Характеристика умов прокладання

              G₀=(q_mn+ +q_ф)·L                                        (3.19)

q_ф – розраховане навантаження на трубопровід від ваги футіровки, що визначається за формулою:

                                                         (3.20)

 п_ее – коефіцієнт надійності за власною вагою, рівний 0,95 (на стійке положення); γ_ф=7600 Н/м³ – питома вага дерев'яної футіровки; D_з, D_ф – зовнішні діаметри відповідно заізольованого та зафутерованого трубопроводу; Е_пас – пасивний опір ґрунту, що перешкоджає протягуванню трубопроводу, рівний:

                       

                (3.21)

N – кількість привантажувачів встановлених на трубопроводі; γ_гр – питома вага ґрунту на повітрі; t – товщина привантажувачів; i – довжина хорди тієї частини привантажувачів, котра заглиблюється в ґрунт (див. рисунок 3.1), яка дорівнює:

                                                          (3.22)

Другий етап – ковзання трубопроводу по спусковій доріжці. На даному етапі величина тягового зусилля не залежить від способу баластування і розраховується за формулою:

 

        Т_пр=ƒ·G                                                             (3.23)

 

 

1 – поверхня трубопроводи (з ізоляцією та футіровкою); 2 – поверхня кільцевого привантажувача; 3 – частина             привантажувача, яка врізалася в ґрунт.

Рисунок 3.1- Схема врізання трубопроводу в ґрунт.

 

Третій етап – ковзання трубопроводу по дну траншеї. Незалежно від способу баластування величина тягового зусилля визначається як:

             Т_пр=ƒ_B·G_B                                                                                (3.24)

де ƒ_B – коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунті у воді, орієнтовно приймається рівним:

                ƒ_B =0,8ƒ,                                                 (3.25)

G_B – загальна вага трубопроводу, що протягується у воді, рівна:

                                                       (3.26)

 – нормативна вага баластування  у воді (формула 2.32), Н/м; q_в – розрахована виштовхуюча сила води, що діє на трубопровід, Н/м.

Четвертий етап – зрушення трубопроводу з місця тимчасової (більше однієї години) зупинки процесу протягування.

При суцільному оббетонуванні  трубопроводу величина тягового зусилля  визначається за формулою:

                Т_пр=ƒ·G_B+q_пр·F,                                              (3.27)

де q_пр – інтенсивність присмоктування трубопроводу до дна траншеї, яка залежить від виду ґрунту (для суглинків та щільних глин q_пр=0,3 кН/м² , а для в'язких глин q_пр=0,6 кН/м²); F – площа поверхні контакту трубопроводу з ґрунтом, рівна:

                F = і·l_про ,                                               (3.28)

l_про – довжина ділянки, на яку протягнули трубопровід.

При баластуванні одиночними вантажами величина тягового зусилля  визначається за формулою:

             T_пр=ƒ_в·G_в+E_{пас в}+q_пр·F,                                     (3.29)

де Е_{пас в} – пасивний опір ґрунту, що перешкоджає рухові трубопроводу в воді, рівний:

                                      (3.30)

 

γ_в - питома вага води з розчиненими в ній солями (1,05–1,15 кН/м³); с_{гр е} – коефіцієнт зчеплення ґрунту у воді (для гладкого трубопроводу с_грв=0,05с_гр, для зафутерованого трубопроводу с_гр<0,1с_гр.

 

 

 

3 Організація та технологія  спорудження трубопроводу на  грунтах з низькою несучою  здатністю по ґрунтовій доріжці

 

3.1 Загальні положення

Для доставки газу, нафти та нафтопродуктів, останнім часом і вуглеводнів, на великі відстані служить в основному трубопровідний транспорт. З розвитком трубопровідного  транспорту збільшилась протяжність  магістралей, зросли діаметри труб. Довжина  окремих магістралей вимірюється  тисячами кілометрів. Вартість сталевих труб складає значну частину загальних  витрат на спорудження трубопроводів. Зниження цієї вартості йде, в основному, за рахунок скорочення витрат металу, шляхом підвищення показників міцності металу і покращення якості труб. Вагому знижку витрат можна досягти раціональним проектуванням магістральних трубопроводів, зокрема, за рахунок застосування оптимальних  конструктивних схем надземних переходів  через природні і штучні перешкоди. Аналіз досвіду будівництва повітряних переходів трубопроводів через  гірські потоки і ріки Карпат, через  балки і дороги показав, що надземна прокладка трубопроводів знижує в багатьох випадках вартість переходів, скорочує терміни їх будівництва, збільшує надійність роботи, полегшує умови  експлуатації трубопроводів. Метод  прокладки трубопроводів треба  вибирати на основі техніко-економічних  показників і розрахунків і порівнюючи різні варіанти.

