RU2450193C1

RU2450193C1 - Method for manufacturing ballast pipe

Info

Publication number: RU2450193C1
Application number: RU2010144321/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Свечкопалов (RU); Анатолий Петрович Свечкопалов; Игорь Иванович Шапорин (RU); Игорь Иванович Шапорин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП"
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method for manufacturing a ballast pipe implies that a pipe coated with a layer of waterproof and / or insulation material has locks installed on which a reinforcing cage is attached. The pipe is placed inside casing made as a welded structure that has a complex shape with an open top; inside recesses for a pipe located at two end walls of the casing. The upper parts of the end walls of the casing are installed. The upper edges of the side walls of the casing are fastened to each other with tie rods. Vibrators are installed in the mounting seats located on the side walls of the casing. Then concrete is poured through the open top of the casing. In the process of pouring, the concrete mix is compacted by means of vibrators creating mostly multifrequency fluctuations. The impact of multifrequency fluctuations is continued even after finishing pouring the concrete mix before concrete mix is set.

EFFECT: invention will produce high quality ballast coating of a pipe with a section other than a circular one.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к изготовлению труб с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности.The invention relates to pipeline technology, namely to the manufacture of pipes with a ballast coating, used when laying pipelines along the bottom of reservoirs or in wetlands.

Известен способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода (RU 2074333 А), состоящий в том, что проводящую трубу поднимают в вертикальное положение путем поворота подъемного механизма вокруг горизонтальной оси и устанавливают ее в удерживающей рамной конструкции. Затем размещают кольцевую форму вокруг наружной поверхности трубы с образованием кольцевого пространства, подают в него готовую бетонную смесь и, по мере затвердевания бетона, перемещают кольцевую форму вверх вдоль трубы. Однако данный способ требует для своего осуществления применения сложного громоздкого и дорогостоящего оборудования и не позволяет достигнуть высокой производительности, поскольку процесс нанесения покрытия с учетом необходимого времени схватывания жидкой бетонной смеси протекает достаточно медленно. Трубы, снабженные балластным покрытием с использованием данного способа, имеют сечение в виде кольца вокруг проводящей трубы. Они подвержены воздействию внешних разрушающих факторов при транспортировке и эксплуатации.A known method of applying a ballast coating on the surface of a pipe for an underwater pipeline (RU 2074333 A), consisting in the fact that the conductive pipe is raised to a vertical position by rotating the lifting mechanism around a horizontal axis and set it in a holding frame structure. An annular shape is then placed around the outer surface of the pipe to form an annular space, the finished concrete mixture is fed into it and, as the concrete hardens, the annular shape is moved up along the pipe. However, this method requires for its implementation the use of complex bulky and expensive equipment and does not allow to achieve high performance, since the coating process, taking into account the required setting time of the liquid concrete mixture, is quite slow. Pipes equipped with a ballast coating using this method have a ring section around a conductive pipe. They are subject to external damaging factors during transportation and operation.

Известен способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы, при котором трубу оборачивают арматурной сеткой, сетку закрепляют сваркой и на арматурную сетку наносят жидкую цементно-песчаную смесь с помощью специальной оснастки методом торкретирования. После выравнивания слоя нанесенной смеси и затвердевания цементно-песчаной смеси трубу с нанесенным на ее поверхность покрытием оборачивают липкой лентой. Данный способ также требует достаточно длительного времени для обеспечения затвердевания нанесенной смеси, а также использования сложного дорогостоящего оборудования для равномерного распределения набрызгиваемого материала по поверхности трубы.A known method of applying a ballast coating to the surface of the pipe, in which the pipe is wrapped with reinforcing mesh, the mesh is fixed by welding and a liquid cement-sand mixture is applied to the reinforcing mesh using special tooling using the shotcrete method. After leveling the layer of the applied mixture and hardening the cement-sand mixture, the pipe with the coating applied to its surface is wrapped with adhesive tape. This method also requires a sufficiently long time to ensure the solidification of the applied mixture, as well as the use of complex expensive equipment for uniform distribution of the sprayed material over the surface of the pipe.

