Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Разработка траншей канатно-екренерныии установками Емкость ковша, 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,50 5 00

Ширина траншеи, м 1,50 1,50 1,75 1,75 2,00 2,00 2,25 3,оО

Разработка траншей гидромониторами и гидроэжекторными установками типа УПГМ-360 н УПГЭУ-1,-2,-3

Скорость течения, м/сек До 0,5 0,5-1,0 1,0-1,5 1,5-2,0

Ширина траншеи, м 2,6-3,0 3,0-4,5 4,5-6,0 6,0-9,0

Примечания. i. При отсутстипи течения минимальная ширина траншеи принимается 2,0 м. 2. При укладке трубопровода с последующим заглублением его (в дно) землесосными и грунтососными установками ширина траншей по дну принимается равной доу.ч диаметрам укладываемого трубопровода, но не менее 1,Ьт« 3. Во всех случаях ширина траншей должна быть пе менее указаиной в § 5.7.

Диаметры подводных трубопроводов должны приниматься с учетом местных условий (деформация русла, глубины воды, скорости течения, заглубления трубопроводов). При заглублении трубопроводов нияад предельного профиля размыва диаметр труб па переходах рекомендуется принимать равным диаметру магистрали. При пересечении водных преград со значительными глубинами, скоростями течения и деформациями русла, когда трубопровод прокладываетсн в зоне возможных переформирований русла, выше предельного профиля размыва, наиболее целесообразно устройство многопиточного перехода из труб меньшего диаметра (как правило, до 325 ми включительно).

Вертикальная трассировка подводных трубопроводов может выполняться по одно.чу пз трех методов: 1) по кривым упругого изгиба в русловой части п на береговых участках;

2) прямолинейно в русловой части и с кривыми искусственного гнутья на береговых участках (без упругого изгиба);

3) по кривым упругого изгиба в русловой части и с кривыми искусственного гнутья на береговых участках.

Способ трассировки подводных трубопроводов следует выбирать с учето.м диаметров и допустимых радиусов упругого изгиба трубопроводов, рельефа и деформаций русла реки и берегов, геологического строения дна и берегов, заглублении трубопровода, балластировки, объемов земляных работ и способов укладки. Прп трассировке по кривым упругого изгиба следует учитывать, что напряжения изгиба, возникаюпшо при укладке трубопровода, будут суммироваться с напряжениями от внутреннего давления и от перепада температур при эксплуатации трубопровода.

При проектировании подводных трубопроводов диаметром до 530 мм включительно вертикальную трассировку следует выполнять, как правило, по первому методу, а трубопроводов диаметром 720 мм и больше - по второму и третьему методам. Кривые искусственного гнутья на береговых участках следует располагать за пределами их возможной деформации во избежание необходимости укрепления берегов.В особо сложных топографических и геологических условиях допускается применение в русловой части кривых искусственного гнутья, а также сварных отводов, изготовленных в заводских условиях и прошедишх термообработку. При необходимости в местах расположения подводных переходов следует предусматривать мероприятия по укреплению береговых участков и по предотвращению стока воды вдоль трубопровода иутем устройства нагорных канав, глиняных перемычек, струепанравляющих дамб и других гидротехнических сооружений.

Трассировка трубопроводов на подводных переходах в плане может выполняться прямолинейно и криволинейно. Прямолинейную трассировку выполняют при укладке трубопроводов ниже предельного профиля размыва русла. При проектировании переходов через реки со значительными деформациями русла, сложенного легкоразмываемыми грунтами, когда невозможно обеспечить надежное заглубление трубопровода, следует применять криволинейную трассировку подводных трубопроводов по кривой вверх или вниз но течению либо трассировку змейкой.

Прп проектпроваппи подводных переходов газопроводов, транспортирующих газ с отрицательной температурой, следует учитывать возможность обледенения трубопровода, укладываемого по дну без заглубления, что приводит к увеличению гидродинамического давления и выталкивающей силы. Это требует увеличения балластировки трубопроводов.

Расчет подводных трубопроводов на прочность и устойчивость следует вести в соответствии с § 5.4 и 5.5. Однако расчетная толщина стенки подводных трубопроводов диаметром 820 мм и более доляша быть проверена на устойчивость кольцевого поперечного сечения трубы (на сплющивание) иод воздействием гидростатического давления воды при укладке их иа большие глубины (более 20 м). Толщины стенок трубоироводов всех диаметров также должны быть проверены на нагрузки строительного периода в зависимости от способа укладкп подводного трубопровода. При гидростатическом давлении, равномерно распределенном но периметру кольцевого сечения трубы, потеря усто11чцвости последнего должна наступить при критическом давлении

Ркр=2/?бз/[(1--(х2)

при ц =. 0,3, Е -= 2,1 -Юв и Вер = 0,99Z>„

Ркр =4,732-Ювбз/дз,

(5.102)

(5.103)

откуда с учетом коэффициентов перегрузки и условий работы номинальная толщина стенки трубы

где т принимается по табл. 5.1, л - по табл. 5.14; р - гидростатическое давление, кгс/см; В» - паружный диаметр, см.

