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

нпткп, диаметр труб принимается часто меньше диаметра основного трубопровода, применяются специфические приемы работ, утяжеляющие грузы и т. п. Между тем подводные трубопроводы через малые рскн можно строить по более простым тех1Юлогическим схемам диаметром, равным основному.

Прежде всего необходимо более четко определить понятие «малая водная преграда». Отличительной особенностью малой водной преграды будем считать отношение контролируемого

прогиба трубопровода /о, имеющего положительную плавучесть и закрепленного шарнирно на береговых урезах, к ширине зеркала воды В. При таком подходе для трубопроводов, обладающих различной плавучестью, понятие малая водная преграда дифференцируется в завпс1Гмости от контролируемой величины /. Допустим, что / не может быть более fo для труб диаметрами D[ и D2 с толщинами стенки соответственно 61 и 62. Допустим далее, что оба трубопровода закреплены на урезах шаргнгрно. Это условие дает возможность записать формулы для прогибов

/ох =

384£/i

И /о2 =

384Ё7Г

(9.41)

где Е - модуль упругости материала труб; р\ и рг - положительная плавучесть первой и второй труб; /[ и /2 -моменты инерции сечений для тех же труб.

Учитывая формулы (9.41), получим выражение для сравнения ширины водных преград:

V р2 1

(9.42)

Эта формула дает соотношение ширины водной преграды, при которой они будут относиться к одной и той же группе рек.

Пусть /о = 50 см, Di = 72 см, D2=142 см, 6i=l см, 62 = 2 см. При этих данных /i = l,4-105 см*, /2 = 2,15-106 см*, pi = 24,3 Н/см, Р2 = 91,5 Н/см.По формуле (9.42) B2=l,44Bi.

Из каких соображений можно назначить /о, поясним следующим образом. Донусти.м, что трубопровод, имеющий положительную плавучесть, уложен в траншее глубиной h и закреплен по концам шарнирно. Он может получить прогиб вверх. При этом глубина засыпки грунта над трубой составит Л-/о-Рассчитав h таким образом, чтобы h-fo была не менее допустимого предела, можно укладывать трубу через водную преграду шириной В\ без утяжеляющих грузов; при изменении диаметра труб идентичные условия будут выполняться, если Вг определять но формуле (9.42). И, если первая преграда была отнесена к категории малых водных преград, то и преграды шириной Бг для соответствующих диаметров труб также будут

Таблица 9.1

Ширина малой водной преграды

относиться к той же категории. Каким же образом ограничить начальное понятие «малая водная преграда»? По нашему мнению, ее следует назначать по перво.му диаметру труб, имеющих положительную плавучесть. Из прил. 2 видно, что это труба диаметром Di = 32,5 см, толщиной стенки 61 = 0,8 см, /1 = 10* см и плавучестью Pi = -25,6 Н/см. Приняв минимальную толщину слоя грунта над трубой /г-/о=100 см и /о = 50 см, по формуле (9.41) получим Bi = 2,36-10= см, т. е. 23,6 м.

Если Припять другое значение /о, то начальная ширина малой реки В] соответственно изменится. В табл. 9.1 приведены значения В для трубы начального диаметра Di = 32,5 см, 61 = Д8 см, /1 = 10* см, pi = 25,6 Н/см "

Малые преграды для других труб будем определять по формуле (9.42). Так, для трубы D2=122 см, 62= ,4 см, /2 = 9,64Х Х105 см*, р2 = 83 Н/см; при /о = 50 см, 2 = 2,35-В, = 55,4 м; при /о==90 см, В2 = 64,4 м.

Таким образом, для второй трубы малой можно назвать водную преграду шириной 65-70 м. Что дает для практики трубопроводного строительства такая (количественная) классификация водных преград, покажем на следуюпем примере.

Необходимо проложить газопровод положительной плавучести р через водную преграду шириной В. В нормальном исполнении такой трубопровод должен быть утяжелеп грузами или закреплен анкерами (если позволяет глубина водоема). Больи1инство газопроводов, сооружаемых в Западной Сибири, имеет диаметр 140 см. Прокладка иа небольших переходах труб меньшего диаметра неблагоприятно сказывается на гидравлическом режиме, на процессе сооружения и испытания газопровода. Между тем через малые реки можно прокладывать равнонроходные трубы диа.метром более 100 см, в том числе н 140 см без утяжеления труб.

Рассмотрим схему перехода, изображенную на рис. 9.16. Если трубопровод длиной В, уложенный в подводную траншею и закрепленный кустом анкеров, освободить от временной утяжеляющей или закрепляющей нагрузки, то он в сечении 0-0 поднимется вверх на fo. Важно отметить, что fo пол!Юго

•A 0

Рис. 9.16. Схема перехода через малую реку

значения достигнет только в том случае, если труба после укладки не засыпана грунтом. Из приведенного примера видно, что для трубы D=\22 см и /о = 50 см допустимая длина трубопровода, укладываемого без балласта, составляет В2 = 55,4 м.

По приведенной методике можно определить значения и для других диаметров труб и допустимых /о. Предельное подъемное усилие в опорах, удерживающих трубопровод в сечениях /-/, составляет

/„р = 0,5рА.

(9.43)

Подставив числовые значения величин, входящих в формулу (9.43), для рассматриваемого случая получим Рпр = 2,3-105 Н.

Выполним аналогичный расчет для трубопровода диаметром 02=142 см, б2 = 2 см; /2 = 2,150-106 см*, р2 = 91,5 Н/см2 при /о = 70 см. По формуле (9.42) с учетом данных табл. 9.1 находим B2 = 2,78.Bi = 2,78-25,7 = 71,5 м.