Известен также способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода, описанный в SU 1093862 А и состоящий в том, что трубу для магистрального трубопровода коаксиально располагают в наружной оболочке. По торцам оболочки устанавливают заглушки и в образованное пространство между оболочкой и трубой нагнетают цементно-песчаную смесь. Заливку смеси осуществляют одновременно с протаскиванием трубы через предварительно установленный на ее переднем конце перфорированный оголовок, имеющий поршень по диаметру оболочки на своем конце. При использовании данного способа балластное покрытие на поверхности труб формируют непосредственно на месте укладки подводного трубопровода, располагая последний на плаву в створе прокладки с выходом на берега его концов.There is also known a method of applying a ballast coating to the surface of a pipe for an underwater pipeline, described in SU 1093862 A and consisting in the fact that the pipe for the main pipeline is coaxially placed in the outer shell. At the ends of the shell, plugs are installed and a cement-sand mixture is pumped into the formed space between the shell and the pipe. The mixture is poured at the same time as the pipe is pulled through a perforated head pre-installed on its front end, having a piston along the diameter of the shell at its end. When using this method, a ballast coating on the surface of the pipes is formed directly at the place of laying the underwater pipeline, placing the latter afloat in the alignment of the gasket with access to the banks of its ends.

Данный способ позволяет достигнуть более высокой производительности за счет совмещения операций прокладки трубопровода с заливкой смеси. Однако необходимость приготовления на месте укладки трубопровода требуемой цементно-песчаной смеси, доставки на место сложной оснастки и механизмов делает его достаточно дорогостоящим и сложным в осуществлении.This method allows to achieve higher performance by combining the operations of laying the pipeline with pouring the mixture. However, the need to prepare the required cement-sand mixture at the place of installation of the pipeline, to deliver complex equipment and mechanisms to the place makes it quite expensive and difficult to implement.

Кроме того, для балансировки трубопроводов в обводненных или болотистых грунтах широко применяются различные пригрузы, которые навешивают на трубу через определенные промежутки по ее длине перед укладкой трубопровода.In addition, for balancing pipelines in flooded or marshy soils, various weights are widely used, which are hung on the pipe at certain intervals along its length before laying the pipeline.

Однако эти пригрузы не обеспечивают надежной фиксации трубопровода в заданном положении, поскольку при прокладке в обводненных и болотистых грунтах трубопровод подвергается возвратно-поступательным и поперечным перемещениям, напоминающим колебания маятника, особенно в период паводков. Кроме того, плеть удлиняется в летнее время за счет перепада температур (от -40°С зимой до +40°С летом) до 1 мм на 1 м длины трубопровода на заболоченном участке. При этом навешенные грузы, даже если они закреплены анкерами в грунте, смещаются вместе с трубой, а при сильных подвижках грунта могут быть сброшены с труб, после чего облегченная плеть может всплыть.However, these weights do not provide reliable fixation of the pipeline in a predetermined position, since when laying in waterlogged and marshy soils, the pipeline undergoes reciprocating and lateral movements resembling pendulum vibrations, especially during floods. In addition, the lash is extended in the summer due to the temperature difference (from -40 ° C in the winter to + 40 ° C in the summer) to 1 mm per 1 m of the length of the pipeline in the swampy area. At the same time, the suspended loads, even if they are fixed with anchors in the ground, are displaced along with the pipe, and with strong movements of the soil they can be dropped from the pipes, after which the lightweight lash can emerge.

Также известен способ RU 2257503 С1 нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода, состоящий в том, что трубу помещают в наружную оболочку, устанавливают по торцам оболочки заглушки и нагнетают в пространство между трубой и оболочкой цементно-песчаную смесь. При этом предварительно по всей длине трубы устанавливают центрирующие опорные кольца, на которые надевают полиэтиленовую оболочку, оставляя свободными концы трубы. Устанавливают трубу в наклонное положение и нагнетают цементно-песчаный раствор подвижностью 10-12 см по конусу СтройЦНИЛ через отверстие в заглушке со стороны нижнего торца под давлением не менее 30 бар до появления раствора в отверстии заглушки на противоположном верхнем торце. После отверждения смеси заглушки удаляют.Also known is a method of RU 2257503 C1 for applying a ballast coating to the surface of a pipe for an underwater pipeline, which consists in placing the pipe in an outer shell, inserting plugs at the ends of the shell and pumping a cement-sand mixture into the space between the pipe and the shell. At the same time, centering support rings are pre-installed along the entire length of the pipe, onto which a polyethylene sheath is put on, leaving the ends of the pipe free. The pipe is installed in an inclined position and the cement-sand mortar is pumped with a mobility of 10-12 cm along the StroyTsNIL cone through an opening in the plug from the bottom end under a pressure of at least 30 bar until the solution appears in the plug hole at the opposite upper end. After curing the mixture, the plugs are removed.

