книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов

Точка пересечения графика с линией, представляющей qmp , показывает искомый угол «о, при котором выполняется условие (4.116). Еще раз, используй зависимость (4.122), находим соответствующее устойчивому положению трубопровода значение И.

4.23. Определение параметров взрывных работ при устройстве траншей и каналов на болотах

Разработку траншей на болотах с помощью энергии взрыва рекомендуется применять с использованием водоустойчивых взрывчатых веществ, предложенными ВНИИСТом методами горизонтальных удлиненных шнуровых зарядов, сосредоточенных зарядов и вертикальных скважинных зарядов.

Метод горизонтальных удлиненных зарядов применяется при разработке траншей глубиной до 3-3,5 м и шириной поверху до 10-15 м на открытых и слабозалесенных болотах. При этом вначале образуют зарядную траншею необходимой глубины, куда затем укладывают основной заряд, в результате взрыва которого образуется траншея расчетного профиля.

Прострелочные заряды для формирования зарядной траншеи втапливают на 0,2-0,3 м в поверхностный слой обводненного мохового покрова или торфа. Расчетная глубина зарядной траншеи Из должна составлять 0,3-0,5 проектной

где Ясж - радиус видимого сжатия грунта взрывом, равный расстоянию от центра заряда до дна выемки, образуемой взрывом:

К - коэффициент сжатия грунта взрывом, при использовании аммонита №6 ЖВ в малоплотных торфах /Г-0,4; рв - плотность взрывчатого вещества.

После образования зарядной траншеи и установления ее соответствия расчетным данным производят укладку в нее основного заряда. Взрывные параметры траншеи рассчитывают в следующем порядке.

Заданная проектная глубина траншеи Игвключает два слагаемых:

где W - линия наименьшего сопротивления, равная расстоянию от оси заряда до поверхности болота, W ~ (0,3-0,5) hT\ R^ — радиус видимого сжатия, определяемый но эмпирической зависимости:

Величину Qjap.n можно найти также по формуле:

где Ал - удельный расход ВВ, равный для среднеразложившегося торфа при использовании аммонита № 6 ЖВ Ай- 0,5-0,7 кг/м3;f(n) - функция, зависящая от показателя действия взрыва:

Показатель действия взрыва oпpeдcJШM, задаваясь шириной траншеи по верху Вв:

Метод сосредоточенных зарядов применяется на глубоких болотах, покрытых лесом, и заключается в том, что по оси будущей траншеи на расчетном расстоянии одна от другой взрывным способом образуют зарядные воронки, в которые помещают сосредоточенные заряды. В результате их взрыва образуется линейная выемка требуемого профиля.

Первоначально в торфяном слое устраивают проколы или шпуры диаметром до 100 мм для размещения ирострелочных зарядов (рис. 4.28).

Глубину расположения прострелочного заряда (расстояние от его центра до поверхности болота) Wn найдем, исходя из следующих рассуждений.

Известно, что глубина расположения сосредоточенных зарядов (расстояние от их центра до поверхности болота) Wc связана с проектной глубиной траншеи цт соотношением Wc = (0,3-0,5)Аг. Подобным соотношением связаны Wn и глубцна зарядной воронки К в Wn = (0,3-0,5)h3e. Если принять h3e, ~WC, то ориентировочно Wn~ (0,1-0,25)Лг. Величина прострелочного заряда выброса

Рис.4.28. Схема расположения прострелочного и сосредоточенного зарядов;

1 - прострелочный заряд; 2 - контур зарядной воронки; 3 - сосредоточенный заряд; 4 - контур траншеи

Расстояние между прострелочными зарядами диктуется расстоянием между сосредоточенными зарядами, располагаемыми так же в один ряд:

Сосредоточенные зарядыиз водоустойчивых ВВ помещают в обводненные зарядные воронки. При мощности торфа более 1,5 hT величину сосредоточенного заряда выброса рассчитывают по формуле:

При мощности торфа менее проектной глубины траншеи величину заряда определяют по формуле М.М.Борескова:

Метод скважинных зарядов целесообразно применять при сооружении траншей на болотах типов I и II. Его можно использовать как на залесенных, так и на не имеющих древесной растительности болотах. Скважины в зависимости от проектной ширины траншеи по дну можно располагать в один

или два ряда на расчетном расстоянии. Диаметр скважин не превышает 150-200 мм. Величина заряда выброса зависит от глубины траншеи Лг, свойств грунта и показателя действия взрыва:

где показатель п изменяется в пределах от 1,0 до 2,5. Удельный расход аммонита № 6 ЖВ при взрывах на выброс при зольности торфа 20% составляет 0,58 кг/м3, при зольности 30% - 0,59 кг/м3, при зольности 40%- 0,61 кг/м3, при зольности 50% - 0,65 кг/м3, при зольности 60% - 0,71 кг/м3, при зольности 70% - 0,84 кг/м3.

4.3. П рокладка трубопроводов на многолетнемерзлых, просадочных и пучинистых грунтах

Многолетнемерзлые (вечномерзлые) грунты занимают сравнительно большую территорию - 23% земной поверхности (в России - 47% - это районы Крайнего Севера, Кавказ, Южный Урал и др.).

