Способ прокладки трубопровода на заболоченной местности
Владельцы патента RU 2465508:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке нефте- и газопроводов, а также трубопроводов для транспортирования гидросмесей в условиях заболоченной местности. Способ прокладки трубопровода на заболоченной местности включает определение границ участков минерального и торфяного грунтов, подземную прокладку в минеральном грунте и наземную прокладку по поверхности торфа в насыпи при переходе болота с защемлением трубопровода на границах смежных с болотом участков, при выполнении профиля трубопровода при переходе из подземного в надземный участок криволинейным с минимальными радиусами его изгиба. Криволинейные переходные участки трубопровода выполняют с возможностью их поворота относительно оси примыкающих к ним участков трубопровода в минеральном грунте с помощью герметизированных втулочных соединений, а расположенный на болоте участок трубопровода в исходном положении размещают прямолинейно с отклонением его оси на расчетный угол φ от вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси примыкающих к нему участков в минеральном грунте. Прямолинейный участок трубопровода гибкими тягами соединяют с опорами, размещенными со стороны, в которую отклонен прямолинейный участок трубопровода с соединенными с ним криволинейными переходными участками. Длина l гибких тяг, удаление l0 продольной оси опоры от оси примыкающих участков и угол φ отклонения надземного участка трубопровода относительно оси примыкающих к нему защемленных участков выбираются из приведенных соотношений. Гибкие тяги прикреплены соответственно к размещенному на болоте прямолинейному участку трубопровода в его верхней части и к нижним кромкам опор. Технический результат состоит в снижении трудоемкости работ при прокладке трубопровода, повышении надежности его эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке нефте- и газопроводов, а также трубопроводов для транспортирования гидросмесей в условиях заболоченной местности.
Известен способ подземной прокладки трубопровода на неустойчивых грунтах, заключающийся в геодезическом изыскании трассы с геологическим определением границ участков с неустойчивыми грунтами, отрывке траншеи, укладке в нее трубопровода, стабилизации его путем формирования профиля его допустимого упругого изгиба на переходных зонах, примыкающих к устойчивым грунтам, засыпке траншеи, при этом формирование упругого изгиба трубопровода на переходных зонах осуществляют посредством гибких тяг расчетной длины, превышающей глубину траншеи, один конец которых соединяют с трубопроводом, а другой закрепляют на поперечных опорах, располагаемых с расчетным шагом по длине переходных зон (Пат. РФ №1551008).
Недостатками способа являются возможность возникновения напряжений изгиба в формирующих трубопровод трубах, превышающих допустимые значения, определяемые прочностными параметрами труб, в процессе эксплуатации трубопровода за счет его деформации при просадке торфяного грунта и изменении температуры в рабочей зоне; размещение участка трубопровода на заболоченном участке на уровне ниже уровня размещения примыкающих участков трубопровода, что усложняет демонтажные и монтажные операции, связанные с ремонтом трубопровода в процессе его эксплуатации.
Известен принятый за прототип способ прокладки трубопровода на заболоченной местности, заключающийся в определении границ участков минерального и торфяного грунтов, подземную прокладку в минеральном грунте и наземную прокладку по поверхности торфа в насыпи при переходе болота с защемлением трубопровода на границах смежных с болотом участков, при этом профиль трубопровода при переходе из подземного в надземный участок выполняют криволинейным с минимальными радиусами его упругого изгиба из условия обеспечения прочности трубопровода, а кривую поворота располагают преимущественно в слое торфа и обеспечивают совмещение ее начала с краем' болота, а в плане трубопровод укладывают по поверхности торфа над насыпью, также с искривлением оси трубопровода упругим его изгибом и расположением вершины поворота посередине перехода через болото (пат. РФ №2133316, МПК F16J 1/028, опубл. 20.08. 1998 г.).
Недостатками известного способа являются следующие: необходимость в сложных условиях размещения трубопровода на болоте производить операции изгиба в двух плоскостях формирующих трубопровод труб или всего собранного участка трубопровода с обеспечением заданных радиусов кривизны значительных размеров, определяемых длиной заболоченного участка; возможность возникновения напряжений изгиба в формирующих трубопровод трубах, превышающих допустимые значения, определяемые прочностными параметрами труб, в процессе эксплуатации трубопровода за счет его деформации при просадке торфяного грунта и изменении температуры в рабочей зоне; необходимость прокладки траншей увеличенной длины в торфяном грунте для размещения переходных участков.
Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости работ при прокладке трубопровода и повышение надежности его эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в способе прокладки трубопровода на заболоченной местности, включающем определение границ участков минерального и торфяного грунтов, подземную прокладку в минеральном грунте и наземную прокладку по поверхности торфа в насыпи при переходе болота с защемлением трубопровода на границах смежных с болотом участков, при выполнении профиля трубопровода при переходе из подземного в надземный участок криволинейным с минимальными радиусами его изгиба, а криволинейные переходные участки трубопровода выполняют с возможностью их поворота относительно оси примыкающих к ним участков трубопровода в минеральном грунте с помощью герметизированных втулочных соединений, а расположенный на болоте участок трубопровода в исходном положении размещают прямолинейно с отклонением его оси на угол φ от вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси примыкающих к нему участков в минеральном грунте, прямолинейный участок трубопровода гибкими тягами соединяют с полыми опорами, размещенными со стороны, в которую отклонен прямолинейный участок трубопровода с соединенными с ним криволинейными переходными участками, при этом длина l гибких тяг и удаление l0 продольной оси опоры от оси примыкающих участков и угол φ отклонения надземного участка трубопровода относительно оси примыкающих к нему защемленных участков выбираются из соотношений:
l=h-D/2=[(h+0,5D)2(1-sinφ)2+0,25D2(1+cosφ2]0,5, l0=h+D/2,
φ=arc cos (h0/h),
где h0 - глубина траншеи при прокладке размещенных в минеральном грунте участков трубопровода; h - вертикальная проекция криволинейного переходного участка трубопровода, D - диаметр трубопровода, при этом гибкие тяги прикреплены соответственно к размещенному на болоте прямолинейному участку трубопровода в его верхней части и к нижним кромкам опор. Опоры в поперечном сечении могут быть круглой и прямоугольной формы.
Способ прокладки трубопровода поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный профиль трубопровода в процессе его монтажа, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - план трубопровода в процессе его эксплуатации, на фиг.4 - разрез Б-Б по фиг.3.
Способ прокладки трубопровода на заболоченной местности включает определение границ участков минерального 1 и торфяного 2 грунтов, подземную прокладку в минеральном грунте 1 и наземную прокладку по поверхности торфа в насыпи 3 при переходе болота 2 с защемлением трубопровода на границах смежных с болотом 2 участков. Профиль трубопровода при переходе из подземного 4 в надземный 5 участок выполняют криволинейным 6 с минимальными радиусами его изгиба. Криволинейные переходные участки 6 трубопровода 5 выполняют с возможностью их поворота относительно оси примыкающих к ним участков 4 трубопровода в минеральном грунте 1 с помощью герметизированных втулочных соединений 7. При этом расположенный на болоте участок 5 трубопровода в исходном положении размещают прямолинейно с отклонением его оси на расчетный угол φ от вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси примыкающих к нему участков 4 в минеральном грунте. Прямолинейный участок 5 трубопровода гибкими тягами 8 соединяют с полыми опорами 9, размещенными со стороны, в которую отклонен прямолинейный участок 5 трубопровода с соединенными с ним криволинейными переходными участками 6. При этом длина l гибких тяг 8, удаление l0 продольной оси опоры 9 от оси примыкающих участков 4 и угол φ отклонения надземного участка 5 трубопровода относительно оси примыкающих к нему защемленных участков 4 выбираются из соотношений:
l=h-D/2=[(h+0,5D)2(1-sinφ)2+0,25D2(1+cosφ2]0,5, l0=h+D/2,
φ=arc cos (h0/h),
где h0 - глубина траншеи при прокладке размещенных в минеральном грунте 1 участков 4 трубопровода; h - вертикальная проекция криволинейного переходного участка 4 трубопровода, D - диаметр трубопровода 4, 5.
Гибкие тяги 8 прикреплены соответственно к размещенному на болоте прямолинейному участку 5 трубопровода в его верхней части 10 и к нижним кромкам 11 полых опор 9. Смонтированный на болоте участок трубопровода засыпается грунтом 3. 12 - направление поворота участка 5 трубопровода относительно примыкающих участков 4 при просадке торфяного грунта 2. Полые опоры 9 в поперечном сечении могут быть круглой и прямоугольной (не показаны) формы. Исходными для расчета параметрами являются h0 и D. Параметры l0, l, h, φ выбирают при расчете.
