§ 61. Нагнетание за обделку
Для обеспечения совместной работы обделки и окружающей породы и предотвращения ее осадок все пустоты за обделкой, а также за оставляемыми элементами временной крепи следует тщательно заполнять. Это достигается нагнетанием за обделку цементно-песчаного раствора, слой которого одновременно способствует более равномерному распределению горного давления, уменьшает водопроницаемость окружающих пород и защищает обделку от агрессивных подземных вод.
Нагнетание выполняют в два приема: первичное (цементно-песчаные растворы) и контрольное (цементное молоко). Целью контрольного нагнетания, которое проводят под повышенным давлением, является заполнение пустот и трещин, оставшихся после первичного нагнетания, и обеспечение совместной работы системы «обделка—порода».
К моменту производства контрольного нагнетания горное давление на обделку обычно стабилизируется. Контрольное нагнетание может вызвать в отдельных случаях неравномерное возрастание контактных напряжений по контуру обделки, причем увеличение и неравномерность их распределения тем больше, чем выше крепость окружающих пород и чем больше величины переборов.
В благоприятных условиях процесс нагнетания за монолитную обделку может быть упрощен. Так, например, в скальных породах бока выработки обычно не закрепляют досками и стены обделки (бетонируемые в передвижных формах с подачей бетонной смеси бетоноукладочными машинами под давлением и с тщательным вибрированием) плотно, без зазоров примыкают к породе. В этом случае нагнетание необходимо главным образом за сводчатую часть обделки, где можно оставлять доски, предупреждающие местные вывалы из кровли, и где образуются зазоры вследствие усадки, а также осадки свежеуложенной бетонной смеси под действием собственного веса.
Цемент для нагнетания выбирают с учетом агрессивности подземных вод марки — 400—500.
Состав растворов назначают в зависимости от типа и обводненности обделки. Первичное нагнетание за монолитную бетонную и сборную железобетонную обделки производят цементно-песчаным раствором состава: 1 : 2, за сборную чугунную обделку — состава 1 : 3, контрольное нагнетание во всех случаях — цементным молоком (состав 1 : 0).
Для облегчения нагнетания, уменьшения расслаиваемости раствора и возможности регулирования сроков схватывания в раствор и цементное молоко вводят специальные добавки, придающие им требуемые свойства.
В качестве добавок при нагнетании за необводненную монолитную обделку служат термополимер, мылонафт, бентонитовая глина или хлористый кальций. В случае обводненных обделок применяют разные добавки: при первичном нагнетании — алюминат натрия, хлористый кальций, хризотиловый асбест, при контрольном нагнетании — хлористый кальций, смолу МФ-17 или фуриловый спирт с соответствующими отвердителями.
Наибольшее распространение имеют хлористый кальций (добавляемые в количестве 2 % массы цемента) и алюминат натрия (3 % массы цемента), ускоряющие схватывание и раннее твердение раствора, а также повышающие его водонепроницаемость. Алюминат натрия, увеличивающий содержание гелеобразных составляющих, цементного камня, предотвращает расслоение и уменьшает размываемость раствора, а также увеличивает его морозостойкость, что имеет особенное значение при сооружении монолитных обделок железнодорожных тоннелей, подвергающихся значительным колебаниям температуры.
Первичное нагнетание выполняют под давлением 5 кгс/см2 пневматическими аппаратами с непрерывным перемешиванием раствора, к которым относится, например, аппарат Дмитровского завода (рис. 211).
Пневматический растворонагнетатель представляет собой горизонтальный цилиндр 1, имеющий загрузочную воронку 2, закрываемую конусным затвором 3. Загрузка цилиндра производится сухой смесью (цемент и песок), доставляемой в закрытых контейнерах. Внутри растворонагнетателя находятся вращающиеся лопасти
Рис. 211. Пневматический аппарат для нагнетания раствора за обделку
Для контрольного нагнетания применяют двухплунжерный насос Ленметростроя, который работает в комплексе со специальной растворомешалкой емкостью 500 л и обеспечивает давление до 16 кгс/см
Нагнетаемый раствор подается по резиновым шлангам диаметром не менее 50 мм к отверстиям, оставленным в обделке при бетонировании или пробуренным после ее раскружаливания.
При бетонировании в обделку закладывают стальные трубки диаметром 40—50 мм с резьбой на конце, выступающие внутрь тоннеля на 5—8 см. При наличии трубки шланг присоединяют к ней на резьбе при помощи муфты, при отсутствии трубки — при помощи патрубка, закрепляемого в отверстии обжатием резинового кольца (рис. 212).
Рис. 212. Закрепление штуцера в шпуре: 1 — резина; 2 — резьбовая связь; 3 — шланг; 4 — рукоятка
Отверстия для нагнетания располагают через 2 м в шахматном порядке. Первичное нагнетание за монолитную обделку производится после достижения ею проектной прочности на участке длиной 20—30 м. Нагнетание ведут одновременно по обе стороны от оси тоннеля за стены и свод. За обратный свод нагнетание не делают.
Порядок нагнетания за монолитную обделку показан на рис. 213. В числах, стоящих у шпуров, первая цифра (арабская для первичного и римская для контрольного нагнетания) обозначает номер горизонтального или вертикального ряда, вторая цифра — номер шпура в ряду.
Рис. 213. Схема очередности нагнетания
Первичное нагнетание за стены ведут горизонтальными рядами, начиная с нижнего на высоте 1 м выше подошвы стен, до отказа при предельном давлении. По окончании первичного нагнетания за стены начинают нагнетание за свод кольцевыми рядами (через один ряд).
Контрольное нагнетание делают после отвердения раствора первичного нагнетания (не ранее чем через двое суток) до прекращения поглощения цементного молока в течение 10—15 мин при предельном давлении. После окончания нагнетания отверстия заполняют раствором на всю глубину, выступающие концы трубок срезают и заштукатуривают.
Качество работ по нагнетанию проверяют нагнетанием цементного молока через дополнительно пробуренные шпуры, которые не должны принимать его при предельном давлении. При возведении бетонной обделки по частям допускается производить нагнетание за части обделки до полного ее возведения.
Таблица ГЭСН 29-01-199 Контрольное нагнетание для всех видов обделки «ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТНЫЕ СМЕТНЫЕ НОРМЫ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. СБОРНИК N 29. ТОННЕЛИ И МЕТРОПОЛИТЕНЫ. КНИГА I. ГЭСН-2001-29» (утв. Госстроем РФ 01.01.2002) (Раздел 01 части 4-10, Раздел 04)
действует Редакция от 01.01.1970 Подробная информация| Наименование документ | «ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТНЫЕ СМЕТНЫЕ НОРМЫ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. СБОРНИК N 29. ТОННЕЛИ И МЕТРОПОЛИТЕНЫ. КНИГА I. ГЭСН-2001-29» (утв. Госстроем РФ 01.01.2002) (Раздел 01 части 4-10, Раздел 04) |
| Вид документа | нормы |
| Принявший орган | госстрой рф |
| Номер документа | ГЭСН-2001-29 |
| Дата принятия | 01.01.1970 |
| Дата редакции | 01.01.1970 |
| Дата регистрации в Минюсте | 01.01.1970 |
| Статус | действует |
| Публикация |
|
| Навигатор | Примечания |
Таблица ГЭСН 29-01-199 Контрольное нагнетание для всех видов обделки
Состав работ:
01. Бурение шпуров.
02. Приготовление раствора.
03. Нагнетание раствора.
04. Спиливание трубок для нагнетания (при обделке из монолитного бетона).
05. Забивка деревянных пробок.
06. Передвижка тележки (нормы 1,2).
07. Заделка отверстий для нагнетания.
Измеритель: 100 м2наружной поверхности обделки
Контрольное нагнетание за обделку тоннелей диаметром:
29-01-199-1 до 4,5 м
29-01-199-2 более 4,5 м
29-01-199-3 Контрольное нагнетание за обделку шахтных стволов
| Шифр ресурса | Наименование элемента затрат | Ед. измер. | 29-01-199-1 | 29-01-199-2 | 29-01-199-3 |
| 1 | Затраты труда рабочих-строителей | чел.-ч. | 34,3 | 39,38 | 34,85 |
| 1.1 | Средний разряд работы | 4,7 | 4,7 | 4,7 | |
| 3 | МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ | ||||
| 100601 | Молотки бурильные легкие при работе от стационарных компрессорных станций | маш.-ч | 4,38 | 4,98 | 4,62 |
| 250902 | Тележки вспомогательные станционные | маш.-ч | 13,82 | 12,05 | — |
| 252503 | Насосы для строительных растворов производительностью 6 м3 /час | маш.-ч | 13,82 | 12,05 | 14,55 |
| 261200 | Поддержки для переносных перфораторов пневматических | маш.-ч | 4,38 | 4,98 | 4,62 |
| 331542 | Станки для заточки бурового инструмента | маш.-ч | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| 030703 | Лебедки вспомогательные шахтные с тяговым усилием 13,73 (1,4) кН (т) | маш.-ч | 2,1 | 2,28 | 2,27 |
| 4 | МАТЕРИАЛЫ | ||||
| 101-1305 | Портландцемент общестроительного назначения бездобавочный марки 400 | т | 3,3 | 3,58 | 3,58 |
| 411-0001 | Вода | м3 | 1 | 1,1 | 1,1 |
| 102-0029 | Пиломатериалы хвойных пород. Брусья обрезные длиной 4-6,5 м, шириной 75-150 мм, толщиной 100, 125 мм III сорта | м3 | 0,004 | 0,004 | 0,004 |
| 109-0154 | Сталь буровая пустотелая марки 55С2, шестигранная, наружный размер 22 мм, внутренний диаметр 6,5 мм | кг | 0,11 | 0,13 | 0,12 |
| 109-0050 | Коронки типа КТШ46-31км | шт. | 0,13 | 0,15 | 0,14 |
Тампонажные растворы в тоннелестроении
Опубликовано 19 февраля 2020, среда
Развитие крупных городов в современном мире неразрывно связано с активным освоением подземного пространства. В Москве протяженность одних только линий метрополитена планируется увеличить более чем на 100 километров и ввести в действие более 60 станционных комплексов. Помимо линий метрополитена подземная инфраструктура включает в себя такие ответственные и протяженные сооружения, как кабельные и канализационные коллекторы, автодорожные тоннели и т.д.
Современное строительство подземных инженерных сооружений ведется с применением механизированных тоннелепроходческих комплексов (ТПМК). Одной из особенностей применения данных комплексов является образование в процессе проходки между внешней поверхностью обделки и породным массивом так называемого технологического зазора. Размер технологического зазора может достигать 350 мм, что составляет от 2 до 15% от внутреннего объема тоннеля.
Строительство метрополитена всегда ведётся в районах с уже сложившейся инфраструктурой, располагается в непосредственной близости от действующих транспортных магистралей, напорных газо- и водопроводов, кабельных и канализационных коллекторов, а значит малейшее смещение уровня земной поверхности может привести к катастрофическим последствиям.
Просадки, возникающие при проходке тоннелей с помощью ТПМК можно разделить на четыре группы:
- просадки, возникающие перед забоем щита;
- просадки, проявляющиеся на уровне оболочки щита;
- просадки, возникающие из-за неправильного или несвоевременного тампонажа заобделочного пространства.
- долговременные просадки, реализующиеся после удаления ТПМК на значительное расстояние.
Большая часть просадок земной поверхности, возникающих в результате щитовой проходки, происходят из-за некачественного или несвоевременного тампонажа заобделочного пространства.
Качественное заполнение пространства за обделкой тоннеля решает основные проблемы всей проходки, потому что позволяет снизить просадки грунта вокруг тоннеля и обеспечить равномерный контакт между обделкой и грунтом. Современные ТПМК с грунтопригрузом позволяю выполнять заполнение заобделочного пространства в продольном направлении через трубопроводы, находящиеся в оболочке щита, благодаря чему нагнетание производиться одновременно с движением ТПМК.
Проводить работы по нагнетанию растворов за обделку тоннеля следует с учётом требований ВСН 132-92 «Правила производства и приёмки работ по нагнетанию раствора за тоннельную обделку», требований СТО НОССТРОЙ 2.27.19-2011 «Сооружение тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами с использованием высокоточной обделки» и положений Технологического регламента на проходку, разрабатываемого научно-исследовательскими институтами под каждый проект с учётом его специфики.
При выполнении различных проектов необходимо учитывать:
- инженерно-геологические условия трассы тоннеля,
- характеристики грунта,
- объём нагнетания,
- скорость проходческих работ и др.
В результате анализа этих данных определяются физико-механические характеристики тампонажных растворов. Состав раствора и процедуры нагнетания должны обеспечивать постоянную и равномерную подачу раствора по линиям нагнетания, что позволит гарантировать эффективную работу всей системы и снизить необходимость в её чистке.
После утверждения состава исходного тампонажного раствора важно выдержать такие характеристики как:
- сроки схватывания,
- однородность,
- водоотделение,
- высокую подвижность и сохранение способности к перекачке насосами в течение времени, назначаемого по условиям транспортировки тампонажного раствора к забою.
При этом важно помнить, что применение правильно подобранного раствора может оказаться не эффективным при отсутствии надлежащего контроля и несоблюдении технологического процесса.
Тампонажный раствор производится на растворном узле и транспортируется в хвостовую часть ТПМК, откуда уже подаётся в заобделочное пространство. Нагнетание раствора — это динамический процесс, параметры которого необходимо контролировать и систематически сопоставлять с проектными величинами. Контроль фактического объёма поданного раствора и сопоставление его с расчётным объемом помогает избежать проседания поверхности грунта. Объём раствора необходимый для заполнения пространства между выработкой и поверхностью обделки рассчитывается с учётом водопроницаемости грунта, так как превышение объёмов подаваемого раствора, в сравнении с расчётной величиной, может указывать на перебор грунта, что приводит соответствующим мероприятиям с ТПМК.