Указанный способ не позволяет использовать тяжелые малоподвижные смеси, требует дополнительных затрат на наружную оболочку, которая, как правило, служит несъемной опалубкой для балластируемой трубы.The specified method does not allow the use of heavy inactive mixtures, requires additional costs for the outer shell, which, as a rule, serves as a fixed formwork for a ballasted pipe.

Все указанные способы предусматривают нанесение концентричных проводящей трубе кольцевых покрытий. В случае необходимости увеличения веса трубы, увеличивается диаметр утяжеляющего кольца или плотность балластного материала, что увеличивает стоимость конструкции и трудоемкость выполнения работ по балластированию.All of these methods involve the application of concentric conductive pipe ring coatings. If it is necessary to increase the weight of the pipe, the diameter of the weighting ring or the density of the ballast material increases, which increases the cost of the structure and the complexity of the ballasting.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления балластной трубы для подводного трубопровода, который позволяет получать трубы с балластным покрытием высокого качества с обеспечением высокой производительности, при снижении трудоемкости. При этом балластное покрытие трубы в сечении отлично от кольцевого сечения, то есть имеет сформированные в балластном покрытии пригрузы. Кроме того, способ позволяет использовать для балластного покрытия тяжелые и особо тяжелые бетоны с подвижностью 4-7 по конусу СтройЦНИЛ и при этом не требует больших дополнительных затрат на производство трубы.The technical task of the invention is the development of a method of manufacturing a ballast pipe for an underwater pipeline, which allows to obtain pipes with a high-quality ballast coating with high performance, while reducing the complexity. Moreover, the ballast coating of the pipe in cross section is different from the annular section, that is, it has weights formed in the ballast coating. In addition, the method allows the use of heavy and especially heavy concrete with a mobility of 4-7 along the StroyTsNIL cone for ballast coating and does not require large additional costs for the production of the pipe.

Поставленная задача решается тем, что на трубу, с нанесенным на нее слоем гидроизоляционного и/или теплоизоляционного покрытия, устанавливают фиксаторы, на которые закрепляют арматурный каркас. Трубу размещают внутри опалубки на торцевые выемки для трубы. Затем устанавливают верхние части торцевых стенок опалубки. Сама опалубка выполнена в виде сварной конструкции, которая имеет сложную форму с открытым верхом. Верхние края продольных стенок опалубки скрепляют между собой стяжками. На продольные стенки опалубки с шагом не более чем 1 метр устанавливают вибраторы. Затем осуществляют заливку бетонной смеси через открытый верх опалубки с одновременным воздействием на бетонную смесь поличастотными колебаниями, причем воздействие поличастотными колебаниями осуществляют до начала схватывания бетонной смеси.The problem is solved in that on the pipe, with a layer of waterproofing and / or thermal insulation coating applied to it, fixators are mounted on which the reinforcing cage is fixed. The pipe is placed inside the formwork on the end recesses for the pipe. Then install the upper parts of the end walls of the formwork. The formwork itself is made in the form of a welded structure, which has a complex shape with an open top. The upper edges of the longitudinal walls of the formwork are fastened together with screeds. On the longitudinal walls of the formwork in increments of not more than 1 meter, vibrators are installed. Then the concrete mixture is poured through the open top of the formwork with simultaneous exposure of the concrete mixture to polyfrequency vibrations, and the impact of polyfrequency vibrations is carried out before the concrete mix begins to set.

В частном случае поставленная задача решается тем, что после заливки бетонной смеси на открытый верх опалубки устанавливают покрытие. Покрытие имеет рукав, соединенный с всасывающей стороной вентилятора. Включают вентилятор и создают разрежение от 0,005 до 0,02 атм для ускорения выхода воздуха из бетонной смеси. Созданное разрежение поддерживают до начала схватывания бетонной смеси.In the particular case, the problem is solved by the fact that after pouring the concrete mixture on the open top of the formwork, a coating is installed. The coating has a sleeve connected to the suction side of the fan. Turn on the fan and create a vacuum from 0.005 to 0.02 atm to accelerate the exit of air from the concrete mixture. The created vacuum is maintained until the concrete mix begins to set.

В дальнейшем изобретение иллюстрируется подробным описанием конкретного примера выполнения и чертежами, на которых:The invention is further illustrated by a detailed description of a specific example of execution and drawings, in which:

на фиг.1 изображено устройство для осуществления способа изготовления балластной трубы;figure 1 shows a device for implementing a method of manufacturing a ballast pipe;

на фиг.2 изображено устройство для осуществления способа изготовления балластной трубы с использованием разрежения.figure 2 shows a device for implementing a method of manufacturing a ballast pipe using vacuum.

