CC BY
8
УДК 69.055:621.64
Мартынов Г.В. студент 4 курса кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений» Монастырева Д. Е. студент 3 курса кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений» Юферева А.Д. студент 4 курса
кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений»
Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого Россия, г. Санкт-Петербург СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ПЛОЩАДОК ПОД РЕЗЕРВУАРЫ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Аннотация:
Выявлена актуальность повышения несущей способности грунтов при строительстве площадок под резервуары хранения нефтепродуктов. Обобщены возможные особенности грунтов в местах возведения площадок. Приведен обзор современных технологий направленных на повышение устойчивости и вертикальности резервуаров на рыхлых несвязных грунтах. Систематизированы особенности технологий осушения, механического уплотнения, тампонажа и кольматажа глинами, битумизации, цементации, силикатизации, введения закрепляющих смол. Показано, что технологии приводят к снижению пористости, проницаемости, повышению прочности и выносливости грунтов.
Ключевые слова: технологии строительства, выносливость грунтов, площадки под резервуары, нефтепродукты, несущая способность.
Martynov G. V.
4th year student
"Construction of Unique Buildings and Structures " department Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russia, St. Petersburg Monastyreva D.E.
3th year student
"Construction of Unique Buildings and Structures" department Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russia, St. Petersburg Iufereva A.D.
4th year student
"Construction of Unique Buildings and Structures" department
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russia, St. Petersburg
MODERN TECHNOLOGIES OF SITES CONSTRUCTION UNDER
OIL STORAGE TANKS
Abstract: The urgency of increasing the bearing capacity of soils during the construction of sites for oil storage tanks has been identified. The possible features of soils in places of erection of sites are generalized. The review of modern technologies aimed at increasing the stability and verticality of reservoirs on loose non-cohesive soils is presented. Features of drying technologies, mechanical seal, grouting and colmatage by clays, bituminization, carburizing and silicification are systematized. It is shown that the technologies lead to a decrease in porosity, permeability, increase in strength and endurance of soils.
Key words: construction technologies, endurance of soils, sites for reservoirs, oil products, bearing capacity.
При строительстве площадок под резервуары для хранения нефтепродуктов возникает проблема недостаточной несущей способности грунтов, в которых размещаются резервуары. В таком случае возможны проливы нефтепродуктов в грунт с их последующем загрязнением и попаданием поллютантов в грунтовые воды. В этой связи актуально проведение строительных работ площадок под резервуары с предварительным осуществлением комплекса мероприятий по укреплению грунтов. Целью исследования является систематизация современных технологий укрепления грунтов площадок под резервуары хранения нефтепродуктов.
К основным современным способам крепления грунтов относят глубинные и поверхностные методы, выбор которых производится по результатам анализа физико-механических показателей грунтов. Так, технологические сооружения могут сооружаться в грунтах мягкого связного, рыхлого несвязного, скального и полускального типов. Основной тип грунта для емкостей хранения нефтепродуктов представлен рыхлыми несвязными и мягкими связными грунтами [1, 2].
Проблемы при строительстве площадок под резервуары в рыхлых несвязных грунтах в виде песков, гравийных, щебневых и галечниковых материалов связаны с низкой плотностью и рыхлостью сложения пород, повышенной водопроницаемостью и обводненностью, малой устойчивостью, склонностью к разжижению. Такие изменения грунта приводят к отсадке резервуаров хранения нефтепродуктов и нарушению устойчивости. Мягкие связные грунты отличаются низким сопротивлением к деформации, недостаточной несущей способностью и малой прочностью за счет высокого содержания воды.
Для повышения несущей способности грунтов площадок под резервуары хранения нефтепродуктов применяют различные технологии уплотнения и улучшения качества грунтов, армирования оснований или
организации стабилизирующих прослоек для снижения деформации и просадки грунтов. На примере рыхлых несвязных грунтов, особенности которых приводят к нарушению устойчивости и вертикальности [3] резервуаров, произведен обзор современных технологий их улучшения.
Одним из основных способов подготовки площадок для резервуаров хранения нефтепродуктов, в связи с высокой обводненностью рыхлых несвязных грунтов, является их осушение. Данная технология является традиционной для пород низкой устойчивости, высокой ползучести и текучести и используется для карьеров, котлованов, шахт и др. При осушении возводятся дренажные системы для перехвата подземных вод или снижения их уровня на заданную глубину. Системы могут быть трубчатые, кольцевые, площадные и пр., а также полностью либо частично перекрывать водоносный горизонт [4].
Другим способом улучшения грунтов площадок под резервуары хранения нефтепродуктов является механическое уплотнение -трамбованием, укаткой, вибрированием, когда достигается нужная плотность прилегания частиц пород, снижается пористость, растет несущая способность грунтов, как на намывных, так и на насыпных территориях [5].
