книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов

напряжениями в стенке трубопровода и параметрами демонтажа Рь Р2, Рз, £\,

£h £39 £•* Ягр* я>

Суммарные продольные напряжения определяются по формуле (6.107) с учетом правила знаков, затем выполняется проверка на отсутствие пластических деформаций в стенке трубы.

6.8.2. Расчет параметров демонтажа трубопровода без вскрытия траншеи

Эффективность капитального ремонта методом параллельной прокладки и замены трубопровода во многом зависит от затрат времени и средств на демонтаж заменяемого участка трубопровода. Правила капитального ремонта магистральных газопроводов ВСН 51-1-97 предусматривают операцию извлечения заменяемого трубопровода без вскрытия траншеи с рыхлением или частичным удалением грунта засыпки, что значительно сокращает затраты времени и ресурсов на выполнение земляных работ. Как показали наши исследования, при демонтаже отработавших свой срок трубопроводов различного назначения можно обойтись без снятия плодородного слоя и полного вскрытия траншеи, так как при этом содержание

минерального грунта в гумусном слое не будет превышать 7,5%, при том, что сроки вывода земли из оборота и затраты ресурсов будут минимальными.

В этом случае технология демонтажа трубопроводов диаметрами 377 - 820 мм выполняется по схеме, представленной на рис. 6.12, а, а способ и устройства для реализации метода защищены в авторских свидетельствах №№ 1668801 (1991г), 1784793, 1784794 (1992г). Количество трубоукладчиков и набор технических средств уточняются в соответствии с диаметром трубопровода и видом грунта.

На рис. 6.12, а показана схема демонтажа, используемая в промышленных условиях при демонтаже отработавших газопроводов диаметрами 377 и 530 мм. Демонтаж выполняется с предварительным рыхлением грунта засыпки рыхлителем бульдозера на максимально допустимую глубину с оставлением защитного слоя грунта над верхней образующей трубы не менее 0,2 м.

Рис. 6.12. Технологическая схема извлечения трубопровода диаметрами 377 - 820 мм без удаления грунта засыпки: а) схема выполнения работ; б) расчетная схема; 1 —бульдозер с рыхлителем; 2 - трубоукладчик; 3 - троллейная подвеска; 4 - извлеченный трубопровод

Целью расчета является проверка отсутствия пластических деформаций в процессе демонтажа без вскрытия траншеи при зазорной глубине заложения трубопровода, известных характеристиках грунта засыпках и сечения трубы с уточнением, при необходимости, числа и взаиморасположения грузоподъемных средств. Расчетная схема для рассматриваемого случая показана на рис. 6.12, б. Сопротивление грунта вертикальному перемещению трубопровода показано треугольная часть и эпюры нагрузок.

Предварительно производилось рыхление фунта впереди по ходу на глубину hp =0,8 м.

Высота подъема в статическом положении изменялась от 0 до 1 метра. Было выполнено два подъема в статическом положении на двух соседних участках, сходных по условиям.

После подъема трубопровода на высоту 1,0 м и выхода верхней образующей из грунта трубоукладчик вместе с очистными устройствами приходит в движение, перемещая троллейную подвеску, начинает процесс непрерывного выдергивания. В движении при постоянной высоте подъема трубопровода, равной 1 м, замеренная вертикальная составляющая усилия подъема образцовым динамометром ДОР - 50 составила 191 кН. В табл. 6.17 приведено сопоставление экспериментальных данных, полученных на демонтируемом трубопроводе диаметром 529x8 мм с расчетными параметрами по предложенной методике, показывающее удовлетворительную сходимость результатов.

6.8.3. Расчет параметров демонтажа трубопровода с частичным удалением грунта засыпки

Трубопроводы диаметром 108 - 325 мм не обладают изгибкой жесткостью, достаточной для извлечения без удаления грунта засыпки даже при рыхлении грунта. Для демонтажа таких трубопроводов предлагается технология извлечения труб с частичным удалением грунта засыпки и применением устройства разработанного ГУП «ИПТЭР».

