Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах



Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах
Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах
Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах
Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах

 


Владельцы патента RU 2630939:

Плотников Семен Александрович (RU)
Рябков Антон Викторович (RU)
Иванов Вадим Андреевич (RU)
Закураев Аслан Фуадович (RU)

Изобретение относится к области создания конструкций устройств под основание магистрального трубопровода для преодоления болот всех типов, а также строительства трасс на вечномерзлых грунтах, и предназначено для осуществления возможности строительства магистральных трубопроводов без нарушения экологического равновесия в природе. Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы содержит разборное трубопроводное основание, составные элементы которого включают, по меньшей мере, один центральный и боковые понтоны, стянутые композитными продольными и поперечными тросами. Каждый составной элемент трубопроводного основания композитного понтона имеет внутреннюю пространственную силовую раму двутаврового сечения с замковым соединением и оболочку из базальтоуглеродопластика. 6 ил.

 

Изобретение относится к области создания конструкций устройств под основание магистрального трубопровода для преодоления болот всех типов, а также строительства трасс на вечномерзлых грунтах, и предназначено для осуществления возможности строительства магистральных трубопроводов без нарушения экологического равновесия в природе.

Известно звено понтонно-мостового парка (патент РФ №2052571, опубл. 20.01.1996), включающее шарнирно соединенные два крайних и два средних понтона с размещенными внутри поперечными балками и установленными поперечными перегородками, разделяющими каждый понтон на две автономные герметичные секции, стыковые узлы, расположенные на торцах понтонов, а секции выполнены с возможностью изменения расстояния между ними посредством механизма выдвижения, причем между секциями средних понтонов размещены силовые рамы и верхние, и нижние силовые телескопические балки, жестко соединенные одними концами с силовыми рамами в их углах, а другими с секциями средних понтонов посредством механизмов фиксации, при этом звено снабжено аппарелями, уложенными на верхние силовые телескопические балки, кроме этого механизм выдвижения секций выполнен в виде двух параллельно установленных в образованных в секциях средних понтонов нишах гидроцилиндров, шток каждого из которых прикреплен к силовой раме, а корпус - к поперечной балке секции понтона, а механизм фиксации выполнен в виде двухпозиционного фигурного пальца, одновременно замыкающего верхние и нижние телескопические балки.

Известно понтонное звено (патент №2018561, опубл. 30.08.1994), включающее два крайних и два средних понтона, шарнирно соединенных между собой, и межзвеньевые стыковые узлы, расположенные на торцах понтонов, и каждый крайний понтон выполнен складным из плоских и прямоугольных панелей, шарнирно соединенных между собой посредством гибких уплотнительных элементов и гибких торцевых диафрагм, при этом каждый крайний понтон снабжен съемными распорками и гибкой палубой, одна сторона которой жестко прикреплена к понтону, а другая прикреплена к нему с возможностью разъема посредством расположенных на понтоне крючков, взаимодействующих с выполненными на гибкой палубе отверстиями.

Недостатком известных устройств является сложность конструкции и трудоемкость изготовления.

Известна конструкция через водную преграду (А.с. №719184, опубл. 07.12.1990), включающая размещение в створе переправы плавучих опор и укладку настила проезжей части, предварительно плавучие опоры притапливают ниже уровня воды и устанавливают на них составные по длине геометрические трубчатые балки, размещенные по ширине переправы и образующие замкнутую циркуляционную систему, затем производят нагнетание жидкого воздуха в трубчатые балки до превращения окружающей их водной среды в искусственный лед, а при укладке настила проезжей части вмораживают его в искусственный лед.

Недостатком известной переправы является сложность и дороговизна конструкции.

Известно сборно-разборное покрытие временных площадок на болотах (А.с. NS 443143, опубл. 15.09.1974), включающее сборные щиты с тросом, а на нижней поверхности каждого щита в его средней части закреплена эластичная надувная камера. На концевых участках каждого щита смонтированы клиновые замки, через которые пропущен трос, снабженный упорными шайбами, взаимодействующими с клиньями клиновых замков.

