СПОСОБ РЕМОНТА ОСНОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ И ВИБРОРЕЙКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR REPAIRING BASIS OF STEEL RESERVOIRS AND VIBRATING SCREED FOR ITS IMPLEMENTATION

3
Изобретение относится к строительству и может быть использовано в нефтяной промышленности при капитальном ремонте оснований металлических резервуаров объемом до 5000 м для восстановления элементов днища, основания и гидроизоляционного слоя.
Известен способ ремонта металлических резервуаров (патент РФ №2256757, МПК Е04Н 7/04, опубликовано 20.07.2005 г.), при котором ремонтируемый резервуар поднимают на проектную отметку, перерезают днище по периметру резервуара, отступив от стенки на ширину окраек, намечают проемы на расстоянии, кратном ширине проката листов, из которых сделаны окрайки днища, поднимают стенку резервуара до проектной отметки и устанавливают под нее, в промежутке между намеченными проемами, рядом с домкратами наборные неподвижные опоры. Затем прорезают намеченные проемы, производят ремонт окраек днища, восстанавливают фундамент, снимают резервуар с опор, удаляют домкраты, производят работы по ремонту в промежутке между отремонтированными участками, затем повторяют цикл работ на остальных участках до полного завершения ремонта.
Недостатками данного способа являются:
- ограниченная высота подъема резервуара на отдельных участках в пределах величины осадки;
- отсутствие сохранения геометрической формы резервуара при поднятии окрайки с помощью домкратов, так как не используются вертикальные, горизонтальные и внутренние ребра жесткости. При этом возможно повреждение его внутренней технологической начинки и понтона.
Известен способ ремонта резервуаров (РД 34.21.526-95 «Типовая инструкция по эксплуатации металлических резервуаров для хранения жидкого топлива и горячей воды. Строительные конструкции» - М.: СПО ОРГРЭС, 1995 г.), который заключается в том, что при значительной неравномерной осадке основания резервуар поднимают домкратами, подводят под днище по окружности сборные железобетонные плиты трапециевидной формы, производят подбивку под днище гидроизолирующего грунта. Помимо этого, фундаменты резервуаров и зазоры между железобетонным кольцом основания и днищем ремонтируют укладкой (подбивкой) бетона марки не ниже M100. При ремонте оснований для подбивки, исправления песчаной подушки и заполнения пустот под днищем и в местах хлопунов применяют гидроизолирующий грунт, состоящий из супесчаного грунта и вяжущего вещества.
Недостатками данного способа являются:
- ограничение (по отдельным участкам) высоты подъема резервуара величиной осадки, что не обеспечивает необходимый уровень и ровность основания по всей площади днища и качественное восстановление гидроизоляционного слоя. При этом отсутствие плотного прилегания днища резервуара, в связи с неравномерной подбивкой гидроизолирующего грунта или бетона на различных участках, не обеспечивает качественное выполнение работ по ремонту основания резервуара в целом и не исключает устранение неравномерной осадки в процессе дальнейшей эксплуатации;
- отсутствие сохранения геометрической формы резервуара при поднятии окрайки с помощью домкратов, так как не используются вертикальные, горизонтальные и внутренние ребра жесткости. При этом возможно повреждение его внутренней технологической начинки и понтона.
Известен способ ремонта стальных резервуаров («Правила технической эксплуатации резервуаров» - М.: Недра, 1988 г., стр. 177), при котором к стенкам резервуара приваривают ребра жесткости, затем под ребра жесткости устанавливают домкраты, поднимают участок стенки резервуара выше просадки, окрайки разрезают на отдельные участки, удаляют из резервуара, укладывают гидрофобный слой до проектной отметки, подводят под стенку окрайки днища с технологической подкладкой, окрайки сваривают с частью днища, стенку опускают, снимают домкраты, удаляют ребра жесткости. При втором варианте ремонта после подъема резервуара домкратами выше осадки на 40-60 мм, грунтовую смесь подбивают трамбовками: под днищем - вертикальными слоями, за пределами днища - горизонтальными слоями.
Недостатками данного способа являются:
- отсутствие плотного прилегания днища резервуара в связи с неравномерной подбивкой гидроизолирующего грунта или бетона на различных участках не обеспечивает качественное выполнение работ по ремонту основания резервуара в целом и не исключает устранение неравномерной осадки в процессе дальнейшей эксплуатации;
- отсутствие сохранения геометрической формы резервуара при поднятии стенки с помощью домкратов, так как используются только вертикальные ребра жесткости, не обеспечивающие необходимой жесткости конструкции резервуара.
