Способ прокладки трубопроводов в сейсмических районах
Владельцы патента RU 2447348:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при прокладке подземного трубопровода в сейсмическом районе. Способ включает подземную прокладку трубопровода в широкой траншее с пологими откосами. При этом для исключения контакта трубопровода со стенкой и дном траншеи и грунтом засыпки на внешнюю поверхность трубопровода устанавливают (обкладывают) упругопластичные элементы в виде мешков или емкостей различной геометрической формы с габаритными размерами (0.2÷1.5 м)×(0.4÷3.0 м), заполненные стружкой непрессованных стекловолокнистых материалов или пенопропиленовых, поролоновых материалов, песком или торфом. Для исключения повреждения стенки трубы или изоляции трубы от грунта засыпки предусмотрена установка на трубопровод скального листа. Далее производят засыпку траншеи щебнем. Компенсация нагрузок на трубопровод и демпфирование колебаний трубопровода достигается за счет свойств упругопластичных элементов и, как следствие, возможности свободного перемещения и деформирования трубопровода в траншее. 5 ил.
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при сооружении трубопроводов в сейсмических районах.
В практике трубопроводного строительства используются различные способы и конструктивные решения по прокладке трубопроводов в сейсмических районах. Широко применяется способ прокладки трубопроводов над поверхностью земли на свободно-подвижных опорах. Данный способ прокладки наиболее эффективен при пересечении трассой трубопровода активных тектонических разломов. К недостаткам способа относятся высокая металлоемкость и необходимость установки демпфирующих элементов.
Прототипом изобретения является способ прокладки трубопровода в сейсмических районах (Ф.М.Мустафин, Л.И.Быков, Г.Г.Васильев, А.Г.Гумеров и др. - Технология сооружения газонефтепроводов. Под ред. Г.Г.Васильева. Т.1: Учебник. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2007. - 632 с.), включающий подземную прокладку трубопровода с разработкой траншеи с пологими откосами (уклон 1:2), устройством подсыпки из мягкого грунта толщиной не менее 200 мм, засыпкой трубопровода измельченным, несвязным грунтом (крупнозернистым песком, торфом).
Недостатком прототипа является то, что мелкий песок и торф смывается из траншеи потоками воды от ливневых дождей и весеннего паводка. Это в конечном итоге приводит к ухудшению компенсационного и демпфирующего свойств данного способа прокладки.
Задачей изобретения является компенсация поперечных и продольных нагрузок на трубопровод и демпфирование колебаний трубопровода при сейсмическом воздействии на него, повышение надежности трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах.
Указанная задача решается тем, что при способе прокладки трубопровода в сейсмических районах, включающем разработку траншеи с пологими откосами, прокладку трубопровода и его засыпку, согласно изобретению при прокладке трубопровода используют упругопластичные или упругодеформируемые элементы с шагом L от 0 до 10 метров. Кроме того, трубопровод дополнительно защищают скальным листом. Также упругопластичные элементы могут укладывать под трубопровод, при этом трубопровод защищают скальным листом. Для засыпки траншеи используют щебень с зернами размером 10-50 мм.
Упругопластичные элементы представляют собой мешки или емкости различной геометрической формы с габаритными размерами (0,2-1,5 м)×(0,4-3,0 м) (в зависимости от диаметра трубопровода и района строительства), заполненные стружкой непрессованных стекловолокнистых материалов или пенопропиленовых, поролоновых и других упругопластичных материалов, песком или торфом. Упругодеформируемые элементы представляют собой резинотканевые (полимерные, металлокордовые и другие) материалы, в качестве которых могут быть использованы, например, утилизированные автопокрышки.
На фиг.1 представлено поперечное сечение траншеи с упругопластичными элементами, на фиг.2 представлен продольный разрез траншеи с упругодеформируемыми элементами, на фиг.3 представлен поперечный разрез траншеи с упругодеформируемыми элементами, на фиг.4 представлен продольный разрез траншеи при прокладке на уклоне, на фиг.5 представлен поперечный разрез траншеи при прокладке на уклоне.
1 - трубопровод, 2 - скальный лист, 3 - упругопластичный элемент, 4 - упругодеформируемый элемент, 5 - грунт засыпки (щебень).
Способ прокладки трубопроводов в сейсмических районах заключается в следующем.
В широкую траншею с пологими откосами укладывают трубопровод 1. При этом на внешнюю поверхность трубопровода могут устанавливаться упругодеформируемые элементы 4. Упругодеформируемые элементы могут устанавливаться вплотную друг к другу по всей длине трубопровода или с шагом L. В случае установки упругодеформируемых элементов с шагом L для исключения повреждения стенки трубы и изоляции трубы от грунта засыпки дополнительно предусматривается установка на внешнюю поверхность трубопровода скального листа 2. Также для исключения контакта трубопровода со стенкой и дном траншеи и грунтом засыпки трубопровод может обкладываться со всех сторон упругопластичными элементами 3. В случае прокладки трубопровода на склоновых участках уклоном более 5° упругопластичные элементы 3 укладывают только под трубопровод. При этом для исключения повреждения стенки трубы и изоляции трубы от грунта засыпки дополнительно предусматривается установка на внешнюю поверхность трубопровода скального листа 2. Далее производят засыпку траншеи щебнем 5. При сейсмической активности за счет свойств упругопластичных и упругодеформируемых элементов происходит компенсация сил, действующих на трубопровод, и демпфирование колебаний трубопровода. В связи с этим и с отсутствием в траншее легкоразмываемых водой грунтов (мелкий песок, торф) происходит существенное повышение надежности трубопровода по сравнению с прототипом.
На фиг.1, 3, 5 величина В может достигать 4 метров, величина угла у находится в пределах 30-35°. На фиг.2 величина L может достигать 10 метров. На фиг.4 величина угла x более 5°. Величины В, у, L, x определяются в зависимости от геометрических и прочностных характеристик трубопроводов, конкретных условий прокладки.
Упругопластичные и упругодеформируемые элементы предлагаемой конструкции обладают достаточной прочностью для сопротивления действию грунта засыпки и достаточной пластичностью для свободного перемещения трубопровода во время сейсмической активности.
Благодаря отсутствию защемления трубопровода грунтом и возможности свободного перемещения и деформирования трубопровода при сейсмической активности происходит существенное уменьшение механических напряжений в стенке трубы. Благодаря отсутствию в траншее легкоразмываемых водой грунтов (мелкий песок, торф) обеспечивается стабильность компенсирующих и демпфирующих свойств данного способа прокладки. Как следствие, происходит повышение надежности данного участка трубопровода.
Способ прокладки трубопроводов в сейсмических районах, включающий разработку траншеи с пологими откосами, прокладку трубопровода и его засыпку, отличающийся тем, что при прокладке трубопровод обкладывают упругопластичными элементами с шагом L от 0 до 10 м, трубопровод дополнительно защищают скальным листом, засыпку трубопровода производят щебнем; при этом в качестве упругопластичных элементов используют мешки различной геометрической формы с габаритными размерами (0.2÷1.5 м)×(0.4÷3.0 м), заполненные стружкой непрессованных стекловолокнистых материалов или пенопропиленовых, поролоновых материалов, песком или торфом.
