книги из ГПНТБ / Пашенин, Л. И. Современные методы строительства рассредоточенных объектов нефтегазовых промыслов

Таблица I Структура затрат по некоторым наземным объектам

при различных конструктивных решениях, %

вые коммуникации возможны следующие эффективные конструкции фунда­ ментов: плитные из монолитного железобетона, свайные со сборным ростверком, железобетонные ребристые транспортабельные плиты - фун­ даменты на подсыпке, подсыпка из песка, гравия или гравийно-песча­ ной смеси (для блоков и блок-боксов в соответствующих гидрогеологи­ ческих условиях и с достаточной несущей способностью грунта).

ВЫБОР ОСНОВАНИЯ БЛОКОВ И БЛОК-БОКСОВ

Выбор типа основания и фундамента для блок-бокса (основного элемента любого блочного сооружения) определяет возможность пере-

несения максимального объема работ со строительных площадок на специализированные заводы, а также влияет на стоимость и долговеч­ ность сооружения в целом. От жесткости основания (продольной, по­ перечной и диагональной) зависит сохранение соосности и неизменяе­ мости взаимного положения движущихся частей машин (в период тран­ спортирования и монтажа), смонтированных и отцентрованных на нем. Конструкция основания и его масса должны воспринимать возникающую

впериод эксплуатации агрегата вибрацию, которая не должна превы­ шать установленных нормативов. В противном случае при размещении

вблок-боксе тяжелого высокооборотного агрегата нарушение центров­ ки машин приведет к аварийному состоянию и необходимости повторной центровки агрегата после его доставки к месту установки незначитель­ ного периода эксплуатации.

Согласно исследованиям, проведенным во ВНИИСТе» центровка подшипников агрегатов с точностью до 0,05 мм может быть сохранена, если относительная жесткость основания на изгибе равна не менее 30 т/мм. Такой жесткости можно добиться применением литых металли­

ческих или монолитных железобетонных конструкций. В сварных конст­ рукциях наличие даже очень жестких несущих балок (с высотой стенки двутавров 500-550 м) сохранение центровки не обеспечивает. В ка­ честве основания блок-бокса для установки высокооборотного агрегата может быть использована монолитная ребристая железобетонная плита. Для агрегатов с числом оборотов 3000 об/мин соотношение масс вра­ щающихся частей машин и неподвижных частей фундамента должно сос­ тавлять I: (8-12).

Вцелях максимального повышения уровня индустриализации строи­ тельства наиболее целесообразно транспортировать агрегат вместе с основанием, а для сокращения работы нулевого цикла (при соответст­ вующих гидрогеологических условиях) устанавливать блоки на уплот­ ненную гравийно-песчаную подготовку толщиной 40-50 см. При этом ребра плиты под воздействием собственного веса и вибрации будут погружаться в начальный период эксплуатации на некоторую величину.

•Такое погружение (осадка блока) приводит к жесткой фиксации фунда­ мента и благодаря крестообразной схеме ребер к противодействию его сдвигающим усилиям. Грунт, защемленный между ребрами плиты, умень­ шает амплитуду собственных горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента и всей установки. Практика строительства подтвердила целесообразность выбора железобетонной плиты в качестве основания

При использовании в качестве оснований блок-боксов с динами­ ческими нагрузками железобетонной плиты последняя при отсутствии специальных заводов может изготовляться в полигонных (полевых)усло­ виях. В этом случае рекомендуется применять два состава бетона:

1.Для твердения в условиях положительных температур - безу­ садочный из 755? портландцемента (лучше тампонажного) и 25$ п ш с о - шлакоглиноземистого цемента. Раоход материалов на I м3 бетона сос­ тавляет: цементной смеси - 400 кг, песка - 650 кг, щебня - 1200 кг, воды - 180 л.

2.Для твердения в условиях отрицательных температур состав бетона тот же, но с добавлением 105? поташа и 0,3$ сульфитно-спирто­ вой барды в зависимости от веса цемента.

Во всех случаях осадка конуса не должна превышать 3-5 см. ф и использовании тампонажного цемента распалубка может быть произведе­ на через два дня. Учитывая статическую и динамическую работу плиты (воздействие вибрации и собственные колебания, нагрузки во время, транспортирования и монтажа), особое значение имеет тщательное бе­ тонирование. Неполное заполнение опалубки, раковины, оголения арма­ туры для таких конструкций недопустимы. Поэтому с учетом жесткости бетона при большей насыщенности плиты арматурой крупность заполни­ теля принимается не более 20 ш . Плиту армируют сварным пространст­ венным каркасом из арматуры класса Ц-а и прокатными швеллерными

балкаш малых номеров (6-8). Анкерная рама, образованная швеллерны­ ми балками, предназначена для закрепления анкеров и кассации их взаимного положения. К каркасу согласно проекту приваривают необхо­ димые закладные детали и патрубки для пропуска кабелей и циркуляции теплого воздуха с целью сохранения положительной температуры гра­ вийно-песчаной подушки и грунта основания под плитой блок-бокса в зимнее время. Полностью собранный арматурный каркас укладывают в опалубку и бетонирую^. Укладку бетона, производят без перерыва в работе площадочными вибраторами в соответствии с указаниями СНиП. При наборе 100$ прочности (бетонирование в условиях отрицательных температур) и 70-80$(бетонирование цри положительных температурах) опалубку снимают и плиту подготавливают к монтажу насосного агрега­ та. В бетоне не допускаются волосяные трещины, околн и раковины.

Обнажения арматуры должны быть устранены.

При изготовлении серии блок-бокоов с одинаковым оборудованием плиты оснований независимо от места их установки для эксплуатации

- 13 -

ы- гъъъ

ны пилястры или колонны каркаса с консолями)

изготовляются одинаковыми. Пиита одновременно выполняет функции фундамента под насосный агрегат и является толом машинного зала блок-бокса; при этом достигается основной показатель технологич­ ности - увеличение единичного веса монтируемых конструкций. '

В качестве основания для блоков на непучинистых или слабопучинистых грунтах монет быть принята подушка из уплотненной гравий­ но-песчаной смеси толщиной 40 см, размещенная в выемке глубиной 80-90 см. Поверх гравийно-песчаной подушки укладывается слой песка толщиной 5 см, являющийся демпфирующей прокладкой при работе насос­ ного агрегата.

При высоком уровне грунтовых вод (более 1,8 м) по периметру основания укладывают дренажные трубы с отводом воды в сборный ко­ лодец. На слабых болотистых грунтах плиту следует устанавливать на сваях*

Благодаря наличию технологических отверстий в плите и ребрах основания теплый воздух из внутреннего помещения блок-бокса свобод­ но циркулирует в пустотах (кессонах) между ребрами. Вследствие это­ го, температура верхнего слоя гравийной подушки вседла положитель­ н а я ^ ниже 5-7°С). Температура нижнего слоя гравийно-песчаной по­ душки (под крайними точками плиты) составляет 2-3°С. Положительная температура предохраняет основание блок-бокса от пучения и обеспе­ чивает неизменяемость его первоначального положения. При толщине снежного покрова 35-40 см промерзание грунта не превышает 60-70 см, что на 25-15 см выше низа гравийно-песчаного основания. Работы по устройству основания и монтажу блок-бокса насосного агрегата произ­ водятся в следующем порядке: планировка площадки; устройство выем­ ки; засыпка выемки гравийно-песчаной смесью с послойной укаткой и трамбованием; проливка цементным раствором; укладка и разравнива­ ние демпфирующего песчаного слоя; наезд трайлера с блок-боксом на основание; подъем блок-бокса на 15-20 см; выезд трайлера из-под блок-бокса; опускание блок-бокса на основание.

ПРОЧНОСТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И И Ш О В А Н И Я К ОСНОВАНИЮ БЛСЖ-БОКСА

Испытания прочностных характеристик плиты основания блок-бок­ са проводились в виде опытных загружений с замером прогабов после

- 16 -

каждого загруженжя. Нагрузку выдерживали в течение 12 ч, а через 18 ч (после снятия нагрузки) выполняли дополнительные замеры и осмотр. Испытания проводили на специальном стенде, соответствующем рабочему положению плиты в момент подъема для погрузки на трайлер. Для замера прогабов использовали ыессуру с точностью 0,01 мм и до­ пускаемой погрешностью (по заводскому' паспорту) 0,04 мм на полный

ход прибора, или 0,005 мм на I мм смещения пока . Для пробного загружения были использованы бетонные блоки Сб-6-24, весом 2,4 т каж­ дый. Общая нагрузка из блоков составила 24 т, действительная наг­ рузка (наооо, задвижки, трубоцроводы, электродвигатель с возбуди­ телем) - 14,3 т.

Плиту загружали при помощи автокрана, после укладки каждого ряда блоков проводили замеры прогибов и детальный осмотр конструк­ ции (табл.З). В процессе пробных загружений никаких повреждений (включая волосяные трещины) не было. Это позволило после испытаний на статическую нагрузку перейти к монтажу насосного агрегата на плите.

Различные величины прогибов при одной и той же нагрузке можно объяснить различным размещением бетонных блоков при каждой новой загрузке.

Действующими санитарным* нормами определены предельные величи­ ны вибрации на рабочих местах в производственных помещениях (табл„4). Нормативы, приведенные в табл.4, одинаковы для вертикаль­ ных и горизонтальных колебаний при непрерывном воздействии в тече­ ние рабочего дня. При продолжительности воздействия в течение 10-15$ рабочего времени указанные в табл,4 амплитуды, скорости и ускорения допускается увеличивать, но не более чем в 3 раза.

Таким образом, предельно допустимая величина амплитуды колеба­ ний при частоте 50 Гц не должна превышать 0,007 х 3 = 0,021 мм.

Важным вопросом является выбор материала и типа основания (фундамента насосного агрегата) транспортабельность блок-бокса, предназначенного для установки на месте эксплуатации (строительной площадке). В качестве материалов для основания блок-бокса были рас­ смотрены железобетон в металл с точки зрения обеспечения жесткости, долговечности, меньаей трудоемкости и стоимости (табл.З).

Отличительной чертой блочных сооружений в Тюменской области является способ устройства основания под блок-боксы. Ввиду заболо­ ченности и высокого уровня грунтовых вод блок-боксы устанавливают

- 17 - ..........

5--1Ш

Таблица 3 Величины прогибов плиты основания блок-бокса насоса

Таблица 4. Предельно допустимые величины вибрации на рабочих

на железобетонные сваи с монолитным ростверком. При устройстве свайного основания производят заливку свай, а также арматурные, опалубочные и бетонные работы.

Затраты труда и материалов при устройстве свайного основания значительны. В отдельных случаях целесообразна замена свайного ос­ нования на подсыпку высотою 1-1,5 м (в зависимости от местных гид­ рогеологических условий). В этом случае не требуется производство свайных, а также арматурных, бетонных и опалубочных работ. В то же время устройство насыпи с помощью бульдозеров позволяет значитель­ но сократить число занятых рабочих и общий объем немеханизирован­ ного труда. Свайные основания под блоки насосов с динамической наг­ рузкой целесообразно устраивать на обводненных и болотисных грунтах^ Сооружать такие основания следует для тихоходных, малооборотных ма­ шин. При числе оборотов 3000 об/мин решающее влияние на величину амплитуды вынужденных колебаний имеет не упругая жесткость грунта под подошвой фундамента К г , а инерционная жесткость фундамента (вместе с жестко укрепленными на нем машинами), равная ти/2, .

Так как эти жесткости имеют разные знаки, в данном случае увеличе­ ние упругой жесткости приведет к уменьшению общей жесткости

( K%= - m W z ) и увеличению амплитуды колебаний фундамента. Применение блочных КНС явилось одним из эффективных решений

для тяжелых условий Тюменской области, где строительство капиталь­ ных КНС практически невозможно (табл.6).

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРСИТЕЛЬШХ И МОНТАЛНЫХ РАБОТ

Организация строительства блочных нефтегазопромысловых назем­ ных объектов основывается на следующих принципах:

- I? -

Таблица 5

Сравнение железобетона и металла как материала фундамента под высокооборотный насосный агрегат и основание транспортабельного блок-бокса

Таблица 6 Технико-экономические показатели монтажа капитальной й блочной

КНС (на 2 насоса 5MC7XI0) в Тюменской области

Примечание. Табл.6 составлена по данным бывшего Тюменского филиала ВНИИСТа и Главтгоменнефтегаза.

деление комплекса работ (в организационном отношении) на под­ готовительный и основной периоды*

выделение из этих периодов нулевого цикла; определение рациональной последовательности и поточности выпол­

нения работ; внедрение в необжитых районах вахтенного метода строительства;

применение сетевого планирования и управления строительством; круглогодичность производства строительных и монтажных работ; использование"инвентарных временных зданий и сооружений.

До начала работ по обустройству промыслов строительно-монтаж­ ным организациям выдаются проекты организации строительства (ПОС) и производства работ (ППР), которые основываются на передовом опы­ те и новейших достижениях строительной науки и техники. Проект ор­

ганизации строительства служит основанием для планирования капиталь­ ных вложений, обеспечения стройки кадрада и материально-технически-

- 21 -

Ш