RU2661236C2 - Anchor device for fastening pipeline in permafrost - Google Patents
Anchor device for fastening pipeline in permafrost Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661236C2 RU2661236C2 RU2016137945A RU2016137945A RU2661236C2 RU 2661236 C2 RU2661236 C2 RU 2661236C2 RU 2016137945 A RU2016137945 A RU 2016137945A RU 2016137945 A RU2016137945 A RU 2016137945A RU 2661236 C2 RU2661236 C2 RU 2661236C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- anchor
- permafrost
- anchors
- construction
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
- F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
- F16L1/06—Accessories therefor, e.g. anchors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
- F16L1/024—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground
- F16L1/026—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground in or on a frozen surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству и предназначено для сооружения подземных трубопроводов в вечномерзлых грунтах.The invention relates to the construction and is intended for the construction of underground pipelines in permafrost soils.
Известна конструкция анкерного устройства для закрепления подземного трубопровода в вечномерзлых грунтах от всплытия [Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М., 2011] (прототип). На дне траншеи с двух сторон трубопровода пробуривают скважины. В них устанавливают дисковые анкеры, каждый с одним или двумя круглыми плоскими дисками, приваренными перпендикулярно к тяге анкера. Скважины с установленными анкерами засыпают грунтом, вынутым при бурении скважины, и заливают водой. После укладки трубопровода на дно траншеи анкеры соединяют стальным силовым поясом, огибающим верхнюю часть трубопровода. Анкерное устройство готово к эксплуатации после полного замерзания грунта в скважине.A known design of an anchor device for securing an underground pipeline in permafrost soils from ascent [Borodavkin P.P. Underground trunk pipelines. M., 2011] (prototype). Wells are being drilled on both sides of the pipeline at the bottom of the trench. They install disc anchors, each with one or two round flat discs welded perpendicular to the anchor rod. Wells with installed anchors are covered with soil, taken out while drilling a well, and filled with water. After laying the pipeline to the bottom of the trench, the anchors are connected by a steel power belt enveloping the upper part of the pipeline. The anchor device is ready for use after the soil completely freezes in the well.
Недостатки этого устройства следующие:The disadvantages of this device are as follows:
- Дисковые вмораживаемые анкеры используют возможности скважин недостаточно полно, их несущая способность занижена, т.к. диаметр дисков меньше диаметра пробуренной скважины.- Disk frozen anchors use the capabilities of the wells insufficiently, their bearing capacity is underestimated, because the diameter of the discs is less than the diameter of the drilled well.
- Качественное заполнение скважин через узкие зазоры между большим количеством дисков и стенками скважин затруднительно и ненадежно, поэтому количество дисков ограничивают двумя, и, следовательно, глубина погружения анкеров невелика. По этой причине несущая способность таких анкеров ограничена и приходится увеличивать количество анкерных устройств по длине трубопровода. Это приводит к значительному повышению стоимости работ по закреплению трубопроводов в вечномерзлых грунтах.- High-quality filling of wells through narrow gaps between a large number of disks and well walls is difficult and unreliable, therefore, the number of disks is limited to two, and, therefore, the depth of immersion of the anchors is small. For this reason, the bearing capacity of such anchors is limited and it is necessary to increase the number of anchor devices along the length of the pipeline. This leads to a significant increase in the cost of fixing the pipelines in permafrost soils.
- Подземные трубопроводы в вечномерзлых грунтах при транспортировании природного газа с положительной температурой на начальных участках магистральных трубопроводов удлиняются и могут перемещаться в осевом направлении на значительные величины (до 20-30 см). По этой причине анкерные устройства получают дополнительные удлинения и напряжения, которые могут привести к разрушению силовых поясов или выдергиванию анкеров. Рассматриваемая в прототипе конструкция анкерных устройств этого не учитывает.- Underground pipelines in permafrost soils during transportation of natural gas with a positive temperature in the initial sections of the main pipelines are elongated and can move in the axial direction by significant values (up to 20-30 cm). For this reason, anchor devices receive additional elongations and stresses that can lead to the destruction of power belts or pulling out of anchors. The design of the anchor devices considered in the prototype does not take this into account.
Целью изобретения является повышение надежности конструкции подземных трубопроводов в вечномерзлых грунтах и повышение экономичности строительства.The aim of the invention is to increase the reliability of the design of underground pipelines in permafrost soils and increase the efficiency of construction.
Цель достигается тем, что каждая лопасть анкеров сделана винтовой и расположена вдоль тяги по одной винтовой линии с другими лопастями; силовой пояс изготовлен из гибкого элемента в виде двух ветвей замкнутой петли, нижние части каждой ветви свободно пропущены внутри жесткой опорной скобы круглого поперечного сечения или через ролик вращения на верхнем конце тяги каждого винтового анкера и имеет возможность перемещения в направлении продольной оси трубопровода, а в верхней части замкнутой петли в двух точках, равноудаленных от оси анкерного устройства, каждая ветвь гибкого элемента прикреплена к металлическому ложементу, установленному на мягкой прокладке в верхней части трубопровода.The goal is achieved by the fact that each anchor blade is made helical and is located along the rod along the same helix with other blades; the power belt is made of a flexible element in the form of two branches of a closed loop, the lower parts of each branch are freely passed inside a rigid support bracket of circular cross section or through a rotation roller at the upper end of the thrust of each screw anchor and has the ability to move in the direction of the longitudinal axis of the pipeline, and in the upper parts of the closed loop at two points equidistant from the axis of the anchor device, each branch of the flexible element is attached to a metal lodgement mounted on a soft pad in the upper part part of the pipeline.