Недостатком данного технического решения является непрочность надувных эластичных камер, низкая грузоподъемность.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятым за прототип является плавучий понтон (патент РФ №57237, опубл. 10.10.2006 г.), преимущественно для крана манипулятора, который выполнен разборным и содержит узел крепления. Составные части жестко соединены между собой, в торце плавучего понтона выполнен вырез таким образом, что образует открытую рабочую зону, а в каждой составной части выполнен угловой вырез, при этом каждый угловой вырез расположен зеркально напротив другого соответствующего выреза, образуя открытую рабочую зону, например для крана манипулятора. Плавучий понтон выполнен из трех составных частей, причем средняя составная часть выполнена укороченной по длине относительно остальных составных частей. Узел крепления понтона выполнен в виде опорной рамы, которая выполнена в виде усеченной четырехгранной пирамиды, большее основание которой закреплено на плавучем понтоне, а меньшее основание предназначено для установки, например, крана манипулятора. Опорная рама расположена симметрично относительно продольной оси симметрии плавучего понтона, совпадающей с осью симметрии открытой рабочей зоны, и выполнена из угловых профилей или трубы прямоугольного сечения, а составные части понтона выполнены полыми и герметичными.

Недостатками известного понтона является то, что отсутствует возможность транспортирования того, что грузится краном, манипулятором, а отсутствие жесткого крепления с чем-либо не дает гарантии при погрузке от перевертывания плавучего понтона, а поэтому сужены функциональные возможности использования.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства под основание магистрального трубопровода для осуществления возможности строительства магистральных трубопроводов без нарушения экологического равновесия в природе.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в увеличении устойчивости и грузоподъемности, а также расширении функциональных возможностей использования.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы содержит разборное трубопроводное основание, выполненное из базальтоуглеродопластика, составные элементы которого включают, по меньшей мере, один центральный и боковые понтоны, стянутые композитными продольными и поперечными тросами, при этом каждый составной элемент трубопроводного основания опирается на внутреннюю пространственную силовую раму, оборудованную сплошными тонкостенными двутаврами, при этом составные элементы понтона соединены между собой замковыми соединениями (типа «папа-мама»).

Причинно-следственная связь между заявляемым техническим результатом и существенными признаками, характеризующими изобретение, следующая.

В качестве несущего элемента понтона объемной конструкции использована тонкостенная оболочка из базальтоуглеродопластика. Преимущество такого понтона состоит в том, что они обладают значительно более высоким коэффициентом грузоподъемности (отношение веса к весу самого понтона) по сравнению с понтонами других конструкций. Использование в качестве постелирования композитных понтонных модулей, не подтвержденных коррозии, позволяет исключить земляные работы, и обеспечить тем самым сохранение экологического равновесия внутри болота и на его дневной поверхности.

Связывание составных элементов понтона между собой посредством тросов создает прочную конструкцию под трубопровод. Использование высокопрочных композитных тросов, не подверженных коррозии, обеспечит надежную долгосрочную работу построенного трубопровода при любых погодных условиях и величинах подъема паводка вод. Для обеспечения долгосрочной и безотказной работы в качестве несущих элементов во внутренней полости составных элементов основания понтона усилены продольными тонкостенными двутаврами, способными выдерживать нагрузки от построенного большого диаметра трубопровода и тяжелой строительной техники (бульдозеры, трубоукладчики, автовозы и др.), передвигающихся по их поверхности.

На фиг. 1 представлена конструкция составного элемента устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы - центральный понтон 1, опирающийся на силовую двутаврового сечения раму 2, продольные пазы 3 под тросы, сверху размещен трубопровод 4, закрытый кожухом 5.

На фиг. 2 представлена конструкция составного элемента - боковой понтон со скругленной боковой поверхностью 6, опирающийся на силовую двутаврового сечения раму 2, палубная листовая часть 7, опирающаяся на двутаврого сечения балку 8.

На фиг. 3 показано натяжение продольных высокопрочных композитных тросов 9, проложенных в пазах 3, для связки составных элементов в дорожку устройства композитного понтона под основание трубопроводной трассы.

На фиг. 4 показана компоновка высокопрочных композитных тросов 11 для поперечной связки составных элементов трубопроводного основания, проходящих через отверстия, выполненные под палубной частью 7 понтона.

На фиг. 5 показано трубопроводное основание в связке центрального 1 понтона, боковых понтонов 6, опирающихся на силовую раму 2, палубной части 7, связанных поперечной связкой из композитных тросов 11, продольные тросы 9, связывающие составные элемента понтона 1 и 6 в дорожку, трубопровод 4, расположенный на палубной части 7 устройства композитного понтона под основание трубопроводной трассы, закрытый кожухом 5.

