Характеристика умов прокладання

Вступ

 

Процес організації спорудження  магістральних трубопроводів на болотах за багатьма факторами є  складнішим ніж у нормальних умовах, так наприклад постає потреба  у багатьох видах нових робіт (спорудження спеціальних під’їзних  доріг, буро вибухові роботи, укладка  різними методами, використання баластування, як одиночними, груповими привантажувачами, так і анкерним пристроями), а  також впровадженням нової техніки, уповільненням процесу спорудження, та важко доступністю до дефектних  ділянок трубопроводу, що споруджується.

Спорудження магістральних  трубопроводів є досить складним технологічним процесом, який залежить від багатьох факторів, одним з  яких є рельєф місцевості, геологічні та метаморфічні умови. При проходженні  траси трубопроводів по районах  місцевості зі слабо несучими ґрунтами складність спорудження їх досить ускладнюється  як з боку організаційних питань так  і з боку технології виконання  того чи іншого виду робіт.

Є досить багато методів  прокладання трубопроводів на ґрунтах  з малою несучою здатністю, до них і належить метод протягування трубопроводу по ґрунтовій доріжці. Даний метод є часто застосовуваним особливо при спорудженні трубопроводів  малих діаметрів, він виключає використання додаткових засобів для протягування трубопроводів, а саме – візків, колій і. т.д.

Та при спорудженні  трубопроводів великих діаметрів  і при великій довжині перешкоди (болота) для протягування трубопроводу влаштовують спеціальні колійні  доріжки або здійснюють протягування з використанням візків.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Характеристика  умов прокладання

 

Даний нафтопровід відноситься  до ІІ категорії, проходить по заболоченій  та заводненій місцевості, а саме по болотах другого та третього типу.

Болота другого та третього типу характеризуються наступними особливостями:

1. допускають роботу тільки  спеціальних плавучих машин і  механізмів або звичайних машин  на понтонах;

2. болота, цілком заповнені торфом, які  допускають роботу і проїзд  машин з питомим тиском до 0,1 кгс/см² при ширині болота більше  1 км.

При спорудженні  магістральних трубопроводів на болотах ІІІ типу виникає необхідність у використанні методу протягування або сплаву при укладанні, а також  потреба у привантажуванні трубопроводів  від спливання

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахункова частина

 

2.1 Розрахунок стійкості трубопроводу  проти всплиття

Стійке положення (проти всплиття) трубопроводу необхідно перевіряти для окремих дільниць (в залежності від умов будівництва) згідно вимог  СНиП 2.05.06.85 на виконання умови:

                                                                         (2.1)

де Q_акт – сумарне розрахункове навантаження на трубопровід, яке діє вверх, включаючи пружний відпір при прокладанні трубопроводу методом вільного згину, (Н); Q_пас - сумарне розрахункове навантаження на трубопровід, яке діє вниз, включаючи власну вагу трубопроводу, (Н); К_н.в - коефіцієнт надійного стійкого положення трубопроводу проти всплиття, приймається згідно таблиці 2.1

 

Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнта  стійкості проти всплиття           трубопроводу

 

Тип дільниць переходу	Значення  коефіцієнту Кн.в
За межами ведення підводно-технологічних  робіт	1,05
Через річки шириною  до 200м по середньому рівню, включаючи  приберегові  ділянки в межах  ведення підводно-технологічних  робіт	1,10
Через ріки та водосховища  шириною більше 200м, а також  гірські річки	1,15

 

В окремому випадку при  укладанні трубопроводу методом  вільного згину при рівномірному баластуванні по довжині величина нормативного баластування – вага у воді визначається із умови:

                          

                    (2.2)

де  - нормативна вага балансу у воді, Н/м; п_б – коефіцієнт надійності з навантаженню; 0,9 – для залізобетонних привантажувачів, 1,0 – для чавунних привантажувачів; q_в – розрахункова виштовхуюча сила води, що діє на трубопровід, рівна

                                                                            (2.3)

q_згин – розрахункове навантаження від пружного відпору при вільному згині трубопроводу, що відповідає рельєфу дна траншеї, визначається відповідно за формулами для:

- випуклих дільниць

                                                                         (2.4)

- вгнутих дільниць

                                                                         (2.5)

q_тп – розрахункова вага одного погонного метра трубопроводу на повітрі з врахуванням ізоляційного покриття при коефіцієнті надійності по вазі рівному 0,95; q_доп - розрахункова вага продукту, що транспортується по трубопроводу. При визначенні необхідного баласту для газопроводів не враховується, а для нафто- та нафтопродуктопроводів вага продукту враховується, але якщо при експлуатації трубопроводів можливе їх використання із заміною продукту на повітря. В даному випадку необхідно передбачити додаткове балансування з коефіцієнтом: K_н.в=1,03; Е — модуль пружності матеріалу труби Е =2,06-10⁵ МПа; І - момент інерції труби, рівний:

                                                                     (2.6)

 β - кут повороту осі трубопроводу в вертикальній площині на випуклих і вгнутих ділянках рельєфу (приймається в радіанах); ρ - радіус кривизни рельєфу дна траншеї, котрий повинен бути більший або рівний мінімальному радіусу пружного згину осі трубопроводу.

При балансуванні одиночним привантажувачами основними параметрами є відстань між ними (точніше між їхніми центрами) і необхідна кількість для  баластування даної дільниці трубопроводу.

Відстань між привантажувачами обчислюється за формулою:

                                                                          (2.7)

де Q_в, ν_в – середня маса та об’єм одного привантажувача, які в залежності від типу беруться згідно таблиць 2.5, 2.6, 2.7, 2.8; - нормативна вага баласту на повітрі, рівна:

                                                                     (2.8)

 γ_δ - нормативна об'ємна вага матеріалу баласту з бетону γ_δ = (2,3-2,5)-10⁴ Н/м³; γ_в - питома вага води з врахуванням розчинених в ній солей, приймається рівним γ_в = (1,1-1,15)-10⁴Н/м³;

Необхідно відмітити, що вагу конструкцій привантажувача можна  визначити через об’єм витісненої води даною конструкцією згідно формул для:

- залізобетонних сідлоподібних  (рисунок 2.2):

                                                                       (2.9)

Таблиця 2.2 –  Характеристика залізобетонних сідлоподібних  привантажувачів

Dз , мм	Вага вантажу, кг	Розміри, мм
		a	b	c	d	Rr	Δ	h
325 426 529 720 820 1020 1220 1420	300 500 1500 3000 3000 3000 4000 4000	840 1080 1320 1540 1640 1840 2000 2100	590 760 900 1120 1210 1430 1600 1750	400 400 800 1200 1100 900 1050 1000	200 260 330 340 340 340 320 250	220 280 330 430 480 580 580 800	40 40 40 40 40 40 50 90	170 220 240 340 390 500 500 620

 

 

 

1 – привантажувач; 2 – трубопровід; 3 – захисна прокладка.

                 Рисунок 2.1 – Залізобетонний сідлоподібний привантажувач.

         

  - залізобетонних охоплюючих привантажувачів типу УБО:

                                                                 (2.10)

 

Таблиця 2.3 –  Характеристика привантажувачів типу УБО

 

Марка вантажу	Dз , мм	Габаритні розміри    блоку,мм			Загальний об’єм вантажу, м3	Загальна маса вантажу, т
		b	c	a
УБО-1 УБО-2 УБО-3 УБО-3 УБО-3 УБО-4	1420 1220 1020 820 720 530	1600 1400 1100 1100 1100 750	1200 1350 1300 1500 1500 1500	600 600 550 550 550 400	1,872 1,843 1,455 1,455 1,455 0,750	4,305 4,238 3,346 3,346 3,346 1,725

 

 

1 – блок залізобетонний; 2 – трубопровід; 3 – стальний  з’єднувальний пояс; 4 – монтажна  петля; 5 – скоба

                Рисунок 2.2 – Привантажувач бетонний охоплюючий УБО

   

 - чавунних кільцевих привантажувачів:

                                                                         (2.11)

 

Таблиця 2.4 – Чавунні  кільцеві привантажувачі для баластування       трубопроводів

