RU2196269C2 - Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода - Google Patents

Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода Download PDF

Info

Publication number
RU2196269C2
RU2196269C2 RU2001106776A RU2001106776A RU2196269C2 RU 2196269 C2 RU2196269 C2 RU 2196269C2 RU 2001106776 A RU2001106776 A RU 2001106776A RU 2001106776 A RU2001106776 A RU 2001106776A RU 2196269 C2 RU2196269 C2 RU 2196269C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trench
pipeline
water
section
channel
Prior art date
Application number
RU2001106776A
Other languages
English (en)
Inventor
В.М. Шарыгин
Ю.А. Теплинский
И.Н. Бирилло
Б.В. Будзуляк
А.Я. Яковлев
В.В. Ульянцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром"
Priority to RU2001106776A priority Critical patent/RU2196269C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2196269C2 publication Critical patent/RU2196269C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте подземных магистральных трубопроводов. Вскрывают ремонтируемый участок трубопровода, углубляют под ним траншею на расчетную глубину, создают опорные и водозадерживающие перемычки. Заполняют траншею водой, срезают перемычки, пригружают трубопровод и засыпают его грунтом. Разработку траншеи ведут с концов участка, образуют под трубопроводом приямки, заполняют их насыпным материалом и разрабатывают траншею до русловой части. Создают водозадерживающие ограничивающие русловую часть участка перемычки, отрывают водоотводной рукав с организацией водотока вне русловой части и производят ремонт изоляции трубопровода. Срезают водозадерживающие перемычки, устанавливают пригрузки. Одновременно срезают опорные перемычки, восстанавливают русло с окончательной засыпкой траншеи. Предлагаемый способ повышает надежность трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области строительства и ремонта магистральных трубопроводов подземной прокладки на провисающих и размытых участках в руслах малых водных преград.
Известен способ ремонта провисающих и размытых участков подводного трубопровода, включающий вскрытие траншеи провисающего и прилегающих к нему участков трубопровода, подъем вскрытых участков, разработку траншеи расчетной глубины, укладку трубопровода на новые отметки с последующей засыпкой траншеи.
Подъем участка подводного трубопровода осуществляют под некоторым углом с обеспечением расстояния между точками подвеса для облегчения провисания трубопровода на размытом участке, устранения сил трения трубопровода о грунт, облегчения продольного перемещения трубопровода в сторону прилегающих к размытому участку и заглубления трубопровода по профилю вновь подготовленных траншей (см. а.с. 1711729, Мкл F 16 L 1/26. Опубл. 15.02.92).
Недостатком известного способа является то, что данный способ содержит операцию подъема провисающего и прилегающих участков с использованием трубоукладочной техники с распределением усилия подъема под углом, что затрудняет выполнение работ на трубопроводах большого диаметра и значительной протяженности размытых и провисающих участков.
Известен другой способ ремонта провисающих и размытых участков трубопровода, взятый нами в качестве прототипа, включающий вскрытие ремонтируемого участка трубопровода, углубление под ним траншеи, последующую его укладку на новые отметки и засыпку грунтом, при этом для заглубления криволинейного участка трубопровода на размытом участке вскрывают его и прилегающие к нему участки трубопровода противоположной и идентичной кривизны. Раскрытие прилегающих участков выполняют частями, равными длине горизонтальной линии пересечения горизонта воды от верха обваловки нижней части участка с точкой будущей траншеи в направлении ее подъема, роют вдоль трубопровода траншею глубже проектной с увеличением раскрытия плеч в обе стороны и с последующим извлечением грунта из-под трубопровода по участкам, обеспечивающим допустимый радиус изгиба трубопровода, лежащего на двух опорах, заполняют траншею с перемычками водой, выбирают промежуточные опорные перемычки, удлиняя свободный пролет трубы, находящейся в воде. С обоих концов прилегающих участков производят подрезку перемычек поэтапно на глубину верхних перемычек к руслу размытого участка. При окончательной срезке перемычек, ограничивающих русловую часть, производят пригрузку трубопровода от центра размытого участка в обе стороны с последующей засыпкой траншеи (см. патент 2081366, МПК F 16 L 1/26. Опубл. 10.06.97. Бюлл. 16).
Недостатки способа, принятого в качестве прототипа, состоят в следующем. Во-первых, данный способ требует значительных затрат энергии и времени для закачки воды в траншею выше естественного горизонта. Во-вторых, необходимо обеспечить водонепроницаемость траншеи на уклонах с целью сохранения уровня закачиваемой воды, что потребует дополнительных трудозатрат. В-третьих, заглубление трубопровода вызывает повышение изгибающих моментов в его теле, достигающих максимальной величины на концах подсаживаемого участка, что снижает надежность трубопровода при эксплуатации. В-четвертых, по прототипу затруднен ремонт противокоррозионной изоляции, поврежденной на русловом участке трубопровода, так как этот участок частично или полностью расположен в воде. В-пятых, излишнее обводнение грунта по всей длине траншеи ухудшает структурную прочность грунта, а движение потоков воды по уклонам при срезании водозадерживающих перемычек размывает дно траншеи, изменяя его профиль от расчетного очертания, что при укладке трубопровода вызывает в нем нерасчетные напряжения изгиба и снижает его эксплуатационную надежность.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности трубопровода с одновременным снижением затрат на ремонт.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода, включающем вскрытие ремонтируемого участка трубопровода частями, углубление траншеи под ним на расчетную величину с последующим извлечением грунта, образование опорных и водозадерживающих перемычек, пригрузку и засыпку трубопровода, траншею начинают разрабатывать по концам участка, образуют под трубопроводом приямки расчетной глубины и длины, заполняют приямки насыпным материалом с последующей разработкой траншеи до русловой части, выполняют водозадерживающие перемычки, ограничивающие русловую часть, отрывают водоотводный рукав с организацией водотока вне русловой части, а после разработки траншеи в русле производят ремонт изоляции трубопровода, срезают водозадерживающие перемычки с установкой пригрузки, а опорные перемычки срезают одновременно, затем восстанавливают русло с окончательной засыпкой траншеи, причем в качестве насыпного материала используют песок или смесь песка и торфа с расчетным модулем деформации.
Заявителю не известны из патентной и научно-технической информации следующие признаки изобретения:
- траншею начинают разрабатывать по концам участка и образуют под трубопроводом приямки расчетной глубины и длины, заполняют приямки насыпным материалом с последующей разработкой траншеи до русловой части;
- выполняют водозадерживающие перемычки, ограничивающие русловую часть участка;
- отрывают водоотводный рукав с организацией водотока вне русловой части, а после разработки траншеи в русле производят ремонт изоляции трубопровода;
- срезают водозадерживающие перемычки с установкой пригрузки, а опорные перемычки срезают одновременно, затем восстанавливают русло с окончательной засыпкой траншеи;
- в качестве насыпного материала используют песок или смесь песка и торфа с расчетным модулем деформации.
Суть способа ремонта представлена на фиг.1-4. На фиг.1 приведен профиль ремонтируемого участка трубопровода в двух положениях: 1 - до ремонта, 2 - после ремонта, причем до ремонта трубопровод находится в русле водной преграды 3. В положении 1 трубопровод опирается на перемычки 5 и водозадерживающие перемычки 6. Под трубопроводом проходит водоотводный рукав 7. В концевых сечениях трубопровода имеются приямки 8, заполненные насыпным материалом 9 с заданными свойствами. На фиг.2 показан вид сверху с очертанием русла водной преграды 10, водоотводного рукава 7 и защитной дамбы 11. На фиг. 3 представлено поперечное сечение участка трубопровода с насыпным материалом, на фиг.4 - фрагмент профиля трубопровода с приямком 8 и насыпным материалом 9.
Подсадку размытого участка подземного трубопровода осуществляют следующим образом. С помощью геодезических приборов измеряют профиль начального положения 1 оси трубопровода (фиг.1). Задают необходимую величину заглубления Δf трубопровода в русле водной преграды 10 и производят расчет параметров подсадки, определяя длину участка, отметки дна траншеи в положении 2 трубопровода, силовые факторы, воздействующие на трубопровод в концевых сечениях. Определяют размеры приямка 8 - длину, глубину, деформационные характеристики насыпного материала (коэффициент постели, модуль деформации при сжатии) и эффект снижения напряжений.
Рытье траншеи 4 начинают с концевых участков (т. О и К), образуя приямки 8, которые сразу заполняют насыпным материалом 9 - песком или смесью торфа с песком. Далее траншею разрабатывают на глубину расчетного положения 2 трубопровода, образуя опорные перемычки 5, расстояние между которыми определяют расчетом исходя из максимального использования резервов прочности трубопровода на изгиб. При подходе к русловой части участка 10 (фиг.2) образуют пару водозадерживающих перемычек 6. Затем копают водоотводный рукав 7 с устройством защитной дамбы 11 и организуют отвод воды из русла 10 в рукав 7 с переходом под трубопроводом 1 и далее снова в русло водной преграды 10 (фиг. 2). Разрабатывают траншею в русле 10, ремонтируют или заменяют поврежденную изоляцию. Срезают водозадерживающие перемычки 6, вода из рукава 7 заполняет траншею с уровнем горизонта 3 на длине LM (фиг.1). На образованный обводненный участок трубопровода устанавливают утяжеляющие пригрузы (на фиг.1-4 не показаны), компенсирующие плавучесть трубопровода, после чего одновременно срезают опорные перемычки 5, трубопровод при этом плавно погружается в воду, количество пригрузов (не показаны) увеличивают по мере увеличения длины погруженного в воду участка трубопровода. Крайние верхние участки OL, ОМ 5 также плавно садятся на дно траншеи, при этом насыпной материал 9 сжимается, равномерно распределяя нагрузку по длине приямка 8, снижая тем самым изгибающий момент и перерезывающую силу в концевых сечениях О, К. После посадки трубопровода на дно траншеи по всей длине восстанавливают русло водной преграды и засыпают траншею грунтом.
Ремонт по данному способу позволяет привести ремонтируемый участок магистрального трубопровода в соответствие с требованиями СНиП 2.05.06-85 для подземной прокладки, кроме того, не требуется стравливать газ в атмосферу и разрезать трубопровод. По сравнению с прототипом повышается надежность эксплуатации трубопровода за счет снижения напряжения в концевых его участках и ремонта противокоррозионной изоляции в русловой части участка за счет временного отвода водотока. Кроме того, не требуется создавать водозадерживающих перемычек более двух и перекачивать воду вверх по траншее.
Пример
Методика расчета подсадки приведена в работе "Аналитическое и экономическое обоснование метода подсадки по безвырезной технологии ремонта МГ/Ж." Газовая промышленность. - 1995 г, 2. - с.31. Использован энергетический подход. Исходные данные: труба ⌀ 1420 х 16,5 мм, предел текучести σт = 470 МПа, начальный прогиб f=12,5 м, требуемое заглубление в русле Δf=2 м, распределенная нагрузка q=0,5qтр=0,5•5700 Н/м=2850 Н/м. В результате расчета получено, что длина подсадки l=506 м. Профиль подсадки аппроксимирован синусоидой. Расчет прочности подтверждает соответствие участка СНиП 2.05.06-85.
Расчетные напряжения от продольной силы, изгибающего момента и внутреннего давления газа в соответствии с нормами СНиП 2.05.06-85 для строящегося трубопровода не учитывают вклад локальных напряжений в плоскости поперечного сечения за счет его овализации или некоторого сплющивания при воздействии перерезывающей силы Q, равной
Figure 00000002

