RU2172443C1 - Method for mounting pipeline in ground - Google Patents
Method for mounting pipeline in ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2172443C1 RU2172443C1 RU2000110382/06A RU2000110382A RU2172443C1 RU 2172443 C1 RU2172443 C1 RU 2172443C1 RU 2000110382/06 A RU2000110382/06 A RU 2000110382/06A RU 2000110382 A RU2000110382 A RU 2000110382A RU 2172443 C1 RU2172443 C1 RU 2172443C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anchors
- ground
- soil
- pipe
- anchor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается сооружений трубопроводных систем и может быть использовано при прокладке магистральных трубопроводов в пучинистых грунтах, в грунтах с деформациями, происходящими вследствие подтопления. оттаивания и промерзания грунтов. The invention relates to the construction of pipeline systems and can be used when laying main pipelines in heaving soils, in soils with deformations resulting from flooding. thawing and freezing of soils.
Известен способ закрепления трубопровода в грунте парными анкерами (сваями) с расположением их по Л- или П-образной схеме путем заглубления в грунт по сторонам трубопровода с наклоном во внешнюю сторону или вертикально с соединением их внешних концов силовым поясом, охватывающим трубу (см. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. -М.: Недра. 1987. с. 195-198). A known method of securing a pipeline in the soil with paired anchors (piles) with their location in an L- or U-shaped pattern by deepening into the soil on the sides of the pipeline with an inclination to the outside or vertically with the connection of their external ends with a power belt covering the pipe (see Borodavkin P.P., Berezin V.L. Construction of trunk pipelines.-M.: Nedra. 1987. S. 195-198).
Недостатками этих способов являются слабое сцепление анкеров с грунтом, что приводит к необходимости их заглубления до 5-7 м: боковые перемещения анкеров вызывают ослабление связей с трубопроводом. The disadvantages of these methods are the weak adhesion of the anchors to the ground, which leads to the need for their deepening to 5-7 m: lateral movements of the anchors cause weakening of the connections with the pipeline.
Также известен способ закрепления трубопровода в грунте путем установки анкеров по обеим сторонам трубы по П-образной схеме с соединением их внешних концов силовым поясом, охватывающим трубу, предусматривающий наличие по длине анкера компенсаторов, выполненных в виде набора последовательно срезаемых элементов, обеспечивающих регулируемое перемещение трубопровода в процессе цикличного промерзания и оттаивания грунта (см. патент RU N 2073161, F 16 L 1/06, 1993). There is also a known method of securing the pipeline in the ground by installing anchors on both sides of the pipe in a U-shape with connecting their external ends with a power belt covering the pipe, providing for the existence of compensators along the length of the anchor, made in the form of a set of sequentially cut elements that provide adjustable movement of the pipeline in the process of cyclic freezing and thawing of the soil (see patent RU N 2073161, F 16 L 1/06, 1993).
Недостатком известного способа является низкая надежность крепления трубопровода, обусловленная несимметричным срабатыванием защитных устройств, вследствие чего возникают боковые подвижки трубопровода или его разрывы в случае неравномерного проявления компенсационных перемещений по длине трубопровода. The disadvantage of this method is the low reliability of the fastening of the pipeline, due to the asymmetric operation of the protective devices, resulting in lateral movements of the pipeline or its ruptures in the event of an uneven manifestation of compensation movements along the length of the pipeline.
В основу настоящего изобретения положена задача создания способа закрепления трубопровода в грунте, обеспечивающего повышение надежности закрепления трубопровода в грунте, стабильности его положения в процессе эксплуатации за счет передачи на трубопровод реактивных усилий анкеров, исключающих их боковые и вертикальные перемещения. The basis of the present invention is the creation of a method of securing the pipeline in the soil, providing increased reliability of securing the pipeline in the soil, the stability of its position during operation due to the transfer of reactive forces of the anchors to the pipeline, eliminating their lateral and vertical movements.