Кроме того, проходчикам приходится сталкиваться с такими проблемами как:
- нестабильное качество поставляемых материалов,
- постоянная корректировка составов под меняющиеся условия проходки,
- сложности с транспортировкой тампонажных растворов из-за того, что строительство производится в местах плотной застройки.
Сегодня ЛафаржХолсим Россия принимает активное участие в реализации инфраструктурных проектов, в том числе и строительстве метрополитена, в качестве надежного поставщика строительных материалов и комплексных решений.
Проанализировав потребности производителей работ и технологические особенности реализации проектов строительства транспортных тоннелей, компания разработала новую линейку продуктов INTROMIX.
INTROMIX — линейка продуктов тампонажных растворов для нагнетания за обделочное пространство при сооружении транспортных тоннелей, метрополитенов, коллекторных тоннелей, шахтных стволов и других подземных инженерных сооружений.
Преимущества решения INTROMIX:
- обеспечивает равномерную передачу горного давления на обделку тоннеля;
- oпредупреждает деформацию обделки и окружающего горного массива;
- повышает качество гидроизоляции обделки;
- создает дополнительную защиту обделки от коррозионного воздействия грунтов.
Решение INTROMIX включает в себя ряд продуктов и услуг:
- Консультация и подбор составов тампонажных растворов с учетом инженерно-геологических условий проекта и специфики технологического процесса производства работ по нагнетанию.
- Поставка сырьевых материалов (цемент, песок).
- Поставка многокомпонентных вяжущих и сухих смесей для производства тампонажных растворов.
- Установка мобильного растворно-смесительного узла непосредственно на площадке строительства, поставка сырьевых компонентов, производство и поставки тампонажного раствора «под ключ».
Все сырьевые компоненты и конечные свойства растворов имеют стабильные показатели и эффективно подходят для применения в вариативных инженерно-геологических условиях проходческих работ и при использовании различного технологического оборудования.
Все составы тампонажного раствора разрабатываются в специализированной цементно-бетонной лаборатории и соответствуют требованиям нормативно-технической документации. Все работы выполняются в соответствии с Техническим регламентом и Стандартом организации на производство и применение материала, согласованными с Филиалом АО «ЦНИИС «НИЦ Тоннели и метрополитены».
Поделиться в соцсетях:
Осушение грунтового массива и гидроизоляция тоннелей
Опыт эксплуатации транспортных тоннелей показывает, что появление и развитие большинства дефектов, снижающих эксплуатационную надежность тоннеля, является следствием проникновения подземных вод в тоннель. Обделка тоннеля, кроме восприятия различного рода нагрузок и воздействий, должна препятствовать проникновению воды внутрь тоннеля. Однако даже в относительно благоприятных гидрогеологических условиях монолитные бетонные обделки транспортных тоннелей без специальных мероприятий по их гидроизоляции не могут служить преградой подземным водам. Методы предотвращения поступления воды в тоннель можно разделить на два основных направления (рис. 8.4).
Мероприятия первого направления предусматривают перехват и организованный отвод атмосферных осадков на поверхности, а также в грунтовом массиве вблизи тоннельной обделки или непосредственно за обделкой. Основными из них являются поверхностный водоотвод и глубинный дренаж. Работы по устройству и содержанию поверхностного отвода выполняют и процессе текущего содержания тоннеля. К работам капитального ремонта относится устройство систем глубинного дренажа.
Глубинные дренажи применяют, как правило, когда подземные воды залегают выше основания тоннеля. Дренирование подземных вод осуществляется различными способами при помощи дренажных штолен, заобделочных прорезей, каптажных скважин и фильтров. Дренажные выработки устраивают, если расположение водоносного слоя в фунтовом массиве определено точно и имеется возможность перехватить водный поток. Размещение дренажных выработок принимают на основании гидрогеологических расчетов с учетом положения водоносного горизонта. обводняемых участков тоннеля и мест выхода сосредоточенных течей в тоннель. Дренажные штольни располагают со стороны притока подземных вод на такой высоте, чтобы кривая депрессии оказалась ниже основания тоннеля.
В случае отсутствия явно выраженного горизонта подземных вод или наличия нескольких таких гори зонтов применяют систему дренажных выработок в несколько ярусов. Дренажные выработки дополняют вертикальными или веерными скважинами (рис. 8.5). Заобделочные дренажные прорези должны быть расположены вне зоны сезонною промерзания фунта (рис. 8.6). В противном случае это приводит к перемерзанию путей фильтрации и создает опасность наледеобразования в тоннеле. Следует учитывать, что близкое расположение дренажных прорезей и штолен к обделке может привести к несимметричным нагрузкам на обделку, образование деформаций и трещин.
Размеры поперечного сечения дренажных штолен целесообразно принимать из условий их проходки механизированным способом и возможности эксплуатации после завершения строительства в качестве вентиляционных каналов или аварийных выходов. В подошве штольни устраивают лоток для отвода поступающей воды. В условиях сурового климата входы в штольни и лотки утепляют.
Тампонаж грунтового массива. Тщательное зaполнение пустот, пор и трещин в прилегающем к обделке грунтовом массиве не только улучшает условия статической работы конструкции, но и существенно препятствует проникновению подземных вод внутрь тоннеля. Из-за разнообразия инженерно-геологических условий, в которых проводится инъекция, а также целей применения (закрепление грунта или повышения водонепроницаемости) выбор конкретного состава инъекицонного раствора в каждом конкретном случае представляет довольно трудную задачу.
Как правило, тампонаж пустот и инъекционное закрепление фунта за обделкой являются первоочередными мероприятиями, которые планируют при капитальном ремонте тоннеля. Сущность способа тампонирования заключается в искусственном заполнении пустот, трещин и пор грунтового массива путем инъекции в него материала, способного со временем затвердевать, не только повышая тем самым его прочностные характеристики, но и препятствуя движению подземных вод к обделке. Для этого в массиве через обделку по определенной схеме бурят специальные скважины, через которые нагнетают раствор (рис. 8.7). Давление нагнетания принимают в 2—3 раза больше гидростатического давления подземных вод. Конструкция инъекционной скважины показана на рис. 8.8.
Тампонажный раствор, распространяясь на определенное расстояние от скважин, заполняет пустоты и трещины в прилегающем к обделке грунтовом массиве. После затвердения раствора физико-механические характеристики грунта существенно повышаются, а водопроницаемость грунтового массива в значительной степени снижается. Таким образом, достигается двойной эффект: во-первых, усиление всей системы «обделка — грунтовый массив», так как за счет плотного контакта обделки с грунтом восстанавливается их совместная работа, стабилизируется горное давление, выравниваются напряжения в сечениях обделки, во-вторых, создание защитной гидроизоляционной завесы, препятствующей проникновению подземных вод внутрь тоннеля, Успешные результаты при тампонировании зависят от достоверности знаний инженерно-геологических и гидрогеологических свойств грунтового массива. Тампонажные работы выполняют в основном в пористых, трещиноватых и трещиновато-пористых грунтах.
В зависимости оттого, какой материал нагнетают в грунтовый массив. различают следующие виды тампонирования: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация. Несмотря на огромный опыт тампонажа заобделочного грунтового массива, накопленный в отечественной и зарубежной практике, теоретические основы способа разработаны недостаточно. Эффективность тампонирования во многом определяется производственным опытом и навыками подбора тампонажных растворов с такими свойствами, которые наиболее полно соответствовали бы основным требованиям, предъявляемым к ним. Так, тампонажные растворы должны быть устойчивыми к агрессивному воздействию подземных вод, не пропускать через себя воду после затвердевания; схватываться в определенные сроки, предусмотренные режимом и условиями тампонирования; плотно заполнять все пустоты и трещины; не выдавливаться под действием гидростатического давления подземных вод; легко перекачиваться насосами. Они должны быть подвижны, проникать в мелкие поры и трещины, при необходимости легко разбуриваться, обеспечить тампонажные работы с минимальными затратами средств и времени.
Тампонажные растворы являются системами особою рода. Первоначально они представляют собой механические смеси, затем после затворения водой переходят в пластическое состояние и далее, после нагнетания в массив, превращаются в камень. Поэтому при проектировании и подборе тампонажных растворов необходимо знать их свойства как в пластичном, так и в затвердевшем состоянии. Обычно к свойствам тампонажних растворов в пластическом состоянии относятся вязкость, тиксотропия, стабильность, в затвердевшем состоянии — сроки схватывания. выход тампонажного камня, содержание воды в тампонажном камне, прочность и водопроницаемость тампонажного камня.
В зависимости от того, какой материал нагнетают в грунтовый массив. различают следующие виды тампонирования: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация.
В наибольших объемах применяют цементацию грунтов. В фунтовый массив нагнетают цементные растворы, которые, заполнив полости и трещины, затвердевают и образуют водонепроницаемый массив зацементированного грунта. Цементацию целесообразно применять в крепких трещиноватых горных породах с размером трещин не менее 0,1 мм и скорости движения подземных вод менее 600 м/сут; в гравийно-галечных породах с размером зерен более 2 мм при условии, что поры между зернами свободны от глинистых или песчаных частиц, а также в крупнозернистых песках, диаметр зерен которого более 0,8 мм.
Растворы нагнетают в два этапа (первичное и контрольное нагнетание). Первичное нагнетание проводят цементно-песчаным раствором в целях заполнения пустот на контакте обделки с поверхностью выработки. Нагнетание производят насосом, обеспечивающим подачу раствора с давлением до 0,5 МПа. Контрольное нагнетание выполняют цементным раствором для заполнения мельчайших трещин и пустот, образовавшихся в результате твердения и усадки раствора первичного нагнетания. Нагнетание производят насосом, подающим раствор под давлением до 1 МПа.
Как правило, в сильно обводненных грунтах цементация дает лишь временный эффект на срок не более 5 лет, что объясняется трещинообразованием в цементном камне.
Сущность глинизации состоит в том, что в горные породы вместо цементного раствора нагнетают водный раствор глины (преимущественно с использованием растворов бентонитовых глин). Достоинство способа состоит в том, что для тампонирования порол может быть использована дешевая местная глина, а также то, что глина способна противостоять действию агрессивных вод, разрушающих даже специальные цементы. К недостаткам глинизации можно отнести малую сопротивляемость глинистого тампонажного камня внешнему давлению, а также ненадежность тампонирования тонкотрещиноватых горных пород. В связи с этим глинизацию целесообразно применять только в карстовых породах или в породах с весьма крупными тектоническими трещинами в качестве предварительного этапа тампонажа.
Сущность битумизации заключается в том, что в трещиноватые породы через скважины нагнетают расплавленный битум. Попадая в заполненные водой трещины или пустоты горных пород, горячий битум, остывая, отвердевает и, таким образом, делает массив фунта водонепроницаемым. Способ рекомендуется в скальных грунтах с раскрытием трещин более 3 мм при значительных скоростях движения и агрессивности подземных вод. Перед началом нагнетания битумную смесь нагревают в специальных котлах до температуры 140…190 °C и в расплавленном виде насосом нагнетают в скважины. Однако способу битумизации присущи крупные недостатки. Основными из них являются производственные неудобства, связанные с использованием горячего битума и подогрева его в процессе нагнетания. Поэтому способ не нашел широкого применения и носит эпизодический характер.
Сущность силикатизации основывается на применении неорганических высокомолекулярных соединений силикатных растворов жидкого стекла и их производных, которые при соединении с коагулянтом образуют гель кремниевой кислоты, цементирующей частицы фунта. Нагнетание растворов ведут по двум схемам: однолинейной или двухлинейной.
При однолинейной (рис. 8.9) схеме силикатизации в грунт закачивается один гелеобразный раствор, приготовленный из смеси силиката натрия с коагулянтом (однофосфорная, кремнефтористоводородная кислоты или алюминат натрия). При смешивании этих растворов в заданное время, зависящее от количества коагулянта, происходит образование геля кремниевой кислоты. Закрепленный на основе силиката натрия и кремнефтористоводородной кислоты грунт препятствует поступлению воды к обделке и имеет прочность на сжатие 2…5 МПа. Однолинейный способ силикатизации применяют для создания водонепроницаемых завес в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 50 м/сут. Однолинейную силикатизацию можно применять для тех же целей в лессовых фунтах. В этом случае в грунт нагнетают силикат натрия. Гель образуется за счет реакции силиката натрия с сернокислыми солями, которые обычно имеются в лессовых фунтах и. таким образом, заменяют собой раствор хлористого кальция.
При двухлинейной (рис. 8.10) схеме силикатизации через перфорированные трубы (иньекторы), погруженные в грунт на заданную глубину, закачивают поочередно компоненты разных составов (А и Б), которые смешиваются при выходе из сопла. Так, образуемый в результате смешивания растворов силиката натрия и коагулянта — хлористого кальция гель кремниевой кислоты придает фунту прочность при сжатии, равную 1,5…5 МПа, и водонепроницаемость. Двухлинейный способ силикатизации применяют для упрочнения песков с коэффициентом фильтрации 2…80 м/суг, в которых скорость движения подземных воя менее 5 м/суг.
При двухлинейной схеме нагнетания силикатных растворов эффективным является введение в состав раствора синтетических смол. Так, при упрочнении неустойчивых тектонически нарушенных зон обводненных скальных грунтов успешно применяют полимерную органоминеральную композицию «Монолит-3». Готовит композицию смешением компонентов А и В в равных объемах. Компонент А представляет собой раствор полиизоцианата в пропилен карбонате, компонент В — водный раствор жидкого стекла с добавкой пластификатора СДБ. Применение растворителя полиизоцианата пропилен карбоната позволяет уменьшить вязкость компонентов в 2,5—3 раза.
Сущность газовой силиканизации состоит в том, что в грунт, подлежащий закреплению, через забитые в него иньекторы или пробуренные и специально оборудованные скважины нагнетается углекислый газ для предварительной активизации грунта. Затем нагнетают раствор силиката натрия и, наконец, вторично углекислый газ для отвердения раствора силиката натрия. Закрепленные способом газовой силикатизации песчаные и лессовые грунты приобретают прочность, водоустойчивость и водонепроницаемость.