Известна виброрейка с электромагнитным вибратором (патент РФ №87731, МПК E04F 21/06, опубликовано 20.10.2009 г.), содержащая рабочий элемент, на котором установлены ограничители высоты и ширины, причем ограничители высоты имеют возможность перемещения по вертикали, а электромагнитный вибратор, соединенный с источником питания, имеет возможность изменения направления вибрации.
Недостатком данной виброрейки является ограниченная область применения, так как рабочий элемент совершает только возвратно-поступательное движение по направляющим и не рассчитан на работу в небольших замкнутых пространствах.
Известен ручной инструмент для распределения смесей в горизонтальной плоскости (патент РФ №153209, МПК E04F 21/24, опубликовано 10.07.2015 г.), содержащий ручку управления, соединенную с корпусом, в котором размещены блок питания и контроллер, связанный с механизмами автоматического выдвижения регулируемых опор, расположенных с двух сторон корпуса, снизу которого закреплено правило, при этом на опорах закреплены фотодетекторы для реагирования на лазерный луч.
Недостатком данного ручного инструмента является сложность конструкционного выполнения и ограниченная область применения, так как он не рассчитан на работу в небольших замкнутых пространствах.
Известна виброрейка плавающая электрическая ВП-3 (www/vibromotors.ru), состоящая из рабочего полотна, электродвигателя и ручки, которая применяется для укладки, выравнивания, а также уплотнения свежеуложенных бетонных смесей и растворов в бытовых и промышленных масштабах.
Недостатком данной виброрейки является ограниченная область применения, не рассчитанная на работу в небольших замкнутых пространствах.
3
Задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении качественного ремонта основания и гидроизоляционного слоя стальных резервуаров объемом до 5000 м при их подъеме на величину не менее 400 мм без применения грузоподъемных машин.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении сохранности геометрической формы, положения внутренней технологической начинки и понтона резервуара, а также плотной и ровной поверхности основания в замкнутом ограниченном пространстве под днищем резервуара за счет применения компактной виброрейки.
Поставленная задача решается способом ремонта основания стальных резервуаров, который заключается в том, что по периметру наружных стенок резервуара приваривают посредством стальных накладок и вертикальных пластин вертикальные ребра жесткости и горизонтальные связи, выполненные из швеллеров или двутавровых балок, к нижним торцам вертикальных ребер жесткости приваривают упоры, подкрепленные треугольными вертикальными пластинами из листовой стали, изнутри резервуара к днищу приваривают посредством горизонтальных стальных накладок два взаимно перпендикулярных внутренних ребра жесткости, выполненные из двутавровых балок, которые соединяют в центре посредством крепежной рамки, затем с помощью домкратов резервуар приподнимают до уровня относительно наивысшей точки окрайки днища и фиксируют в горизонтальном положении с помощью металлических или деревянных клиньев, а по центру внутри резервуара устанавливают направляющую стойку из металлической трубы, в которую через отверстие в днище вставляют центрирующую стойку из металлической трубы меньшего диаметра, снабженную наконечником, через монтажный люк устанавливают на направляющей стойке на уровне проектной отметки фиксирующее устройство, состоящее из болтового соединения и уголка, отверстие закрывают круглой пластиной, которую приваривают к днищу по ее периметру, после чего поднимают резервуар домкратами на высоту не менее 400 мм, и устанавливают ограничители из сборных железобетонных плит на существующее грунтовое основание или фундамент, выполняют на основании по периметру днища резервуара кольцевую металлическую опалубку и заполняют зазор между проектной отметкой днища резервуара и деформированным основанием гидроизолирующим составом, который разравнивают и уплотняют посредством виброрейки, перемещающейся по контуру кольцевой металлической опалубки, затем демонтируют ограничители и опускают резервуар на грунтовое основание или фундамент.
Согласно изобретению, при установке ограничителей из сборных железобетонных плит на существующий фундамент, выполняют устройство опалубки и производят бетонирование фундаментного кольца до проектной отметки, затем производят распалубку фундамента по достижении бетоном 25-35%-ной прочности, а после достижения бетоном 65-75%-ной прочности демонтируют ограничители и опускают резервуар на фундаментное кольцо.