На фиг. 6 показано замковое соединение 12-13 со стопорными для фиксации отверстиями 14, необходимыми для надежного соединения составных элементов понтона в дорожку и между собой.

Конструкция понтона с силовой металлической рамой из профилей двутаврого сечения, собранная из составных элементов: модулей центральных и боковых, скрепленных высокопрочными продольными и поперечными композитными тросами, представляет собой высокопрочную конструкцию для размещения на ней трубопровода и дороги для проезда автомобильного и специального транспорта.

Понтон выполнен из базальтоуглеродопластика при низкой стоимости - базальтоуглеродонановинил волокон (БУНВ).

Выбор базальтоуглеродового волокна в качестве армирующего материала осуществлен по показателям прочности, жесткости, стойкости к агрессивным средам, теплостойкости и морозостойкости, указанный материал превосходит другие композитные материалы и сталь по прочности.

Характеристики БУНВ: плотность (кг/м3) 1900-2200 модуль упругости, ГПА 65 удельный модуль упругости, км 3250-3500 предел прочности (для материалов предел текучести) при растяжении. МПа 1920 удельный придел прочности (для материалов придел текучести), КМ 92,5-99 отношение усталостной прочности к статической (число циклов 110) 0,33, теплопроводность при 20°С ВТ/м2С° 0,40. Коэффициент линейного расширения, x100 град-10,4-8,2 гигроскопичность, % 0,05 стойкость к воздействию химически агрессивных сред, солевых растворов, коррозии.

Базальтоуглеродопластика - это композитный материал, в состав которого входит базальтовое углеволокно, и полимерное связующее.

По характеристикам БУНВ успешно конкурирует с изделиями как из металла, так из стеклопластика, и превосходит их по коррозионной стойкости и кислотостойкости. Самое актуальное в настоящее время - это высокая прочность БУНВ даже в сравнении с базальтопластиком. Благодаря этому свойству БУНВ изделия в 3,5 раза прочнее изделий из стали и при этом в 4,5 раза их легче.

В отличие от прочих материалов БУНВ останутся неизменными в течение 100-200 лет, термо- и огнестойкости. Выдерживают длительное воздействие температуры до 720°С и водонепроницаемы.

Строительство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах осуществляют следующим образом.

Устраивают зафиксированную стартовую площадку с укрытием от непогоды; устанавливают на противоположном по ходу трассы магистрального трубопровода берегу железобетонный пирамидальный якорь; натягивают высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы от якоря к стартовой площадке; укладывают понтонные модули на грузофиксирующие тросы; закрепляют понтоны на тросах с одновременной фиксацией их на дневной поверхности; с помощью монтажно-укладочного комплекса последовательно наращивают понтонную дорожку под строящийся трубопровод; параллельно на понтоны монтируют полками вверх швеллеры для обеспечения проезда по этой колее требуемой техники; при этом по построенной из модульных композитных понтонов дорожке возвратно-поступательно перемещается монтажно-укладочный комплекс, несущий в подбрюшной части секции трубопровода для обеспечения возможности последовательного наращивания строящегося наземного трубопровода трассы методом «на себя».

Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы, характеризующееся тем, что содержит разборное трубопроводное основание, выполненное из составных элементов, каждый из которых представляет собой понтон, имеющий силовую раму металлическую двутаврового сечения с замковым соединением и оболочку из базальтоуглеродопластика, при этом составные элементы стянуты между собой композитными продольными и поперечными тросами.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к строительным материалам, используемым для укладки в качестве дорожного покрытия дороги IV категории, а также для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к строительству и гидромелиорации и может быть использовано для осушения взлетно-посадочных полос аэродромов, автомобильных дорог и железнодорожных дорог.

Изобретение относится к области утилизации отходов промышленности теплоэнергетического комплекса, к озеленению и обустройству городских территорий. Предложены составы грунтовых смесей, содержащие компоненты в следующем соотношении, мас.% (на сухое): песок (16-48); торф (10-19); шлам химводоочистки ТЭЦ (35-59), гумусовая добавка (перегной) (7-10).

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для приготовления золоминеральных смесей, укладываемых в основания дорожных одежд.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при устройстве конструкций временных автомобильных дорог, а также площадок различного назначения.

Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог, а именно к строительству временных дорог сельскохозяйственного назначения, и может быть использовано для усиления слабого основания, повышения прочности и несущей способности дороги.

