12.4 Укладання трубопроводу методом протягування

Укладання трубопроводів методом протягування вздовж дна заводненої дільниці або болота – найбільш розповсюджений спосіб будівництва трубопроводів через перешкоди.

Перевага даного способу в порівнянні з іншими полягає в тому, що в даному випадку можливе прокладання трубопроводу на болотах III типу (де неможливе використання спеціальної техніки).

Однак, на період вкладання трубопроводу, необхідне значне зосередження потужних тягових і вантажопідйомних засобів (лебідок, трубоукладачів, тракторів) та наявність на одному із берегів перешкоди, достатнього за розмірами рівного будівельного майданчика, де можна розміщувати зварені в секції труби різної довжини й спускові пристосування.

Довжина секції трубопроводу, що протягується, визначається ППР і залежить від ширини перешкоди, потужності тягових засобів та конструкції спускової доріжки.

Технологічний процес укладання трубопроводу способом протягування вздовж дна болота включає монтаж трубопроводу у великорозмірні секції, облаштування його баластними привантажуваами й розвантажуючими понтонами (при необхідності) та влаштування і обладнання спускових доріжок.

Розвантажуючі понтони використовуються для зменшення маси (від'ємної плавучості) дільниці трубопроводу, яка знаходиться під водою. При цьому використовують спеціальні понтони вантажопідйомністю (15, 30, 50, 100 та 120) кН, обладнані пристроями для напівавтоматичного відстропування.

Для зменшення тягового зусилля при протягуванні трубопроводу використовують різні спускові доріжки.

Спускова доріжка залежить від довжини трубопроводу, що протягується, його діаметру і маси, а також стану і рельєфу прибережної дільниці, де може бути влаштована спускова доріжка (ґрунтова, роликоопорна або рельсова із візками).

12.4.1 Розрахунок тягового зусилля при протягуванні трубопроводу по ґрунтовій доріжці

Використання ґрунтової спланованої (повздовжній нахил повинен бути не більше 0,02) спускової доріжки доцільне тільки для коротких секцій трубопроводу із дотриманням необхідних заходів для запобігання пошкоджень ізоляційних покрить у процесі протягування.

Основним параметром укладання трубопроводу в проектне положення по дну траншеї за допомогою раніше укладеного канату є зусилля протягування Т_пр, яке залежить від способу баластування і етапу протягування.

Перший етап — зрушення трубопроводу з місця вздовж ґрунтової доріжки.

У випадку суцільного оббетонування зусилля протягування, рівне

Т_пр=ƒ·G+C, (12.1)

де ƒ – коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунту при повздовжніх переміщеннях, котрий в першому наближенні можна прийняти рівним тангенсу кута внутрішнього кута ґрунту φ_гр

ƒ=tgφ_гр; (12.2)

G – загальна вага трубопроводу на повітрі, який протягується, знаходиться за формулою

; (12.3)

q_mn – розраховане навантаження від власної ваги трубопроводу;

– розраховане значення величини необхідного баласту на повітрі;

L — довжина трубопроводу, що протягується;

С – сила зчеплення трубопровода з грунтом, рівна

C=c_гр·i_mp·L; (12.4)

і_тр – довжина частини кола труби, яка врізається в ґрунт, орієнтовно приймається рівною

і_тр=0,3 ; (12.5)

- зовнішній діаметр трубопроводу з врахуванням товщини бетонного шару.

При баластуванні трубопроводу одиночними приванта-жувачами значення тягового зусилля визначається як

T_пр=ƒ·G₀+C+E_пас , (12.6)

де G₀ – загальна вага спорядженого і зафутерованого трубопроводу, яка дорівнює

G₀=(q_mn+ +q_ф)·L; (12.7)

q_ф – розраховане навантаження на трубопровід від ваги футіровки, що визначається за формулою

(12.8)

п_ее – коефіцієнт надійності за власною вагою, рівний 0,95 (на стійке положення);

γ_ф=7600 Н/м³ – питома вага дерев'яної футеровки;

D_з, D_ф – зовнішні діаметри відповідно заізольованого та зафутерованого трубопроводу;

Е_пас – пасивний опір ґрунту, що перешкоджає протягуванню трубопроводу, рівний

; (12.9)

N – кількість привантажувачів встановлених на трубопроводі; γ_гр – питома вага ґрунту на повітрі;

t – товщина привантажувачів;

i – довжина хорди тієї частини привантажувачів, котра заглиблюється в ґрунт (див. рис. 12.11), яка дорівнює

(12.10)

1 – поверхня трубопроводу (з ізоляцією та футіровкою); 2 – поверхня кільцевого привантажувача; 3 – частина привантажувача, яка врізалася в ґрунт

Рисунок 12.11 – Схема врізання трубопроводу в ґрунт

Другий етап – ковзання трубопроводу по спусковій доріжці. На даному етапі величина тягового зусилля не залежить від способу баластування і розраховується за формулою

Т_пр=ƒ·G. (12.11)

Третій етап – ковзання трубопроводу вздовж дна траншеї. Незалежно від способу баластування величина тягового зусилля визначається як

Т_пр=ƒ_B·G_B , (12.12)

де ƒ_B – коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунті у воді, орієнтовно приймається, рівним

ƒ_B =0,8ƒ; (12.13)

G_B – загальна вага трубопроводу, що протягується у воді, рівна

; (12.14)

– нормативна вага баласту у воді, Н/м;

q_в – розрахована виштовхуюча сила води, що діє на трубопровід, Н/м.

Четвертий етап – зрушення трубопроводу з місця тимчасової (більше однієї години) зупинки процесу протягування.

При суцільному бетонуванні трубопроводу величина тягового зусилля визначається за формулою

Т_пр=ƒ·G_B+q_пр·F, (12.15)

де q_пр – інтенсивність присмоктування трубопроводу до дна траншеї, яка залежить від виду ґрунту (для суглинків та щільних глин q_пр=0,3 кН/м², а для в'язких глин q_пр=0,6 кН/м²);

F – площа поверхні контакту трубопроводу із ґрунтом, рівна

F = і·l_про ; (12.16)

l_про – довжина ділянки протягування трубопроводу.

При баластуванні одиночними вантажами величина тягового зусилля визначається за формулою

T_пр=ƒ_в·G_в+E_{пас в}+q_пр·F, (12.17)

де Е_{пас в} – пасивний опір ґрунту, що перешкоджає рухові трубопроводу у воді, рівний

(12.18)

γ_в – питома вага води із розчиненими в ній солями (1,05–1,15 кН/м³);

с_грв – коефіцієнт зчеплення ґрунту у воді (для гладкого трубопроводу с_грв=0,05с_гр, для зафутерованого трубопроводу с_гр<0,1с_гр.