Согласно изобретению поставленная задача достигается виброрейкой для ремонта основания стального резервуара, состоящей из балки, выполненной из швеллера, на верхней поверхности которого закреплен электровибратор, а снаружи боковых полок которого симметрично приварены два отрезка трубы, посредством которых установлена с возможностью соединения с направляющей стойкой резервуара П-образная съемная петля, выполненная из круглого металлического прутка, концевые части которой посредством двух гаек прикреплены к пластинам, приваренным к боковым полкам швеллера, а к противоположному концу виброрейки приварена П-образная ручка из стального прутка.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.
Применение вертикальных ребер жесткости, горизонтальных связей и упоров, а также внутренних ребер жесткости позволяет сохранять геометрическую форму резервуара по периметру наружных стенок и позволяет не допустить деформации конструкций резервуара при его подъеме домкратами на высоту не менее 400 мм. Кроме того, применение внутренних ребер жесткости позволяет сохранять положение внутренней технологической начинки и понтона. Применение направляющих и центрирующих стоек, фиксирующих устройств и ограничителей позволяет качественно выполнить подъем резервуара домкратами на высоту не менее 400 мм без деформаций, отклонений от вертикали и горизонтали в процессе подъема, а также без отклонений от проектных отметок.
Конструкция виброрейки обеспечивает получение ровного плотного основания в условиях ограниченного замкнутого пространства под днищем резервуара.
Сущность изобретения поясняется чертежами, иллюстрирующими реализацию способа ремонта основания стальных резервуаров с использованием виброрейки для его осуществления, где на фиг. 1 представлен общий вид ремонтируемого стального резервуара в сечении при установке ограничителей из сборных железобетонных плит на существующее грунтовое основание; на фиг. 2 - место А фиг. 1 увеличено; на фиг. 3 - общий вид ремонтируемого стального резервуара в сечении при установке ограничителей из сборных железобетонных плит на существующий фундамент; на фиг. 4 - место А фиг. 3 увеличено; на фиг. 5 - вид сверху на днище резервуара; на фиг. 6 - сечение Б-Б фиг. 5; на фиг. 7 - конструкция фиксирующего устройства; на фиг. 8 - разрез В-В фиг. 7; на фиг. 9 - основание резервуара при уплотнении и разравнивании гидроизолирующего слоя при установке ограничителей из сборных железобетонных плит на существующее грунтовое основание; на фиг. 10 - сечение Г-Г фиг. 9; на фиг. 11 - основание резервуара при уплотнении и разравнивании гидроизолирующего слоя при установке ограничителей из сборных железобетонных плит на фундамент; на фиг. 12 - сечение Д-Д фиг. 11; на фиг. 13 - резервуар, установленный на восстановленное основание; на фиг. 14 - резервуар, установленный на восстановленное фундаментное кольцо; на фиг. 15 - конструкция виброрейки при виде сбоку; на фиг. 16 - конструкция виброрейки при виде сверху.
Способ ремонта основания стальных резервуаров заключается в следующем.
По периметру наружных стенок 1 резервуара приваривают посредством вертикальных стальных накладок 2 и вертикальных пластин 3 вертикальные ребра жесткости 4 и горизонтальные связи 5, выполненные из швеллеров или двутавровых балок. К нижним торцам вертикальных ребер жесткости 4 приваривают упоры 6, подкрепленные треугольными вертикальными пластинами 7 из листовой стали. Изнутри резервуара к днищу 8 приваривают посредством горизонтальных стальных накладок 9 два взаимно перпендикулярных внутренних ребра жесткости 10, выполненные из двутавровых балок и соединенные в центре посредством крепежной рамки 11. С помощью домкратов 12 резервуар приподнимают до уровня относительно наивысшей точки окрайки днища и фиксируют в горизонтальном положении с помощью металлических или деревянных клиньев (на чертеже не показаны), а по центру внутри резервуара устанавливают направляющую стойку 13 из металлической трубы, в которую через отверстие в днище 8 вставляют центрирующую стойку 14 из металлической трубы меньшего диаметра, оборудованную наконечником (на чертеже не показан). Устанавливают на направляющей стойке 13 через монтажный люк (на чертеже не показан) на уровне проектной отметки фиксирующее устройство, состоящее из болтового соединения с гайкой 15 и уголка 16. Отверстие закрывают круглой пластиной 17, которую приваривают к днищу 8 по ее периметру, после чего поднимают резервуар домкратами 12 на высоту не менее 400 мм, устанавливают ограничители 18 из сборных железобетонных плит на существующее грунтовое основание 19 или фундамент 20. На основании 19 по периметру днища резервуара выполняют кольцевую металлическую опалубку 21 и заполняют зазор между проектной отметкой днища резервуара и деформированным основанием 19 гидроизолирующим составом 22, который разравнивают и уплотняют посредством виброрейки 23, перемещающейся по контуру кольцевой металлической опалубки 21 с получением нового гидроизолирующего слоя 24, затем демонтируют ограничители 18 и опускают резервуар на восстановленный гидроизолирующий слой 24 грунтового основания 19.
