Содержание

Задание на курсовой проект № 20

Ведение 2

1 Технологическая часть

1.1 Обоснование способа сооружения подземного перехода 3

1.2 Выбор способа прокладки футляра перехода 5

1.3 Конструкция перехода 9

1.4 Подготовительные работы 15

1.5 Сооружение подземного перехода 17

2 Расчетная часть

2.1 Расчет трубопровода на прочность 24

2.2 Расчет футляра на прочность 28

Список использованной литературы 32

Введение

В настоящее время магистральные газопроводы являются наиболее дешёвым и высоконадёжным видом транспорта газа. Газ используется преимущественно промышленностью и в теплоэнергетике, на долю которой приходится около 50% потребляемого газа, том числе на электростанциях Минэнерго – 26%, в отопительных котельных – 15% и в промышленных котельных 14%. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где газ не используется. Они характеризуются высокой пропускной способностью, диаметром трубопровода от 530 до 1440 мм и длиной не менее 50 км. Однако на пути магистральных трубопроводов встают естественные и искусственные преграды, такие как автодороги и ж/д, овраги и реки. Обход таких препятствий является либо слишком дорогим, либо вообще невозможно (ж/д, автодороги, реки). Поэтому, тема сооружения переходов магистрального газопровода до сих пор является актуальной.

Магистральные трубопроводы пересекают на своем пути, как правило, большое число естественных и искусственных препятствий. К естественным относят препятствия, сформировавшиеся на земной поверхности без участия человека (реки, озера, болота, овраги и т.п.). Под искусственными понимают препятствия, появившиеся в результате деятельности человека (железные и автомобильные дороги, каналы, водохранилища и т.п.).

Преодолеть данные препятствия можно по воздуху (воздушные переходы), под землей (переходы под железными и автомобильными дорогами) и под водой (подводные переходы)

В данном курсовом проекте рассмотрено сооружение подземного перехода под автодорогой газопровода «Вуктыл­ – Ухта»

1 Технологическая часть

1.1 Обоснование способа сооружения подземного перехода

Магистральные трубопроводы пересекают, как правило, большое число препятствий двух видов: естественные и искусственные.

Под естественными понимают препятствия, сформировавшиеся на земной поверхности без участия человека. К естественным препятствиям относят: реки, озера, болота, участки веч­номерзлых грунтов и т. п.

Под искусственными понимают препятствия, появившиеся в результате деятельности человека. К искусственным — населенные пункты, железные и шоссейные дороги, трубопроводы, кабели связи, каналы, искусственные водо­хранилища и т. д.

Как видно из этого перечня, естественные и искусственные препятствия

можно подразделить на два основных типа: линейно–протяженные препятствия (реки, дороги, трубопроводы, каналы и т. п.) и препятствия, занимающие ограниченную замкнутую площадь земной поверхности.

Линейно-протяженные препятствия, если они идут в поперечном напра­влении к генеральному направлению трассы трубопровода, приходится пере­секать; ограниченные препятствия можно и обойти.

При решении вопроса о способе преодоления препятствий, как правило, приходится решать не только конструкторские и технологические, но и эконо­мические вопросы. Так, при необходимости пересечь трубопроводом реку можно применить подземную схему (под дном реки) и надземную (арочный переход, мостовая схема и т. п.). Какую из них принять, дает возможность определить экономическое сравнение различных вариантов. Аналогичные задачи решают и при пересечении болот, вечномерзлых грунтов, железных и шоссейных дорог. Несколько сложнее обстоит дело при решении вопросов, связанных с пересе­чением населенных пунктов. Прежде чем принять решение, необходимо опреде­лить убытки, связанные с удлинением трассы трубопровода при обходе населен­ного пункта, и убытки от снесения домов при пересечении объектов. Однако в последнем случае нельзя руководствоваться только экономическими сообра­жениями, так как возникают проблемы, связанные с переселением людей, опре­делением новых мест для жилья и т. п.

Решение многих из этих вопросов должно осуществляться уже на первых этапах проектирования. При этом немаловажное значение имеет оценка ожида­емого числа и вида препятствий вдоль трассы будущего трубопровода.[1.Стр.227]

Способы и сроки производства работ по сооружению переходовпод автомобильными дорогами согласовывают с эксплуатирующими эти дороги организациями. На строительство таких пересечений разрабатывается отдельный проект производства работ (ППР) или технологическая карта.

В зависимости от интенсивности движения, категорийности дорог, диаметра трубопровода, методов производства работ, грунтовых условий укладка трубопроводов может осуществляться следующими способами:

• открытым­ — при котором трубопровод с защитным футляром(кожухом) или без него укладывается в траншею, устроенную в насыпи дороги;

• закрытым — при котором для укладки футляра (кожуха) через дороги применяются методы бестраншейной проходки.

При пересечении автодорог I...III категории (свыше 1000 автомобилей в сутки) нарушение насыпи и образование даже минимальных просадок ее поверхности не допускается. Поэтому сооружение подземных переходов под ними производится бестраншейным способом.

В проекте рассматривается сооружение перехода на 286 км трассы на пересечении с автодорогой P-176. Так как эта дорога 1Б категории предусматривается сооружение перехода закрытым способом.

1.2 Выбор способа прокладки

Конструкция перехода такова. Трубопровод с целью дополнительной защиты

от внешних нагрузок укладывается в кожухе, длина которого на 10...40 м превышает ширину полотна дороги, а диаметр не менее, чем на 200 мм больше диаметра трубопровода. Кожух, как и основной трубопровод, покрыт антикоррозионной изоляцией.