Особенностями строительства и эксплуатации трубопроводов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов, определяющими технологические и конструктивные решения, являются отрицательные температуры окружающей среды (воздух, грунт) и резкое изменение физико­ механических свойств большинства грунтов при их оттаивании [10; 16; 37; 56; 114; 123; 125; 129].

Грунты всех видов называются мерзлыми, если они имеют отрицательную или нулевую температуру и содержат в своем составе лед; эти грунты называются многолетнемерзлыми (вечномерзлыми), если они находятся в мерзлом состоянии в продолжение многих (от трех и более) лет.

В районах распространения многолетнемерзлых грунтов поверхностный (деятельный) слой грунта, подвергающийся сезонному промерзанию и оттаиванию, называется сезоннопромерзающим - оттаивающий летом и промерзающий зимой, но без слияния с толщей многолетнемерзлого грунта; сезоннооттаивающим - оттаивающий летом и промерзающий зимой до полного слияния с толщей многолетнемерзлого грунта.

В многолетнемерзлых грунтах естественны, например, такие особенности:

наледь - выход в зимнее время речной или другой воды на поверхность земли;

солифлюкция - медленное вязкое течение грунта по склону рельефа, вызванное процессом сезонного его промерзания-оттаивания;

термокарст - провальные формы рельефа, образующиеся вследствие оттаивания подземного льда и льдистых вечномерзлых грунтов;

пучение - увеличение в объеме слоя влажного грунта в процессе Qro промерзания, проявляющееся в подъеме поверхностного слоя;

морозобойные трещины - вертикальные трещины в грунте образующиеся вследствие его сезонного промерзания или резких и больших температурных колебаний в зимнее время.

Глубина сезонного оттаивания изменяется от 0,2 до 3,5 м (максимально ^ супесь без растительного покрова), сезонного промерзания - от 0,6 до 5 м.

Проектирование трубопроводов, предназначенных для прокладки в районах вечномерзлых грунтов, следует осуществлять в соответствии с требованием СНиП 2.02.04 - 8 8 . Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1990. - 56 с., при этом при выборе трассы следует избегать участки с подземными льдами, наледями и буграми пучения, проявлений термокарста, косогоров с льдонасыщенными, глинистыми и переувлажненными пылеватыми грунтами. Первый принцип, при котором вечномерзлые грунты (ВМГ) следует использовать в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации трубопровода.

При пересечении участков пучинистых грунтов расчет на прочность, устойчивость и деформативность производят с учетом дополнительных воздействий, вызванных морозным пучением грунтов.

В случае прокладки трубопроводов с использованием грунтового основания по II принципу согласно СНиП 2.02.04-88 при расчете трубопроводов на прочность и устойчивость следует учитывать дополнительные напряжения от изгиба, вызванные неравномерной осадкой основания.

Институт «Гипроспецгаз» (г.Ленинград) при проектировании трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах подразделяет все участки трассы на «горячие» (/ > 0 круглый год), «теплые» {(ср.год^ 0), «холодные» (/ < 0) [129].

При пересечении участков пучинистых грунтов для расчета «холодных» трубопроводов определяют размеры зоны промерзания вокруг трубопровода, параметры пучения в зависимости от положения фронта промерзания и оценку прочности и устойчивости трубопровода вследствие его взаимодействия с грунтом.

С целью уменьшения воздействия морозного пучения на трубопроводы или на их опоры заменяют грунт, устраивают компенсационные участки, проводят техническую мелиорацию грунтов, прокладку трубопроводов с учетом ожидаемых деформаций, применяют противопучинистые устройства для обеспечения устойчивости положения трубопроводов.

Выбор конструктивной схемы прокладки на участках многолетнемерзлых грунтов во многом будет предопределяться просадочностью этих 1рунтов при оттаивании.

Категории трубопроводов, прокладываемых на ВМГ, принимают в зависимости от категории просадочности ВМГ при оттаивании и способа прокладки трубопроводов и соответствии с табл. 4.14.

Категории просадочности однородных грунтов необходимо принимать в зависимости от относительной осадки грунта при оттаивании в соответствии с табл. 4.14. При отсутствии характеристики относительной осадки грунта допускается принимать категорию просадочности грунта в зависимости от величины суммарной влажности грунтов по табл. 4.15.

При прокладке трубопроводов на косогорах с поперечным уклоном более 8° предусматривают срезку или подсыпку грунта и устройство полок. При этом срезку ВМГ допускается осуществлять только на непросадочных или малопросадочных участках при отсутствии мерзлотных процессов. На участках ВМГ, где возможно развитие мерзлотных процессов, необходимо для устройства полок обязательно проводить подсылку грунта с проведением специальных мероприятий по повышению устойчивости полок.

С целью уменьшения напряжений в трубопроводе при его непрерывных осадках обязательно предусматривают специальные мероприятия: устройство теплоизоляции, замену грунта, укладку трубопровода с учетом ожидаемой деформации, применение опор для фиксации положения трубопровода, применение геотекстильных материалов, охлаждение грунта или перекачиваемого продукта, прокладку по типу «труба в трубе» и др.

Таблица 4.14

Категории участков трубопроводов, прокладываемых на вечномерзлых грунтах

Примечание: В скобках указаны категории участков для одиночных «холодных» трубопроводов.