Сущность смолизации заключается в том, что в массив горных пород нагнетают водные растворы высокомолекулярных органических соединений (смол) с добавками коагулянтов. В результате химических реакций, происходящих в массиве горных пород, смолы переходят из жидкого в твердые состояния. В итоге грунтовый массив упрочняется, уменьшается его водонепроницаемость и увеличивается прочность. Так, пески, закрепленные синтетическими смолами, обладают прочностью на сжатие до 5 МПа в зависимости от типа песков и смол. Способ смолизации может применяться к трещиноватых крепких породах, раздельно-зернистых и даже пористых породах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 50 м/сут. Следует от метить, что, несмотря на высокую стоимость, смолизация находит все более широкое применение для упрочнения грунтов в различных областях строительства.
Гидроизоляция тоннелей. Устройство гидроизоляции обделки является самым надежным способом исключения фильтрации воды в тоннель. Гидроизоляцию обделки эксплуатируемого тоннеля из монолитного бетона или железобетона выполняют нанесением на ее внутреннюю или наружную поверхность различных изоляционных материалов, а гидроизоляцию сборных обделок — за счет водонепроницаемости стыков. На внутренней или наружной поверхности монолитной бетонной обделки создают водонепроницаемые покрытия из различного рода мастик, пленок и оболочек.
При реконструкции тоннелей с полным переустройством обделки целесообразно применить наружную пленочную гидроизоляцию. Предотвращение фильтрации волы через бетон обделки является важным условием се долговечности. Так, при реконструкции тоннелей на Транссибирской магистрали и Северокавказской железной дороге применили водонепроницаемую пленку типа «Aгруфлекс» толщиной 2,2 мм фирмы Romex (Германия). Для снятия гидростатического давления и защиты пленки от повреждения между временной крепью и пленкой укладывали слой геотекстиля толщиной 4 мм. Общий вид наружной гидроизоляции обделки и схема расположения слоев показаны на рис. 8.11.
Наружная гидроизоляция предпортальных колец обделки устраивается до засыпки их грунтом и выполняется нанесением битумных мастик. Гидроизоляцию устраивают из двух слоев горячей или холодной битумной мастики марки C-IV слоями 1,5…3 мм. Заслуживает внимания применение водно-битумных суспензий, позволяющих создавать устойчивые битумные покрытия на обводненных поверхностях. Весьма эффективна в этом случае и оклеечная гидроизоляция в виде, например, полотнищ стеклоизола.
В последнее время появились новые кольматирующие (заполняющие поры в бетоне) и упрочняющие материалы для гидроизоляционных покрытий, наносимых на внутреннюю поверхность бетонных обделок. К таким материалам относятся растворы проникающего действия на основе латексов и полимерных составов. В подземных сооружениях применяют такие кольматирующие материалы, как «Сидор», «Кольматрон» и др. Однако следует отметить, что массовому применению любого нового материала должна предшествовать опытная проверка его использования в конкретных условиях.
В качестве альтернативы пленочной гидроизоляции в последние годы разработан полимерный гидроизоляционный водный состав, модифицированный цементом, который можно наносить на изолируемую поверхность методом набрызга. Основой состава служит этилен вин иловый ацетатный сополимер с быстротвердеющим цементом. После нанесения состав формирует сцементированный слой, препятствующий проникновению воды. Отличная двухсторонняя адгезия к бетону, а также эластичность от 80 до 140 % в широком диапазоне температур позволяет использовать этот материал в качестве промежуточной гидроизоляции между набрызгбетонной кренью и обделкой.
Гидроизоляционный материал поставляется к месту работ в форме порошка и вступает в реакцию с водой перед распылительным соплом, как при нанесении набрызгбетона по «сухой» технологии. Хорошее сцепление материала с грунтом и защитным слоем набрызгбетона позволяет использовать его и при капитальном ремонте безобделочных тоннелей.
Для тоннелей, расположенных выше уровня грунтовых вод или в грунтах низкой водопроницаемости. наносимая набрызгом гидроизоляция может использоваться как трехслойная конструкция (рис. 8.12). В этих условиях гидроизоляционное покрытие толщиной 3…5 мм наносят на первичный слой набрызгбетонной обделки. По слою гидроизоляции наносят второй слой набрызгбетона или фибронабрызгбетона. За счет высокой адгезии между гидроизоляцией и двумя слоями бетона трехслойная обделка способна воспринимать гидростатическое давление до 1,5 МПа.
Для тоннелей с интенсивной инфильтрацией и высоким гидростатическим давлением может быть рекомендовано решение, показанное на рис. 8.13. Слой гидроизоляционного покрытия толщиной 3…5 мм наносят на водоотводящий слой геотекстиля, который крепит дюбелями к временной набрызгбетонной крепи. Такой подход позволяет собрать воду, находящуюся за гидроизоляционной мембраной, к основанию стен тоннельной обделки и с помощью дренажной системы отвести ее за пределы тоннеля.
Для изоляции стыков сборных обделок из железобетона и чугуна, а также для герметизации деформационных швов в монолитной обделке можно применять безусадочную смесь «Монофлекс А» и герметизирующую мастику «Монофлекс Е». Сначала гидроизолируемый стык покрывается мастикой «Монофлекс Е» слоем 1…2 мм. Затем с помощью специальной установки под давлением 0,4…0,6 МПа стык на всю глубину заполняют раствором из материала «Монофлекс А». Связывая элементы сборной обделки в единое монолитное целое, стык воспринимает взаимные смешения этих элементов, не допуская протечек воды и тоннель. Кроме смеси отечественного производства «Монофлекс». можно применять и такие материалы, как бетонные смеси Macflou или Hnuico фирмы Basf.
При ремонте и реконструкции тоннелей гидроизоляция может наноситься непосредственно на существующие конструкции или после нанесении выравнивающего слоя. На участках тоннелей с активными водопроявлениями для организации водоотвода устанавливают дренажные трубы или маты геотекстиля.
К сожалению, запрошенный вами документ не найден. Возможно, вы ошиблись при наборе адреса или перешли по неработающей ссылке. Для поиска нужной страницы, воспользуйтесь картой сайта ниже или перейдите на главную страницу сайта. Поиск по сайтуКарта сайта
|
* Технологическая инструкция применения гидроизоляционной пасты Натлен-2 для ликвидации протечек в действующих и строящихся инженерных сооружениях метрополитена Разработана МГУ им М.В
Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Инновационные технологии ремонта
гидроизоляции объектов подземных
зданий и сооружений материалом
Натлен 2
ООО «ПромЭнергоРесурс»
2005 год
—
основание компании в г. Москва
2007 год
—
открыт филиал в г.Санкт
—
Петербург
2009 год
—
вступление в Некоммерческое партнерство
«Объединение строителей подземных сооружений ,
промышленных и гражданских объектов»
Поставщик №1 (эксклюзивный поставщик)
гидроизоляционного материала Натлен на объекты
метрополитена городов Москва и Санкт
—
Петербург
Опытная команда ПромЭнергоРесурс владеет
современными технологиями гидроизоляции подземных
зданий и сооружений метрополитенов, подземных
пешеходных переходов, паркингов
О компании «
ПромЭнергоРесурс
»
Гидроизоляционная сухая смесь
«Натлен
—
2″
состоит из фракционных отобранных песков и
водонабухающих добавок, выпускается по ТУ 5705
—
012
—
01373565
—
02, имеет сертификат соответствия и
санитарно эпидемиологическое заключение.
Натлен
–
2
Сертификаты
Ремонт гидроизоляции инженерных конструкций и
сооружений
Гидроизоляция подземных объектов, в том числе
тоннелей, шахт, наклонные хода, пешеходные
переходы
Экологические проекты
Огнестойкие преграды
Применение Натлен 2
Методика применения
Методика применения
Не заменима при ремонте
тоннеля
Длинна
–
110 метров
Кол
—
во колец
–
1
56
колец
Проходка в сложных геологических условиях и
глубоком заложении
Гидроизоляция наклонного хода станции
«Международная»
материал Натлен
–
2
Шнековый насос
–
СО 150Б
Установка
инъекторов
В
болтовые отверстия и отверстия для нагнетания
В высверливаемое отверстие
d 20
мм за обделку с
захватом породы не менее 20 мм
Снизу вверх по кольцу, равномерно в обе стороны
от вертикальной оси
Нагнетание
До предельно допустимого давления
До появления
раствора в вышерасположенных
инъекторах
Технология производства работ
Эскиз нагнетания № 1
Эскиз нагнетания №2
Применяется с
2003
года
Область применения
–
перегонные тоннели,
вентиляционные шахты, наклонные ходы
Кол
—
во отремонтированных объектов
–
более 20
Кол
—
во строительных организаций
–
7
С
201
2
года
ГУП «Петербургский метрополитен»
освоил технологию собственными силами
Хронология применения
гидроизоляционного материла Натлен
в ГУП «Петербургский метрополитен
»
капитальный ремонт и гидроизоляция тоннельной обделки по 2 главному пути
перегона ст. «Черная речка»
—
ст. «Пионерская» от ПК 192+29 до ПК 200 + 53
–
2005 год
ЗАО «Управление
—
15 Метрострой»
Гидроизоляция Натлен
—
1 при строительстве резервуара противопожарного запаса
воды на площадке э/депо «Невское» ЗАО «Управление 20 Метрострой» 2007 год
Соединительная ветка ст. Маяковская
–
ст. Пл. Восстания от ПК 1+23,20 до ПК 1+33,20
ЗАО «Управление
—
15 Метрострой» 2003 год
Капитальный ремонт и гидроизоляция тоннельной обделки в зоне сопряжения
тоннелей 1 и 2 пути перегона «Пролетарская
—
Обухово». с вентиляционной шахтой №
010 ООО «ПромЭнергоРесурс» 2010 год
Капитальный ремонт и гидроизоляция тоннельной обделки тоннелей 1 и 2 пути
перегона «Пролетарская
—
Обухово». ООО «ПромЭнергоРесурс» 2008
—
2009 годы
капитальному ремонту и гидроизоляции тоннельной обделки тоннелей 1 и 2 пути
перегона «Старая деревня
–
Комендантский проспект». ООО «Управление
строительства и реконструкции» 2008
—
2010 годы
Новое строительство
–
наклонные хода станций «Международная» , «Бухарестская»,
«Волковская»
—
Санкт
—
Петербург
Основные объекты применения
Технологическая инструкция
применения
гидроизоляционной пасты Натлен
—
2 для ликвидации протечек
в действующих и строящихся инженерных сооружениях
метрополитена Разработана МГУ им М.В. Ломоносова Зав.
Лабораторией № 203 А.А. Шахназаров
Утверждено
–
Главный
инженер ГУП «Петербургский метрополитен» В.Д. Очерет
Заключение на применение
гидроизоляционной смеси
Натлен
—
2 на объектах метрополитенов и других подземных
сооружений для ликвидации течей и контрольного
нагнетания за обделку тоннелей
Утверждено Директор
Филиала ОАО ЦНИИС «НИЦ» Тоннели и метрополитены»,
д.т.н., проф. В.Е.
Меркин
Технология применения
Технология применения
Рецепты
Рецепт №1
–
в
4,5
весовой части воды добавляется одна
весовая часть сухой смеси «Натлен
—
2». Полученная суспензия
размешивается в течении 5 минут до получения однородной
пасты.
Плотность 1110 кг
/
м3, цвет темно коричневый, густая
сметана.
Рецепт №2
–
в
3,5
весовой части воды добавляется одна
весовая часть сухой смеси «Натлен
—
2». Полученная суспензия
размешивается в течении 5 минут до получения однородной
пасты.
Плотность 1130 кг/м3, цвет темно коричневый, густая
повидло.
Рецепт №3
–
в
3
весовой части воды добавляется одна
весовая часть сухой смеси «Натлен
—
2». Полученная суспензия
размешивается в течении 5 минут до получения однородной
пасты.
Плотность 1150 кг
/
м3, цвет темно коричневый,
пластилин.
Для протечек имеющих
капельный
характер с
трещиноватостью строительных конструкций
до
0,5 мм
применяется паста, приготовленная по
рецепту №1
Для протечек имеющих
вялотекущий
характер
поступления воды и трещиноватостью
строительных конструкций
до 2 мм
применяется
паста, приготовленная по
рецепту №2
Для протечек имеющих
активный, струйный
характер и трещиноватостью
более 2 мм
применяется паста, приготовленная по
рецепту №3
Способы применения
при наличии
мокрых пятен
(производится
забуривание в центр пятна и нагнетание
материала)
при
наличие капежа
(производится забуривание в
место капежа и нагнетание материала)
при
наличие течей
(производится забуривание в
место течи и нагнетание материала)
Способы применения
Расход
зависит от плотности грунта и наличия
пустот
Ориентировочный расход пасты из материала
«Натлен
—
2» составляет
20
—
27 кг на 1 м2
при
отсутствии
пустот(при наличии
до 95 кг на 1м2
)
Расход материала
Гидроизолирующая паста не твердеет и всегда
находится в мягко
—
пластичном состоянии
При статических и динамических нагрузках не образует
трещин
Высокая проникающая и тампонирующая способность
Не требуется промывки шлангов и оборудования
Возможность изменять вязкость пасты в широких
пределах
Не требует организации деформационных швов
Не требует высокой квалификации персонала
Конкурентные преимущества
Натлен
–
2
Отзывы
Отзывы
Отзывы
—
доступ к инновационным технологиям и
высококвалифицированным, опытным специалистамǢ
—
высокое качество работыǢ
—
гибкие формы делового сотрудничестваǢ
—
сокращение сроков и затрат на реализацию
проектов, благодаря высокой технологичности
применяемых материалов компанией
ООО»ПромЭнергоРесурс».
