книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов

Трубопроводы при своем прохождении пересекают большое количество различных искусственных и естественных преград. Такие преграды называются переходами. В зависимости от вида препятствий переходы подразделяют на подводные, воздушные и подземные.

Существует множество методов прокладки трубопроводов через естественные и искусственные препятствия и конструкций таких переходов. Выбор метода (или конструкции) в каждом конкретном случае должен основываться на рассмотрении совокупности условий прохождения и требований к переходу - технических, экономических, экологических и др. Основные методы прокладки переходов, области их применения и технические 01раничения на их применение рассмотрены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Область применения методов прокладки зрубопроводов через естественные и искусственные препятствия

Границами подводного перехода трубопровода, определяющими длину перехода, являются для:

многониточных переходов - участок, ограниченный запорной арматурой, установленной на берегах;

однониточных переходов - участок, ограниченный горизонтом высоких вод (ГВВ) не ниже отметок 10%-й обеспеченности.

Створы переходов через реки выбираются на прямолинейных устойчивых плесовых участках с пологими не размываемыми берегами русла при минимальной ширине заливаемой поймы. Створ подводного перехода необходимо, как правило, предусматривать перпендикулярным динамической оси потока, избегая участков, сложенных скальными грунтами. Устройство переходов на перекатах, как правило, не допускается.

5.1.1. Расчет устойчивости подводного трубопровода

Всоответствии со СНиП 2.05.06-85* [114] расчет

устойчивости против всплытия подводного трубопровода выполняется по условию (4.59), в котором коэффициент надежности против всплытия к„в принимается равным 1,05 для пойменных участков переходов, 1,10 для русловых участков переходов при ширине реки до 200 м; 1,15 для русловых участков переходов при ширине реки свыше 2 0 0 м.

Рис.5.1. Распределение скоростей водного потока

При расчете устойчивости против всплытия подводного трубопровода, пересекающего реки, желательно учитывать вертикальную и горизонтальную составляющие силового гидродинамического воздействия потока воды на трубу в процессе укладки трубопровода на дно траншеи.

Горизонтальная составляющая гидродинамического воздействия на единицу длины трубопровода

Величина P/ к вводится в формулу (4.60) также с положительным знаком. Тогда требуемый вес балластировки в воде будет определятся по следующей формуле:

Значения коэффициента к для трубопровода, покрытого сплошной деревянной футеровкой, приведены в табл. 5.2.

При укладке подводных трубопроводов необходимо производить проверку устойчивости трубы против смятия под действием внешнего

2Е

где Dcp- средний диаметр трубы, Dcp = DH- Ô„; he - глубина водоема; ha - глубина заложения трубопровода до верхней образующей.

5.1.2. Определение параметров балластировки подводных трубопроводов

Балластировка подводных трубопроводов в пределах участка подводно-технических работ выполняется кольцевыми чугунными и железобетонными грузами, жестко фиксируемыми на трубопроводе (рис. 5.2), (табл. 5.3, 5.4) или сплошным обетонированием (рис.5.3).

I

h

f t

м 1

Рис.5.2. Чугунный кольцевой груз

1

Рис.5.3. Монолитное бетонное покрытие трубопровода:

1- подкладка по упор; 2 - железобетонное покрытие; 3 - рабочий шов бетонирования; 4 - продольная арматура; 5 - упор для фиксации сетки; 6 - арматурная сетка; 7 - изоляция; 8 - трубопровод

Расстояние между одиночными чугунными или железобетонными грузами рассчитывается но формуле (4.65), потребное число грузов рассчитывается по формуле (4.68) (см. п.5.6). С учетом возможного опорожнения трубопровода q^,, по СНиП 2.05.06-85* [114] может приниматься равной нулю.

Если предусматривается балластировка сплошным слоем бетона, то диаметр обетонированного трубопровода можно рассчитывать по формуле:

Чугунные кольцевые грузы для балластировки трубопровода

5.1.3. Расчеты параметров укладки подводных трубопроводов на дно траншеи

Существует несколько открытых способов и схем укладки трубопроводов в подводные траншеи. Отметим три основных способа: протаскивание по дну, погружение с поверхности воды или с поверхности льда зимой и погружение с плавучих средств последовательным наращиванием секций трубопровода.

5.1.З.1. Параметры укладки подводных трубопроводов протаскиванием

Основным параметром укладки трубопровода в проектное положение протаскиванием по дну подводной траншеи с помощью заранее уложенного в неё троса является усилие протаскивания Тпр. Оно зависит от способа балластировки, вида спусковой дорожки, стадии протаскивания и др. [Ю; 12].

Первая стадия: трогание трубопровода с места по грунтовой дорожке. В случае сплошного обетонирования

/ - толщина пригруза (см. табл. 5.4); угр - удельный вес грунта в воздухе; сгр _ сцепление грунта.

Рис.5.4. Схема опирания подводного трубопровода на грунт:

1 - поверхность трубопровода (с изоляцией и футеровкой); 2 - поверхность кольцевого утяжеляющего груза; 3 - часть груза, врезающаяся в грунт

Вторая стадия: скольжение по грунтовой дорожке. Независимо от способа балластировки

Третья стадия: скольжение по дну подводной траншеи. Независимо от способа балластировки

где Ge- общий вес протаскиваемого трубопровода в воде, равный:

/ в - коэффициент трения трубопровода о грунт в воде, ориентировочно

Л = 0,8tg<pzp.

Четвертая стадия: трогание трубопровода с места после временной (более одного часа) остановки протаскивания.

При сплошном обетонировании

q„c - интенсивность присоса трубопровода к дну подводной траншеи; в суглинках и плотных глинах qnc = 0,3 кН/м2, в вязких глинах qnc = 0,6 кН/м2; S - площадь поверхности контакта трубопровода с грунтом.