П р и м е р. Проверить устойчивость (на гидростатическое давление воды) кольцевого сечения газонровода диаметром 1220 X 15 лш, проложенного па переходе через реку с глубинами 20 м нри отсутствии внутреннего давления.

Решение. Для иодводных участков всегда т = 0,75 и ге = 1. Гидростатическое давление на глубине 20 м р =2 кгс/см.

По формуле (5.104) б = "Т75 Y13,6 мм < <; 15 мм, т. е. устойчивость обеспечивается.

ТАБЛИЦА 5.22

Характеристика механизмов для разработки подводных траншей

Рекомендуемые механизмы для разработки подподпых траишеи в зависимости от грунпы грунтов и объема работ приведены в табл. 5.22. Распределение грунтов по группам при разработке их земснарядами и гидромониторными установками следует припимать в соответствии со СНиП.

§ 5.11. Переходы через болота

На переходах через 6ojroTa возможно применение следующих конструктивных схем укладки:

1) подземная укладка на минеральное дпо, торфяное или свайное осно-вапие с бермы траншей методом сплава или протаскивания;

2) наземпая укладка пепосредстпенпо по поверхности болота с обвалованием местным торфяным грунтом;

I =3

Рве. 5.14. Подзеиаая укладка с берны траншеи иа торфяное

мпоианне.

3) надземная укладка на опорах;

4) в насыпи из миперальиого грунта,

)1одземная укладка. Осуществляется на болотах I и II типов па торфяное или минеральное основание, па болотах III типа - на минеральное дно. Трубопровод может быть у.-южея £бермы траншеи, сплавом илипротаскива-нием. Укладка с бермы трапшей (рис. 514) возможна на болотах"I и II типов любой протяженности, мощности, в любое время года; яа болотах;111 типа - только в зимний период при мопшогти торфяной залежи до 2-2,5 м в зависимости от диаметра. Укладка сплавом может быть осуществлена только в теплое время года па болотах любого типа при глубине воды в траншее Z)y, по пе менее 0,5 м. На болотах III типа укладка методом сплава возможна при мощности торфяной залежи до 2-2,5 м. Укладка протаскиванием производится на болотах любого типа и мощности залежи в теплое время года при. длине перехода до 1-2 км в зависивюсти от диаметра трубопровода при глубине воды в траншее пе менее диаметра груза.

Повороты трубопровода в горизонтальвон и вертикальной плоскостях. Из опыта строительства трубопроводов па болотах пзвестпо, что любой угол, вертикальный или горизонтальный, чрезвычайно усложняет производство работ. Тем не менее в отдельных случаях при пересечении трубопроводами рек и ручьев, протекающих в пределах болота, возникает необходимость назначать вертикальные углы поворота. Обход существующих или проектируемых сооружений, а также стремление проложить трубопровод по участкам болот с мипимальпой мощностью торфяной залежи вынуждают выполнять переход с изгибом в плане. Таким образом, в практике строительства имеют агссто как вертикальные, так и горпзоптальиыо углы упругого изгиба и искусственного гнутья.

Закрепление трубопроводов иа проектной отметке. Всплытие трубопроводов при подземной укладке может быть предотвращено пригрузкой специальвыми грузами, путем утяжеляющего покрытия всей трубы, закреплением к основанию винтовыми анкерами или засыпкой миперальпыи грунтом. Выбор типа балластироьки производится

при проектировании па основании сравнения техпико-экономических показателей вариаптон. Мероприятия ио предотнращепию всплытия участков .магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов должны осуществляться в тех случаях, когда они укладываются пе заполпепиыми водой (продуктом) или если трубопроводы при эксплуатации будут опорожняться, а также когда они могут быть использованы как газопроводы. Балластировка нефтепродуктопроводов требуется обязательно, если масса трубопровода, заполненпого продуктом, не обеспечивает устойчивости его положения (при вертикальных изгибах естественным радиусом, при малой плотности продукта, зпачитсльном температурном перепаде степоктрубы и т. д.).

