Сооружение подводных трубопроводов

при ширине реки более 500 м - не менее чем на пяти верти­ калях, на расстоянии 0,1-0,15 В (В - ширина русла) в пяти точках.

Вертикали располагают в границах поперечного сечения рус­ ла с глубинами более 1/3 максимальной глубины в зоне наи­ больших скоростей течения (наибольших глубин) и на переломах рельефа дна. При средних скоростях течения на стержне реки менее 0,7 м/с число вертикалей для рек шириной менее 500 м можно сократить до трех, а для рек шириной более 500 м огра­ ничить пятью. При поверхностных скоростях течения в реке ме­ нее 0,8 м/с средние на вертикалях скорости допускается оп­ ределять расчетным путем по известным значениям среднего ме­

Продолжительность поступления донных наносов в траншею на русловом участке со скоростями 0,5 м/с и больше для расчета запаса Ы по (3.3) определяют в зависимости от технологиче­ ской схемы разработки подводной траншеи по двум возможным вариантам:

1. Отложение донных наносов в траншее за время ее разра­ ботки и последующей укладки трубопровода учитывают увеличе­ нием ширины траншеи по дну с запасом, достаточным для сохра­ нения проектных отметок на оси укладки трубопровода; при этом варианте дополнительная подчистка траншеи от наносов не предусматривается.

2. Предусматривают подчистку траншеи от наносов, отложив­ шихся за время ее разработки, путем повторной проходки грун­ торазрабатывающего снаряда вдоль траншеи непосредственно пе­ ред укладкой трубопровода; при этом варианте запас на заносимость принимают существенно меньше, чем в первом.

Первый вариант применяют для подводных траншей, разраба­ тываемых в грунтах I-II групп, при максимальном значении средних (на вертикалях) скоростей по всей ширине русла менее 0,7 м/с, а также в тех случаях, коща требуется увеличение ширины траншеи по дну сверх расчетной, исходя из конструк­ тивных особенностей земснаряда.

Вторым вариантом пользуются для подводных траншей, разра­ батываемых в грунтах I-II групп, при максимальном значении средних (на вертикалях) скоростей по всей ширине русла 0,7 м/с и более, а также для траншей, разрабатываемых в грунтах III группы и выше, подстилающих поверхностный слой донных наносов, независимо от скоростей течения.

Для расчета по обоим вариантам продолжительности занесе­ ния траншеи ее в границах, требующих учета заносимое™, раз­ бивают на два участка длиной L\ и Ьг, разделяемых вертика­ лью, соответствующей максимальному значению средней скорости или максимальной глубине (при ограниченном числе измерений скорости). Если на нескольких вертикалях средние скорости близки к максимальному значению, то границу между участками

принимают по той из указанных вертикалей, которая наиболее удалена от крутого берегового склона. Участок меньшей длины L2 принимают за расчетный и разрабатывают последним.

При учете заносимости траншеи по первому варианту расчет­ ную продолжительность t для определения запаса ширины тран­ шеи & определяют по формуле

При учете заносимое™ траншеи по второму варианту расчет­ ную продолжительность t определяют из выражения:

В выражениях (3.5), (3,6) использованы обозначения:

WP2 - геометрический объем выемки грунта без учета зано­ симое™ и запаса & на участке длиной £2, м3; Пр - среднесу­ точная производительность земснаряда при разработке траншеи, принимаемая для земснарядов Министерства речного флота с учетом коэффицента использования по времени и условий работы на переходе (м^/сут), для земснарядов ДГС-150 и УПГЭУ при глубине разработки до 10 м следующим образом (при глубине разработки траншей более 10 м к этим значениям добавляют по­

tn продолжительность технологического перерыва после окончания разработки траншеи для выполнения промерных работ, водолазного обследования траншеи и укладки подводного трубо­ провода, принимают в зависимости от ширины перехода:

Рассмотренные выше рекомендации по технологической после­ довательности разработки подводной траншеи сводятся по суще­ ству к предложению разрабатывать в первую очередь участки подводной траншеи с меньшей интенсивностью отложения донных наносов, а во вторую очередь - с большей интенсивностью. Эти рекомендации являются обоснованными для траншей с постоян­ ными по длине геометрическими размерами поперечного сечения (шириной по дну, глубиной и заложением откосов) и инженерно­ геологическими характеристиками грунтов. В этом случае уча­ стки одинаковой длины (серии) разрабатываются земснарядом практически с одинаковыми затратами времени и объемы донных наносов, поступающих в траншею на этих участках в процессе

разработки, пропорциональны интенсивности отложения донных наносов.