Под воздействием этой силы, а также изгибающего момента М0 концевые сечения участка перемещаются вниз на величину w0 (Бородавкин П.П. Подземные трубопроводы. - М.: Недра. - 1973, с.162), равную
Figure 00000003

где
Figure 00000004
- коэффициент, 1/м;
k0 - коэффициент постели грунта, Н/м3;
Dн - наружный диаметр трубопровода, м;
EJ - изгибная жесткость трубы, Н•м2.
Для рассматриваемого примера величина αМ0 на два порядка ниже, чем ql/2, поэтому формулу (2) для простоты представляем в виде
Figure 00000005

Нижний предел коэффициента k0 для грунтов ненарушенной структуры составляет порядка k0=3•106 Н/м3=3 МПа/м. Подставляя в (3) эту величину, а также найденные значения Q=7,2•105 Н, α=0,13 1/м, получим
w0=(2•0,13•7,2•105)/(3•106•1,42)=0,044 м.
При осадке w0=0,044 м на единичное кольцо трубы в концевом сечении будет действовать давление грунта, равное Pгp=k0w=3•106•0,044=1,32•105 Н/м2. При сжатии кольца равномерной пригрузкой q= Ргр•l0=1,32•105•1=1,32•105 Н/м в нем возникнет изгибающий момент Mmax=0,25qR2=0,25•1,32•105•0,712=1,65•104 Н•м, вызывающий напряжения σ= M/W= 1,65•104/(4,54•10-5)=3,64•108 Н/м2=364 МПа.
Здесь величина W определяется для сечения стенки трубы в виде полосы длиной 1 м и толщиной 0,0165 м.
Уровень напряжений составляет 77% предела текучести стали Х-70 и будет сохраняться в процессе эксплуатации, что снижает надежность трубопровода.
При использовании изобретения данные напряжения снижаются. Ставим задачу уменьшить напряжения в 1,5 раза. Задаемся длиной приямка b=10 м (фиг.4). Осадка w01=w0/1,5=0,029 м. Угол поворота в сечении (т. О) равен φ01 = w01•α = 0,029•0,13 = 3,77•10-3, осадка w02 = w0101•b = 0,029+3,77•10-3•10 = 0,067 м.
Коэффициент постели k02 насыпного материала 9 (фиг.4) определяется по выражению
Figure 00000006

где
Figure 00000007
- часть перерезывающего усилия, воспринимаемого насыпным материалом, Н;
w0cp=0,5•(w01+w02) - усредненная осадка трубопровода в приямке, м.
Подставляя в (5) Q02=0,029/0,044•7,2•105=4,7•105 Н; w0ср= 0,5•(0,029+0,067)=0,0365 м; b=10 м; Dн=1,42 м, получим k02= 4,7•105/(0,0365•10•1,42)=9,07•105 Н/м3=0,9 МПа/м.
Отношение k0/k02=3/0,9=3,33, т.е. применяется более податливый материал, чем грунт ненарушенной структуры. В качестве такого материала может быть разрыхленный грунт обратной засыпки - торф, песок, смесь песка с торфом без уплотнения.
Глубина приямка h зависит от модуля деформации материала Егр и коэффициента постели k02 и в первом приближении определяется зависимостью
h=Eгр/k02 (6)
Если выбрать в качестве засыпки торф с модулем деформации Егр=1 МПа, то h= 1/0,9= 1,1 м. Величина h отсчитывается от низа трубы до дна приямка, а засыпается торф до середины сечения трубы. В сечении с осадкой w02 на кольцо трубы будет воздействовать давление торфа Pгр=k02w02=0,9•0,067=6,03•10-2 МПа= 6,03•104 Н/м2, что в 2,19 раза меньше, чем в концевом сечении, следовательно, и напряжения также будут меньше во столько же раз.
Максимально возможное расстояние между опорными перемычками определяется по формуле
Figure 00000008

где kн=1,1 - коэффициент надежности;
qтр=5700 Н/м - весовая нагрузка трубопровода;
lоп - расстояние между опорами;
W=0,0252 м3 - момент сопротивления сечения трубы.
Из (7) находим
Figure 00000009

Количество пролетов выбирается нечетным, чтобы русловая часть оказалась симметрично расположенной относительно опорных перемычек 5. Выбираем пять пролетных расстояний с длиной пролетов l=101,2 м, четыре опорных перемычки 5 при двух концевых защемлениях, играющих роль крайних опор (т. О и К).
Водная преграда шириной 20 м располагается посередине между опорными перемычками. Также между ними симметрично располагаются две водозадерживающие перемычки, ограничивающие русловую часть. Расстояние между центрами этих перемычек порядка 25 м.
Эффект изобретения проявляется в следующем. За счет использования на концевых частях подсаживаемого участка приямков с более податливым грунтовым основанием удается снизить напряжения в трубопроводе в процессе ремонта и эксплуатации в 1,5 раза. В результате временного водоотвода из русловой части участка газопровода значительно упрощается ремонт поврежденной изоляции. Плавность укладки трубопровода в углубленную траншею достигается сначала одновременным срезанием водозадерживающих перемычек с постепенной установкой утяжеляющих пригрузов на трубопровод по мере его погружения в воду, а затем одновременным срезанием опорных перемычек с дальнейшей установкой пригрузов на погружаемую в воду часть трубопровода. Плавности подсадки на концах участка способствует сжимаемый насыпной грунт в приямках.