 

Dз , мм	Вага вантажукг	Розміри, мм
		R1	R2	R3	A	M	d	l
325 377 426 478 529 630 720 830 1020	250 300 350 400 450 50 1100 1100 1100	275 305 330 355 385 435 480 530 635	210 245 26 294 320 373 415 465 570	150 175 200 230 255 280 310 360 405	260 285 310 335 360 410 455 505 610	400 450 500 500 500 500 960 870 725	20 20 20 20 20 20 24 24 24	120 130 130 140 170 170 180 180 180

 

                    Рисунок 2.3 – Чавунний кільцевий привантажувач

      А для залізобетонних кільцевих привантажувачів значення Q_в, ν_в беруться з таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 – Залізобетонні кільцеві важкі вантажітипу УТК

Dз , м	Марка вантажу	Маса ван-тажу на пові-трі, кг	Об’єм ван-тажу, м3	Тов-щина ван-тажу, м	Шири-на ван-тажу, м	Зовн. діа-метр ван-тажу, м
0,53   0,72   0,82   1,02   1,22   1,42	УТК 530-12-1 УТК 530-12-2 УТК 720-18-1 УТК 720-18-2 УТК 820-18-1 УТК 820-18-2 УТК 1020-24-1 УТК 1020-24-2 УТК 1220-24-1 УТК 1220-24-2 УТК 1420-24-1 УТК 1420-24-2	450 658 1100 2000 1564 2300 3174 4048 4508 5658 5700 8240	0,178    0,28    0,46    0,68    0,88    1,00    1,38    1,76    1,96    2,46    2,48    3,58	0,07 0,105 0,120 0,165 0,165 0,165 0,200 0,195 0,240 0,210 0,285            0,665	1,2 1,2 1,8 1,8 1,8 1,8 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4              2,4	0,7 0,81 0,96 1,12 1,12 1,22 1,43 1,50 1,78 1,79 1,93             2,08

 

 

   Число привантажувачів, необхідне для баластування дільниці трубопроводу довжиною L, визначається за формулою:

                                                   (2.12)

Отримане значення заокруглюється в більшу сторону до  цілого числа.

2.2 Розрахунок тягового зусилля  при протягуванні трубопроводу  по ґрунтовій доріжці.

Використання ґрунтової  спланованої (повздовжній нахил  повинен бути не більше 0,02) спускової  доріжки доцільне тільки для коротких секцій трубопроводу з дотриманням  необхідних заходів для запобігання  пошкоджень ізоляційних покрить  у процесі протягування.

Основним параметром укладання  трубопроводу в проектне положення  по дну траншеї з допомогою  раніше укладеного тросу є зусилля  протягування Т_пр, яке залежить від способу баластування і етапу протягування.

Перший етап — зрушення трубопроводу з місця по ґрунтовій доріжці.

У випадку суцільного оббетонування зусилля протягування рівне:

                  Т_пр=ƒ·G+C                                                  (2.13)

де ƒ – коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунту при повздовжніх переміщеннях, котрий в першому наближенні можна прийняти рівним тангенсу кута внутрішнього кута ґрунту φ_гр

              ƒ=tgφ_гр                                                                                       (2.14)

G – загальна вага трубопроводу на повітрі, який протягується, знаходиться за формулою

                                                         (3.15)

q_mn – розраховане навантаження від власної ваги трубопроводу; – розраховане значення величини необхідного баласту на повітрі (формула 2.38); L — довжина трубопроводу, що протягується;

              C=c_гр·i_mp·L,                                                 (3.16)

і_тр – довжина частини кола труби, яка врізається в ґрунт, орієнтовно приймається рівною:

                 і_тр=0,3 ,                                                (3.17)

- зовнішній діаметр трубопроводу  з врахуванням товщини бетонного  шару.

При баластуванні трубопроводу одиночними привантажувачами значення тягового зусилля визначається як:

                  T_пр=ƒ·G₀+C+E_пас ,                                         (3.18)

де G₀ – загальна вага спорядженого і за футерованого трубопроводу, яка дорівнює: