаток термостабилизаторов этого типа — необходимость в постоянном энергопитании, что в условиях удаленности объектов и относительно слаборазвитой инженерной инфраструктуры, может стать сложной задачей.  

Системы ГЕТ и ВЕТ 

Сложные комплексы, представляющие собой разветвленную сеть горизонтально (ГЕТ) или/и вертикально (ВЕТ) расположенных тепловых трубок с общим контуром и испарителем, централизованно обеспечивающим конденсацию и циркуляцию хладагента. Системы ГЕТ используют для замораживания грунтов на площадях, ВЕТ применяют для управления температурой на больших глубинах.

Термостабилизация грунта на вечной мерзлоте — сложная, многоэтапная задача, требующая профессионального подхода на каждом этапе реализации. Одним из основных факторов выхода системы на оптимальные показатели, является контроль работоспособности оборудования и мониторинг температурного режима оснований.

В этом отношении убедительную результативность показывает совокупность регулярного визуального наблюдения с инструментальным контролем: бесконтактным тепловизионным, и контактным посредством установки датчиков температуры.

Компания РУСГЕОТЕХ занимается разработкой оборудования для контроля температуры грунтов, устройств контроля работоспособности термостабилизаторов и систем автоматизации мониторинга. Наши решения позволяют отслеживать любые изменения среды в режиме реального времени, круглосуточно, из любой точки мира.