7.5.5 Укладання з розвантажуючими понтонами із

заливом води в трубопровід в процесі занурення

Попередньо закріплені на трубопроводі розвантажуючи понтони створюють у трубопроводі додаткові згинальні напруження, які сумуються з поздовжніми напруженнями, що виникають при зануренні трубопроводу (рис.7.25).

Рисунок 7.25 – Вплив внутрішніх сил на трубопровід, споряджений понтонами, при укладанні вільним зануренням з заливом води

Розглядаючи трубопровід як багатопрогінну балку з опорами в місцях закріплення понтонів при рівномірно розподіленому по довжині трубопроводу навантаженні від понтонів, одержимо

, (7.53)

де − момент опору трубопроводу в см³ − коефіцієнт багатопрогінної балки ( ); − рівномірно розподілене навантаження.

,

де − вантажопідйомність понтона в кг; l − відстань між понтонами в см;

Трубопровід, який знаходиться на плаву з прикріпленими до нього на відстані один від одного понтонами, встановлюється у створі переходу і заповнюється водою. По мірі заповнення переходу водою трубопровід занурюється на дно разом з понтонами, що зберігають свою підйомну силу. Після укладання трубопроводу в проектне положення, відстропування понтонів виконується механічними засобами або водолазами.

Напруження в трубопроводі змінюються (в порівнянні з укладанням трубопроводів без понтонів) у відповідності з функцією , що залежить від нового відношення . Тут − вага 1 см довжини трубопроводу, що знаходиться у воді і який заповнений водою, за вираховуванням підйомної сили понтонів на 1 см довжини труби; − сума піднімальної сили води в об’ємі занурення частини труби, заповненої повітрям (плавучість трубопроводу), і піднімальної сили на 1 см довжини труби.

Навантаження на трубопровід

, (7.54)

, (7.55)

де − підйомна сила понтонів на 1 м довжини трубопроводу

.

Знаючи величину відношення , можемо визначити значення і за графіком (рис.7.23). Користуючись отриманими даними, можна знайти максимальні напруження на ділянках ВС і АВ. При укладанні трубопроводу з прикріпленими до нього понтонами, інколи в ньому утворюються повітряні мішки, що можуть пошкодити трубопровід. Це являється основним недоліком даного способу укладання трубопроводу.

7.6 Технологія спорудження морських трубопроводів

Технологія спорудження морських трубопроводів включає наступні елементи: земляні роботи, підготовку трубопроводу до укладання, укладання трубопроводу, засипання і захист від пошкоджень.

Земляні роботи виконуються при розробці траншей і на тих ділянках трубопроводу, які повинні бути заглиблені нижче від поверхні дна. У світовій практиці існують пристрої, що дозволяють розробляти ґрунт з поверхні води і в підводному положенні.

До перших відносяться плавучі земснаряди, гідромоніторні установки, грейферні землечерпачі, пневматичні та гідравлічні землесоси. До других – різного роду автономні пристрої, що працюють під водою.

Так в Італії створений землеснаряд S – 23, що може розробляти траншеї на глибині до 60 м. Розробка траншеї здійснюється фрезерним розрихлювачем глибиною до 2,5 м при ширині по дну від 1,8 до 4,5 м. Швидкість проходження до 130 м/год. в ґрунтах середньої щільності. Земснаряд переміщається по дну за допомогою двох лебідок і тягового троса. Управління здійснюється оператором, що знаходиться у спеціальній камері на земснаряді.

Ця ж Італійська фірма розробила земснаряд В – 70, що переміщується по укладеному на дно трубопроводу на санях. За один прохід земснаряд розробляє ґрунт на глибину до 1 м. Він працює на глибинах до 30 м зі швидкістю проходження до 30 м/год., а керування здійснюється з обслуговуючого судна.

В Японії розроблений підводний бульдозер для земляних робіт на глибинах до 60 м. Бульдозер має масу 34 т, потужний двигун і гусеничний хід. Може розробляти щільні ґрунти, які земснарядами звичайного типу розробляти неможна.

У Німеччині створена установка для розробки траншеї на великих глибинах. Основу її складає екскаватор, що керується з проміжної підводної станції і надводного судна. Глибина опускання підводної проміжної станції приймається такою, щоб ґрунт, що розробляється екскаватором у вигляді пульки, поступав в неї за рахунок перепаду гідростатичного тиску. У проміжній станції відбувається розділення ґрунту і води. З надводним судном проміжна станція зв’язана трубопроводом для подачі розробленого ґрунту на поверхню у трубопровід більшого діаметра, що забезпечує доступ у капсулу з обслуговуючим персоналом необхідних матеріалів та прокладанням кабелів. В середині станції підтримується атмосферний тиск, тому обслуговування і ремонт її проводиться без глибоководних стандартів.

У Японії сконструйований підводний траншейний екскаватор. Екскаватор переміщується по дну зі швидкістю 3 км/год. і може розробляти ґрунт на глибині до 70 м. Маса екскаватора на суші 60 т, у воді – близько 50 т. Управляють екскаватором два оператора з надводного судна. Екскаватор може працювати при швидкості течії до 3 вузлів, поздовжньому схилі до 20º і поперечному до - 15º. Екскаватор розробляє ґрунт у смузі шириною до 8,5 м по напрямку руху за один прохід на глибину до 3 м, в тому числі 1м вниз і 2 м вверх від опорної поверхні гусениць ходової частини екскаватора. Продуктивність для ґрунту із піску з галькою і камінням діаметром 75 – 90 мм приблизно 45 м³/год.