Еще большим может быть эффект закрепле1гия трубопровода, имеющего на берегах кривые вставки. В этом случае закрепление труб в приурезных сечениях позволяет обеспечить без пригрузки переход более широкой водной преграды, чем преграда шириной В (расчетная ширина).

ГЛАВА 10

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДОВ НА БОЛОТАХ И ОТТАИВАЮЩИХ ГРУНТАХ

Работа трубопроводов в болотах и оттаивающих грунтах отмечается особой активностью взаимодействия. Малая соиро-тивляемость грунта продольным и поперечным перемещениям труб способствует значительным продольным и поперечным их перемещениям. Это обусловливает возникновение в трубах чрезмерных изгибающих напряжений, приводящих иногда к разрушению труб (рис. 10.1). В свою очередь тепловое воздействие трубопровода иа мерзлый грунт приводит к его оттаиванию и разжижению. Интенсивность взаимодействия зависит как от состояния грунта, характеристики болота, так и от технологического режима эксплуатацни трубопровода.

§ 10.1. КЛАССИФИКАЦИЯ БОЛОТ И МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

1. Классификация болот

Опыт строительства и эксплуатации трубопроводов показывает, что длительное время используемая классификация болот, основу которой составляет подход к этой проблеме только по несущей способности болот, не может быть признан удовлетворительным.

Еще в 1965 г. была предложена классификация, учитывающая не только несущую способность болот, но и их глубину и протяженность. Учет глубины и протяженности в классификации для линейного строительства совершенно необходим, поскольку технология строительства и эксплуатации существенно зависит от трех основных параметров болот: глубины, протяженности и проходимости болот для строительной техники.

Первый тип. 1. Болота, целиком заполненные торфом устойчивой консистенции, допускающие работу и неоднократный проход строительных машин с удельным давлением на грунт 92,5 Н/см2.

2. Болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции глубиной до 1 м, подстилаемые плотным минеральным грунтом. Ширина болота до 1000 м.

3. Болота глубиной до 2 м, заполненные торфом неустойчивой консистенции, шириной в створе перехода до 500 м.

Второй тип. Болота, не вошедшие в состав болот первого типа.

Такое упрощение классификации позволяет более просто определять их при изысканиях, строительстве. Но самой главной ее особенностью является учет условий работы трубопровода.

ilk.

Рис. 10.1. Излом нефтепровода в болоте

В соответствии с этой классификацией участки трубопроводов подразделяются по категориям, как это представлено в табл. 7.3.

2. Классификация вечномерзлых грунтов Мерзлые грунты обладают в естественном состоянии большой несущей способностью, вполне достаточной для того, чтобы полностью зафиксировать трубопровод в начальном состоянии. Однако при воздействии на вечномерзлый грунт положительной температуры происходит его оттапванпе и разжижение. Вследствие этого трубопровод либо всплывает, либо теряет продольную устойчивость. Однако не все виды вечномерзлых грунтов, ведут себя одинаково при оттаивании; соответственно эффект воздействия оттаявшего грунта па трубопровод будет также не одинаков.

Ранее была предложена классификация, которая позволяет довольно четко разграничить характер оттаивания и его последствия на состояние трубопровода. Ниже приводятся основные сведения по этой классификации.

/ категория - непросадочные вечномерзлые грунты, дающие при оттаивании незначительную равномерную осадку.

К этой категории относятся скальные, гравелистые и крупнозернистые однородные песчаные грунты. Оттаивание их под тепловым воздействием труб пе приводит к сколько-нибудь существенной деформации или изменению несущей способности. Поэтому на грунтах / категории можно применять любые кон-

M/ww.no-fire.ru

...................,

Рис. 10.2. Характерные осадки мерзлого грунта:

а - равномерная; б-неравнсмерная

структивные решения трубопроводов и не ограничивать температуру перекачиваемого продукта.

категория -малопросадочные грунты, дающие равномерную осадку St до 10 % глубины оттаявшего слоя Лт (рис. 10.2,а). Это условие характерно для тундровой и лесотундровой плохо дренированной местности. На участках этой категории возможна подземная схема укладки с охлаждением транспортируемого продукта до -1-7-2 °С, а при невозможности такого охлаждения - с обязательным закреплением их против всплытия. Наземная и надземная конструкции могут применяться без ограничений.

/ категория - льдонасыщенные грунты, дающие неравномерную осадку St до 40 % толщины оттаявшего слоя (рис. 10.2,6). Это условие характерно для бугристых и плоских мерзлых торфяников с развитием солифлюкционных процессов. Возможно применение подземной схемы для охлажденного трубопровода, а также надземной и подземной схем с обработкой грунта методами, предотвращающими его просадки при длительной эксплуатации.

IV категория - грунты, содержащие крупные включения подземного льда, дающие при оттаивании провалы, термокарсты, участки бугров пучепия. Строительство трубопроводов по подземной схеме должно быть исключено, а но надземной - в крайних случаях с принятием мер по предотвращению разрушения трубопровода в пределах участка бугра пучения, термокарстовых участков и т. д.

§ 10.2. НАЧАЛЬНОЕ И ИЗМЕНЕННОЕ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Строительство трубопроводов на болотах чрезвычайно сложно и требует применения специальных технологических схем, а также специальной строительной техники. Подробно эти вопросы рассмотрены в гл. 15.

Однако не только эти обстоятельства следует иметь в виду при прокладке трубопроводов на болотах. Не менее важен