Поставленная задача достигается тем, что в способе закрепления трубопровода в грунте, включающем попарное заглубление анкеров в грунт по обе стороны трубы и соединение их внешних концов охватывающим трубу силовым поясом, согласно изобретению заглубленные участки анкеров устанавливают под опорной площадкой трубы в зоне уплотненного грунта под внешним углом наклона к поверхности грунта, меньшим 90•. The problem is achieved in that in the method of fixing the pipeline in the soil, including pairwise deepening of the anchors in the soil on both sides of the pipe and connecting their outer ends with a power belt covering the pipe, according to the invention, the buried sections of the anchors are installed under the pipe support area in the area of compacted soil at an external angle inclination to soil surface less than 90 •.
В предпочтительных случаях:
- заглубленные части анкеров устанавливают в зоне уплотненного грунта на глубину, не выходящую за точку пересечения их трасс, с образованием V-образной схемы заглубления;
- заглубленные части анкеров устанавливают с пересечением их трасс в зоне уплотненного грунта и выходом их концов за пределы проекции опорной площадки трубы на горизонтальную плоскость с образованием Х-образной схемы заглубления;
- зону уплотненного грунта под трубой формируют путем сооружения опорной площадки;
- опорную площадку выполняют посредством уплотнения грунта или отсыпки подушки из прочного материала, или укладки плит.In preferred cases:
- the buried parts of the anchors are installed in the area of compacted soil to a depth that does not go beyond the intersection of their routes, with the formation of a V-shaped deepening pattern;
- the buried parts of the anchors are installed with the intersection of their paths in the area of compacted soil and the exit of their ends beyond the projection of the support platform of the pipe on a horizontal plane with the formation of an X-shaped deepening pattern;
- the area of compacted soil under the pipe is formed by the construction of a reference site;
- the supporting platform is performed by compaction of the soil or dumping pillows of durable material, or laying plates.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием его сущности, конкретным примером его выполнения и сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг. 1 показано положение зон, характеризующих напряженно-деформированное состояние грунта и соотношение их параметров под опорной площадкой;
на фиг. 2 - распределение в грунте под опорной площадкой напряжений в горизонтальных сечениях;
на фиг. 3 - распределение в грунте под опорной площадкой напряжений в вертикальных сечениях;
на фиг. 4 - распределение в грунте под опорной площадкой касательных напряжений;
на фиг. 5 приведена V-образная схема заглубления анкеров;
на фиг. 6 - Х-образная схема заглубления анкеров;
на фиг. 7 - схема, иллюстрирующая расчет параметров заложения анкеров в грунт.The invention is further illustrated by a description of its essence, a specific example of its implementation and the accompanying drawings, in which:
in FIG. 1 shows the position of the zones characterizing the stress-strain state of the soil and the ratio of their parameters under the reference platform;
in FIG. 2 - distribution in the ground under the reference platform of stress in horizontal sections;
in FIG. 3 - distribution in the ground under the reference platform of stress in vertical sections;
in FIG. 4 - distribution in the ground under the reference platform of shear stresses;
in FIG. 5 shows a V-shaped scheme for deepening anchors;
in FIG. 6 - X-shaped scheme for deepening anchors;
in FIG. 7 is a diagram illustrating the calculation of the parameters for laying anchors in the ground.
Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.
Из механики грунтов известно, что под нагруженной опорной площадкой образуется зона уплотненного материала, а по сторонам ее формируются зоны так называемого "выпора" грунта, что видно из фиг. 1, где приняли следующие обозначения:
I - эпюра нагрузки от собственного веса грунта;
II - эпюра нагрузки на опорную площадку;
III - зона уплотненного грунта;
IV - зоны "выпора" грунта.It is known from soil mechanics that a zone of compacted material is formed under a loaded bearing pad, and zones of the so-called “outburst" of soil are formed on its sides, as can be seen from FIG. 1, where the following notation was adopted:
I - diagram of the load from the own weight of the soil;
II - diagram of the load on the support platform;
III - zone of compacted soil;
IV - zones of "upstream" soil.