При установке ограничителей 18 из сборных железобетонных плит на существующий фундамент 20 выполняют устройство опалубки (на чертеже не обозначено) и производят бетонирование фундаментного кольца 25 до проектной отметки, затем производят распалубку фундаментного кольца по достижении бетоном 25-35%-ной прочности, заполняют зазор между проектной отметкой днища 8 резервуара и деформированным основанием 19 гидроизолирующим составом 22, который разравнивают и уплотняют посредством виброрейки 23, с получением нового гидроизолирующего слоя 24, а после достижения бетоном 65-75%-ной прочности демонтируют ограничители 18 и опускают резервуар на фундаментное кольцо 25.
Виброрейка для восстановления гидроизолирующего основания стального резервуара состоит из балки 26, выполненной из швеллера, на верхней поверхности которого закреплен электровибратор 27, а снаружи боковых полок 28 симметрично приварены два отрезка трубы 29, посредством которых установлена с возможностью соединения с направляющей стойкой 13 резервуара П-образная съемная петля 30, выполненная из круглого металлического прутка, концевые части которой посредством двух гаек 31 прикреплены к пластинам 32, приваренным к боковым полкам 28 швеллера. К противоположному концу виброрейки приварена П-образная ручка 33 из стального прутка.
Способ ремонта основания стальных резервуаров с восстановлением гидроизолирующего слоя на примере конкретного исполнения, при использовании вертикальных ребер жесткости и горизонтальных связей, выполненных из швеллера, реализуют следующим образом.
y
y
y
3
3
3
3
На подготовительном этапе работ выполняют демонтаж существующей отмостки по периметру резервуара, отсоединяют коммуникации и шахтную лестницу. Для обеспечения сохранения геометрической формы по периметру наружных стенок 1 резервуара приваривают вертикальные ребра жесткости 4 из швеллеров с высотой стенки не менее 160 мм (с моментом сопротивления в плоскости наибольшей жесткости не менее W=93,4 см) с шагом 3000 мм, на расстоянии не более 400 мм от днища и верха резервуара. Для резервуаров объемом до 400 м шаг вертикальных ребер жесткости 4 составляет 1500 мм. Вертикальные ребра жесткости 4 соединяют между собой горизонтальными связями 5 из швеллеров с высотой стенки не менее 160 мм (с моментом сопротивления в плоскости наибольшей жесткости не менее W=93,4 см). Вертикальные ребра жесткости 4 и горизонтальные связи 5 приваривают к стенкам резервуара посредством вертикальных стальных накладок 2 размерами не менее 8×250×250 мм и вертикальных пластин 3 из листовой стали размерами не менее 10×100×150 мм. К торцам нижней части вертикальных ребер жесткости 4 приваривают упоры 6, подкрепленные треугольными вертикальными пластинами 7 из листовой стали толщиной не менее 20 мм, для подъема резервуара домкратами. Для обеспечения сохранения геометрической формы, положения внутренней технологической начинки и понтона изнутри резервуара к днищу 8 приваривают посредством стальных накладок 9 размерами не менее 8×250×250 мм два взаимно перпендикулярных внутренних ребра жесткости 10 из двутавровых балок с высотой стенки не менее 180 мм (с моментом сопротивления в плоскости наибольшей жесткости не менее W=120 см), соединенные по центру посредством крепежной рамки, изготовленной из стальных пластин или элементов проката. С помощью домкратов резервуар приподнимают до уровня относительной наивысшей точки окрайки днища 8 с обеспечением горизонтального положения днища, и фиксируют его с помощью металлических или деревянных клиньев.
В центре внутри резервуара в грунт устанавливают (забивают или вдавливают) направляющую стойку 13 из металлической трубы сечением не менее 108×6 мм общей длиной не менее 2200 мм с закрытым нижним концом или наконечником. Через отверстие в днище в направляющую стойку 13 вставляют центрирующую стойку 14 из металлической трубы меньшего диаметра, но не менее 89×6 мм, длиной не менее 2000 мм, снабженную фиксирующим устройством. К центрирующей стойке 14 с одного конца приваривают круглую пластину 17 габаритами не менее величины отверстия в днище 8. После опускания центрирующей стойки 14 в направляющую 13 пластину 17 приваривают по периметру к днищу 8.