Підводні переходи прокладаються через ріки, канали, озера водосховища, морські заливи і протоки. Конструкція підводних  переходів і засоби їх спорудження  в значній мірі залежить від характеру  водної перепони.

Підводні переходи через  водні перепони проектують на основі гідрологічних, гідрогеологічних і  топографічних досліджень, отриманих  не пізніше двох років до початку  будівництва. Якщо давність досліджень перевищує два роки, то повинні бути проведені додаткові дослідження.

Створи переходу через  ріки необхідно вибирати на не розмивних  дільницях пологих берегів. При  необхідності прокладання трубопроводу з перетинанням крутих берегів збільшується обсяг земляних робіт. При експлуатації трубопроводу порушується нестійка структура берега, котра легко  розмивається, часто створюється  небезпека зсуву трубопроводу і  його розрушення.

Підводний перехід трубопроводу поділяється на дві дільниці :

Підводний, що розташується нижче горизонту води. Трубопроводи на цій дільниці споруджуються з застосуванням спеціальних підводно-технічних робіт.

Пойменний, що розташовується по обидва береги ріки. Трубопроводи на берегах споруджуються, як правило, з застосуванням механізмів, що використовуються на сухопутній трасі.

Підводний трубопровід заглиблюється  нижче поверхні дна ріки. Це попереджає пошкодження трубопроводу якорями  і лотами суден і плотів, що пропливають, а також розмив дна ріки під  укладеним трубопроводом.

Глибина закладання трубопроводу під ріками, каналами, протоками  і іншими водними перепонами повинна  бути не менше 0,5 м від рівня можливого розмиву дна до верхньої твірної трубопроводу. При призначенні проектної відмітки дна підводної траншеї необхідно враховувати можливі в майбутньому зміни режиму водної перепони (заглиблення і розширення русла, розмиви берегів і т. п.). Глибина траншеї повинна бути не менше 1 м., але якщо дно русла складене з скальних порід, що виходять на поверхню дна водосховища, глибину траншеї можна зменшувати до 0.5 м., якщо ж виявиться, що рити траншею в скельних і інших породах недоцільно, роблять укладку безпосередньо на дно русла. Закріплення і захист трубопроводу виконуються засипкою або іншими засобами.

Заглиблення трубопроводів  робиться згідно вертикальної трасировці з укладанням його на берегових ділянках по кривим механічного гнуття або  по кривій, що визначається радіусом пружного згину.

При прокладці з застосуванням  кривих механічного гнуття дещо зменшуються  обсяги земляних робіт і попереджаються порушення структури і розмивання берега стоками води, а для газопроводів і нафтопроводів великого діаметру знижується кількість необхідного  баласту для пригрузки трубопроводові.

Одним з методів прокладання  трубопроводів під водяними перешкодами, та прокладання на болотах є метод  протягування трубопроводу по ґрунтовій  доріжці, він є досить економним, так як при його використанні не виникає потреби у використанні складних облаштувань (рейсових спусків, візків вузької колії і. т. д.

В даний час існує два  основних способи укладання трубопроводів  у траншею: роздільний і сполучений. При роздільному способі попередньо підготовляють траншею, а потім  укладають у неї трубопровід; при сполученому способі одночасно  з розробкою траншеї проводиться  ізоляція трубопроводу і його укладання  в траншею.

Застосування  сполученого способу обумовлюється  можливістю просування по поверхні болота уздовж траншеї ізоляційно-укладальної  колони.

При роздільному способі  трубопровід потрібно укладати у  відриту траншею негайно після  її розробки  щоб уникнути сповзання  відкосів  траншеї. Нижче приводяться технологічні схеми укладання по обох способах.

Роздільний спосіб.

При укладанні трубопроводів  на болотах роздільним способом найбільш поширені три технологічні схеми; 1) протягування баластованого трубопроводу з берега по дну траншеї; 2) сплав  трубопроводу по поверхні води в траншеї  з наступним при вантаженням  його вантажами і 3) протягування трубопроводу по поверхні води (при наявності  її в траншеї) із застосуванням понтонів, що розвантажують.