П о и е р о ч п ы ii и продольный профили траишеи. Засыпка трубопровода грунтом служит защитой от механических повреждений и атмосферных воздействий. Засыпанный трубопровод менее подвержен чрезмерным температурным изменениям, что положительно сказывается па режиме трапспортпруемого продукта. Исходя из условия обеспечения усто11чивости и сохранности трубы от механических повреждепи!!, глубина заложепия до.лжпа быть ио менее 0,8 до верха трубы при диа.метро до 1000 н 1,0 .м при диа.метре 1000 мм и более. Такая глубина, как правило, при-пи.мается на подходах к переходу через болота и па осушенных болотах, используемых в сельском хозяйстве. При отсутствии проезда автотранспорта, Строительных и сельскохозяйственных машип по болоту в районе перехода заложение может быть умеыьпюпо до 0,6 м. В северных районах страны глубина [фоморзания болот достигает 0,7-0,8 м. В этих случаях заложение магистральных нефте- и продуктоироводов следует определять исходя из oпти.шльпoгo режима перекачки и свойств перекачиваемой жидкости, в соответствии с указаниями, изложепными в нормах техпологического проектирования .магистральпых нефте- и нефтепродуктопроводов.

Прп укладке трубопроводов через осушенные пли осушаеыме, болота, обычио в обжитых районах Прибалтики, Белоруссии, Северо-5апада СССР и др., встречаются болота с открытой или закрытой дрепажной сетью. В этих случаях глубппа заложения согласовывается с заиятерссовапными органи-зацнямп. При пересечении пезпачительяых по протяжению болот (до 100- , 150 м) глубипа заложепия трубопровода доляша быть сохранена и равна ве.1пчипе залонгения примыкающих -частков с миперальными грунтами. Это, в первую очередь, относится к трубопроводам больших диаметров (1000 мм и более).

Возможны случаи пересечения трубопроводом болот, подлежащих в будущем осушению для сельского хозяйства или торфодобывающей про-мыпыенпости. На таких болотах трубопровод должен быть уложен ниже предполагаемой отметки осушения. Тогда осповапие трубопровода пе будет подвержепо дофор.мациям. При проектировании переходов через осушаемые болота необходимо глубину заложепия согласовать с проектирующими осушепие организациями, а при отсутствии проектов осушення - принимать ее для верховых болот 1,1-1,3, для низипных -1,0-1,2 м до верхней образующей трубы в зависимости от диаметра труб. Заложение 1,0-1,3 м обосновывается том, что обычно глубина осушения болот не превышает 1 и, а осушенный верхний слой болота дает осадки максимум 0,2-0,3 м, т. е. 20-30% от осушаемого верхнего слоя залено!. Поэтому в результате осушки слой грунта над трубой будет равняться приблизительно 0,8-1,0 м, что вполне согласовывается с технически.ми требованиями СНиП 11-45-75.

Откосы траншеи. Крутизна откосов траншеи зависит от сте-пепи рэатожеппя торфа, глубины траншеи, временных нагрузок, расположенных на краю откоса, наличия воды в траншее и т. д. Чем меньше степень разложения, тем круче может быть откос, так как в слабо разложившемся торфе норазложившиеся корни и волокна растений армируют торфяпон групт. Наоборот, при хорошо разложившемся торфе откосы должны быть более пологиМи. Чем глубже траншеи, тем менее устойчивы откосы. Нарушение устойчивости происходит не только под действием сил собственной тяжести, но и от механизмов. По мере удаления опорной поверхности строительной техники от края откоса для его обрушения требуется большее удельное

давление. Если гусеница удалена от края откоса на расстояние 1,5-2,0 м (при глубине траншеи 1,0-1,5 м), то влияние временной нагрузки на обрушение откоса практически исчезает. Из опыта строительства и проектирования для траншей глубиной до 2,5 м можно рекомендовать следующие откосы: на болотах I типа со слабо разложившимся торфом - 1 : 0,75; на болотах I типа с хорошо разложившимся торфом - 1 : 1,00; на болотах П типа со слабо разложившимся торфом 1 : 1,00; на болотах II типа с хорошо разложившимся торфом - 1 : 1,25. К слабо разложившимся торфам относится торф со степенью разложения до 30%; к хорошо разложившимся - более 30%. На болотах III типа откосы могут быть назначены только иа основании технических изысканий.

Ширина траншеи по дну. Ширина траншей но дну определяется диаметром укладываемого трубопровода, размерами утяжеляющих грузов, методом укладки и должна быть ие менее ширины рабочего органа землеройного механизма и значений, указанных в и. 5.3 СНиИ 11-45-75. С учетом вышеизложенного и опыта проектирования ширина траншеи по дну на переходах через болота принимается, м:

При укладке труб с бермы траншеи и балластировке минеральным грунтом

При укладке труб с бермы траншеи и балластировке трубы армобетонными грузами (см. рис. 5.14) При укладке газопровода способом сплава При укладке газопровода способом протаскивания

), + 0,3 или l,5Dy при диаметре 700 мм и более

В + 0,4

В+0,6 В+0,8

Наземная укладка трубопроводов. Наиболее расиространепиый подземный вид ук;шдок трубопроводов на болотах имеет ряд существенных Недо статков. При подземной укладке разрабатывается верхний растительный слой, который имеет ббльвгую несущую способность, и трубопровод укладывается па торфяное основание, несущая способность которого значительно меньше. Болота в большинстве случаев не являются ценными землями, на которых по условиям эксплуатации требуется заглубление трубопровода. Уложенные в траншею трубопроводы очень часто (а газопроводы - всегда) требуют балластировки утяжеляющими грузами, что помимо удорожания вызывает значительные трудности в производстве работ, особснпо нри укладке газопроводов больших диаметров, где масса утяжеляющих грузов в несколько раз цревышает массу укладываемых труб. Ликвидация аварий и ремонт подземно уложенного и забалластированного трубопровода представляет весьма сложную задачу.