Изобретение относится к области строительства дорожных оснований и оснований инженерных коммуникаций и может быть использовано для укрепления песчаных грунтов. Органоминеральная добавка для укрепления песчаных грунтов, включающая измельченный сапонит-содержащий материал, выделенный из пульпы хвостохранилища промышленного обогащения руд месторождения алмазов, отличающаяся тем, что она содержит указанный сапонит-содержащий материал, измельченный до размера частиц 307±83 нм, и дополнительно связующее - 5%-ный раствор глиоксаля, при следующем соотношении компонентов, мас.% песчаного грунта: указанный глиоксаль - 0,52; указанный сапонит-содержащий материал 17.

Изобретение относится к области строительства и широко может быть использовано при возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, использовано в районах, характеризующихся глубоким сезонным промерзанием грунтов и высоким уровнем грунтовых вод.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к технологии изготовления армирующих геосеток, предназначенных для укрепления грунта, преимущественно, при строительстве дорог, может найти применение для укрепления слабых грунтов при устройстве временных и технологических дорог, например вдольтрассовых дорог, возводимых при строительстве трубопроводов, а также для армирования слоев дорожных одежд как при строительстве новых, так и при ремонте и реконструкции уже существующих автодорог.

Изобретение относится к области дорожного строительства. Технический результат: обеспечение эксплуатационной надежности данного участка дороги устройством «стены в грунте», гарантирующей сохранность напряженно-деформированного состояния материалов слоев основания старой дорожной одежды. Способ уширения дорожной конструкции включает выполнение вдоль кромки покрытия автогрейдером горизонтального среза грунта обочины на глубину, равную толщине существующего покрытия, с одновременным удалением его на откос насыпи, обрезку дисковой фрезой перпендикулярно плоскости покрытия или вертикально этой кромке на ширину не более 100 мм, сбор обломков кромки в ковш фронтального погрузчика для вторичной переработки, вдавливание в земляное полотно через уплотненный подстилающий слой дорожной одежды самоходной сваевдавливающей машиной перед формированием покрытия извлекаемых металлических шпунтовых свай в виде вертикальной «стены в грунте», вплотную примыкающей к обновленной кромке покрытия. Нижние заостренные концы свай внедрены в деятельный слой уплотненного грунтового основания на достаточную глубину, а верхние концы свай с проушинами возвышаются над уровнем горизонтального дна среза грунта обочины на минимальную высоту, достаточную для размещения захвата грузоподъемного механизма, затем вдоль стены в грунте автогрейдером удаляют грунт обочины и откоса насыпи до низа дорожной одежды, устраивают деятельный слой грунтового основания рекомендуемой толщины, на расчетную величину уширения, с послойным уплотнением грунта до максимальной плотности при оптимальной влажности и все конструктивные слои новой дорожной одежды из материалов, аналогичных материалам старой дорожной одежды по качеству, толщине и степени уплотнения, обеспечивая боковой упор материалу каждого конструктивного слоя подсыпкой грунта на обочину с одновременным уплотнением всего уровня, при этом поэтапно после уплотнения каждого слоя дорожной одежды сваевдавливающей машиной извлекают каждую сваю на величину, равную толщине данного слоя. После уплотнения на 50% последнего слоя дорожной одежды все сваи извлекают полностью, после чего устраивают новое покрытие, примыкающее по плоскости обрезки кромки к старому покрытию. На участке намеченного уширения дорожной конструкции с обочинами вдоль кромки укрепительной асфальтобетонной полосы обочины удаляют одним проходом самоходной дорожной фрезы слой щебня шириной не менее 1,2 м на глубину, равную его толщине, с одновременной погрузкой разуплотненного материала слоя в кузов самосвала, идущего спереди или сзади фрезерной машины, для транспортировки в отведенное место. Затем колесным трактором, оснащенным Баровой пилой, смещенной влево от продольной оси симметрии машины, с одним шнеком справа от пилы, проходом в том же направлении прорезают вдоль кромки укрепительной полосы обочины траншею до уровня верха песчаного подстилающего слоя, при этом смесь разуплотненного щебня откосов конструктивных слоев дорожной одежды и грунта обочины выносится вперед и наверх, где распределяется шнеком Бары по дну траншеи, образованной проходом фрезы. 4 ил.
Наверх