Преимущества сотрудничества
с
компанией
ПромЭнергоРесурс
Компания «ПромЭнергоРесурс»
Адрес:
115191, Москва, ул. Новая заря, д. 3
Генеральный директор:
Стасов Станислав
Витальевич, stasov.
s
@
mail
.ru
Отдел продаж:
8(985) 776
—
44
—
93
Филиал в г. Санкт
—
Петербург
Адрес:
190100, г. Санкт
—
Петербург, ул. Литовская, д. 0
Наши контакты
НАТЛЕН
основной компонент надёжной
гидроизоляции
Спасибо за внимание
Подготовил : директор по строительству
Константин Добровольский
8(915)276 28 64
2013г
Окончание
ВСН 132-92, всн 132 92, всн 132 92 pdf
ВСН 132-92
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ПРАВИЛА ПРОИЗВОДСТВА И ПРИЕМКИ РАБОТ ПО НАГНЕТАНИЮ РАСТВОРОВ ЗА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ
скачать ВСН 132-92
Дата введения 1993-03-01
РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным ордена Октябрьской революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом) – инженеры Смирнова Г.О., Голубев В.Г., канд. техн. наук Сарабеев В.Ф.
ВНЕСЕНЫ Всесоюзным ордена Октябрьской революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом).
ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ отделом научно-технического развития Государственной корпорации “Трансстрой”.
С введением в действие “Правил производства и приемки работ по нагнетанию растворов за тоннельную обделку” ВСН 132-92 теряет силу “Инструкция по производству и приемке работ по нагнетанию растворов за тоннельную обделку” ВСН 132-81.
СОГЛАСОВАНЫ Главным управлением метрополитенов МПС.
В разработке Правил принимали участие управления строительства “Мосметрострой”, “Свердловскметрострой”, “Бамтоннельстрой”, “Днепрометрострой”, “Алма-Атаметрострой”.
УТВЕРЖДЕНЫ Государственной корпорацией “Трансстрой” N МО-197 от 21.08.92
ВЗАМЕН ВСН 132-81.
- ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие “Правила” распространяются на производство и приемку работ по нагнетанию растворов за обделку при строительстве и эксплуатации железнодорожных и автодорожных тоннелей, тоннелей метрополитенов, шахтных стволов, притоннельных камер и других подземных сооружений.
1.2. Нагнетание растворов за обделку тоннелей производится с целью заполнения остающихся за ней в процессе строительных работ пустот и зазоров твердеющими растворами, обеспечивающими совместную работу обделки с окружающим грунтом.
Нагнетание растворов улучшает статическую работу, уменьшает деформации обделки, предупреждает осадки земной поверхности, обеспечивает повышение водонепроницаемости конструкций и, как следствие, уменьшает их коррозию и повышает долговечность сооружений.
1.3. Нагнетание должно производиться в два этапа – первичное и контрольное.
Первичное нагнетание надлежит производить за обделки всех типов, кроме монолитно-прессованных бетонных обделок, сборных обделок, обжатых в породу и возводимых методом продавливания.
Контрольное нагнетание следует производить за обделки всех типов, кроме монолитно-прессованных, и обделок, возводимых при проходке тоннелей щитами с бентонитовым пригрузом.
1.4. При уточнении гидрогеологических условий по трассе тоннеля по исполнительной документации при возможном подъеме уровня грунтовых вод, воздействия техногенных и других факторов должна предусматриваться уплотнительная инъекция окружающих тоннель грунтов с целью повышения их водонепроницаемости.
1.5. Отступления от отдельных положений настоящих Правил из-за особенностей инженерно-геологических условий и при использовании новых технологий сооружения тоннелей должны быть согласованы с заказчиком и проектной организацией и отражены в проекте производства работ.
- РАСТВОРЫ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
2.1. Для первичного нагнетания следует применять растворы на основе цемента и песка (обычные цементно-песчаные и с мелкодисперсными заполнителями – золой, глиной и другими материалами), для контрольного – на основе цемента (чистые цементные и с мелкодисперсными заполнителями).
Мелкодисперсные заполнители и химические добавки в виде отдельных компонентов или их сочетаний вводятся в растворы для снижения расхода цемента, улучшения технологических свойств раствора (подвижности, нерасслаиваемости и др.), регулирования сроков схватывания, повышения плотности и водонепроницаемости тампонажного камня.
Оптимальное количество заполнителя и химических добавок устанавливается экспериментально, при подборе состава раствора, с учетом технико-экономических показателей.
2.2. Состав раствора для нагнетания выражается последовательным соотношением твердых составляющих по массе и отношением воды к цементу или сумме твердых компонентов. Например, Ц:П:3:Г (цемент:песок:зола:глина)=1:3:2:1, В/Ц (вода/цемент)=0,8 или В/Т (вода/цемент+песок+зола+глина)=0,5.
2.3. Выбор состава раствора в зависимости от типа обделки и обводненности грунта следует производить по табл.1.
Таблица 1
| Тип обделки
| Вид нагнетания и составы растворов
| Требования к тампонажному камню
| ||||
| первичное
| контрольное
| Прочность на сжатие, МПа, не менее
| Коэффициент фильтрации, см/с, не менее
| |||
| Ц:(П+Г+З)
| В/Т
| Ц:(Г, З)
| В/Т
| |||
| Необводненный грунт
| ||||||
| Сборная чугунная
| 1:31:7
| 0,53,0
| 1:01:8
| 0,85,0
| 5,0
| 1·10
|
| Монолитная бетонная
| 1:31:7
| 5,0
| ||||
| Сборная железобетонная
| 1:21:5
| 7,5
| ||||
| Обводненный грунт
| ||||||
| Сборная чугунная, ж.-б. со связями растяжения или металлоизоляцией
| 1:31,6
| 0,52,0
| 1:01:8
| 0,85,0
| 5,0
| 1·10
|
| Монолитная бетонная
| 1:21:5
| 7,5
| ||||
| Сборная ж.-б. унифицированная
| 1:21:4
| 7,5
| ||||
Примечания.
- Условные обозначения: Ц – цемент, П – песок, Г – глина, З – зола, В – вода.
- Раствор, состав которого указан сокращенно Ц:(П+Г+З), является цементно-песчаным с добавками глины (Ц:П:Г), золы (Ц:П:З) или обоих материалов (Ц:П:Г:З).
- Раствор, состав которого указан сокращенно Ц:(Г, З), является цементным с добавками глины (Ц:Г) или золы (Ц:З).
- Водотвердое отношение В/Т – соотношение воды и твердых составляющих раствора: цемента, песка, глины, золы (Ц+П+З+Г) по массе.
2.4. Для легкого перекачивания растворонасосом и качественного заполнения зазора между обделкой и грунтом растворы должны отвечать следующим требованиям:
| Подвижность (растекаемость) раствора, см
| 10-30
| |||
| Расслаиваемость, см
| менее 5
| |||
| Водоотделение в течение 1 ч, %
| не более 2
| |||
| Выход тампонажного камня, %
| 95-100
| |||
2.5. Сроки схватывания растворов определяются следующими условиями:
начало схватывания растворов определяется технологией приготовления и обводненностью грунтов;
для первичного нагнетания за сборные обделки растворы должны иметь конец схватывания, укладывающийся в промежуток времени от окончания нагнетания до начала передвижки проходческого комплекса;
для нагнетания за обделки (сборные и монолитные) в обводненных грунтах растворы для первичного нагнетания должны иметь конец схватывания в зависимости от обводненности в пределах 0,5-3 ч после поступления за обделку.
2.6. Подбор состава раствора, имеющего при затвердевании однородную плотную структуру, достаточную прочность и водонепроницаемость (в соответствии с табл.1) и отвечающего требованиям пп.2.4-2.5, должен производиться лабораторией по методикам, приведенным в приложении 1.
- МАТЕРИАЛЫ И ДОБАВКИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ
3.1. Для приготовления растворов могут использоваться различные виды цемента, песок, глины обычные и бентонитовые комовые, бентонитовые глинопорошки, суглинки, золы-унос и другие инертные материалы, возможность применения которых устанавливается подбором составов растворов в лабораторных условиях.
3.2. Для приготовления растворов следует применять портландцемент марки 300-400 по ГОСТ 10178-85.
Допускается применение высокомарочного портландцемента, а также его разновидностей – пластифицированного, тампонажного при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Применение шлакопортландцемента, пуццоланового, глиноземистого, расширяющегося и гидрофобного цементов допускается только после проведения лабораторных и опытных работ, определяющих время схватывания раствора в конкретных условиях строительства.
В условиях агрессивной среды вид цемента следует выбирать согласно СНиП 2.03.11-85 по защите строительных конструкций от коррозии.
При приготовлении растворов не разрешается смешивать цементы различных видов и марок.
Допускается применение других видов вяжущих для приготовления растворов при соответствующем обосновании и проведении опытно-экспериментальных работ.
3.3. Для приготовления цементно-песчаных растворов рекомендуется применять средне- и мелкозернистый пески (во избежание расслаиваемости растворов при перекачивании) в соответствии с ГОСТ 8736-85*.
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 8736-93. – Примечание изготовителя базы данных.
3.4. Вода для затворения раствора должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.
3.5. Для замены части цемента при соблюдении требований п.2.3 к качеству растворов рекомендуется использовать перечисленные ниже минеральные мелкодисперсные заполнители:
высоко- и низкокальциевые золы-унос сухого или мокрого отбора, отвечающие требованиям ГОСТ 25818-83*, для приготовления цементно-золо-песчаных и цементно-зольных растворов;
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 25818-91, здесь и далее по тексту. – Примечание изготовителя базы данных.
бентонитовые комовые глины или глинопорошки, отвечающие требованиям ТУ-39-01-08-158-81*, для приготовления цементно-глинистых, глинистых растворов, а также в качестве добавок к цементно-песчаным и цементно-золо-песчаным растворам;
________________
* ТУ, упомянутые здесь и далее по тексту, являются авторской разработкой. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке. – Примечание изготовителя базы данных.
местные глины с содержанием глинистых частиц размером 0,01-0,05 мм до 40%, 0,50-0,005 мм от 35 до 65%, 0,005 мм от 15 до 30% песчаных частиц не более 8-10% (в том числе крупнее 1 мм не более 1%) для приготовления цементно-песчано-глинистых и цементно-глинистых растворов;
другие виды материалов – отходы различных производств (металлургические и топливные шлаки, микрокремнезем, отходы переработки сырья и т.п.), пригодность которых для приготовления тампонажных растворов устанавливается лабораторными исследованиями и технико-экономическим расчетом.
3.6. Для приготовления растворов могут использоваться выпускаемые специализированными заводами сухие смеси основных компонентов раствора (цемент, песок, добавки), отвечающие требованиям ТУ 400-2-37-88.
3.7. Для улучшения технологических свойств растворов и получения требуемых характеристик тампонажного камня рекомендуется применять химические и минеральные добавки.
Вид и количество минеральных и химических добавок для цементных, цементно-песчаных и глинистых растворов назначаются в соответствии с рекомендуемым приложением 2 и корректируются при подборе составов растворов.
Применение отходов производства и химических добавок для приготовления тампонажных растворов согласовывается с санитарными службами в установленном порядке.
3.8. Расчет потребности материалов для приготовления растворов рекомендуется проводить по методике, приведенной в приложении 3.
3.9. Способы хранения и транспортировки материалов и добавок (приложение 4) должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов, ТУ, инструкций.
5 Решения для осушающих туннелей и валов — насосы MWI
Решите проблемы доступа, которые создает туннельный проект.
Доступ. Это всегда главное соображение, когда вы рассматриваете варианты контроля грунтовых вод в туннелях и шахтах. И эти варианты зависят от того, как и где вы можете установить оборудование для обезвоживания.
Более того, обычные системы обезвоживания не всегда работают с комбинацией горизонтальных туннелей и вертикальных стволов.Вот 5 эффективных методов и подробное описание того, что делает каждый из них оптимальным.
1. Скважины глубокие
Погружные электрические насосы понижают уровень грунтовых вод ниже вашего туннеля. Насосы устанавливаются в скважины, пробуренные вне периметра выемки. Этот режим обезвоживания — хороший выбор, когда вам нужно снизить уровень грунтовых вод из-за глубоких земляных работ.
Глубинное обезвоживание менее эффективно в почвах с низкой проницаемостью, что ограничивает поток воды.Многие погружные насосы не способны справиться с низкой скоростью потока. В этом случае лучшим выбором будет обезвоживание с помощью эдукторных скважин.
2. Эжекторные скважины
Туннели и шахты, вырытые в песчаных или заиленных территориях, создают проблемы для проектов по обезвоживанию. Самый эффективный способ понизить уровень грунтовых вод в этих условиях — использовать систему эжекторных колодцев, также известную как эжекторная система.
Вода циркулирует под высоким давлением с помощью эдукторов в основании каждой скважины.Это создает вакуум, который способствует дренажу. Система работает по венчурному принципу. Скважины бурятся вне зоны выемки грунта, и насосы высокого давления на уровне земли поддерживают вакуум. Этот тип обезвоживающего раствора также может помочь стабилизировать почву на участке выемки грунта.
3. Колодцы
Опция осушения туннеля и ствола скважины работает только при выемках на глубину до 20 футов. По периметру выемки пробуривают ряды близко расположенных неглубоких скважин, и каждая точка скважины соединяется с коллекторной трубой, к которой затем присоединяется насос.Эти поршневые насосы прямого вытеснения могут работать как с воздухом, так и с водой.
Колодезная система водоотведения работает поэтапно. Он может контролировать уровень грунтовых вод только на 15–18 футов ниже уровня напоров скважинных насосов. Если вырытый туннель глубже, вам придется установить еще одно кольцо скважин на глубине, равной глубине вашего первого набора.
4. Разгрузочные колодцы
Проекты туннелей часто работают с ограниченным доступом и ограниченным пространством. Например, методы обезвоживания могут быть размещены в самом туннеле, в то время как разгрузочные колодцы могут быть пробурены, чтобы создать восходящий путь для грунтовых вод.Поднимаясь в колодцы, его убирают с помощью отстойников.
Водоотливные насосы способны перекачивать некоторые твердые частицы при перекачивании воды. Это полезно для обезвоживания разгрузочных колодцев, потому что колодцы обычно заполняются песком или гравием, чтобы создать проницаемый путь к области, к которой будет иметь доступ отстойный насос.
