Оптимизация устройства оснований и фундаментов в

Оптимизация устройства оснований и
фундаментов в криолитозоне с
использованием систем
термостабилизации грунтов
(на примере строительства фундаментов резервуара РВС 20 000)
Проектирование
Изготовление
Монтаж
Проблема:
При возведении зданий и сооружений, в том числе и резервуаров с проектным
решением полов по грунту и необходимостью искусственного закрепления
грунтов в условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты применение
пассивных методов термостабилизаторов нецелесообразно. Тепловые потери
сооружения в период эксплуатации приводят к повышению температур
грунтов основания и их растеплению, что может привести к просадке полов, а
далее к потере устойчивости несущих конструкций.
Решение:
Для сохранения устойчивости и обеспечения минимальных деформаций
грунты основания должны использоваться по I принципу. Технические
решения с использованием свайного фундамента с вентилируемым подпольем
обеспечивают необходимую прочность сооружений и обладают достаточной
надежностью при строительстве и эксплуатации объектов. Существуют также
возможность применения фундамента мелкого заложения с активной
системой термостабилизации грунтов. В таких случаях решением является
применение слабонаклонной (горизонтальной) или комбинированной
системы термостабилизации грунтов, а также новых технологий с
использованием тепловых насосов.
Вариант с применением плитно-свайного фундамента
(с вертикальными термостабилизаторами)
Свайное основание имеет и свои недостатки: высокая трудоемкость возведения,
недостаточное использование в полной мере прочностных характеристик материала свай
(несущая способность свай по грунту намного меньше несущей способности по
материалу), дороговизна строительно-монтажных работ по устройству свайного поля, а
следовательно, и низкая экономическая эффективность фундамента в целом.
Вариант с применением сезонно-действующей системы
термостабилизации грунта
Сезонно-действующие саморегулирующиеся установки обладают и весьма существенным
недостатком: при наличии постоянно действующего источника растепления, они из-за своей
сезонности в работе и недостаточной производительности, не всегда способны длительно
поддерживать требуемую отрицательную температуру грунта на протяжении всего года.
Вариант с применением круглогодичной системы
термостабилизации грунта
Под сооружение устраивается фундаментная железобетонная плита, в которую
закладываются гильзы из металлических труб, заполненные незамерзающей жидкостью, для
устройства в них тепловых труб, которые в круглогодичном режиме будут отводить тепло из
тела плиты, обеспечивая тем самым отрицательные температуры фундамента и грунтов
основания под ним.
Схема работы круглогодичной системы термостабилизации грунта
(теплового насоса с парожидкостным теплообменником)
Тепловые потери через днище резервуара утилизируются, а полученное при работе
теплового насоса тепло используется для обогрева сооружения.
Использование закладных гильз позволяет произвести ремонтные работы системы
охлаждения фундамента резервуара, что отсутствует в других технических решениях.
Схема теплового насоса с парожидкостным теплообменником
В тепловой трубе имеется дополнительный теплоотводящий контур (змеевик), который
напрямую или через промежуточный хладагент подключается к системе теплового насоса.
ПРОГНОЗНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РАСЧЕТ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ
Вариант 1: Плитно-свайный фундамент
(с применением вертикальных сезоннодействующих термостабилизаторов)
Температуры грунтов основания на
конец зимнего периода первого
года работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания
на конец летнего периода первого
года работы термостабилизаторов
Вариант 2: Плитный фундамент
(с применением сезоннодействующей системы охлаждения)
Температуры грунтов основания на
конец зимнего периода первого года
работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания
на конец летнего периода первого
года работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания на
конец зимнего периода пятого года
работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания на
конец летнего периода пятого года
работы термостабилизаторов
Вариант 3: Плитный фундамент
(с применением круглогодичной системы охлаждения в теле
фундаментной плиты)
Температуры грунтов основания
на конец зимнего периода первого
года работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания на
конец летнего периода первого
года работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания
на конец зимнего периода пятого
года работы термостабилизаторов
Температуры грунтов основания
на конец летнего периода пятого
года работы термостабилизаторов
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН-ГРАФИК ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
№№
Наименование работ
Первый месяц
1 нед.
2 нед.
3 нед.
Второй месяц
4 нед.
1 нед.
2 нед.
3 нед.
Третий месяц
4 нед.
1 нед.
2 нед.
Вариант 1: Плитно-свайный фундамент (с применением вертикальных сезоннодействующих термостабилизаторов)
1
Погружение свай
2
Погружение термостабилизаторов
3
Устройство железобетонного ростверка и
покрытия поверхности земли
Вариант 2: Плитный фундамент (с применением сезоннодействующей системы охлаждения)
1
Земляные работы
2
Монтаж системы охлаждения
3
Устройство железобетонной фундаментной плиты
Вариант 3: Плитный фундамент (с применением круглогодичной системы охлаждения в теле фундаментной плиты)
1
Устройство железобетонной фундаментной плиты
2
Монтаж системы охлаждения
СРАВНЕНИЕ СТОИМОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
(без доставки)
№
№
Плитно-свайный фундамент
(с вертикальной системой
ТСГ)
Плита с горизонтальной
(сезонно-действующей)
системой ТСГ
Плита с горизонтальной
(круглогодичной)
системой ТСГ
Работа
Материал
Работа
Материал
Работа
Материал
1
Земляные работы, руб
330 000

1 280 000

760 000

2
Свайные работы, руб
39 320 000
32 180 000




3
Устройство ж/б фундаментных
плит, руб
Монтаж системы охлаждения,
руб
1 370 000
17 610 000
1 370 000
17 650 000
1 760 000
17 650 000
16 250 000
8 990 000
6 530 000
8 520 000
4 360 000
7 650 000
4
ИТОГО, руб
90 810 000 (116 050 000)
35 350 000
32 180 000
ВЫВОД:
1. Монтаж круглогодичной системы термостабилизации ведется параллельно с работами по
строительству бетонной плиты и конструкции резервуара. Это позволяет сократить сроки
монтажа фундамента как минимум в 2 раза по сравнению с вариантом с сезонно-действующей
системой и плитно-свайным фундаментом.
2. Плитный фундамент с системой термостабилизации практически в 3 раза дешевле варианта
с вентилируемым подпольем и в 3,5 раза при использовании вертикальной системы
термостабилизайии.
3. При использовании круглогодичной системы термостабилизации достигается снижение
затрат на отопление резервуара на величину 15 – 20%.