Изолинии приращения напряжений на горизонтальных площадках в долях распределенной нагрузки q (см. фиг. 2) показывают значимое увеличение плотности материала (что повышает сцепление анкера с грунтом) на глубину, равную трехкратной ширине опорной площадки S. Горизонтальные деформации массива (см. распределение приращения напряжении на вертикальных площадках на фиг. 3) непосредственно под опорной площадкой на глубине ниже ширины ее отсутствуют. Наряду со сдвиговыми деформациями (см. распределение приращения касательных напряжений на фиг. 4) они охватывают зоны массива, выходящие за пределы боковых границ вертикальной проекции опорной площадки, где и формируются указанные зоны "выпора". The isolines of the increment of stresses on horizontal platforms in shares of the distributed load q (see Fig. 2) show a significant increase in the density of the material (which increases the adhesion of the anchor to the ground) to a depth equal to three times the width of the support pad S. Horizontal deformations of the array (see the distribution of the increment of stress on vertical platforms in Fig. 3) immediately below the supporting platform at a depth below the width of its absent. Along with shear deformations (see the distribution of the increment of tangential stresses in Fig. 4), they encompass areas of the massif that extend beyond the lateral boundaries of the vertical projection of the supporting platform, where these zones of “uplift” are formed.
Оценка механизма деформирования грунта под основанием показывает, что фиксированное положение трубопровода может быть обеспечено посредством усиления жесткости совместной работы системы "труба-анкер-грунт". Evaluation of the mechanism of soil deformation under the base shows that a fixed position of the pipeline can be achieved by enhancing the rigidity of the joint pipe-anchor-soil system.
Практическая реализация этого условия сводится к установке заглубленных участков анкеров под опорной площадкой трубы в зоне уплотненного грунта под внешним углом α наклона их к поверхности грунта, меньшим 90o (см. фиг. 7).The practical implementation of this condition is to install the buried sections of the anchors under the support area of the pipe in the area of compacted soil at an external angle α of their inclination to the soil surface, less than 90 o (see Fig. 7).
Размещение анкеров в указанной зоне под углом α<90°, вне зоны горизонтальных перемещений и выпирания грунта, обеспечивает стабильность положения анкеров в пространстве, прочность закрепления замка и анкерной тяги в грунте. При этом возможны два основных варианта заложения анкеров: по V-образной (см. фиг. 5) или Х-образной (см. фиг. 6) схемам, где 1 - трубопровод. 2 - анкер, 3 - силовой пояс, 4 - опорная площадка, 5 - зона уплотненного грунта. На схеме к расчету параметров заложения анкеров (см. фиг. 7) приняты следующие обозначения: r - радиус трубы, α- внешний угол наклона анкера к поверхности грунта, hv и hx - глубины заложения анкеров, β- угол встречи трассы анкера с вертикальной осью симметрии опорной площадки. В схеме для упрощения расчетов длина наземной части анкера n, высота ложи уплотнения грунта над трубой l и длина участка от конца анкера до точки пересечения их трасс m приняты равновеликими.The placement of anchors in the specified zone at an angle α <90 ° , outside the zone of horizontal movements and bulging of the soil, ensures the stability of the position of the anchors in space, the strength of the fastening of the lock and anchor rod in the soil. In this case, two main options for laying anchors are possible: according to the V-shaped (see Fig. 5) or X-shaped (see Fig. 6) schemes, where 1 is a pipeline. 2 - anchor, 3 - power belt, 4 - supporting platform, 5 - area of compacted soil. In the diagram, the following notation is used for calculating the parameters of anchor laying (see Fig. 7): r is the radius of the pipe, α is the external angle of inclination of the anchor to the soil surface, h v and h x are the depths of the anchors, β is the angle of the meeting of the anchor path with the vertical axis of symmetry of the reference pad. In the diagram, to simplify the calculations, the length of the ground part of the anchor n, the height of the bed of soil compaction above the pipe l and the length of the section from the end of the anchor to the intersection point of their paths m are assumed to be equal.