Следующей возможной технологией является глинизация тампонажем и кольматажем, что помогает снизить проницаемость рыхлых грунтов, укрепить валунные, щебнистые, галечные составляющие. Технология предполагает вмывание частиц глины в пространство между ними для заполнения пустот и снижения пористости, что одновременно снижает проницаемость и повышает устойчивость площадок под резервуары. Существуют также технологии, направленные на улучшение свойств грунтов введением гранулометрических добавок. В грунт вводятся различные типы песка, щебня, гравия, для снижения пористости и повышения плотности.
Ряд технологий предполагает введение полимерных компонентов для снижения водопроницаемости. Например, метод холодной битумизации предполагает введение растворов битума через специальные инъекторы -погружаемые в грунт скважины. При этом битумные частицы, за счет значительно меньших размеров (до 40 раз) по сравнению с грунтовыми породами, заполняют пространство пор, снижая проницаемость грунтов. Аналогична технология обработки грунта композициями на основе цемента для увеличения несущей способности пористых пород площадок для резервуаров хранения нефтепродуктов [6].
В данном случае заполнение цементными композициями происходит путем возведения грунтоцементных свай, на основе предварительных физико-механических исследований проб, расчетов параметров бурения и нагнетания для эффективного распределения композиции в поровом пространстве и закрепления грунта. Анализ качества технологических работ по данному способу оценивается посредством оценки контрольных скважин, отражающих степень наполненности композициями грунтов и уровень
устойчивости ствола скважины. Схожая технология может потребовать использования известково-цементных композиций, а также модифицированных цементных растворов с упрочнителями и пластификаторами [7].
Технология двухрастворной силикатизации грунтов площадок под резервуары нефтепродуктов предполагает укрепление песчаных территорий, повышения их несущей способности, снижения проницаемости посредством введения отверждающихся гидроокислов кремниевой кислоты, когда через скважины-инъекторы осуществляется нагнетание кальция хлористого и натрия силиката (жидкого стекла). На первой стадии силикат натрия выгоняет из пород воду, на второй стадии хлористый кальций выдавливает избыточное жидкое стекло. Реакция вышеуказанных веществ натрия и кальция приводит к образованию гидрогеля, цементирующего песок при твердении [8].
В связи с развитием промышленности синтетических материалов наиболее современными представляются технологии закрепления грунтов площадок синтетическими веществами, в частности смолами. В качестве смол могут использоваться таловые пеки, эпоксидные, фурфурол-анилиновые смолы и пр., под действием которых снижается проницаемость и повышается несущая способность и закрепление грунтов. Работы по данной технологии подготовки грунта площадки для резервуаров хранения нефтепродуктов заключаются в использовании раствора смолистого крепителя и отвердителя в виде соляной кислоты, при взаимодействии которых и прогревании поверхностного слоя синтезируется отверждающийся гель, с низким параметром проницаемости и повышенной прочностью [9].
В случае, когда приведенные в данном исследовании технологии упрочнения слабых грунтов при строительстве площадок для резервуаров хранения нефтепродуктов технически нецелесообразны или экономически не эффективны, а также при укреплении небольших площадок, где не требуется масштабного улучшения грунтов, используется технология замещения. Данная технология предполагает механическую выемку грунтов, на основе расчетного определения объема грунта, необходимого для удаления и замены для достижения заданной несущей способности основания.
Таким образом, возможность строительства надежных и долговечных площадок для резервуаров хранения нефтепродуктов определяется качеством грунтов. Для снижения пористости, проницаемости, повышения прочности и выносливости грунтов существует набор современных технологий, в том числе осушение, механическое уплотнение, тампонаж и кольматаж глинами, битумизация, цементация, силикатизация, введение закрепляющих смол.
Использованные источники:
1. Дубровская Н.В. и др. Синергетический эффект в системе «дорожная
одежда - основание» // ИЗВЕСТИЯ ВНИИГ. - 2007. - Т. 247. - С. 110-119.
2. Кругликов В.Н. Промышленная экология и рациональное природопользование. - СПб, НПО «Профессионал», 2009. — 364 с.
3. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. - Л.: Недра, 1970. - 496 с.
4. Грацианский М.Н. Инженерная мелиорация. - М.: Стройиздат, 1965.- С. 263.
5. Хуснуллина А.Р. Обеспечение безопасного хранения нефтепродуктов, используемых при эксплуатации сэу, и их отходов...Дисс. канд. техн. наук: 05.08.05. Санкт-Петербург, 2016. - 126 с.
6. Сольский С.В. Вторичное освоение техногенно-нагруженных территорий. СПб.: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», 2011. - 324 с.
7. Иванов А.И. Основание и разработка технологии и техники ликвидации катастрофических поглощений при бурении разведочных скважин: Автореферат дисс. канд. техн. наук: 25.00.15. Санкт-Петербург, 2009. - 20с.
8. Ратов Б.Т. и др. Импортозамещающие реагенты для приготовления буровых промывочных жидкостей и тампонажных растворов на основе полимерных композиций нового поколения // Народное хозяйство Республики Коми. - 2013. - № 3-4. - С. 202-205.
9. Вишневская Н.С. и др. Сооружение и ремонт резервуарных парков, терминалов и газохранилищ: учебное пособие. Ухта. УГТУ, 2014. - 126 с.