Предложенный способ изготовления балластной трубы осуществляется следующим образом.The proposed method of manufacturing a ballast pipe is as follows.

На трубе 1, с нанесенным на нее слоем гидроизоляционного и/или теплоизоляционного покрытия, устанавливают фиксаторы, на которые крепят арматурный каркас (на чертеже не показан).On the pipe 1, with a layer of waterproofing and / or thermal insulation coating applied to it, fixators are mounted on which the reinforcing cage is fixed (not shown in the drawing).

Разъемную опалубку 2, выполненную в виде сварной конструкции, устанавливают в ложементах. Трубу 1 с установленным на нее арматурным каркасом размещают в опалубке 2 в выемках в торцевых стенках 3 опалубки 2. Устанавливают верхние части 4 торцевых стенок опалубки 2.Detachable formwork 2, made in the form of a welded structure, is installed in the lodgements. The pipe 1 with the reinforcing cage installed on it is placed in the formwork 2 in the recesses in the end walls 3 of the formwork 2. The upper parts 4 of the end walls of the formwork 2 are installed.

Верхние края боковых стенок 5 опалубки 2 скрепляют между собой стяжками 6. Стяжки 6 представляют собой, например, стальные пластины и крепятся к верхним частям боковых стенок 5 опалубки 2 креплением типа «ласточкин хвост».The upper edges of the side walls 5 of the formwork 2 are fastened together with tie rods 6. The couplers 6 are, for example, steel plates and are attached to the upper parts of the side walls 5 of the formwork 2 with a dovetail mount.

На посадочные места, расположенные на боковых стенках 5 опалубки 2 с шагом не более чем 1 метр устанавливают вибраторы 7, на фигурах изображены схематически. Посадочные места для вибраторов 7 представляют собой, например, карманы, сделанные из стального листа, приваренные к боковым стенкам 5 опалубки 2.On the seats located on the side walls 5 of the formwork 2 with a step of not more than 1 meter, vibrators 7 are installed, the figures are shown schematically. The seats for the vibrators 7 are, for example, pockets made of steel sheet, welded to the side walls 5 of the formwork 2.

В описываемом примере на каждое посадочное место устанавливают одновременно два типа вибратора, например фирмы Wacker Nenson. Один AR 54/9/42 с максимальной частотой оборотов до 9000 об/сек в комплекте с электронным преобразователем частоты FUE - M/S 75 А, а другой - HFR 10/2, пневматический, с максимальной частотой оборотов до 13000 об/сек при давлении воздуха 6 атм.In the described example, two types of vibrators, for example, Wacker Nenson, are installed on each seat simultaneously. One AR 54/9/42 with a maximum speed of up to 9000 r / s complete with an electronic frequency converter FUE - M / S 75 A, and the other - HFR 10/2, pneumatic, with a maximum speed of up to 13000 r / s at air pressure 6 atm.

Затем производят заливку бетонной смеси. Одновременно с началом заливки включают вибраторы 7, которые при совместной работе создают поличастотные колебания, воздействующие на бетонную смесь в опалубке 2. Частоты обоих типов вибраторов изменяют в процессе работы от минимальных до максимальных несколько раз.Then the concrete mixture is poured. Simultaneously with the beginning of pouring, vibrators 7 are turned on, which, when working together, create poly-frequency vibrations acting on the concrete mixture in the formwork 2. The frequencies of both types of vibrators are changed several times during operation from minimum to maximum.

Управление преобразователями частот вибраторов AR 54/9/42 производят с одного пульта. Аналогично, одним вентилем регулируют обороты пневматических вибраторов HFR 10/2. Таким образом, частота вибраций, с которой воздействуют на бетонную смесь в опалубке 2, находится в пределах от 25 Гц до 250 Гц.The control of frequency converters of the AR 54/9/42 vibrators is carried out from one remote control. Similarly, one valve controls the speed of the pneumatic vibrators HFR 10/2. Thus, the vibration frequency with which the concrete mixture in the formwork 2 is affected is in the range from 25 Hz to 250 Hz.

При необходимости, например, при заливке бетонной смеси с подвижностью 4-7 по конусу СтройЦНИЛ, возможно включение в работу дополнительных как глубинных, так и поверхностных вибраторов. Для этого используется открытая верхняя часть опалубки 2. Момент окончания заливки определяется визуально по меткам, нанесенным на внутренней поверхности верхних частей 4 торцевых и боковых стенок 5 опалубки 2.If necessary, for example, when pouring concrete mix with a mobility of 4-7 along the StroyTsNIL cone, it is possible to include in the work additional both deep and surface vibrators. To do this, use the open upper part of the formwork 2. The moment of completion of filling is determined visually by the marks on the inner surface of the upper parts 4 of the end and side walls 5 of the formwork 2.