5. Туннельные водостоки
Погружные насосы также используются с этой системой. Сначала пробуриваются небольшие скважины за пределами тоннеля. Подземные воды в этих областях затем попадают в туннель, где они улавливаются отстойниками и удаляются.
Проблема решена?
Еще нет. Вы выбрали правильный процесс обезвоживания для своего туннеля, и грунтовые воды больше не мешают. Но теперь тебе нужно избавиться от этого. А если вы использовали водоотливные насосы, эту воду нужно будет обработать, чтобы удалить твердые частицы.
Перед тем, как пытаться утилизировать, ознакомьтесь с местными экологическими правилами и нормами, касающимися слива воды. Если у вас есть сомнения, поделитесь ими с людьми, которые сдают вам помпы. В MWI мы настолько же хорошо осведомлены о местных правилах, как и о том, как убедиться, что вы подберете подходящие насосы для вашей работы.Свяжитесь с нами сегодня, если у вас возникнут какие-либо вопросы об обезвоживании, или чтобы узнать больше о наших вариантах аренды.
Reaching Deep Tunnel Vision
Инженеры использовали хранилища в глубоких туннелях и связанные с ними водоотливные насосные станции для устранения переполнений комбинированной канализации (CSO) и бытовой канализации (SSO) в США с конца 1970-х годов. Хотя использование глубоких туннелей для контроля CSO и SSO становится все более популярным, эти типы сооружений по-прежнему не распространены в индустрии городских сточных вод.
Есть несколько примеров, чтобы предложить какие-либо исторические данные коммунальному предприятию, и лишь несколько инженеров-проектировщиков имели опыт реализации таких проектов на повторяющейся основе. Это единовременный аспект проектирования, который может привести к потенциальным долгосрочным проблемам без надлежащего планирования, знание передовых методов и понимание деталей имеют решающее значение для того, что может быть одним из самых дорогих активов в системе сбора сточных вод. система.
Изучая существующие установки, можно извлечь много уроков.Применение этого опыта при внедрении технологических инноваций в этой специализированной области может дать отличные результаты. Ниже мы рассмотрим некоторые из проблем, которые отличают планирование, проектирование, строительство и запуск насосных станций с глубокими туннелями от типичных станций канализации.
Конфигурация станцииОдна из первых и часто наиболее важных задач — определить оптимальную конфигурацию новой насосной станции. Это решение повлияет как на первоначальные капитальные вложения, так и на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание объекта.Погружные насосные станции для мокрого карьера обычно имеют самые низкие первоначальные затраты, однако погружные насосы ограничены в доступном размере двигателя, который может быть установлен на них. Следовательно, общая глубина станции может исключить это как вариант. Кроме того, при выборе погружной конфигурации мокрого карьера необходимо учитывать накопление мусора из глубоких туннелей, поскольку эти насосы могут оказаться затопленными во время первой промывки.
Если глубина откачки выходит за пределы диапазона погружения электродвигателя или если важен прямой доступ к насосу, можно рассмотреть конфигурацию с сухим приямком.В случае установки в сухом карьере использование валов большого диаметра по сравнению с меньшими доступными валами, заканчивающимися в каменной пещере, является двумя наиболее распространенными конфигурациями сухих карьеров. Геология, поверхностные ограничения, требования к доступу и общая глубина могут определять, какая система имеет наибольший смысл при интеграции с остальной системной инфраструктурой.
Недавний успешный проект насосной станции глубокого туннеля — Насосная станция осушения туннеля Истерли (ETDPS) — реализованный региональным канализационным округом Северо-Востока Огайо, учитывал все вышеупомянутые обстоятельства.
Расчет и выбор насосаНасосы лежат в основе этих объектов, и необходимо взвесить все соответствующие проектные решения. Одна из ситуаций, характерных для глубинных туннельных насосов, — это резкие колебания высоты всасывания. Если размер и выбор насоса не будут выполнены тщательно, это, вероятно, приведет к сокращению срока службы насоса.
В большинстве случаев туннельные водоотливные насосы должны работать в условиях почти пустого туннеля, а также в условиях полного туннеля, который часто находится на поверхности или рядом с ней.Это затрудняет выбор и эксплуатацию насоса, который может работать в таком широком диапазоне статических условий. Альтернативы, такие как использование частотно-регулируемых приводов (ЧРП), распространены и иногда используются в сочетании с дроссельными клапанами на нагнетании для придания дополнительного напора в условиях высокого напора на всасывании. Если обстоятельства диктуют обстоятельства, может потребоваться продумать использование более одного набора насосов, каждый из которых способен перекачивать требуемый поток в экстремальных условиях уровня туннеля.
Соображения по конструкцииТипичный рефрен, который часто можно услышать в начале проекта, — это «использовать шахту туннеля для сухого карьера». Хотя поначалу это может показаться логичным, это может быть сложно, если вообще возможно, сделать, поскольку оптимальная шахта насосной станции используется для строительства туннеля на протяжении всего проекта. При использовании конфигурации с сухим приямком в виде вала туннельный вал используется для регулирования притока или фильтрации перед подачей к насосам.В этом случае задержки проекта могут быть минимизированы, поскольку насосная станция и туннель могут быть построены одновременно.
Станция гидравликаСистемы глубоких туннелей и связанные с ними насосные станции по самой своей природе перемещают большие объемы воды. Необходим тщательный анализ гидравлики притока туннеля и насосной станции. Вычислительное моделирование гидродинамики, когда-то считавшееся инновационным подходом, является хорошим первым шагом, применяемым на ранних этапах процесса проектирования.Во многих случаях для точной оценки условий всасывания рекомендуется и требуется физическая гидравлическая модель насосной станции при установке глубоких туннелей.
Гидравлическое моделирование не только моделирует гидравлический отклик системы на различные входные данные, но и современные инструменты позволяют наблюдать и оценивать гидравлические явления с более высоким разрешением. Например, с помощью этого процесса можно определить углы, под которыми поток приближается к насосам, и определить наличие или отсутствие вихрей, которые могут повредить производительность насоса.Кроме того, за счет расширения моделирования за пределы насосов и до поверхности эти результаты помогут оптимизировать надежность и конструкцию станции.
Управление мусоромВ глубокой туннельной насосной станции нет утечки мусора. Мусор будет попадать в насосную станцию, будь то тяжелый осадок, камни и песок или плавучие твердые частицы, такие как древесина, старая обувь или пластиковые пакеты для продуктов. Лучшая конструкция насосной станции с глубоким туннелем учитывает надежную стратегию управления мусором, позволяющую сократить длительные операции и головные боли по техническому обслуживанию, прежде чем они превратятся в кошмар.
Защита от наводненийВо многих случаях как обслуживающий персонал, так и инженеры-проектировщики выражают обеспокоенность по поводу возможности затопления карьера в сухих условиях на насосных станциях глубоких туннелей. Вероятность затопления ямы в сухом виде из туннеля, всасывающего трубопровода насоса или нагнетания насоса относительно низка из-за используемых материалов, а также физических размеров и номинального давления трубопроводов, фитингов и клапанов. И наоборот, вероятность затопления ямы в сухом виде из-за обрыва линии подачи воды к уплотнениям насоса или промывочной воды намного выше.В отрасли имеется тенденция к использованию двойных сухих камер карьера для сдерживания потенциального затопления только половины насосной станции, что позволит избежать полного отключения станции. Тем не менее, следует рассмотреть возможность небольших усовершенствований системы, таких как сигнализация о затоплении, которая автоматически перекрывает водопроводные линии на поверхности, или использование более крупных отстойных насосов, которые могут помочь уменьшить проблемы затопления за небольшую часть стоимости двойных сухих карьеров.
К ЧРП или нет?Более широкий рабочий диапазон, необходимый для глубоких туннельных насосных станций, позволяет использовать частотно-регулируемые приводы.Это решение, которое следует принимать в индивидуальном порядке. Для многих глубоких туннельных насосов требуются большие двигатели, поэтому, если резервное питание используется специально для глубокой туннельной насосной станции, использование частотно-регулируемых приводов может значительно уменьшить размер генератора (ов) из-за более низкого пускового тока. С другой стороны, конструкция насоса и эксплуатационная гибкость, полученные с помощью частотно-регулируемых приводов, могут быть компенсированы дополнительной сложностью, стоимостью и добавлением еще одной точки отказа в системе. Это решение, которое следует принимать в индивидуальном порядке.
Загляните внутрь пещеры ETDPS, которая закачивает 160 мг / сут для обезвоживания двух туннелей хранения CSO и передает поток на станцию очистки сточных вод в Истерли в течение 24 часов.
Минимизация обратного вращения насосаПри длине вертикального нагнетательного трубопровода, необходимого для насосной станции глубокого туннеля — часто от 100 до более чем 300 футов — водяной столб в выпускных трубах будет иметь тенденцию течь под действием силы тяжести обратно в туннель, вызывая вращение насосов в обратном направлении. процесс.Несмотря на то, что насосы и двигатели могут быть сконструированы так, чтобы вращаться в обратном направлении, драматический характер этого случая может вызвать долговременные проблемы с вибрацией.
На очень глубоких станциях свободное вращение может быть очень опасным. Чем глубже насосы, тем серьезнее проблема. В таких случаях необходимо использовать проактивную защиту от обратного вращения. Как правило, на более мелких насосных станциях используются поворотные обратные клапаны, которые могут вызвать серьезные гидравлические переходные процессы, поскольку вода ударяет обратно по обратному клапану. В глубоких туннелях из-за нечастого использования твердые частицы могут осесть и ограничить или повлиять на работу трубы и клапана при следующем запуске насоса.Слив воды из трубопроводов после завершения откачки может помочь решить эту проблему и избавить от неприятного запаха в трубопроводах.
Вибрация насоса и двигателяСвободное обратное вращение является основной причиной вибрации насоса и двигателя на насосных станциях с глубокими туннелями. Как и все насосные системы, нормальная работа системы также может быть повторяющейся причиной чрезмерной вибрации, сокращающей срок службы насосов. Глубокие туннельные насосы иногда просят работать на пределе своих проектных возможностей из-за резких колебаний условий всасывания.Это, в сочетании с напором нагнетания насосов, работающих на более высокой скорости, означает, что с корпусом насоса, рабочим колесом и опорой двигателя следует обращаться с особой осторожностью.
Дополнительные соображенияВот еще несколько конструктивных решений, которые могут стать серьезными проблемами в будущем, если они не будут хорошо продуманы:
Изоляция станции . В больших туннелях для хранения, как правило, используются большие дорогие затворы для изоляции мокрых ям с насосом.Эти ворота большие, устанавливаются глубоко под землей и редко эксплуатируются. Для тех, кто бывал у шлюзовых ворот, но не эксплуатировал
регулярно, вы можете понять и оценить потенциальные проблемы, связанные с изоляцией туннеля
.
Охлаждение двигателя . Из-за требований к напору и расходу для этих типов станций двигатели глубинных насосов обычно бывают довольно крупными. Обычно двигатели с воздушным охлаждением являются самой дешевой альтернативой с точки зрения стоимости жизненного цикла. Однако подача необходимого воздуха в сухую яму и обратно может занять много ценного места.При правильных обстоятельствах двигатели с водяным охлаждением могут устранить необходимость в больших воздуховодах, тем самым значительно снизив требования к размеру вала.
Отдельные точки отказа . Глубокие насосные станции часто являются критически важной инфраструктурой для коммунального предприятия. Во многих случаях оборудование является самым большим в системе коммунального обслуживания. Важно продумать все возможные точки отказа, чтобы оставаться впереди всех и максимизировать вложения коммунального предприятия.
Выпуск воздуха .Воздух неизбежно попадает в перекачиваемую жидкость. Упреждающие меры по выпуску больших объемов воздуха уменьшат проблемы, связанные с захватом воздуха, такие как снижение гидравлической мощности и кавитация насоса.
В то время как туннели большого диаметра использовались на протяжении всей истории водоснабжения, конструкция глубокой туннельной насосной станции претерпела несколько конструктивных изменений с момента создания первой станции в 1970-х годах. Поскольку глубокие туннели становятся все более обычным явлением для управления CSO и SSO, не забывайте, что каждая система глубоких туннелей очень индивидуальна и требует специальных знаний на этапах планирования, проектирования и строительства, чтобы сделать работу глубоких туннелей и связанных с ними насосных станций более эффективной и надежной. и упругий.
Используется для осушения туннелей Канмон и Сэйкан Подводные туннели доставляют нас с острова на остров в кратчайшие сроки. Тоннели удобны, но в эксплуатации находится много видов оборудования. днем и ночью, чтобы поддерживать свою функцию.Один вид оборудования предназначен для осушение туннеля. Тоннели, наземные или подводные, строятся по геологическим
или водные слои, поэтому дренаж грунтовых вод необходим всегда. Для больших
туннелей, количество дренажа составляет несколько тысяч тонн в день. Требования к дренажному насосу следующие. Учитывая суровые условия Только в этих местах требуется насос, отвечающий высоким технологическим стандартам.
Поскольку толчком для создания компании в 1953 году была компания «насос и клапан. разработка для добычи угля », мы создали специальные насосы и клапаны для различных туннелей, и теперь нам представили возможность снова с подводными туннелями.Таким образом, насосы и клапаны YOKOTA построены с техническими экспертиза играет активную незаметную роль за кулисами.
Туннель Канмон — это подводная дорога, соединяющая Хонсю и Кюсю, которая началось строительство в 1939 году и было завершено в 1958 году. Создан для автомобильного, велосипедного и пешеходного движения на Национальном шоссе 2, общая длина 3,5 км, подводная часть 780 м, максимальная глубина от поверхности моря 56м. Периодически проводятся работы по замене, чтобы предотвратить туннель Канмон.
сливные насосы и трубы от износа. С тех пор самовсасывающие насосы YOKOTA сливают воду в день туннеля.
и ночь, и получили высокие оценки за свои уникальные особенности и высокие
надежность по сей день.