В процессе основного этапа работ с помощью домкратов 12 резервуар поднимают на высоту не менее 400 мм и фиксируют в горизонтальном положении путем установки ограничителей 18 из сборных железобетонных плит размером 1000×1000×100 мм, опирающихся на существующее грунтовое основание 19 или фундамент 20. После установки фиксирующего устройства на уровне проектной отметки выполняют кольцевую металлическую опалубку 21 и зазор между проектной отметкой днища 8 резервуара и деформированным основанием заполняют гидроизолирующим составом 22. Разравнивание и уплотнение гидроизолирующего состава 22 выполняют с помощью виброрейки 23, перемещающейся по кольцевой металлической опалубке 21. Работу осуществляют в замкнутом пространстве под днищем 8 резервуара, поэтому все элементы виброрейки 23 выполнены минимальными по высоте. После подъема резервуара и нанесения гидроизолирующего состава 22 виброрейку 23 устанавливают на его поверхность, при этом прикрепляют ее к направляющей стойке 13 П-образной съемной петлей 30 из круглого стального прутка диаметром не менее 18 мм, закрепленной на конце виброрейки 23. Это позволяет производить разравнивание и уплотнение гидроизолирующего состава 22 равномерно (радиально вокруг центра резервуара). Разравнивание и уплотнение гидроизолирующего состава 22 происходит путем передачи вибрации по телу виброрейки 23 от установленного на нее электровибратора 27. Виброрейка 23 имеет П-образные ручки 33 для быстрого и удобного ее перемещения и установки. Разравнивание и уплотнение смеси вблизи ограничителей 18 из сборных железобетонных плит выполняют ручным способом.
В случае установки ограничителей 18 из сборных железобетонных плит на существующий фундамент 20 выполняют устройство опалубки и производят бетонирование фундаментного кольца 25 до проектной отметки. Распалубку фундамента производят по достижении бетоном 30%-ной прочности. В последующем ограничители 18 из железобетонных плит размером 1000×1000×100 мм демонтируют и резервуар опускают на фундаментное кольцо 25 после набора бетоном не менее 70%-ной прочности. Места установок ограничителей 18 из железобетонных плит утрамбовывают жесткой бетонной смесью класса не ниже В10.
На завершающем этапе работ выполняют демонтаж внутренних и наружных ребер жесткости 4 и горизонтальных связей 5, устройство новой отмостки по периметру резервуара, осуществляют соединение подводящих коммуникаций и шахтной лестницы, восстановление внутренней и наружной антикоррозионной защиты резервуара и прилегающих коммуникаций, нарушенной при проведении ремонтных работ.
Применение вертикальных ребер жесткости 4, горизонтальных связей 5 и упоров 6 позволяет обеспечить геометрическую неизменяемость формы по периметру наружных стенок 1 и позволяет не допустить деформации конструкций при подъеме резервуара домкратами 12 на значительную (не менее 400 мм) высоту. Применение ребер жесткости 10 на днище 8 изнутри резервуара позволяет обеспечить геометрическую неизменяемость формы, положения внутренней технологической начинки и понтона, исключить деформации конструкций при подъеме резервуара домкратами 12 на высоту не менее 400 мм. Применение направляющих 13 и центрирующих 14 стоек, фиксирующих устройств и ограничителей 18 позволяет качественно выполнить подъем резервуара домкратами 12 на высоту не менее 400 мм без деформаций, отклонений от вертикали и горизонтали в процессе подъема, а также без отклонений от проектных отметок.
Подъем стального резервуара на высоту не менее 400 мм позволяет обеспечить доступность проведения работ по всей площади, чем гарантируется качественное выполнение ремонта оснований, элементов днища 8, а также восстановление гидроизолирующего слоя 24 под днищем 8 без применения грузоподъемных машин.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет осуществить эффективное выполнение ремонта основания и фундамента стальных резервуаров с восстановлением гидроизолирующего слоя при сохранении геометрической формы, положения внутренней технологической начинки и понтона резервуара и обеспечении ровной поверхности основания в замкнутом ограниченном пространстве под днищем резервуара за счет применения компактной виброрейки.