С целью придания балластному покрытию трубы 1 повышенных прочностных характеристик и предотвращению разрушения балластного покрытия во время эксплуатации, возможно дополнительное уплотнение поверхности бетона. Для чего сразу по окончании заливки бетонной смеси на открытый верх опалубки 2 устанавливают покрытие 8, выполненное, например, из двухслойного брезента. Покрытие 8 имеет рукав 9, который соединяют с всасывающей стороной вентилятора (на чертеже не показан). Включают вентилятор и внутри опалубки 2 создают разрежение от 0,005 до 0,02 атм. Разрежение способствует ускоренному выходу воздуха из верхнего слоя бетонной смеси, тем самым повышается плотность верхнего слоя балластного покрытия. Как показали эксперименты, толщина верхнего слоя примерно составляет 10 см. Кроме того, отсутствие пузырьков воздуха в верхнем слое балластного покрытия позволяет получать покрытие с гладкой поверхностью и убирать очаги возможного разрушения балластного покрытия в дальнейшем при эксплуатации.In order to give the ballast coating of the pipe 1 increased strength characteristics and to prevent the destruction of the ballast coating during operation, additional sealing of the concrete surface is possible. For this, immediately after the pouring of the concrete mixture, a coating 8 is installed on the open top of the formwork 2, made, for example, of a double-layer tarpaulin. The coating 8 has a sleeve 9, which is connected to the suction side of the fan (not shown in the drawing). Turn on the fan and inside the formwork 2 create a vacuum from 0.005 to 0.02 atm. The rarefaction contributes to the accelerated exit of air from the upper layer of the concrete mixture, thereby increasing the density of the upper layer of the ballast coating. As experiments have shown, the thickness of the upper layer is approximately 10 cm. In addition, the absence of air bubbles in the upper layer of the ballast coating allows you to obtain a coating with a smooth surface and remove the foci of possible destruction of the ballast coating in the future during operation.

Работа вибраторов 7 и вентилятора производится до начала схватывания бетонной смеси.The operation of the vibrators 7 and the fan is performed before the setting of the concrete mixture.

После уплотнения балластного покрытия балластная труба 1 в опалубке 2 направляется на площадку отстоя, где спустя установленное время опалубка 2 удаляется, а балластная труба 1 направляется на пропарку, если это предусмотрено технологией, и далее на стеллажи накопителя.After compaction of the ballast coating, the ballast pipe 1 in the formwork 2 is sent to the sludge platform, where after a set time the formwork 2 is removed, and the ballast pipe 1 is sent to the steaming, if required by the technology, and then to the storage racks.

Трубопровод, выполненный из балластных труб, изготовленных способом согласно настоящему изобретению, может иметь практически любую требуемую форму сечения балластного покрытия, в частности, может включать пригрузы, пригрузы-упоры заданной формы. Это обеспечивает не только отрицательную плавучесть трубопровода, но и исключает просадку трубопровода в сложных грунтах. Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет выполнить не только задачу по изготовлению балластной трубы, но и снизить затраты на подготовку трассы для укладки трубопровода.A pipeline made of ballast pipes made by the method according to the present invention may have almost any desired cross-sectional shape of the ballast coating, in particular, may include weights, weights-supports of a given shape. This provides not only negative buoyancy of the pipeline, but also eliminates the subsidence of the pipeline in complex soils. Thus, the use of the present invention allows to perform not only the task of manufacturing a ballast pipe, but also to reduce the cost of preparing the route for laying the pipeline.

Claims

1. A method of manufacturing a ballast pipe, which consists in the fact that on the pipe with a layer of waterproofing and / or thermal insulation coating, fixators are mounted on which the reinforcing cage is fixed, and the pipe is placed inside the formwork made in the form of a welded structure of complex shape with an open top and end recesses for installing the pipe, the upper parts of the end walls of the formwork are installed, and the upper edges of the side walls of the formwork are fastened with ties, then the concrete mixture is poured through the open top at the same time ennym influence onto the concrete in the formwork polyfrequency vibrations, impact vibrations polyfrequency performed and after pouring of the concrete mix prior to the setting of the concrete mixture.

2. The method according to claim 1, characterized in that, additionally, after the pouring of the concrete mixture, the open top of the formwork is covered and a vacuum of 0.005 to 0.02 atm is created inside the formwork, which is maintained until the concrete mix begins to set.