В первом случае (см. фиг. 5) глубина наложения анкеров не выходит за точку пересечения их трасс и зависит от ширины опорной площадки S и удельной нагрузки на нее q, определяющих в данных условиях изменения физико-механических свойств грунта с глубиной, т.е. In the first case (see Fig. 5), the depth of the anchors does not go beyond the intersection of their tracks and depends on the width of the supporting platform S and the specific load q on it, which, under the given conditions, determine the physical and mechanical properties of the soil with depth, i.e. .
hv-f(S,q)
В каждом конкретном случае эту зависимость и принимаемый уровень уплотнения (изменения деформаций) определяют дополнительными исследованиями. В качестве первичной оценки рекомендуется располагать замок анкера в грунте на такой глубине, где приращение удельной нагрузки составляет σx≥(0,2÷0,3)q. Тогда (см. фиг. 2)
hv = (2 - 3)S (1)
Угол наклона анкера к поверхности грунта (см. фиг. 7)
α = 90°-β,
где β- внутренний угол встречи анкера с вертикальной осью симметрии опорной площадки.h v -f (S, q)
In each case, this dependence and the accepted level of compaction (changes in deformations) are determined by additional studies. As an initial assessment, it is recommended that the anchor lock be placed in the soil at a depth where the increment of the specific load is σ x ≥ (0.2 ÷ 0.3) q. Then (see Fig. 2)
h v = (2 - 3) S (1)
The angle of inclination of the anchor to the surface of the soil (see Fig. 7)
α = 90 ° -β,
where β is the internal angle of the meeting of the anchor with the vertical axis of symmetry of the support platform.
Из схемы фиг. 7 видно, что
sinβ = r/(r+hv),
откуда
α = 90°-arcsin(r/(r+hv)). (2)
Длина анкера
Lv = (hv+r)cosβ. (3)
Во втором случае (см. фиг. 6) заглубленные части анкеров устанавливают с пересечением их трасс и размещением замковых частей за пределами линий А-А и Б-Б (см. фиг. 7), то есть линий проектирования опорной площадки на горизонтальную плоскость, с выходом к противоположной от входа в грунт стороне. При этом эффект затягивания замка анкера деформирующимся грунтом усилит его реактивное сопротивление перемещению трубопровода.From the circuit of FIG. 7 shows that
sinβ = r / (r + h v ),
where from
α = 90 ° -arcsin (r / (r + h v )). (2)
Anchor length
L v = (h v + r) cosβ. (3)
In the second case (see Fig. 6), the buried parts of the anchors are installed with the intersection of their tracks and the placement of the locking parts outside the lines A-A and B-B (see Fig. 7), that is, the lines of designing the support platform on a horizontal plane, with access to the side opposite from the entrance to the ground. In this case, the effect of tightening the anchor lock with deforming soil will enhance its reactive resistance to pipeline movement.
Угол заложения анкера определяется зависимостью (2), а длина его составит
Lx=2•Lv (4)
Ниже приведен конкретный пример расчета основных параметров установки анкеров.The anchor angle is determined by dependence (2), and its length will be
L x = 2 • L v (4)
The following is a specific example of calculating the basic parameters for installing anchors.
Пример. Трубопровод диаметром 1.42 м образует опорную площадку шириной 1 м. Глубина заложения анкера по V-образной схеме в соответствии с (1) составит hv=3S=3.0 м.Example. The pipeline with a diameter of 1.42 m forms a supporting platform 1 m wide. The depth of the anchor according to the V-shaped scheme in accordance with (1) will be h v = 3S = 3.0 m.
Угол наклона анкеров согласно (2) составит
Длина анкера при V-образной схеме (по формуле (3)):
Lv = (3+0.71) cos 20o=3.71-0.93969=3,5 м.The angle of inclination of the anchors according to (2) will be
The length of the anchor with a V-shaped pattern (according to the formula (3)):
L v = (3 + 0.71) cos 20 o = 3.71-0.93969 = 3.5 m.
Длина анкера при Х-образной схеме (по формуле (4)):
Lx= 2•3,5 = 7.0 м
При реализации способа на пучинистых грунтах, в грунтах с деформациями, происходящими вследствие подтопления, оттаивания и промерзания грунтов, зону уплотнения формируют путем сооружения специальной опорной площадки, например, посредством уплотнения грунта, или отсыпки подушки из плотного материала, или укладки плит.Anchor length in the X-shaped pattern (according to the formula (4)):
L x = 2 • 3.5 = 7.0 m
When implementing the method on heaving soils, in soils with deformations resulting from flooding, thawing and freezing of soils, the compaction zone is formed by constructing a special supporting platform, for example, by compaction of the soil, or by dumping the pillows from dense material, or laying plates.