Однако, на практике глубина траншеи обычно непостоянна из-за пересеченности продольного профиля дна реки на створу перехода, обусловленной, в частности, наличием русловых мак­ ро- и мезоформ (побочней, ленточных гряд, осередков). Ширина траншеи по дну на переходах протяженностью свыше 1000 м так­ же непостоянна и ступенчато уменьшается к берегам с учетом возможного отклонения трубопровода в процессе укладки. И, наконец, по створу перехода часто залегают различные грунты, что приводит, с одной стороны, к различному заложению отко­ сов траншеи и, с другой стороны, существенно влияет на су­ точную производительность земснаряда. В этих условиях тща­ тельный учет перечисленных факторов и выбор на его основе оптимальной технологической последовательности разработки участков траншеи позволит существенно уменьшить объем земля­ ных работ, обусловленных заносимостью траншеи.

Отметим, что наиболее распространенным способом разработ­ ки подводных траншей является папильонаж в различных его разновидностях, таких как багермейстерский и параллельный, используют который на участках (сериях) длиной Л * 100200 м. Поэтому, формулируя задачу, разделим створ перехода протяженностью L на п участков, длина каждого из которых / с учетом целочисленности п соизмерима с Л. Значения введенных технологических параметров можно определить с использованием

соотношений оператор ’’целая

часть от дробного”. Координаты концов таких участков будут равны х. - (i - 1)/; (i - 1, (п + 1).

Будем полагать известными в точках х. глубину воды Я.,

скорость течения v., проектную глубину траншеи А. ее ширину

по дну без учета заносимое™ й., коэффициент заложения отко­

сов т. и группу грунта q.. Усредняя по каждому участку гра­

ничные характеристики, можно определить объем траншеи на участке без учета заносимое™ V. и продолжительность его

разработки Т. соответственно по формулам:

(3.7)

ской теории русловых процессов объем донных наносов, посту­ пающих в траншею z-го участка в течение времени его разра­ ботки, можно определить по формуле:

где к - коэффициент, учитывающий постепенность поступления донных наносов, равный 0,5 при использовании папильонажного способа, и равный 1 при использовании траншейного способа разработки траншеи; д. - объем донных наносов, поступающих

на *'-й участок в сутки,

Полученное л-элементное множество А значений объемов дон­ ных наносов Q/ можно упорядочить в возрастающей по величине

Q. очередности. Зафиксировать этот порядок можно с помощью

матрицы. Хорошее приближение к оптимальной технологической последовательности можно получить, установив такую очеред­ ность работ, при которой в соответствии с установленным на множестве А порядком разрабатывается траншея, начиная с уча­ стка с наименьшим значением Q..

В точной постановке задача определения оптимальной техно­ логической последовательности разработки подводной траншеи может быть сформулирована следующим образом. Введем булевы переменные Z„, (i, j - 1, п), принимающие значение рав­

ное единице, если /=й по расчету участок разрабатывается /-м по порядку, и нулю в противном случае. Наложим на переменные ограничения:

первое из которых требует, чтобы в любой момент времени раз­ рабатывался только один участок (единственным земснарядом), а второе указывает, что каждый участок должен разрабатывать­ ся только один раз. Тоща время завершения разработки тран­ шеи на участке, р-м по очереди, будет равно

т'-Д Д г Ь (3.13)

(р - 1, п)

а длительность промежутка времени, в течение которого донные наносы будут поступать в траншею участка, разрабатываемого р - м по очереди, можно найти по формуле, учитывающей способ выполнения работ:

Объем донных наносов, поступающих за это время в траншею со­ ответствующего участка, будет равен

С учетом изложенного постановку рассматриваемой задачи можно записать в виде целевой функции

с присоединением ограничений (3.7) и (3.15). Сформулированная задача является целочисленной относите­

льно искомых переменных z.j и может быть решена, например,

методом ’’ветвей” и ’’границ”. Полученные в результате расчета значения переменных позволяют найти не только оптимальную последовательность выполнения подводных земляных работ, но и по выражению (3.10) - минимальные объемы донных наносов, в соответствии с которыми определяются значения запаса ширины траншеи по дну на заносимость

или выполняется, после разработки траншеи, ее подчистка. Применение изложенного метода позволяет не только умень­

шить объем выполняемых подводных земляных работ, но и сокра­ тить срок их выполнения. Численные результаты могут быт по­ лучены с использованием разработанной на языке БЕЙСИК про-

граммы для мини-ЭВМ. Далее приводятся исходные данные для примера расчета (табл. 3.7).