Зачем нужны самовсасывающий насос YOKOTA и обратный клапан без гидроудара? был принят? Причина, по которой был принят самовсасывающий насос YOKOTA, заключается в том, что
следующих выдающихся характеристик по сравнению с другими традиционными
самовсасывающие насосы.
Ниже приведены примеры самовсасывающего насоса, основанные на модели. туннель Канмон. Каждый насос имеет оригинальную конструкцию и особенности. Фактический пример использования 1 — Многоступенчатый самовсасывающий насос USM Шесть дренажных насосов этого типа используются для откачивания скопившейся забортной воды.
на дне сливного туннеля, откачивая его на поверхность земли, расположенную
65м выше.
Фактический пример использования 2 — Самовсасывающий центробежный насос типов UHN, UHNM Восемь насосов этих типов используются для слива морской и дождевой воды.
Фактический пример использования 3 — Самовсасывающий центробежный насос Тип UHPR с погружным двигатель Три дренажных насоса этого типа используются для откачивания морской воды, особенно
где есть возможность затопления морской водой.
Самый длинный в мире подводный железнодорожный туннель, туннель Сэйкан, соединяющий Хонсю и Хоккайдо начали строительство в 1964 году и было завершено в 1987 году. Тоннель построен не только для обычной железнодорожной ветки, но и для также для Синкансэн с полной длиной 53.9км, подводный участок 23,3 км, а максимальная глубина от поверхности моря достигает 240 м. Насосы высокого давления перекачивают морскую воду, проникающую через туннель на поверхность,
но высота до земли увеличивается до прибл. 250м. Обратные клапаны должны
использоваться для предотвращения противотока в случае аварийной остановки насоса, но
если гидравлический удар произойдет на этих обратных клапанах, может возникнуть непредвиденная ситуация.
происходить.
Почему обратный клапан YOKOTA Non-Water Hammer (PAT. ) выбрали? Причина выбора обратного клапана YOKOTA Non-Water Hammer заключается в том, что
из следующих выдающихся характеристик по сравнению с обычными обратными клапанами.
Относительно устойчивой к морской воде нержавеющей стали YOKOTA YST130N YST130N — это сплав нержавеющей стали дуплексного типа, который был разработан
первоначально YOKOTA, и он обладает исключительной устойчивостью к морской воде. Подробная информация о каждом продукте: | |||||||||||||||||||||
(PDF) Оценка данных насосных испытаний для системы сброса давления воды в здании подземной вентиляции
77
Конференция по подземному проектированию и строительству IOM3 Гонконгского отделения 2015
Расходомеры были установлены на каждой водопонижающей скважине, чтобы измерить скорость разряда на протяжении всего периода испытаний
.Зарегистрированный расход воды из водопонижающих скважин показал быстрое падение в начале испытания
и достиг равновесия до достижения целевого уровня депрессии. Скорость потока на этой ранней стадии испытания
отражала удаление скоплений воды в обсадной колонне скважины. Общий расход за период установившегося режима потока
рассчитан равным 45 л / мин. После анализа данных полевых испытаний просадка
из некоторых водопонижающих скважин была признана нежелательной для анализа из-за недостаточной частоты отбора проб и неисправности погружного насоса
.Путем проведения групповых испытаний откачки скважин было невозможно оценить данные наблюдательных скважин и устранить влияние взаимного влияния друг на друга. Таким образом,
гидравлические свойства водоносного горизонта оцениваются на основе данных о депрессии из трех водопонижающих скважин,
, а именно DW03, 04 и 06.
4.2 Метод анализа
Для тщательного изучения были использованы несколько классических и аналитических методов. оценка подземных вод течь
частично проникающих хорошо в неограниченном водоносном горизонте.Наиболее популярны методы Боултона (1954,
,, 1963), Дагана (1967), Ноймана (1972, 1974) и Моенча (1997, 1998). Чтобы интерпретировать ранние данные о депрессии
для водопонижающих скважин, была выбрана теоретическая модель, разработанная Moench, для изучения
гидравлических параметров водоносного горизонта. Метод Менча позволяет оценить гидравлическую проводимость,
и другие параметры, такие как удельный выход, способность к хранению и проницаемость для неограниченного водоносного горизонта.Этот анализ
фокусируется на изучении значения гидравлической проводимости сапролита и самого верхнего
трещиноватого массива горных пород, принятого при проектировании дренажной системы под плитами.
В безграничном водоносном горизонте поры почвы под уровнем грунтовых вод насыщены. Когда стол грунтовых вод
опускается, вода в порах начинает стекать под действием силы тяжести. Но не вся вода, хранящаяся в водоносном горизонте
, будет осушена под действием силы тяжести.Значительная часть воды все еще удерживается в порах, прилегающих к зернам почвы
, за счет сил молекулярного и поверхностного натяжения. Удельный выход уменьшается с уменьшением размера зерен
, поскольку гравитационному дренажу все больше препятствует капиллярное натяжение. В анализе, основанном на рекомендациях Джонсона (1967), для водоносного горизонта
была указана удельная производительность 0,2. Предполагается, что
подземных вод будут немедленно выпущены из ненасыщенной зоны.Кожа ствола скважины при анализе принимается равной нулю. Поскольку
уменьшения стоимости удельного накопления не приводят к значительным изменениям в теоретической реакции просадки
в водоотливной скважине, удельное накопление было принято равным 2×10
-6
м
-1
для всего режим потока в расчете
.
Данные о депрессии, извлеченные из водопонижающих скважин, оценивались индивидуально с помощью анализа кривой типа
.Ряд типовых кривых для различной гидравлической проводимости был получен для заданного набора входных
условий из водопонижающих скважин с использованием метода Менча. Типовые кривые были представлены в логарифмической шкале
, чтобы оценить данные о депрессии на раннем этапе для водопонижающих скважин. Затем данные о депрессии
были проанализированы с помощью графической аппроксимации кривой, чтобы определить тип кривой, который наилучшим образом соответствует данным измерений
из водопонижающих скважин.Гидравлическая проводимость каждой ключевой гидрогеологической единицы составила
, определенная по графику депрессии. Анализ фильтрации был обновлен для уточненной гидравлической проводимости
, чтобы определить скорость долгосрочного сброса в дренажную систему под плиту для определения размеров дренажного поддона
.
4.3 Интерпретация результатов
Обезвоживающие скважины DW03, 04 и 06 были проанализированы путем наложения измеренных данных о депрессии поверх кривых
типа Moench для определения гидравлической проводимости водоносного горизонта.Данные о депрессии
, взятые из водопонижающих скважин, были разделены на две категории для анализа в соответствии с характером гидрогеологической единицы
, которая будет подвергаться нагрузке во время откачки. Данные из водопонижающих скважин DW04 и 06
использовались для определения гидравлической проводимости сапролита. Гидравлическая проводимость верхнего
трещиноватого массивабыла рассчитана на основе данных водопонижающей скважины DW03 с учетом уточненной гидравлической проводимости сапролита
из водопонижающих скважин DW04 и 06.Детали анализа аппроксимации кривой
резюмируются следующим образом.
График депрессии водопонижающей скважины DW03 показан на Рисунке 4 и поясняется ниже. Данные о депрессии
были доступны в течение примерно 300 секунд после начала испытания закачки. Было обнаружено, что ранние временные данные о депрессии
правильно соответствуют типовой кривой гидравлической проводимости, равной 7,5 × 10
-7
м / с. Это представляет собой истинный гидравлический отклик водоносного горизонта, поскольку конуса впадины еще не было.
Электростанция Оук-Крик модернизирует систему водяного охлаждения
Основная функция прямоточной системы охлаждающей воды (CW) заключается в непрерывной циркуляции охлаждающей воды — обычно из озера, реки или океана — через поверхностные конденсаторы и теплообменники на заводе, тем самым отводя отработанное тепло обратно в воду. источник.Прямоточная система CW для типичной угольной электростанции требует около 400 000 галлонов в минуту на каждые 600 МВт установленной мощности.
Типичная прямоточная система CW будет включать в себя всасывающую конструкцию, насосную станцию, трубопровод, конденсатор и другие технологические теплообменники, уплотнительный колодец и выпускной патрубок. Стержневые и подвижные решетки собирают и удаляют мусор, который попадает с исходной водой через водозаборную конструкцию, а большие насосы CW в насосной станции перемещают воду через охлаждающий контур установки.В зависимости от тепловых критериев сброса, как правило, используются сбросы с береговой линии, с одного морского порта или с нескольких портов через диффузор.
Множество особых требований
Электростанция Оук-Крик (OCPP) мощностью 1135 МВт имеет четыре действующих блока, которые использовали CW из озера Мичиган с 1953 года (рис. 1). Первоначальный водозаборный канал простирается от береговой линии примерно на 900 футов в озеро (рис. 2). Этот водозаборный канал имеет ширину около 250 футов (футов) и глубину 20 футов под точкой низкого уровня воды.Ширина канала сужается примерно до 200 футов по мере приближения к входному отверстию существующей насосной станции OCPP. Насосная станция имеет четыре насоса, рассчитанные примерно на 800 000 галлонов в минуту.
1. Электростанция Оук-Крик. Проект расширения электростанции в Ок-Крик, состоящий из двух блоков, в настоящее время строится на территории завода, расположенного справа от существующего завода. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
2. Короткий впускной канал. Существующий водозаборный канал на береговой линии был всего 900 футов в длину.В соответствии с разделом 316 (b) Закона о чистой воде вода теперь забирается из озера Мичиган на расстоянии 1,5 мили от берега. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
We Energies, владелец OCPP, решила модернизировать систему CW в соответствии с разделом 316 (b) Закона о чистой воде, построив новую общую систему для обслуживания четырех существующих блоков и двух новых блоков мощностью 615 МВт. Проект расширения OCPP сейчас в стадии разработки.
Bechtel Power Corp. имеет контракт на проектирование, закупку материалов и строительство проекта расширения OCPP, включая модернизацию системы CW.Объем модернизации системы CW включал новую систему водозаборного туннеля диаметром 27 футов, которая проектируется на расстоянии около 1,5 миль от берега для сбора холодной воды со дна озера Мичиган, новую насосную станцию подъемника и модификации существующего водозаборного канала. После внесения изменений существующий впускной канал остался работоспособным и теперь служит аварийным. Существующая насосная станция OCPP, насосы CW, трубопроводы, конденсаторы, теплообменники и отводы остались в основном без изменений.
Для размещения новой системы водозаборных туннелей существующий водозаборный канал был модифицирован новыми стенками дамб с несколькими затворами.Эти заслонки открываются и закрываются для управления источником CW из впускного канала или из впускного туннеля соответственно. Обычно ворота закрываются, чтобы воспользоваться преимуществами получения холодной воды со дна озера Мичиган. Однако эта конструкция потребовала новой подъемной насосной станции для компенсации дополнительных потерь напора на трение, ожидаемых во всасывающем туннеле. Конструкция и установка нового подъемного насоса были сложными по нескольким причинам:
Площадь участка подъемной насосной станции должна была быть ограничена углом существующего всасывающего канала рядом с существующей насосной станцией CW.
Расход и напор подъемного насоса должны быть достаточными для обеспечения достаточного погружения и чистого положительного напора на всасывании для существующих насосов CW.
Во время нормальной работы с работающими подъемными насосами условия набегающего потока от выхода из туннеля до всасывающих патрубков подъемного насоса и от выхода подъемного насоса к насосной станции CW должны быть приемлемыми с гидравлической точки зрения. Кроме того, в случае остановки подъемной насосной станции условия набегающего потока через модифицированный всасывающий канал должны обеспечивать приемлемые условия всасывания в насосную станцию CW.
Строительство лифтовой насосной станции не могло помешать текущим операциям на OCPP.
Новая концепция конструкции воздухозаборника
Формованные всасывающие воздухозаборники (FSI) уже много лет используются с большими вертикальными насосами в системах защиты от наводнений. В хорошо зарекомендовавшей себя концепции дизайна используется низкопрофильный входной патрубок прямоугольной формы, который имеет достаточно большие размеры, чтобы принимать входящий поток, приближающийся в горизонтальных направлениях из всасывающего бассейна. После входа форма канала FSI изменяется заданным образом для эффективного поворота потока в вертикальном направлении на выходе из FSI.Выходное отверстие FSI имеет круглую форму и концентрично с центральной линией всасывания насоса. Форма FSI проиллюстрирована на нескольких следующих рисунках.
Испытания моделии подобные установки доказали, что насосы с FSI более компактны и имеют меньшую глубину погружения, чем те же насосы с всасывающими раструбами и передними отсеками. Стандарт Гидравлического института (HI) для конструкции всасывающего патрубка насоса содержит рекомендации по проектированию выступов для вертикальных насосов для мокрого карьера, а также FSI для вертикальных насосов для сухого карьера.В 1998 году HI приняла стандарт Type 10 FSI в своих рекомендациях по проектированию. Тип 10 FSI предлагает несколько преимуществ, таких как улучшенная гидросистема подходящего потока в условиях высокого поперечного потока, меньшая чувствительность к неравномерному распределению скорости на входе и отличные возможности подавления подповерхностных вихрей.
Ограниченное пространство, доступное для новой насосной станции, сделало концепцию FSI привлекательной. Более традиционные конструкции форбэков требовали как минимум в два раза большего расстояния перехода и 1.В 5 раз больше, чем у конструкций FSI, чтобы передавать мощность 800 000 галлонов в минуту от вертикального туннельного вала к рабочим колесам подъемного насоса. Фактически, использование традиционных форпусков привело бы к полному сужению путей потока через оставшийся впускной канал к насосной станции CW. Подход FSI также снижает затопление, необходимое на всасывании насоса из-за его нечувствительности к поперечным потокам, тем самым уменьшая глубину выемки во время строительства в пределах водозаборного канала.
Уникальный подход к дизайну
Модернизированная система CW для Проекта расширения OCPP включает новый всасывающий туннель, всасывающий бассейн, подъемную насосную станцию с четырьмя подъемными насосами и сливной бассейн.Эти новые элементы интегрированы с существующей насосной станцией CW и существующим входным каналом, который был модифицирован новыми стенками дамб.