Предлагаемый способ:
- обеспечивает надежность закрепления анкеров в грунте, стабильность положения трубопровода;
- повышает сохранность изоляционного покрытия трубопровода вследствие увеличения угла обхвата трубы силовым поясом и снижения на нее удельной нагрузки;
- расширяет возможности дифференцированного выбора способа крепления трубопровода с учетом склонности грунта к пучениям;
- значительно, не менее чем в два раза, обеспечивает сокращение длины анкеров при V-образной схеме заложения и, следовательно, расхода металла;
- создает возможность регулируемого повышения надежности крепления трубопровода к грунту не только за счет изменения конструкции анкеров, но и выбора рациональных параметров опорной площадки и удельной нагрузки на нее.The proposed method:
- provides reliability of fixing anchors in the soil, the stability of the position of the pipeline;
- increases the safety of the insulating coating of the pipeline due to the increase in the angle of the pipe circumference with the power belt and the reduction of the specific load on it;
- expands the possibilities of a differentiated choice of the method of fastening the pipeline, taking into account the tendency of the soil to heave;
- significantly, not less than twice, provides a reduction in the length of the anchors with a V-shaped laying pattern and, consequently, metal consumption;
- creates the possibility of a controlled increase in the reliability of fastening the pipeline to the ground, not only by changing the design of the anchors, but also by choosing the rational parameters of the supporting platform and the specific load on it.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110382/06A RU2172443C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method for mounting pipeline in ground |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110382/06A RU2172443C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method for mounting pipeline in ground |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2172443C1 true RU2172443C1 (en) | 2001-08-20 |
Family
ID=48231189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000110382/06A RU2172443C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method for mounting pipeline in ground |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2172443C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453755C1 (en) * | 2010-11-29 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method to install underground pipeline in zones with higher seismicity |
-
2000
- 2000-04-26 RU RU2000110382/06A patent/RU2172443C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453755C1 (en) * | 2010-11-29 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method to install underground pipeline in zones with higher seismicity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2306688C (en) | Anchored retaining wall system | |
| Hu et al. | Design and construction of a deep excavation in soft soils adjacent to the Shanghai Metro tunnels | |
| RU2358063C1 (en) | Device for slope surface grouting | |
| RU2172443C1 (en) | Method for mounting pipeline in ground | |
| JP2002356801A (en) | Road formation method and superstructure work slab used therefor | |
| RU2354778C2 (en) | Method of soil stabilisation | |
| KR20190006668A (en) | Pile foundation structure for double decreasing soft ground subsidence using cement-processed gravel slab for being reinforced by tensile reinforcement, and construction method for the same | |
| CN206071610U (en) | For administering the steel reinforced concrete antiarch of floor lift in gallery and the combinative structure of anchor pole | |
| CN110454189A (en) | A kind of river tunnel Xia Chuan construction technology | |
| JP3956226B2 (en) | Road construction method and upper construction plate used therefor | |
| CN109778893A (en) | Arch bridge combined type base configuration and its construction method | |
| CN106437780B (en) | For administering the steel reinforced concrete antiarch and the construction method of the combining structure of anchor pole and the combining structure of floor lift in gallery | |
| Demenkov et al. | Geotechnical barrier options with changed geometric parameters | |
| RU2697755C1 (en) | Catenary line support on slope and declivity erected on heaving soils | |
| Goughnour et al. | Slide correction by stone columns | |
| CN111893829A (en) | Protective structure of roadbed | |
| RU2241889C2 (en) | Underground pipeline for seismic zones | |
| CN212925645U (en) | Protective structure of roadbed | |
| Acar et al. | Comparative analysis of an anchored retaining wall system in a deep foundation excavation: A case study of Sivas Cultural Center Building in Türkiye | |
| JP3649140B2 (en) | Liquefaction countermeasure structure and its construction method | |
| Cotton et al. | Seismic response and extended life analysis of the deepest top-down soil nail wall in the US | |
| Cotton et al. | Recent advances in the top-down construction of a 26.4 meter deep soil nail retention system-Bellevue technology tower | |
| KR101058628B1 (en) | Retaining wall construction structure using landscape stones | |
| CN101886362B (en) | Structure method for expansion joint of cement concrete pavement | |
| RU2136807C1 (en) | Abutment of bridge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100427 |