При протягуванні використовується наступна схема.

Трубопровід, баластований вантажами, протягують з берега по дну  траншеї. Цю технологічну схему широко застосовують при будівництві переходів  через водяні перешкоди і  використовують на будівництві переходів через  болота: в обох випадках трубопровід  укладають під воду. При рішенні  питання про доцільність застосування схеми 1 потрібно мати на увазі як позитивні її сторони, так і негативні. Головними є наступні фактори:

а) на болотах II і III типів  дуже складно навішувати вантажі  з поверхні болота з використанням  трубоукладачів, спеціально обладнаних для цієї мети чи екскаваторів інших  вантажопідйомних машин. У таких  умовах баластування трубопроводу на березі і протягування його по дну  траншеї здійснити значно простіше, ніж з поверхні болота;

б) при довжині трубопроводу 400 м. і більше, особливо при діаметрах труб 500 мм і вище, величина стискального зусилля виявляється дуже значною, що вимагає застосування для протягування могутніх тягових засобів, що не завжди маються в розпорядженні виконавця робіт;

в) при виконанні укладання  за схемою 1 вимагаються обов'язково кільцеві (із двох половинок) чавунні  чи залізобетонні вантажі;

    г) необхідний пристрій у ряді випадків спеціального спускового шляху.

Основна перевага схеми 1 у  тім, що вона дозволяє уникнути складного  навішення вантажів з поверхні болота і дає можливість укладати трубопровід, що протягується, відразу в проектне положення.

Суть способу  полягає в тому, що трубопровід  протягують по дну підводної траншеї  з одного берега до іншого за допомогою  троса, заздалегідь прокладеного в  траншеї. Цей спосіб дозволяє виконати укладання трубопроводу, не створюючи  перешкод судноплавству, що дуже важливо, тому що практично на всіх ріках  у літній період судноплавство дуже інтенсивне.

Технологічна послідовність  основних операцій, зв'язаних з укладанням протягуванням, що випливає:

1) трубопровід зварюють  на березі в нитку, спресовують,  ізолюють, футерують, а в необхідних  випадках баластують;

2) улаштовують спускову доріжку,  на яку поміщають підготовлений  до укладання трубопровід;

3) по дну підвідної  траншеї укладають тяговий трос;

4) протаскують трубопровід  через водяну перешкоду за  допомогою  чи тракторів лебідок;

5) по закінченні протягування  проводять водолазне обстеження  й іспит покладеного трубопроводу, визначають його положення і  потім засинають ґрунтом. 

   До моменту укладання повинні бути підготовлені як трубопровід, так і берегові і підвідні траншеї. До про трубопроводу можна приступити після того, як буде встановлено, що фактичні дані підвідної траншеї відповідають проектним. Приведемо основні схеми укладання трубопроводів протягуванням.

Технологічні схеми протягування

Схема 1

      Обидва береги водойми мають рівнинний характер, що створює сприятливі передумови для протягування цілком підготовленого до укладання трубопроводу з одного берега до іншого тракторами без зміни напрямку їхнього руху. На одному з берегів улаштовують спускову доріжку, достатню для розміщення всього трубопроводу, а на іншому березі знаходяться тягові засоби.

Довжина протаскується по схемі 1 трубопроводу обмежується розміром площадок на обох берегах водойми, а  також стискальним зусиллям і  наявністю для його створення  тягових засобів. Як показує досвід. при великому числі тракторів  або інших самохідних тягачів  важко домогтися синхронності їхньої роботи Наприклад, використання одночасне  більш п'яти машин на одному тяговому тросі через складність синхронізації  їхньої роботи не приводить до істотного  збільшення стискального зусилля. При  всій удаваній простоті схеми саме це приведе до затримок і зупинок  протягування. Тому напередодні протягування необхідно провести перевірку погодженості в діях машиністів і одночасно  достатності тягових засобів. Для  цієї мети  трубопровід, що укладається, один - два рази зрушують з місця (основний трос до цього часу повинний бути прокладений через водойму). В, час іспиту тягові механізми повинні  бути розставлені як і під час  протягування. Найбільше зусилля  протягування виникає саме в момент рушання.