книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfа |
6 |
в |
Рис.3.20. Поперечное сечение траншей, разрабатываемых роторными экскаваторами дифференцированным способом:
а - пионерная траншея шириной Bi=l/2 В2 ; глубиной H2=Hi; площади сечений Fi ~F2 i б - пионерная траншея шириной; В|=Вг; глубиной H2= 1/2 HI; площади сечений Fi ~F2 i в - пионерная траншея шириной Bi<B2 ; глубиной Hi<H2 ; площади сечений Fi ~F2 ; I - разработка пионерной траншеи первым роторным экскаватором; II - разработка траншеи до проектных размеров вторым роторным экскаватором
м
%
£
о 400.
300_
Е
S
о
а200.
100_
§
S
Глубина бульдозерной траншеи, м (НБ)
Рис.3.21. Изменение линей ной производительности одноковшового экскаватора 304121 в зависимости от глубины пионерной траншеи (НБ), разрабатываемой бульдозером:
— — для экскаватора с ковшом вместимостью 1 м3;
--------- для экскаватора с ковшом вместимостью 0,65 м3;
1 - для всех групп грунтов, %; 2-3 - для грунтов I ipynnu; 4-5 - для грунтов II группы; 6-7 - для грунтов III группы; 8-9 - для грунтов IV группы; 10-11 - для грунтов V группы; 12-13 - для грунтов VI группы
Различают два вида разрыхления: первоначальное и остаточное. Первоначальное разрыхление образуется в момент разработки фунтов, а остаточное остается в земляном сооружении после уплотнения его естественным путем (табл.3.16).
Таблица 3.16
|
|
Разрыхление грунтов |
|
|
|
Грунты |
|
|
Первоначальное, |
|
Остаточное, |
Галька |
|
|
% |
|
% |
|
|
26-32 |
|
6-9 |
|
Глина ломовая |
|
|
26-32 |
|
6-9 |
Глина: |
|
|
|
|
|
мягкая,жирная |
|
г |
24-30 |
|
4-7 |
мореная |
|
|
26-32 |
|
6-9 |
сланцевая |
|
|
26-32 |
|
6-9 |
Гравий мелкий и |
|
|
14-23 |
|
1,5-5 |
средний |
|
|
|
|
|
Грунт растительного |
|
|
|
|
|
слоя: |
|
|
|
|
|
без корней |
|
|
20-30 |
|
3-4 |
с корнями или |
|
|
14-28 |
|
1,5-5 |
примесями |
|
|
|
|
|
Лёсс: |
|
|
|
|
|
нормальной влажности |
|
|
14-28 |
|
1,5-5 |
сухой |
|
|
24-30 |
|
4-7 |
Мергель |
|
|
33-37 |
|
11-15 |
Опоки |
|
|
33-37 |
|
11-15 |
Песок: |
|
|
|
|
|
без примесей |
|
|
8-17 |
|
1,2-5 |
с примесью щебня и |
|
|
14-28 |
|
1,5-3 |
гравия |
|
|
|
|
|
Грунты |
|
|
Первоначальное, |
|
Остаточное, |
Разборная скала |
|
|
% |
|
% |
|
|
30-45 |
|
10-20 |
|
Скальные разрыхленные |
|
|
45-50 |
|
20-30 |
грунты |
|
|
|
|
|
Солонец и солончак |
|
|
14-28 |
|
1,5-5 |
мягкие |
|
|
|
|
|
Суглинок: |
|
|
|
|
|
легкий и лёссовидный |
|
|
14-28 |
|
1,5-5 |
с примесью щебня и |
|
|
26-32 |
|
6-9 |
гравия |
|
|
|
Г |
|
Суглинок тяжелый |
| |
|
24-30 |
4-7 |
|
Суглинок: |
|
|
|
|
с примесью щебня и |
|
8-17 |
|
1-2,5 |
гравия |
|
|
|
|
с примесью гравия и |
|
14-28 |
|
1,5-5 |
щебня |
|
|
|
|
Торф |
I |
20-30 |
| |
3-4 |
Подсчет объема земляных работ при отрывке траншей производится по формуле:
V = LT ST |
(3.47) |
где LT ~ длина разрабатываемой траншеи; ST - |
площадь поперечного |
сечения траншеи. |
|
Установочная мощность N (в кВт) землеройной машины или колонны зависит от параметров грунта и требуемой технической производительности:
N = kykekpST и / 3600 |
(3.48) |
где ку - коэффициент, учитывающий отношение времени копания к времени рабочего цикла, равный для одноковшовых экскаваторов А,.=0,5 - 0,8, для бульдозеров ку = 0,3 - 0,9, для роторных экскаваторов £,.=1,0; кв - коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные механизмы, равные для одноковшового экскаватора и бульдозера кв = 0,2 - 0,5, для роторного экскаватора к9 = 0,6 - 0,8; кр = удельное сопротивление резанию и копанию (табл.3.17); и - скорость разработки траншеи, м/ч.