1 – рабочий трубопровод; 2 – торцевое уплотнение; 3 – защитный футляр (кожух); 4 – опорно-направляющее кольцо; 5 – автодорога.

Рисунок 1 – Схема перехода под автодорогой.

Существуют три основных способа прокладки кожуха под полотном дороги:

1. Прокалывание;

2. Продавливание;

3. Метод горизонтального бурения.

Способ прокалывания заключается в том, что лобовую часть ко­жуха оснащают специальным заостренным наконечником с диаметром на 30...40 мм больше диаметра кожуха, а на заднюю часть создают дав­ление домкратами, упирающимися в заднюю стенку котлована. По мере вдавливания кожуха в грунт его наращивают дополнительными заранее приготовленными секциями. Такой способ прокладки требует очень больших усилий продавливания (при диаметре менее 100 мм - до 40 т, при 200 мм - до 100 т, при 520 мм - до 200 т).

1 - конусный наконечник; 2 - приямок для сварки звеньев футляра; 3 - приямок для стока грунтовых вод;4 - труба-футляр; 5, 6 - направляющая рама; 7 - набор нажимных патрубков; 8 - гидродомкрат; 9 - опорный башмак; 10 - упорная стенка;

11 - насосная станция; 12 - трубки высокого давления; 13 - торцовая нажимная заглушка; 14 - рабочий котлован;15 – водоотводной лоток; 16 - приемный котлован.

Рисунок 2 - Схема прокладки защитных футляров прокалыванием

Способ продавливания состоит в том, что кожух вдавливается в грунт открытым концом, а поступающий внутрь кожуха грунт удаляет­ся. При этом усилие продавливания существенно меньше, т.к. определяется в основном силой трения грунта о наружную поверхность кожуха. Чтобы еще больше уменьшить сопротивление головную часть кожуха снабжают специальным режущим кольцом с диаметром на 30...40 мм больше диаметра основной трубы. Усилие на заднюю часть кожуха также создается домкратами. Грунт из трубы удаляется механическими приспособлениями или гидроразмывом с последующей откачкой пуль­пы. Способ продавливания позволяет проходить за смену лишь 2...3 м при диаметре труб 1000... 1200 мм. Усилие продавливания при этом со­ставляет от 140 до 300 т.

1 - головное звено; 2 - грунтозаборная капсула; 3 - кабина управления; 4 - силовой модуль; 5 - комплект проставок; 6 - лебедка; 7 - упорная стенка; 8 - направляющая рама; 9 - нажимная траверса.

Рисунок 3 - Схема прокладки защитных футляров продавливанием.

Основным недостатком данных способов прокладки труб под доро­гами является необходимость постепенного наращивания либо длины кожуха, либо длины толкающих элементов, поскольку длина хода поршней домкратов составляет 1...2 м.

Способ горизонтального бурения позволяет прокладывать кожух сразу на полную длину. В рабочий котлован на ролики помещают про­кладываемый кожух. Внутри кожуха размещается шнековый механизм, на конце которого установлен буровой инструмент. Другой конец шнекового механизма связан с силовой установкой, которая удерживается на весу трубоукладчиком. Подача шнекового механизма и кожуха впе­ред осуществляется с помощью лебедки, совмещенной с силовой уста­новкой, усилие от которой передается через тросы на опору. Буровой инструмент режет грунт впереди трубы, а шнековый механизм переме­щает его по кожуху, из которого он высыпается в рабочий котлован.[2 Стр.63-65]

Табл.1 Сравнение экономических показателей способов прокладки футляра

Условный диаметр футляра, мм	Способ прокладки
	Закрытый			Горизонтальное бурение					Продваливание по длине проходки
	Затраты труда, чел.-дн	Потребность в тежнике, м-см	чел.-дн.		м-см			До 10 м				Более 30 м
					УГБ	прочие	чел.-дн.			м-см	чел.-дн.		м-см
800	0,189	0,078	0,416		0,118	0,164	1,57			0,28	1,91		0,31
1000	0,206	0,092	0,56		0,159	0,219	1,9			0,34	2,4		0,46
1200	0,231	0,112	0,68		0,191	0,27	2,07			0,35	2,6		0,48
1400	0,213	0,112	0,71		0,21	0,27	2,39			0,39	3,04		0,58

На рассматриваемом мной газопроводе переход через автодорогу осуществляется методом горизонтального бурения. Благодаря применению технологии горизонтального бурения, возможно осуществить устройство подземных переходов различной степени сложности, несмотря на природные препятствия, погоду или время года. Оборудование сверхвысокой точности исключает вероятность повреждения других проложенных инженерных сетей. Осуществляемые проколы грунта являются безопасными для окружающей среды и не ведут к разрушению ландшафта. Среди преимуществ и сокращение времени работы, сроков сдачи проекта, несмотря на природные  препятствия и в разы увеличенный срок службы проложенных сетей.

Технология работ по бестраншейной прокладке переходов включает следующие основные этапы:

• подготовительные работы (установка по обе стороны дороги рабоче­го и приемного котлованов для размещения машин и механизмов и для выполнения необходимых работ по присоединению дополни­тельных труб перехода);

• прокладка кожуха под полотном дороги;

• прокладка трубопровода внутри кожуха (трубы сваривают, изоли­руют, футеруют и подвергают гидравлическим испытаниям; с целью уменьшения усилия протаскивания на трубопроводе закрепляют ро­ликовые опоры);

• устройство вытяжной свечи или сборного колодца (кроме того вы­полняют восстановление придорожных сооружений и ландшафта местности).