Управление системой простое: количество работающих подъемных насосов равно количеству работающих насосов CW. В летний период и в периоды пиковой нагрузки все четыре подъемных насоса будут работать. В зимний период и в периоды низкой потребности в мощности два или три подъемных насоса будут соответствовать требованиям к потоку охлаждающей воды существующих насосов CW. Номинальный расход каждого подъемного насоса несколько выше, чем расход каждого насоса CW, чтобы обеспечить запас при всех режимах работы.Избыточный поток от подъемных насосов рециркулирует из нагнетательного бассейна обратно во всасывающий бассейн через плотину с фиксированной высотой.
В основе модернизированной системы CW для OCPP лежит новая насосная станция. Станция включает четыре FSI и четыре больших подъемных насоса с наборами приводов (Рисунок 3). Каждый комплект драйверов включает в себя угловую редукторную коробку передач и горизонтальный шестиполюсный электродвигатель. Отдельные узлы из напорного патрубка прикреплены к каждому насосу, и они выходят через стенку лифт насосной станции к общему бассейну разряда.
3. Модель насосной станции. Подъемная насосная станция OCPP, вид с береговой линии (вверху) и со стороны озера Мичиган (внизу). Обратите внимание на форму и расположение сформированного всасывающего патрубка внизу конструкции. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Для этой перекачивающей системы из бассейна в бассейн не требуются нагнетательные клапаны. Когда подъемный насос отключен, обратный сифонирование останавливается путем открытия 12-дюймового клапана сброса вакуума, установленного в верхней точке каждого узла выпускной трубы.
FSI спроектированы так, чтобы быть неотъемлемой частью строительной конструкции подъемной насосной станции. Конструкция FSI намеренно увеличена по размеру, диаметр выпускного отверстия несколько больше диаметра проушины рабочего колеса. Эта гидравлическая регулировка улучшает распределение потока на входе FSI и снижает потери напора на трение между входом FSI и рабочим колесом насоса (Рисунок 4).
4. Требуется некоторая сборка. Формованные всасывающие воздухозаборники были изготовлены на заводе в виде стальных узлов.Каждый FSI состоит из трех секций для облегчения доставки на строительную площадку. Подъемные проушины и вертикальные регулировочные винты встроены в конструкцию, так что все узлы можно поднимать на место и позиционировать. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
В правильном положении FSI обладают структурной прочностью, достаточной для использования в качестве опалубки для заливки бетона в нескольких лифтах. Конструкция включает бордюрное кольцо, которое позволяет регулировать высоту и уровень на выпускном патрубке FSI непосредственно перед окончательной заливкой бетона для нижнего этажа.
Конструкция с незакрепленным монтажным кольцом на всасывающем корпусе насоса обеспечивает гибкость при установке насоса на фиксированный FSI. Такая гибкость конструкции должна быть тщательно спроектирована и проверена во время анализа конструкции с поставщиком насоса.
Детали конструкции подъемного насоса
Подъемный насос представляет собой смесительный вертикальный тип с открытым линейным валом по номенклатуре HI. Каждый насос мощностью 1200 л.с. является одноступенчатым, не выдвижным по конструкции и работает с фиксированной скоростью вращения 225 об / мин.Каждый насос подает от 205 000 до 260 000 галлонов в минуту, в зависимости от относительного статического напора между всасывающим и нагнетательным бассейнами. Насосы спроектированы для работы с напором от бассейна к бассейну от 17 до 0 футов.
Каждый подузел подъемного насоса включает всасывающий корпус, рабочее колесо, трубы колонны и нагнетательный патрубок. Всасывающая головка, которая прикрепляется к FSI, передает поток от выхода FSI к крыльчатке. Рабочее колесо имеет полуоткрытую конструкцию, что облегчает настройку и регулировку рабочих зазоров без демонтажа насосов.Рабочее колесо переходит в многолопастной диффузор, который уравновешивает радиальные силы во всем рабочем диапазоне насоса. Диффузор выходит в вертикальную трубу-колонну, которая дополнительно рассеивает поток до конечного диаметра выпускной трубы 96 дюймов. Труба колонны присоединяется к нагнетательному колену насоса (также известному как нагнетательная головка насоса), который перенаправляет поток с вертикального на горизонтальное направление.
Монтажные фланцы на нагнетательном патрубке насоса предназначены для опоры на подошвы, встроенные в фундамент на верхнем этаже насосной станции.Монтажные фланцы, подошвы и верхние основания являются основными опорами для узлов насоса и грузов редуктора. Предусмотрены приспособления для горизонтального выравнивания и домкратные винты для регулировки подузлов насосов, когда они опускаются в положение над соответствующими FSI. Допустимые отклонения по высоте между возвышением бордюрного кольца внизу и возвышением подошвы вверху должны быть тщательно указаны и тщательно проверены с поставщиком насоса, чтобы обеспечить возможность строительства на стройплощадке.
Отдельные узлы из напорного патрубка прикреплены к каждому насосу в связи разряда локтя.Узел нагнетательной трубы состоит из компенсатора, патрубка, колена и вертикальной вытяжной трубы. Помимо перекачки воды в сливной бассейн, узлы трубопровода выполняют две важные функции:
Поднятие горизонтальной секции способствует отключению вакуума для предотвращения обратного потока и, таким образом, изолирует насос, когда он не работает.
Вертикальная секция подузла нагнетательного трубопровода действует как вытяжная труба, которая сифонирует поток вперед, когда насос работает.
Опоры для узлов нагнетательного трубопровода монтируются на фундаменте отдельно от узлов насосов, чтобы обеспечить соблюдение номинальных допусков и упростить установку оборудования во время строительства.
подузлы насоса, наборы драйверов, изготовление ПФА, и подсборки выпускного трубопровода были поставлены компанией ITT Flygt Corp. (ITT) в Pewaukee, штат Висконсин.
Тестирование обеспечивает качественные результаты
Программа испытаний физической модели использовалась для того, чтобы убедиться, что гидравлика фактической подъемной насосной станции работает должным образом.Испытания модели проводились в Clemson Engineering Hydraulics (CEH) в Андерсоне, Южная Каролина
. Модель проекта расширения электростанции Оук-Крик была построена в масштабе 1:12 для полноразмерной насосной станции со всеми функциями, включая четыре комплекта FSI и насосов (рис. 5). Модель была протестирована для множества случаев с переменным расходом и различным количеством работающих насосов. Он также использовался для:
5. Тестирование масштабной модели. Точная модель в масштабе 1:12 использовалась для тестирования и уточнения гидравлических характеристик новой конструкции впускной системы.Показана гидравлическая модель подъемной станции со стороны всасывающего бассейна. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Оцените пригодность всасывающего бассейна согласно проекту и определите, могут ли какие-либо аномалии подходящего потока отрицательно повлиять на производительность подъемного насоса.
Определите влияние, если таковое имеется, потока от переливного водослива, возвращаемого во всасывающий бассейн.
Измерьте потерю напора, связанную с разработанным FSI.
Проведите качественное наблюдение за набегающим потоком в насосную станцию CW, чтобы определить, присутствовали ли какие-либо аномалии в результате новой конфигурации нагнетания подъемного насоса.
Протестируйте и задокументируйте условия потока на подходе с окончательной проверенной конструкцией с модификациями, физически добавленными к модели.
В целом, всасывающий бассейн с оригинальной конструкцией и FSI показали себя хорошо. Проблем с подходящим потоком к насосной станции CW не выявлено.Однако в некоторых случаях тестирования наблюдались две проблемы с гидравликой:
Чтобы решить первую проблему, три вертикальных перегородки в сочетании с поверхностным пучком были добавлены в бассейн перед FSI для устранения захватывающих воздух поверхностных вихрей. Решение второй проблемы потребовало закругления кромок на впускных отверстиях FSI, чтобы предотвратить разделение потока на острых углах. Окончательные гидравлические испытания модели подтвердили, что подъемная станция с этими модификациями во всех случаях работала правильно.
В соответствии с испытанной конструкцией, подтвержденной испытаниями физической гидравлической модели, перед строительством были внесены изменения в фактическую конструкцию полноразмерной насосной станции.Используя программу физических моделей такого типа, была достигнута конструкция гидравлически надежной насосной станции подъема.
Тестирование производительности подъемного насоса
Подъемные насосы, как и большинство больших вертикальных насосов, были спроектированы как прототипы, масштабируемые из уже существующих моделей насосов с использованием принципов подобия. Перед началом производства насосов конструкция прототипа была проверена независимым анализом и рассмотрением конструкции с использованием установленных процедур. Кроме того, от ITT требовалось провести испытания на полную скорость каждого полноразмерного подъемного насоса с соответствующим приводом коробки передач.
Эксплуатационные испытания были проведены в карьере насосного завода ITT в Певауки в соответствии со стандартами HI для испытаний вертикальных насосов для проверки гидравлических и механических характеристик каждого насоса. Заводские испытания включали временный всасывающий раструб для всасывающего и нагнетательного трубопроводов насоса с расходомерами и дроссельными клапанами на выпуске для измерения и регулирования расхода (рис. 6).
6. Проверьте перед отправкой. Каждый из новых подъемных насосов после сборки прошел гидравлические и механические испытания на заводе-изготовителе.Незначительные проблемы были быстро устранены до отправки насосов на строительную площадку. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
В целом подъемные насосы и приводы работали хорошо, за исключением двух незначительных проблем. В итоге все четыре прототипа насоса соответствовали конструкции механических и гидравлических характеристик. Полные испытания подъемных насосов и редукторов оказались полезными, поскольку проблемы были обнаружены и исправлены на заводе, а окончательное качество было подтверждено до отправки оборудования на строительную площадку.
Начало полевых работ
Строительство новой системы CW для OCPP началось с забивания свай док-шкотов с распорками для изоляции части водозаборного канала для нового строительства (рис. 7). После изоляции и осушения участка была завершена шахта всасывающего туннеля и залили фундамент подъемной насосной станции. Осталось достаточно открытого канала для текущих операций OCPP.
7. Новый водопровод. Строительно-монтажные работы для подъемной насосной станции были обширными.Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Металлические опалубки FSI прибыли на площадку отдельными секциями с отдельными кольцами бордюра. Перед началом установки FSI исследовательская бригада предоставила отметки высоты и две опорные линии, которые использовались для определения местоположения четырех FSI по осевым линиям насосов согласно проекту.
Секции FSI были собраны на уровне и опущены на место как полные узлы. Положение FSI было отрегулировано с помощью подъемных механизмов и регулировочных винтов, предусмотренных на узлах.Процесс выравнивания был начат со слишком низкой резьбой домкрата, поэтому FSI был намеренно установлен слишком высоко, потому что его легче опустить, чем поднять массивный объект (Рисунок 8).
8. Сборка снизу вверх. Два из четырех FSI показаны после помещения в сухой бокс. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Были приняты меры для установки металлических опорных пластин под каждый регулировочный винт. Эти опорные плиты были прикреплены к фундаменту с помощью эпоксидной смолы в истинно ровном состоянии.Регулировочные винты, опирающиеся на плиты домкрата, помогли поддерживать условия уровня, в то время как FSI были смещены в соответствии с требованиями к их положению. Этот небольшой шаг сократил время цикла установки и улучшил конечное качество работы.
После того, как отверстия для анкерных болтов были установлены и затянуты, полость под каждым FSI была заполнена раствором. После того, как раствор затвердел, последующие подъемы бетона были залиты до тех пор, пока FSI не были полностью залиты, за исключением «незаполненных» участков для установки бордюрного кольца.Прочность конструкций FSI с дополнительными опорными распорками была использована для минимизации количества отдельных заливок и, таким образом, повышения эффективности строительных работ.
Затем были установлены бордюрные кольца и приварены к выходным отверстиям FSI. Перед сваркой была проведена еще одна съемка отметок отметок и осевых линий для позиций обочин. Бордюрные кольца были очищены, а затем подняты на их анкерные болты. Регулирующие винты использовались в качестве вспомогательных средств при строительстве для выравнивания и удержания бордюрных колец в окончательном положении.Для соединения бордюрных колец с FSI использовалась техника стыковой сварки, при этом два сварных шва были размещены в унисон на противоположных сторонах. Этот процесс помог обеспечить ровную поверхность бордюрного кольца с минимальными сварочными работами.
Когда окончательные положения были подтверждены прецизионными геодезическими приборами и нивелирами, были выполнены угловые сварные швы по окружности соединений бордюрного кольца и FSI. Затем были сняты регулировочные винты и записаны результаты исполнительной съемки. Эти фактические записи позже были использованы для определения проектного размещения насосов и их подошв на следующем этаже.
Затем залили цементный раствор вокруг бордюрных колец до отметки на уровне нижнего этажа ямы. После затвердевания раствора анкерные болты бордюрного кольца были затянуты с указанным крутящим моментом.
Наконец, верхний этаж и фундамент были построены с заделками для подошв насосов (рис. 9).
9. Подержите воду. На второй этаж уложен бетон для опор отводящего водопровода. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Поиск анкерных болтов для подошв является трудоемкой задачей, поскольку подошвы должны быть расположены на тех же осевых линиях, что и нижние кольца бордюра.Было предпринято несколько попыток разместить подошвы на их предварительно установленных анкерных болтах и одновременно на осевых линиях бордюрного кольца. В конце концов, отверстия для анкерных болтов в подошвах были обработаны слишком большого размера, чтобы можно было выполнить требования к средней линии.
Установка насоса След.
Был оценен ряд альтернативных методов строительства для подъема и установки каждого узла насоса весом 84 000 фунтов. Проблема усугублялась ограниченным пространством вокруг насосной станции и грунтом с ограниченным опорным давлением.Большие переносные краны были жизнеспособным решением, но их доступность была проблематичной для графика проекта. Наконец, было найдено новаторское решение: переместить существующую систему козлового крана, установленную на стройплощадке для будущего подъема 400-тонных турбогенераторов, на строительную площадку подъемной насосной станции. На рис. 10 представлена серия фотографий, иллюстрирующих успешное использование козлового крана для перемещения одного из четырех подъемных насосов на место.