|
|
|
|
Таблица 3.17 |
Удельное сопротивление резанию и копанию кр, кПа |
||||
Категория |
Число ударов |
Бульдозер |
Экскаватор с |
Роторный |
грунта |
плотномера |
|
обратной |
экскаватор |
|
ДОРНИИ |
|
лопатой |
|
1 |
1-4 |
20-85 |
30-80 |
70-230 |
11 |
5-8 |
58-210 |
70-160 |
210-400 |
111 |
9-16 |
160-300 |
120-250 |
380-660 |
IV |
17-34 |
260-440 |
220-360 |
650-800 |
V |
35-70 |
330-600 |
330-550 |
800-1200 |
VI |
70-140 |
480-850 |
430-750 |
1000-2200 |
Производительность техники при выполнении земляных работ определяется следующим образом.
Одноковшовые экскаваторы
Производительность экскаватора зависит от конструктивных качеств машины, уровня организации производства земляных работ, состояния и качества грунта и забоя, квалификации машиниста, качества системы управления экскаватора и др.
Техническая производительность экскаватора - это его максимально возможная производительность при непрерывной работе в определенных условиях, которые учитываются коэффициентами: наполнения ковша, влияния разрыхления грунта и влияния продолжительности цикла.
Для определения технической производительности одноковшового
экскаватора пользуются формулой [59]: |
|
77£ = qnkH~ . |
(3.49) |
к Р |
|
где П? - техническая производительность, м3/ч; q - геометрическая емкость ковша, м3; п = 3600//„ - число циклов за 1 ч работы; tn - продолжительность цикла по хрономегражным наблюдениям, с; к„ - коэффициент наполнения ковша грунтом (к,, = 0,6 - 1,2); кр - коэффициент разрыхления грунта
(табл.3.18).
Теоретическая продолжительность цикла
|
гц =tk + tn + t6 + tn |
(3.50) |
где /* - |
продолжительность копания; /„ - |
продолжительность поворота на |
выгрузку; té - |
продолжительность выгрузки; t n - продолжительность поворота |
|
в забой.
Ориентировочные значения продолжительности цикла одноковшового экскаватора приведены в табл. 3.19.
Эксплуатационную производительность того же экскаватора
определяют по формуле: |
|
Пэ = П Ткв |
(3.51) |
где Пэ - эксплуатационная производительность, м3/ч; ка - |
коэффициент |
использования машины по времени (£„=0,8 - 0,85). |
|
|
Коэффициент разрыхления грунтов |
|
|||
Грунт |
Категория грунта |
Коэффициент разрыхления грунта |
|||
|
|
первоначального |
остаточного |
||
Песок-супесок |
I |
|
|
1,08-1,17 |
1,01-1,02 |
Растительный |
I |
|
|
1,2-1,3 |
1,03-1,04 |
грунт и торф |
II |
|
|
1,14-1,28 |
1,02-1,05 |
Лёссовидный |
|
|
|||
суглинок, |
|
|
|
|
|
рыхлый, влажный |
|
|
|
|
|
лёсс, гравий до 15 |
|
|
|
|
|
мм |
III |
|
|
1,26-1,32 |
1,06-1,09 |
Ломовая глина, |
|
|
|||
суглинок со |
|
|
|
|
|
щебнем |
IV |
|
|
|
1,11-1,15 |
Отвердевший |
|
|
1,33-1,37 |
||
лёсс, мягкий |
|
|
|
|
|
мергель |
V |
|
|
1,3-1,45 |
1,1-1,2 |
Крепкий мергель, |
|
|
|||
мягкий |
|
|
|
|
|
трещиноватый |
|
|
|
|
|
скалистый грунт |
|
|
|
|
|
Разборная скала и |
VI |
|
|
1,4-1,54 |
1,2-1,3 |
РУДа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.19 |
Ориентировочная продолжительность цикла работы одноковшового |
|||||
|
|
экскаватора, с |
|
||
Объем ковша |
В отвал |
|
В транспорт |
||
экскаватора, прямая лопата |
драглайн |
прямая лопата |
драглайн |
||
м3 |
13,6-15 |
|
|
|
|
0,15 |
17-18 |
|
14-16 |
18-20 |
|
0,3 |
11-15 |
15-18 |
|
11,5-16 |
17-21 |
0,65 |
12-15 |
14-21 |
|
12,5-18 |
26-25 |
1 |
20-22 |
23-25 |
|
21-23 |
24-25 |
1,25 |
14-20 |
17-27 |
|
15-21 |
18-28 |
2 |
22-24 |
25-27 |
|
24-26 |
27-29 |
2,5 |
22-23 |
32-34 |
|
23-25 |
34-36 |
Роторные экскаваторы
Техническая производительность роторного траншейного экскаватора определяется возможной производительностью его рабочего органа и мощностью установленного на нем двигателя. Максимально возможная производительность ротора экскаватора, м3/ч, составляет:
(3 52)
кР
где qK- вместимость ковша, м3; zK- число ковшей; п - частота вращения ротора, об/мин; кр - коэффициент разрыхления грунта (значения кр приведены в табл. 3.18); кн- коэффициент наполнения ковшей.
Для грунтов категории I коэффициент кн составляет 0,9-1,2, категории II - 0,8-1,1, категории III -0,75-1 категории IV - 0,7-0,9.
Скорость рабочего хода, м/ч, роторного траншейного экскаватора
П т
(3.53)
}рх ~ В ~ИТ
где Пт- техническая производительность экскаватора, м3/ч; В - ширина траншеи, м; hT- глубина траншеи, м.
Бульдозеры и рыхлители
На базовой машине, гусеничном тракторе 3 (рис. 3.22) могут быть установлены бульдозерное 1 и рыхлительное 5 оборудование. Для изменения положения навесного рабочего оборудования служат гидроцилиндры 2 и 4.
Техническую производительность бульдозера, м3/ч, при разработке и перемещения грунта определяем по формуле [59]:
Пг =0,5abh4/h— кР
где а = h /tg ç - ширина призмы грунта впереди отвала, м; b,h - длина и высота отвала, м; (р - угол естественного откоса грунта в движении, град; 5Ркоэффициент, учитывающий потери грунта, принимается равным 1-0,005Z,; L - дальность перемещения грунта, м; n=36QQ/t4 - число циклов за 1 час работы:
*|#=*1+*2+*з+ /4 - продолжительность цикла, с; t\=£\/vi - время резания 1рунта, с; 1\- длина пути резания (обычно 6 - 15 м); v\ - скорость движения трактора при резании грунта, м/с; t2=£2/v2 - время перемещения грунта, с; 12 - путь перемещения грунта, м; и2 - скорость движения трактора при перемещении грунта, м/с; /з=(А ^гУЬз - время обратного хода трактора, с; из - скорость движения трактора при обратном его ходе, м/с; U —дополнительное время, с (в дополнительное входит время на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с, на распределение грунта и др.)*, кр - коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого грунта к объему того же грунта в плотном теле (1,12 - для песчаных; 1,22 - для суглинистых; 1,3 - для глинистых грунтов).
Скорость движения трактора зависит от сопротивлений, возникающих при работе бульдозера.
Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с
бульдозером: |
|
=И'1 + 0'2 + 0'3 + 0'4 |
(3.55) |
где W\ - сопротивление грунта резанию: |
|
Wx=bsinaek, |
(3.56) |
здесь £>-длина отвала, м; а - угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с - толщина срезаемого слоя, м; к- коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров; W2 - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала:
W2 = 0,5h —- —bsinapZDg (n ± /) |
(3.57) |
*8<Ргр |
|
здесь (ргр-угол естественного откоса грунта ( (ргр = 40*- 45°); |
р гр - плотность |
грунта; |
g - ускорение свободного падения; р - коэффициент трения грунта |
|
по грунту (/i = 0,4-0,8, причем меньшие |
значения берут Для влажных и |
|
глинистых грунтов); / - уклон пути; W3 - |
сопротивление трению грунта по |
|
отвалу: |
|
|
здесь ô - угол резания ( S = 50 - 55°); //'- коэффициент трения грунта по стали
( //' =0,7-0,8 для глины; //'=0,5-0,6 - для суглинка и супеси; |
//'=0,35-0,5 - |
для песка); W4- сопротивление движению бульдозера с трактором: |
|
W4 = G(û?a ± 0 |
(3.59) |
здесь G - вес бульдозера с трактором; т0 —удельное сопротивление движению (см. табл. 60 [59]).
Машины находятся в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окружного усилия на ободе ведущего колеса (звездочки) и больше общего сопротивления передвижению.
Техническая производительность бульдозеров при планировочных
работах, м2/ч, |
|
П - ] ^ ^ - vbsinak{ |
(3.60) |
к2 |
|
где |
и- скорость движения бульдозера, км/ч; Ь- длина отвала, м; а —угол |
|||
установки отвала в плане по отношению к продольной оси трактора; |
к\ - |
|||
коэффициент, учитывающий перекрытие следов (к\ =0,8 - |
0,85); к2 - |
число |
||
слоев планирования. |
|
|
|
|
|
Техническая производительность рыхлителей по объему грунта, |
|||
подготавливаемого для транспортирования, м3/ч, |
|
|
|
|
|
П? = \m o h pzkxk2 /(к3к4) |
|
(3.61) |
|
где |
о- скорость движения рыхлителя, км/ч; hp - |
глубина рыхления, м; |
Ьр - |
|
ширина полосы рыхления одним зубом (6Р = |
(2-4)ЛР |
, причем большие |
||
значения соответствуют материалам слоистой структуры с горизонтальным
расположением слоев); z - число зубьев; |
кх - |
коэффициент, |
учитывающий |
снижение рабочей скорости (£i =0,7-0,8); |
к2 |
коэффициент, |
учитывающий |
уменьшение толщины разрыхляемого слоя грунта (к2 =0,6-0,8), причем меньшие значения соответствуют грунтам, образующим крупный скол, глыбы); ку~ число проходов по одному резу; ^ - число слоев рыхления в поперечных направлениях для подготовки грунта к транспортированию.
Необходимые для расчетов данные по удельному сопротивлению грунта резанию и копанию приведены в табл. 3.20.
Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию, МПа
Наименование грунта |
Категории |
Объемная |
Коэффициент |
Удельное сопротивление |
|
|
|
масса в |
разрыхления |
грунта резанию |
|
|
|
плотном |
|
нож |
нож |
|
|
теле, |
|
бульдозера |
скрепера |
Песок рыхлый, сухой |
I |
кг/м3 |
|
|
|
1200-1600 |
1,05-1,1 |
0,01-0;03 |
0,02-0,04 |
||
Песок влажный, |
I |
1400—1800 |
1,1—1,2 |
0,02-0,04 |
0,05-0,1 |
супесь, суглинок |
|
|
|
|
|
разрыхленный |
|
|
|
|
|
Суглинок средний и |
II |
1500-1800 |
1,15-1,25 |
0,06-0,08 |
0,09-0,18 |
мелкий гравий, легкая |
|
|
|
|
|
глина |
|
|
|
|
|
Глина, плотный |
III |
1600-1900 |
1,2-1,3 |
0,1-0,16 |
0,16-0,3 |
суглинок |
|
|
|
|
|
Тяжелая глина, |
IV |
900-2000 |
1,25—1,3 |
0,15-0,25 |
0,3-0,4 |
сланцы, суглинок со |
|
|
|
|
|
щебнем, гравием |
|
|
|
|
|
Сцементировавшийся строительный мусор, взорванная скальная порода Наименование Кате
грунта го рии
Песок рыхлый, |
1 |
сухой |
|
Песок влажный, |
I |
супесь, |
|
суглинок |
|
разрыхленный |
|
Суглинок |
II |
средний и |
|
мелкий гравий, |
|
легкая глина |
|
Глина, плотный |
III |
суглинок |
|
V |
1900-2200 |
1,3-1,4 |
0,2-0,4 |
|
||
Удельное |
Удельное сопротивление грунта копанию |
|||||
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
грунта резанию |
прямая и |
|
|
|
||
стойка |
режущие |
драг |
многоковшовые |
|||
кабеле |
части |
обрат |
|
лайн |
экскаваторы |
|
уклад |
периметра |
ная |
|
|
поперечного |
продоль |
чика |
ковша |
лопата |
|
|
копания |
ного |
|
|
|
|
|
|
копания |
0,2- |
0,01-0,03 |
0,02- |
|
0,03- |
0,034),06 |
0,06- |
0,4 |
|
0,03 |
|
0,05 |
|
0,16 |
0,3- |
0,02-0,05 |
0,03- |
|
0,06- |
0,0-0,1 |
0,1-0,18 |
0,9 |
|
0,07 |
|
0,12 |
|
|
1,7-1 |
0,06-0,1 |
0,09- |
|
0 ,1-од |
0,12-0,18 |
0,16- |
|
|
0,18 |
|
|
|
0,26 |
1,1— |
0,1-0,18 |
0,12- |
|
0,16-0,3 |
0,18-0,24 |
0,26-0,3 |
1,6 |
|
0,25 |
|
|
|
|
Продолжение табл.3.20
Тяжелая глина, |
IV |
1J-3 |
0,16-0,36 |
0,25-0,4 |
0,3-0,5 |
0,24-0,3 |
0,3-0,4 |
сланцы, |
|
|
|
|
|
|
|
суглинок со |
|
|
|
|
|
|
|
щебнем, |
|
|
|
|
|
|
|
гравием |
V |
|
|
|
|
|
|
Сцементировав |
|
0,19-0,4 |
0,3-0,48 |
0,32- |
|
|
|
шийся |
|
|
|
|
0,56 |
|
|
строительный |
|
|
|
|
|
|
|
мусор,
взорванная скальная порода
3.7. Сварочно-монтажные работы
Сварочно-монтажные работы в значительной степени определяют конечное качество сооружения, его эксплуатационную надежность. Во многих странах мира, в т.ч. в России, применяется двухстадийная схема выполнения сварочных работ: на первой стадии отдельные трубы с заводской длиной 12 м и менее на полустационарных трубосварочных базах сваривают с поворотом в 24-, 36- и даже 48-метровые секции. На второй стадии из этих вывезенных на трассу длинномерных секций сваривается непрерывная нитка трубопровода.
Разнообразие условий строительства трубопроводов определяет применение различных методов сварки в их сочетании. Поэтому наряду с дуговыми методами сварки успешно развивается и электроконтактная сварка, используется в промышленных масштабах принудительное формирование шва как средство повышения производительности сварки плавлением неповоротных стыков. При этом в качестве сварочного материала применена самозащитная порошковая проволока.
Развитие механизированной сварки, которая в сочетании с совершенствованием геометрии свариваемых труб обеспечивает высокую стабильность технологических программ и высокое качество сварных соединений, не исключает применения ручной дуговой сварки трубопроводов,
втом числе при выполнении так называемых специальных работ. К таким работам относится сварка крановых узлов, криволинейных участков, захлестов, катушек и других особо ответственных сварных соединений, при подготовке которых зачастую используют термическую резку кромок в процессе их подгонки.
Сборка и сварка труб на трубосварочной базе охватывает комплекс работ,
вкоторый входят следующие трудовые процессы:
•подготовка и обработка торцов труб для автоматической сварки;
•сборка и двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом трехтрубных секций.