Сущность наземно)! укладки состоит в использовании несущей способности наиболее прочного верхнего слоя торфяной залежи. Наземная укладка магистральных трубопроводов иа поверхности болота с обвалованием местным торфяным грунтом была впервые предложена и в дальнейшем подробно разработана группой сотрудников Гипроспецгаза, в числе которых был и автор настоящего раздела. Этот вид укладки возник в результате долгих поисков создания оригинальных конструктивных решение сооружаемого трубонро-вода, позволяющих упростить строительство и эксплуатацию с одновременным снижением стоимости переходов через болота. Трубопровод укладывается на специально подготовленное основание (рис. 5.15) и обваловывается местным торфяным грунтом за счет разработки канав, которые служат иро-тивоножарпым целям.

Укладка трубопроводов по поверхности болота с обвалованием торфяным грунтом может €ыть осуществлена на болотах I и П типов при следующих условиях:

- болота не примыкают к затопляемым поймам рек;

- продольный и поперечный уклоны перехода не превышают 0,01;

-1 болота не подлежат дальнейшему осушеиию для добычи торфа и сельского хозяйства.

Если болото расположено в пределах заливаемой поймы, то обвалование трубопровода явится преградой потоку воды в период паводков. Обвалование при этом будет выполнять роль преграждающей дамбы, что недопустимо. Разрушовпе валика может произойти также в результате его всплытия. В этом случае газопроводы всплывут, а нефтепродуктопроводы оголятся. Уклоны более 0,01 вызывают повышенные скорости течения поверхностных вод, что может привести к разрушению валика. Кроме того, такие уклоны резко ухудшают противопожарные фнкцпи капав-резервов, которые должны быть заполнены водой не менее чем па 0,3 м. Болото, подлежащее осушению, не может быть пересечено трубопроводом паземно потому, что при этом возможны большие осадки трубопровода (гораздо большие, чем нри подземном исполнении), а валик и каналы-резервы (см. рис. 5.15) явятся препятствием для комплексного использования болотного массива под сельскохозяйственные нужды или нужды торфодобывающей промышленности.

Гт: 5.15. Схена наземной укладка трубопровода на поверхность болота.

Необходимо отметить, что наземная укладка должна применяться, как правило, в тех случаях, когда подземная укладка требует балластировки. Если же при подземной укладке трубопроводов балластировка не требуется, то наземная укладка на данном участке теряет смысл (это относится в первую очередь к нефтепроводам). Расчет наземных трубопроводов на прочность и устойчивость проводится но методике, изложенной в § 5.2.

Конструктивные параметры валика. Параметры валика определяются из условия оптимального температурного режима транспортируемого продукта и условия полного защемления трубопровода. При протяженности участков трубопроводов, уложенных паземно, до 3-5 км температура стенок трубы будет мало отличаться от температуры стенок на прилегающих подземно уложенных участках. В таких случаях нет надобности прибегать к снецпальному теплотехническому расчету и вводить поправки из-за наземно уложенного участка. Если же протяженность наземных участков значительна и трасса трубопровода расположена в северных районах, 10 необходимы теплотехнические расчеты для определения оптимальных параметров, особенно при транспортировке вязких нефтей. На переходах незначительной протяженности вне зоны Л1Ноголетней мерзлоты конструк-тивиые паралштры валика наземно уложенного трубопровода можно принимать по табл. 5.23 (рис. 5.16). Расчеты показывают, что при нараметрах валика, приведенных в табл. 5.23, трубопровод, уложенный прямолинейно, во время эксплуатации не будет терять свою устойчивость, т. е. будет соблюдаться условие защемления. Однако на практике в пределах перехода трубопровод может быть уложен криволинейно в плане. В этих случаях, а также для трубопроводов Dy = 1000 мм и более необходимо произвести дополнительные расчеты по определению устойчивости.

Подготовка основания. Для создания равномерных осадков валика и трубы, а также для защиты изоляции от повреждений наземный трубопровод укладывается на специально подготовленное основание (см рис. 5.16). На болотах I типа подготовка выполняется пя ч.пт,а„гг„ -L..;

15 Заказ 156

подготовка выполняется из торфяного грунта