10. Вертикальный предел. На этой фотографии показано, как заводской козловой кран использовался для перемещения подъемных насосов на место. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Система козлового крана с четырьмя стойками обеспечивала преимущество улучшенного распределения нагрузки по длине существующих опор насосной станции лифта и точного управления позиционированием лифта. К крану был добавлен специальный вертлюг с приводом, чтобы насосные агрегаты можно было правильно ориентировать в ограниченном пространстве. После сборки этот кран использовался для безопасной и эффективной установки четырех насосов во всех четырех точках насосной станции.Эта работа была завершена на открытом воздухе зимой в Висконсине, когда шел снег (Рисунок 11).
11. Заморозка для заработка. Установка новой системы забора охлаждающей воды произошла в середине зимы из-за выпадения снега. Предоставлено: Bechtel Power Corp.
Строительство в рамках Проекта расширения МГК продолжается, а пуск первого энергоблока запланирован на конец этого года; Блок 2 планируется ввести в эксплуатацию в 2010 году. Между тем, модернизированная система CW с новой лифтовой насосной станцией для OCPP была введена в эксплуатацию в декабре 2008 года и в настоящее время обеспечивает подачу холодной воды со дна озера Мичиган на существующие насосы CW для четырех действующие блоки электростанции Оук-Крик.
— Пол В. Бенке, ЧП ( [email protected] ), старший главный инженер и менеджер по ротационному оборудованию; Ифань Чжэн, ЧП ( [email protected] ) — главный инженер и руководитель группы гидравлики и гидрологии; и Брайан Делру ранее был инженером в Bechtel Power Corp.
Держите воду там, где вы хотите
Установка обезвоживания с дренажным насосом Sulzer XJ.
Помимо горных пород и грунта, крупные проекты по прокладке туннелей предполагают перемещение больших объемов еще одного важного элемента: воды.Поэтому выбор, эксплуатация и техническое обслуживание насосов и связанного с ними оборудования может существенно повлиять на затраты и соблюдение графика.
В этой статье рассматривается ассортимент насосов, необходимых для проекта проходки туннелей, и поддерживающая конструкция, необходимая для их эксплуатации.
Технология туннелирования быстро развивалась за последние несколько десятилетий, сокращая время в пути и делая поездки безопаснее через гористые районы или ниже более густонаселенных районов. Туннели могут улучшить транспортное сообщение, поддерживая инфраструктуру и, следовательно, экономику в целом.
/**** Реклама ****/
Однако там, где есть туннели, есть вода, и управление ею является ключевым моментом в любом крупном проекте строительства туннеля. Инженерным командам, возможно, придется извлечь значительные объемы воды со строительной площадки, чтобы стабилизировать грунт или предотвратить затопление рабочей зоны.
Проходческие туннельные машины и буровое оборудование требуют надежной подачи охлаждающей воды, которую необходимо восстанавливать, отводить и очищать после использования.Кроме того, персоналу, работающему на объекте, необходим доступ к безопасной чистой воде для питья и санитарии.
Обезвоживание с помощью дренажного насоса Sulzer XJ.
Каждое из этих приложений может включать несколько этапов управления водными ресурсами. Вода, удаляемая с рабочего места, может сначала быть перенесена в отстойники под землей, например, для снижения содержания в ней твердых частиц, прежде чем она будет перекачана на поверхность. Оказавшись там, он может пройти дальнейшие этапы обработки либо на месте, либо за его пределами, чтобы привести его в состояние, подходящее для безопасного сброса обратно в окружающую среду.
Насосы общего назначения
В совокупности эти задачи по управлению водными ресурсами означают, что для проектов прокладки туннелей требуется множество насосов. Нередко в крупном проекте эксплуатируется несколько сотен насосов на рабочей площадке на время строительства, начиная от небольших погружных агрегатов и заканчивая очень крупными компонентами для систем обезвоживания больших объемов.
При проходке туннелей насосы являются критически важным элементом для поддержания подходящих рабочих условий и достижения производственных целей. Если насос выходит из строя или работает неэффективно, работы по прокладке туннелей, возможно, придется остановить, что приведет к затратам и перерасходам по графику.
Таким образом, выбор и спецификация насосов и сопутствующего оборудования требует значительного внимания и участия специалистов. В идеале разговоры с поставщиками оборудования следует начинать на ранней стадии проекта. На этапе проектирования поставщик насосов не только сможет дать рекомендации по наиболее подходящему типу, количеству и размеру насосов для конкретного применения; они также могут предложить новые решения, которые приведут к значительной экономии затрат и повышению производительности на протяжении жизненного цикла проекта.
Критерии отбора
Выбор насоса основан на ряде параметров. Наиболее важными из них являются требуемый расход и напор. На более глубоких стройплощадках неизбежно требуются более крупные и сложные насосы. Третий ключевой фактор в строительстве — это количество твердых частиц в воде.
Сильно загрязненная вода может повредить или заблокировать насос неподходящей конструкции, и производители разработали свои диапазоны для работы с определенными уровнями загрязнения.Дренажные насосы предназначены для воды с низким содержанием твердых частиц, в то время как шламовые насосы могут выдерживать смеси бурового раствора с содержанием твердых частиц до 70%.
Требования к рабочим характеристикам для насосов при проходке туннелей различны. В то время как шламовые насосы могут работать с напором до 95 метров, конструкции насосов высокого давления, необходимые для более глубоких применений, склонны к быстрому износу при использовании с сильно загрязненной водой. Это может создать потребность в дополнительных осадках или других процессах очистки воды под землей перед добычей.
В долгосрочных крупномасштабных системах водоотведения энергия, потребляемая насосами, может составлять значительную часть их общих затрат в течение жизненного цикла. Конструкции высокоэффективных насосов, которые могут иметь более высокую начальную стоимость из-за их материалов и конструкции, часто могут обеспечить значительную экономию. Поставщик насосов должен иметь возможность предоставить исчерпывающие расчеты стоимости эксплуатации в поддержку своих рекомендаций.
Обезвоживание в немецком туннельном проекте.
Сервис и поддержка
При выборе поставщика насоса для крупного проекта группы инженеров и отдела снабжения должны учитывать дополнительные факторы, помимо основных технических характеристик оборудования.
Поставщик должен иметь широкий портфель продуктов для удовлетворения всех потребностей проекта. Использование меньшего числа поставщиков упрощает закупки и управление поставщиками, а также решение операционных проблем, таких как предоставление запасных частей и техническая поддержка.
Поставщики должны иметь масштаб и присутствие на местном уровне, чтобы полностью поддерживать проект. Хотя каждая команда инженеров стремится свести к минимуму неопределенность перед началом работ, подземные операции никогда не являются полностью предсказуемыми.Если требования к перекачке значительно меняются в ходе проекта, важно, чтобы дополнительное или модернизированное оборудование было легко доступно.
Наконец, поставщик должен располагать ресурсами, возможностями и опытом для поддержки своей продукции в сложных условиях строительства. Возможность быстро решить проблему с насосом, работающим на сотнях метров под землей в удаленном месте, может избежать значительных задержек для проекта. Компании, имеющие опыт работы с крупными проектами, разработали специализированные возможности поддержки, например, предоставляя контейнерные сервисные объекты, которые позволяют держать инструменты, оборудование и соответствующий запас запасных частей на месте для круглосуточной доступности.
Для рентабельного и надежного проекта по обезвоживанию важно оценить способность поставщиков поставлять полный ассортимент продукции со всей необходимой технической поддержкой и инвентаризацией для обслуживания. Это снизит сложность проекта и обеспечит правильное соответствие каждого насоса своему применению на протяжении всего строительного проекта.
Пабло Гарсия — менеджер по развитию международного бизнеса в компании Sulzer.
Почему кривые производительности заводских центробежных насосов иногда (очевидно) отличаются от результатов полевых испытаний
Аллан Р.Budris
Автор недавно получил вопрос от читателя относительно отклонений, которые испытывал читатель между кривой производительности заводского напора насоса (H-Q) и тем, что наблюдалось в полевых условиях. Кривая поля (H-Q) была круче с более высоким запорным напором.
Первая мысль, основанная на наблюдениях в ходе многих полевых испытаний, заключалась в том, что разница в напоре и производительности насоса, скорее всего, была вызвана некалиброванными полевыми приборами и / или неоптимальным трубопроводом к насосу и / или приборам.Манометры Field Bourdon известны своей сомнительной точностью, если их не калибровать периодически. Напротив, заводские испытания производительности насоса обычно проводятся в соответствии с требованиями к испытаниям Стандартов Института гидравлики с использованием холодной воды с достаточным NPSH, что дает достаточно точные результаты для конкретных условий и испытанного насоса.
Факторы, которые могут изменить производительность насоса:
Однако существуют и другие (в основном полевые) условия, которые могут фактически изменить производительность HQ и / или HP-Q (мощность в лошадиных силах) насоса по сравнению с результатами, полученными на заводе. , многие из которых приведены в таблице ниже:
1.Работа насоса в обратном направлении (неправильное направление) будет иметь очень большое влияние на производительность насоса, что приведет к более крутой кривой H-Q (меньший расход). Чаще всего это происходит при первом запуске.
2. Опубликованные (прейскурант) заводские кривые производительности насоса, вероятно, будут отличаться от конкретных характеристик насоса из-за допусков (геометрии) изготовления крыльчатки и корпуса. Таким образом, если конкретный насос не прошел заводские испытания, можно ожидать некоторых фактических отклонений в производительности.
3.При вязкости жидкости выше примерно 40 до 100 SSU снижается напор, расход и эффективность центробежного насоса, одновременно увеличивая входную мощность. Стандарты Гидравлического института предоставляют диаграммы, которые помогают оценить влияние вязкости на характеристики конкретного насоса.
4. Если насос был установлен в течение некоторого периода времени, любой износ насоса, такой как открытие зазора компенсационного кольца рабочего колеса, изменит (уменьшит) производительность насоса (см. Рисунок 1). Кроме того, когда насос восстанавливается, он может все еще не полностью соответствовать первоначальным характеристикам из-за каких-либо отклонений в геометрии запасных частей, особенно если они не изготовлены поставщиком насоса (см. Столбец «Февраль 2010»).
5. Помимо износа насоса, насосы, работающие с твердыми частицами, такие как насосы для сточных вод, часто подвергаются закупорке рабочего колеса, что снижает напор насоса и расход. Кратковременное изменение направления вращения насоса часто может привести к отключению рабочего колеса.
6. Если насос вынужден обрабатывать более одного процента увлеченного воздуха, производительность по напору будет снижена, как показано в колонке «Советы по насосу» по заливке насоса в прошлом месяце (см. Рисунок 2).
7. Кавитационные пары, образующиеся при недостаточном имеющемся чистом положительном напоре на всасывании (NPSHA) на всасывании насоса, могут блокировать сквозной поток (см. Рисунок 3.). Центробежный насос может обрабатывать значительное количество кавитационного пара, но при некоторой скорости потока / NPSHA скорость потока будет падать довольно быстро.
8. При низких (или закрытых) расходах отклонения напора от заводских кривых могут быть вызваны рециркуляцией во всасывающем и / или нагнетательном трубопроводах. Это может не только дать более низкие показания манометра из-за более высоких скоростей циркулирующей жидкости на манометрах, но также может повлиять на напор нагнетания из-за циркуляции внутри улитки насоса и рабочего колеса.Рециркуляция насоса может длиться от 5 до 10 диаметров трубы или более от насоса. Рециркуляция на выходе может проходить до выпускного клапана и обратно. Это означает, что разная геометрия нагнетательного трубопровода может привести к разным запорным головкам нагнетания. Много лет назад, когда писатель работал в Worthington Pump, их лаборатории приходилось измерять давление всасывания во всасывающем баке (вместо всасывающей трубы) при очень низких расходах, чтобы получить точные показания давления всасывания.
В дополнение к вышеупомянутым потенциальным изменениям производительности насоса напор; Кривые H-Q системы также могут отличаться от исходных проектных спецификаций по разным причинам, например, из-за изменения трения в трубе системы. Помните, что насос всегда будет работать на пересечении фактической кривой H-Q системы (месторождения) с фактической кривой H-Q насоса.
Так что же делать пользователю помпы, если он подозревает, что его помпа не соответствует заводским спецификациям?
Рекомендуемые действия для новых установок, протестированных на заводе:
Если насос был проверен на заводе-изготовителе, и это новая установка, первое предположение должно заключаться в том, что заводские испытания выполнены правильно, а разница связана с некоторыми состояние системы.Следующие проблемы должны быть проверены, чтобы помочь определить основную причину очевидного отклонения производительности, плюс это может также указать на корректирующие действия:
1. Следует проверить направление вращения насоса, чтобы убедиться, что оно правильное. Рис.1………………………………………………………………………………………………………………..
2. Давление всасывания следует измерить, чтобы убедиться, что в насосе не возникает чрезмерной кавитации. Это может занять от 1,05 до 2,5 раз больше NPSHR насоса, просто чтобы предотвратить любую потерю напора из-за кавитационной закупорки (см. Столбец «Январь 2012»).Манометр давления всасывания должен быть откалиброван для этого измерения.
3. Убедитесь, что насос не перекачивает вязкую жидкость, и, если да, откорректируйте производительность.
4. Убедитесь, что манометры для измерения давления, расхода и мощности недавно были откалиброваны.
5. Определите, совпадают ли измерения напора и мощности для идентичных точек потока с точками постоянного потока на заводских кривых H-Q и HP-Q, даже если значения полевого и заводского расходов для этих условий не совпадают.Это может поставить под сомнение точность измерений полевого потока. Если кривая мощности насоса не слишком плоская, можно использовать кривую HP-Q для аппроксимации расхода насоса, если насос не изношен. Не забудьте принять во внимание КПД двигателя.