Благодаря прямолинейному профилю участка 5 трубопровода, размещаемого на болоте 2, и заранее изготовленным переходным криволинейным участкам 6 незначительной длины существенно уменьшается трудоемкость монтажных работ в достаточно сложных условиях размещения трубопровода. В процессе эксплуатации трубопровода при смене сезонов и таянии торфяной смеси в болоте 2 размещенный на болоте участок 5 трубопровода вместе с криволинейными участками 6 постепенно поворачивается в вертикальной плоскости в направлении 12 относительно защемленных участков 4 трубопровода с увеличением первоначального угла φ благодаря наличию герметизированных втулочных соединений 7 с соответствующим углублением прямолинейного участка 5. При этом благодаря первоначальному углу φ, определяющему положение участка 5 трубопровода в горизонтальной плоскости относительно примыкающих участков 4, поворот участка 5 трубопровода происходит именно в сторону размещения опор 9. В связи с этим в процессе эксплуатации участок 5 трубопровода, размещенный на болоте 2, при вертикальной ориентации натянутых гибких тяг 8 оказывается точно на уровне примыкающих к нему участков 4, размещенных в минеральном грунте 1. Полые опоры 9 удерживают его в этом положении. Благодаря этому возможно уменьшение высоты слоя грунта 3 при первоначальной засыпке участка 5 трубопровода и значительно упрощается доступ к участку 5 трубопровода при проведении необходимых ремонтных работ в процессе эксплуатации трубопровода. Предлагаемое техническое решение обеспечивает также компенсационную функцию, так как после монтажа трубопровода в зимний период с переходом к потеплению прямолинейная часть 5 трубопровода на болоте 2 может упруго деформироваться с прогибом в сторону его отклонения после поворота относительно примыкающих к нему защемленных участков 4 трубопровода. Хотя, благодаря свободному повороту и размещению участка 5 трубопровода на глубине, равной глубине заложения примыкающих участков 4, потребные компенсационные функции минимальны, поскольку сезонный перепад температур в этом случае незначителен. Техническое решение исключает также возможность возникновения аварийных изгибающих нагрузок на участке 5 трубопровода, размещенного на болоте 2, за счет возможности его поворота относительно защемленных участков 4 трубопровода благодаря наличию герметизированных втулочных соединений 7.
Отличительные признаки изобретения обеспечивают снижение трудоемкости работ при прокладке трубопровода и повышение надежности его эксплуатации.
1. Способ прокладки трубопровода на заболоченной местности, включающий определение границ участков минерального и торфяного грунтов, подземную прокладку в минеральном грунте и наземную прокладку по поверхности торфа в насыпи при переходе болота с защемлением трубопровода на границах смежных с болотом участков, при выполнении профиля трубопровода при переходе из подземного в надземный участок криволинейным с минимальными радиусами его изгиба, отличающийся тем, что криволинейные переходные участки трубопровода выполняют с возможностью их поворота относительно оси примыкающих к ним участков трубопровода в минеральном грунте с помощью герметизированных втулочных соединений, а расположенный на болоте участок трубопровода в исходном положении размещают прямолинейно с отклонением его оси на расчетный угол φ от вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси примыкающих к нему участков в минеральном грунте, прямолинейный участок трубопровода гибкими тягами соединяют с опорами, размещенными со стороны, в которую отклонен прямолинейный участок трубопровода с соединенными с ним криволинейными переходными участками, при этом длина l гибких тяг, удаление l0 продольной оси опоры от оси примыкающих участков и угол φ отклонения надземного участка трубопровода относительно оси примыкающих к нему защемленных участков выбираются из соотношений:
l=h-D/2=[(h+0,5D)2(1-sinφ)2+0,25D2(l+cosφ2]0,5, l0=h+D/2,
φ=arc cos (h0/h),
где h0 - глубина траншеи при прокладке размещенных в минеральном грунте участков трубопровода; h - вертикальная проекция криволинейного переходного участка трубопровода, D - диаметр трубопровода, гибкие тяги прикреплены соответственно к размещенному на болоте прямолинейному участку трубопровода в его верхней части и к нижним кромкам опор.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые опоры в поперечном сечении выполняют круглой формы.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые опоры в поперечном сечении выполняют прямоугольной формы.