Технологическая и соответствующая расчетная схемы извлечения трубопровода малого диаметра с использованием специального устройства и частичным удалением грунта засыпки показаны на рис. 6.14.

Сопротивление грунта защитного слоя, оставленного после частичного удаления грунта засыпки определяется по формуле:

cos 0,7<р

где h - толщина защитного слоя грунта после частичного удаления грунта засыпки (рис. 6.15); y , ç , c -характеристики грунта засыпки.

Таблица 6.18

Результаты расчетов напряженно-деформированного состояния трубопроводов при демонтаже без удаления и с частичным удалением

__________________________ грунта засыпки________ ________________

6.9. Прогнозный расчет размыва грунта засыпки трубопровода на склоне

6.9.1.Расчет дождевой эрозии склона

спостоянным уклоном

Расчетная схема участка трубопровода, проложенного на участке склона с постоянным уклоном, приведена на рис. 6.16.

Способность грунта противостоять размывающему действию потока характеризуется величиной донной допускаемой неразмывающей скорости течения воды ьЛн. Размыв не происходит при выполнении условия, когда фактическая донная скорость потока ÜJX ниже донной допускаемой неразмывающей скорости [79].

Донная (т. е. на высоте выступа шероховатости Л) допускаемая неразмывающая скорость для связных (глинистых) грунтов определяется по формуле:

В формулах (6.131), (6.132) g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; yw - удельный вес воды, Н/м3; у - удельный вес частиц грунта: для песков и супесей у = 26500 Н/м3, для суглинков и глин у = 27000 Н/м3; d - средний диаметр отрывающихся агрегатов грунта: для песков, супесей, суглинков и глин d = 0,001; 0,0031; 0,004; и 0,0043 м соответственно; п - коэффициент перегрузки, учитывающий влияние пульсации скоростей потока на его размывающую способность, при отсутствии данных специальных исследований п определяется по формуле:

где т2 - коэффициент, учитывающий наличие на склоне растительности, при отсутствии растительности т2 = 1, при наличии неокрепшего (однолетнего) травяного покрова т2 = 1,5, при наличии постоянного сенокоса или пастбища т2 = 9; /яз - коэффициент, учитывающий присутствие в потоке наносов, при наличии наносов в коллоидном состоянии шз = 1,4, при отсутствии наносов

Сш сцепление грунта, определенное по методу шарового штампа (метод Цытовича) при полном водонасыщении, для супесей, суглинков и глин Сш, составляет соответственно 20-103, 30*103 и 40-103Н/м2; Кнар- коэффициент, учитывающий уменьшение сил сцепления в грунте нарушенной структуры и восстановление их с течением времени, определяется по формуле:

где Кр - коэффициент разупрочнения, для песка, супеси и суглинка Кр = 3,2; 4,4 и 5,7 соответственно; пис коэффициент интенсивности самоупрочнения, для песка и супеси пис = 0,08, для суглинка - 0,15; /- время, прошедшее с момента нарушения структуры грунта, лет; для грунтов естественного сложения Кпар

При отсутствии достаточных данных для расчета донной допускаемой неразмывающей скорости допускается принимать ее значения по табл. 6.19.

Таблица 6.19

Примерные значения донной допускаемой неразмывающей скорости, м/с

продолжительностью Дс), повторяющегося в среднем 1 раз в N лет, определяется по данным работы [113]; J0 - интенсивность впитывания влаги в грунт, определяется по графику (рис. 6.9) в зависимости от интенсивности осадков и класса 1рунта по водопроницаемости, м/с, классы грунтов по водопроницаемости приведены в табл. 6.20; / - уклон склона; п0 - коэффициент шероховатости русла потока, для грунта засыпки без растительности щ - 0,025, при наличии однолетнего травяного покрова - 0,04; ntj - коэффициент, учитывающий отклонение характера движения склонового стока от движения ровного слоя воды, для склона, изрезанного промоинами, т\ = 1,5, для выровненного склона - 1.

Таблица 6.20

Классы грунтов по водопроницаемости________________