Разработка траншеи намечена земснарядом УПГЭУ папильонажным способом. При расчете на ЭВМ получены следующие про­ межуточные результаты (табл. 3.8).

В табл. 3.8 объем траншеи определен по участкам без учета заносимости, а объем донных наносов рассчитан для времени

разработки на участке. Результаты расчета технологических параметров представлены далее в табл. 3.9.

При выполнении расчета на ЭВМ распечатываются в табличном

виде конструктивные параметры траншеи: ширина по дну, запас на заносимость, высотные отметки дна траншеи и реки. Кроме того, на экран дисплея, а при необходимости и на графопо­ строитель, выводится чертеж, включающий продольные профили дна реки и границы участков разрабатываемой траншеи. Про­

грамма составлена на языке БЕЙСИК и предназначена, прежде всего, для использования в настольных мини-ЭВМ типа ’’Иск­ ра-226”. Программа и мини-ЭВМ работают в интерактивном режме, запрашивая у пользователя необходимые для расчета исходные данные и подсказывая ему в некоторых случаях аль­ тернативные варианты ответов. Эта особенность делает про­ грамму удобной для использования на практике.

Расчеты показывают, что разработка траншеи в оптимальной технологической последовательности позволяет уменьшить по­ ступление в подводную траншею донных наносов и объем земля­ ных работ на сотни кубических метров.

Запас на заносимость смещают относительно проектной оси траншеи в сторону ее верхового откоса. В проекте на попереч­ ном профиле траншеи указывают расстояния от проектной оси до боковых границ дна траншеи. Перед разработкой траншеи боко­ вые створы обозначают вехами.

При определении ширины подводной траншеи, разрабатываемой канатно-скреперной установкой, запас на заносимость Ы не учитывается. При определении объемов скреперирования в про­ екте к геометрческому объему траншеи добавляют объем занесе­ ния с учетом суммарного расхода донных наносов в створе пе­ рехода и производительности скреперной установки.

Если расчетом по формуле (3.1) будет определена ширина траншеи, меньшая чем минимальная возможная для намеченного к использованию земснаряда, то проектная ширина траншеи долж­ на быть намечена не менее чем

земснарядов объемов работ. При определении границ работы земснарядов стремятся к тому, чтобы изменение ширины и глу­ бины траншеи в пределах каждого участка было минимальным. В границах работы каждого земснаряда в плане делают разбивку на карты соответственно изменению ширины траншеи по дну. При разработке траншеи на проектную глубину за одну проходку земснаряда ширину карт принимают равной проектной ширине траншеи по дну или несколько больше с учетом последующего обрушения откосов. В последнем случае ширину траншеи по дну увеличивают на

ще т, то - коэффициенты заложения откоса соответственно по проекту и в процессе разработки, то зависит от скорости раз­ работки.

При послойной разработке траншеи ширину карт для каждой проходки принимают равной ширине проектной траншеи на про­

траншеи и контроль качества земляных работ. При разработке подводной траншеи производится разбивка рабочих створов по границам разработки траншеи, а также определяется пикетаж нахождения земснаряда или другого механизма с помощью бази­ са угловых засечек, веерных створов или нитяного дальномера (теодолита, нивелира).

Перед разработкой урезной части траншеи выпоняется раз­ бивка в натуре проектного уклона, ширины и длины срезки. С помощью вешек, расставляемых через 10 м, обозначаются грани­ цы срезки, разработки грунта, полок перемычек, мест установ­ ки лебедки и анкерных опор. Исполнительная съемка срезки в плане осуществляется с помощью нивелира, теодолита и мерной ленты. При разработке урезной части траншеи экскаватором вы­ полняется разбивка в натуре рабочих створов перехода, число которых соответствует числу параллельных щюходов экскавато­ ра. В зависимости от рельефа местности разбивка участка про­ изводится колышками, привязанными к пикетажу, с указанием глубины разработки. Контроль ширины траншеи по дну и от­ косов осуществляется с помощью нивелира, теодолита и мерной ленты.

При выполнении земляных работ контролируются следующие параметры: черные отметки земли, отметки дна траншеи, ширина траншеи по дну, откосы, соосность траншеи и створа перехода.

Параметры подводной траншеи перед укладкой трубопровода измеряют через 5 м на прямолинейных участках с помощью тео­ долита, эхолота, лота и наметки. Фактические высотные отмет­ ки дна траншеи не должны превышать проектные. Переборы грун­