Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf

(электротермометры сопротивления или «заленивленные» ртут­ ные термометры), чтобы наблюдать за измерением температуры замораживания различных слоев грунта.

По показаниям термометров контрольных скважин регулируют режим замораживания грунтов в период активного и пассивного замораживания (период поддержания температуры), а также фиксируют момент замыкания замораживаемого контура (соеди­ нения ледогрунтовых цилиндров между собой) и достижение замороженной стеной проектной толщины. Таким образом, строи­ тели получают возможность приступить к земляным работам.

Гидравлическая контрольная скважина состоит из труб с пер­ форированным нижним звеном и открытым концом. В такой гидравлической скважине, находящейся в центре ледяного поля, после смыкания ледогрунтовых цилиндров по мере дальнейшего замораживания грунта вследствие расширения замерзающей

впорах песчаного грунта воды часть ее отжимается в талую зону и вызывает повышение уровня грунтовой воды внутри замк­ нутого мерзлотного кольца, что является признаком образования

втолще грунта замороженного контура.

Контрольные скважины, устраиваемые для наблюдения за тем­ пературами грунта при замораживании, на практике обычно заполняют растворами хлористого натрия или хлористого каль­ ция. Во избежание конвекции и в целях наилучшего улавливания возможной разности температур различных слоев грунта эти скважины иногда заполняют также вязкой жидкостью, например, мазутом.

Между тем данные мерзлотных станций по наблюдениям за температурой грунта показывают, что конвекционный ток воз­ духа в трубе, заложенной в грунте с температурой от минус 15 до плюс 10°, изменяет температуру грунта всего на 0,2—0,3°, т. е. в пределах точности измерения температур «заленивленными» термометрами.

Основываясь на этом, проф. X. Р. Хакимов рекомендует конт­ рольные скважины ничем не заполнять, так как определить тем­ пературы грунта на различных уровнях можно с допустимой точ­ ностью и в заполненной воздухом контрольной скважине.

При заполнении контрольных скважин раствором соли темпе­ ратура" выравнивается, и в скважине фиксируется средняя тем­ пература по глубине. В связи с этим при промораживании неод­ нородной толщи грунта заполнение контрольной скважины рас­ твором соли не рекомендуется.

В случае измерения температур с помощью электротермомет­ ров сопротивления контрольные скважины вообще не следует заполнять какой-либо жидкостью или раствором соли. При этом электротермометры следует устанавливать так, чтобы восприни­ мающая температуру часть термометра касалась внутренней стенки контрольной скважины. Это можно осуществить путем приварки в процессе монтажа внутри контрольной скважины

диска на той отметке, на которой нужно измерять темпера­ туру. Измерение температур в контрольных скважинах, как пра­ вило, необходимо производить электротермометрами сопротивле­ ния. Предпочтительно применять эти термометры при наблюде­ ниях за температурой в скважине на разных глубинах. Если их показания переведены непосредственно на шкалу температур, они весьма удобны для работы.

Для измерения температур в контрольных скважинах можно

Верхнюю часть контрольных скважин для устранения влияния температуры воздуха следует закрывать утепленными деревян­ ными ящиками.

Результаты записей отсчетов термометров, манометров и дру­ гих измерительных приборов на замораживающей станции, в га­ лерее и контрольных скважинах рекомендуется вычерчивать в виде графиков, чтобы иметь наглядную картину работы замо­ раживающей установки и хода процесса замораживания.

§ 10. Заключительный этап процесса замораживания

Проектную толщину замороженной стены, при которой можно приступить к проходке выработки или к земляным работам в кот­ ловане, устанавливают на основании результатов наблюдений температур в контрольных скважинах, а также по количеству тепла, фактически полученного при замораживании, определяе­ мому расчетом.

По достижении проектной толщины замороженной стены при­ ступают к разработке грунта, а замораживающую станцию пере­ водят на режим пассивного замораживания (поддержания отри­ цательной температуры). Пассивное замораживание производят путем выключения из работы некоторого количества компрессо­ ров или путем периодического выключения компрессора, если замораживание осуществляется одним компрессором.

Компрессоры периодически выключают из работы на основа­ нии учета температуры циркулирующего теплоносителя с тем, чтобы было обеспечено поддержание средней заданной проектом температуры замораживания стены. Кроме того, эту операцию выполняют в соответствии с показаниями контрольных скважин, наиболее близко расположенных к замораживающим скважинам.

Количество тепла, отводимого за 1 ч от грунта в период пас­ сивного замораживания, обычно составляет 30—35% от среднего количества тепла, снимаемого также за 1 ч в период активного замораживания грунтов.

§ 1 1 . Выемка грунта

Выемку грунта в котлованах, огражденных замороженными стенами, производят обычными способами, принятыми при раз­ работке котлованов (экскаваторами, методами гидромеханиза­ ции). Для предохранения замороженной стены от оттаивания необходимо защищать ее слоем грунта, оставляемым в котловане с соответствующим откосом.

Если контур выработки захватывает часть замороженной сте­ ны, то при разработке грунта применяют пневматические или электрические отбойные молотки. Разрабатывать мерзлый грунт можно также оттаиванием — паром или водой.

Если замороженная стена служит лишь водонепроницаемой перемычкой, котлован при разработке защищают либо грунтом, оставляемым внутри завесы, либо временным креплением.

Во время производства земляных работ по рытью котло­ вана в условиях положительных температур воздуха необхо­ димо тщательно предохранять замороженную стену от действия дождя и солнечных лучей. В этом случае должен оставаться неприкосновенным слой грунта, который непосредственно примыкает к замороженной стене и является ее тепловой изоля­ цией.

Для удаления воды, оставшейся внутри замороженного кон­ тура, при разработке грунта в котловане устраивают водоотлив. В этих целях котлован прорезывают траншеей или шурфом (зумпфом), из которого вода откачивается насосами. Шурф или траншею следует непрерывно углублять с тем, чтобы они все время опережали забой котлована.

Особенно тщательно водоотливное хозяйство должно быть ор­ ганизовано в случае ненадежности водоупора на дне котлована. При этом необходимо следить за появлением воды на отдельных участках (в виде ручьев и т. п.) и принимать немедленные меры по их ликвидации.

При разработке грунтов в замороженной зоне взрывным спо­ собом, особенно при проходке выработок небольшого сечения, необходимо пользоваться ослабленными зарядами, так как в про­ тивном случае от сотрясений при взрывах может нарушиться прочность замороженной стены или пострадать работа замора­ живающих колонок.

Взрывчатое вещество, применяемое в замороженной зоне, должно быть устойчивым при низких температурах и безопас­ ным. Нитроглицериновые ВВ (динамиты, гризутины) для произ­ водства работ в мерзлых грунтах применять нельзя, так как они при температуре минус 10° замерзают.

Для взрывных работ в мерзлых грунтах следует пользоваться взрывчатыми веществами, нечувствительными к ударам, трению, низкой температуре и дающими при этом наилучшее дробление породы.

По степени трудности разрыхления взрывами мерзлые грунты делятся на три основные категории: галечные; глинистые и мерз­ лые грунты со строительным мусором; растительные и песчаные мерзлые грунты.

Д л я бурения шпуров в мерзлых грунтах применяют паровые иглы, пневматические бурильные молотки и небольшие станки для вращательного бурения.

Бурить шпуры в мерзлых грунтах следует максимально быстро, так как по мере проникновения бура в породу лед тает и в случае остановки бур быстро примерзает к породе. Особенно часто.буры примерзают при проходке глинистых прослоек грунта. Для борь­ бы с примерзанием буров к породе (к стенам шпуров) иногда промывают шпуры раствором хлористого кальция.

Во время применения сжатого воздуха для работы отбойных молотков необходимо обеспечивать проведение мероприятий, предупреждающих замерзание воды в воздухопроводах. Суще­ ственным мероприятием в этом случае является осушение сжа­ того воздуха поглотителями влаги до поступления его к месту потребления.

§ 12. Заключение

В нашей стране намечено построить целый ряд подземных ледогрунтовых хранилищ для разнообразных сжиженных углево­ дородов, начиная от нормального бутана и кончая столь низко­ температурной средой, как сжиженный метан.

Представляет интерес эскизная конструктивная схема ледо­ грунтового хранилища, разработанная в 1965 г. ВНИИпромгазом в расчете на сооружение из сборных элементов.

Хранилище прямоугольной формы представляет собой тран­ шею с поперечным сечением 22X25,7 м. Это позволяет, варьируя длину, получить хранилища заданных объемов, таким образом, конструкция хранилища для всех объемов будет одинаковой. Сверху хранилище перекрывается; перекрытие состоит из несу­ щей конструкции — сборных предварительно напряженных ферм пролетом 30 м, опирающихся на фундаменты, и подвесного тепло­ изолирующего слоя. Конструкция теплоизолирующего слоя пред­ ставляет собой набор блок-коробок транспортабельного размера (6,0X1.9X1,5 м), сваренных из алюминиевого листа толщиной 4 мм. Блок-коробки заполняют теплоизолятором — перлитом.

Перекрытия герметизируют путем применения компенсаторов, при помощи которых блок-коробки соединяются между собой и между стенками емкости. В целом конструкция .перекрытия пред­ ставляет собою плиту, опирающуюся по контуру емкости. Пере­ крытие может свободно деформироваться, не вызывая опасных напряжений.

Боковые стены и дно являются ледогрунтовым ограждением хранилища. Применение подвесного теплоизолирующего слоя

з

TZ7