Claims (2)

1. Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода, включающий вскрытие ремонтируемого участка трубопровода частями, углубление траншеи под ним на расчетную величину с последующим извлечением грунта, образование опорных и водозадерживающих перемычек, заполнение траншеи водой, срезку опорных и водозадерживающих перемычек, пригрузку и засыпку трубопровода, отличающийся тем, что траншею начинают разрабатывать по концам участка, образуют под трубопроводом приямки расчетной глубины и длины, заполняют приямки насыпным материалом с последующей разработкой траншеи до русловой части, выполняют водозадерживающие перемычки, ограничивающие русловую часть участка, отрывают водоотводный рукав с организацией водотока вне русловой части, а после разработки траншеи в русле производят ремонт изоляции трубопровода, срезают водозадерживающие перемычки с установкой пригрузки, а опорные перемычки срезают одновременно, затем восстанавливают русло с окончательной засыпкой траншеи.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве насыпного материала используют песок или смесь песка и торфа с расчетным модулем деформации.
RU2001106776A 2001-03-13 2001-03-13 Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода RU2196269C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106776A RU2196269C2 (ru) 2001-03-13 2001-03-13 Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106776A RU2196269C2 (ru) 2001-03-13 2001-03-13 Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2196269C2 true RU2196269C2 (ru) 2003-01-10

Family

ID=20247091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001106776A RU2196269C2 (ru) 2001-03-13 2001-03-13 Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196269C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499176C2 (ru) * 2011-12-09 2013-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа" Способ ремонта надземного (балочного) перехода трубопровода

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499176C2 (ru) * 2011-12-09 2013-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Уфа" Способ ремонта надземного (балочного) перехода трубопровода

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108442382B (zh) 横穿深基坑的压力管线原位保护及围护挡土结构及施工方法
CN100497841C (zh) 支腿式地下连续墙施工工法
CN106245653B (zh) 一种竖向泥水平衡施工方法
CN108842819A (zh) 一种城市轨道交通电缆线路隧道施工方法
CN111364486B (zh) 一种用于抗滑桩边坡应急抢救的补救加固装置及方法
Abdrabbo et al. Challenges and uncertainties relating to open caissons
CN101597888B (zh) 市政排水涵洞沉槽施工方法
CN112064751A (zh) 一种排水管线的深沟槽施工方法
CN110258512A (zh) 一种基岩中施工地下连续墙的方法
CN109594574A (zh) 基于有限空间的大型顶管沉井逆作施工方法
Nonveiller Open caissons for deep foundations
RU2196269C2 (ru) Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода
CN116756940A (zh) 基于不同地质环境受力性能的顶管工程设计及施工方法
CN108035357B (zh) 灌注桩施工方案及其漏斗
CN110512594A (zh) 旋挖钻机遇空洞成孔成桩的简易方法
Parashar et al. Performance monitoring of deep shafts at Changi WRP project, Singapore
RU2081366C1 (ru) Способ ремонта провисающих и размытых участков подводного трубопровода
CN108570979A (zh) 一种在白云岩层上修筑防渗复合地基的施工方法
CN111237540A (zh) 排水管道安装工艺
RU2285186C2 (ru) Способ ремонта провисающего или размытого участка трубопровода
RU2274792C1 (ru) Способ ремонта провисающих и размытых участков подземного трубопровода
CN212337307U (zh) 一种隧道下穿河道的拱盖结构
CN108978645A (zh) 盾构下穿富水砂卵石浅埋河床抗拔桩抗浮板加固施工方法
CN218148482U (zh) 简易基桩结构及其系统和栈桥
CN111088802B (zh) 新老地连墙接口处理结构及其处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100901