Цель также достигается тем, что:The goal is also achieved by the fact that:
- винтовые анкеры с диаметром лопастей d завинчены в скважины диаметром d, которые пробурены в вечномерзлом грунте и предварительно заполнены водонасыщенным песком;- screw anchors with a blade diameter d are screwed into wells with a diameter d, which are drilled in permafrost and pre-filled with water-saturated sand;
- винтовые анкеры завинчены непосредственно в вечномерзлый грунт в лидерные скважины, превышающие на несколько миллиметров диаметр ствола анкера;- screw anchors are screwed directly into the permafrost soil into leader wells, exceeding the diameter of the anchor barrel by several millimeters;
- гибкий замкнутый пояс изготовлен из двух отдельных половин, одинаковой длины, которые соединены в верхней части трубопровода.- a flexible closed belt is made of two separate halves of the same length, which are connected in the upper part of the pipeline.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается всей совокупностью изложенных признаков. Это позволяет сделать вывод о соответствии признаку "новизна".Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the totality of the above features. This allows us to conclude that the sign of "novelty."
Сравнение не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".Comparison not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not allow them to identify signs that distinguish the claimed device from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 изображен поперечный разрез трубопровода с анкерным закреплением в вечномерзлом грунте. На фиг. 2 показан трубопровод с анкерным закреплением (вид сбоку) со схемой работы гибкого пояса только от вертикальной нагрузки, при отсутствии горизонтального перемещении трубопровода. На фиг. 3 показан трубопровод с анкерным закреплением (вид сбоку) в исходном положении, при возможном горизонтальном перемещении трубопровода. На фиг. 4 показана схема работы анкерного устройства трубопровода при горизонтальном перемещении трубопровода.In FIG. 1 shows a cross section of a pipeline with anchoring in permafrost soil. In FIG. 2 shows a pipeline with anchor fastening (side view) with the scheme of the flexible belt working only against vertical load, in the absence of horizontal movement of the pipeline. In FIG. 3 shows a pipeline with anchor fastening (side view) in the initial position, with the possible horizontal movement of the pipeline. In FIG. 4 shows a diagram of the operation of an anchor device of a pipeline with horizontal movement of the pipeline.
Описание конструкцииDesign description
Трубопровод 1, уложенный на дно траншеи 14, удерживается от всплытия или потери продольной устойчивости анкерным устройством, включающим два анкера с тягами 4 и винтовыми лопастями 5, погруженными в вечномерзлый грунт 2 ниже дна траншеи 14 по противоположным сторонам подземного трубопровода 1, а также силовой пояс 11, соединяющий эти анкеры поверх трубопровода (фиг. 1). Для перераспределения нагрузки на поверхность трубопровода 1 под силовым поясом 11 укладывают жесткий стальной ложемент 10. Под ним устанавливают мягкую прокладку 13, предохраняющую изоляционное покрытие трубопровода 1 от повреждений.The
Винтовые лопасти 5 диаметром d устанавливают с оптимальным шагом, обеспечивающим максимальную несущую способность анкеров. При отсутствии оттаивания грунта под трубопроводом верхнюю лопасть располагают на расстоянии 6d ниже дна 20 траншеи 14. При наличии зоны оттаивания грунта под трубопроводом верхнюю лопасть располагают на расстоянии 6d от нижней точки ореола оттаивания мерзлого грунта под трубопроводом.Screw
Силовой пояс 11 изготавливают из гибкого элемента в виде замкнутой петли, например из гибкого стального троса. Петля образует две ветви: левую 15 и правую 19 (фиг. 2), (фиг. 3). Верхние концы каждой ветви замкнутой петли в двух точках 12, равноудаленных от оси анкерного устройства, закрепляют от горизонтальных перемещений по металлическому ложементу 10.The
Нижние части силового пояса 11 свободно пропускают внутри жесткой опорной скобы 3 круглого поперечного сечения или через ролик вращения 9, расположенные в верхнем конце тяги 4 каждого винтового анкера. Первый вариант, более простой, применяют в том случае, когда горизонтальные температурные перемещения в процессе эксплуатации трубопровода 1 отсутствуют или незначительны (фиг. 1, b, фиг. 2). Второй вариант применяют при больших горизонтальных перемещениях трубопровода 1 вместе с прикрепленным к нему левым 15 и правым 19 ветвями силового пояса 11. Это приводит к перемещению ветвей 15 и 19 силового пояса 11 относительно вращающегося ролика 9 (фиг. 1, а, фиг. 3, фиг. 4).The lower parts of the
Анкер состоит из тяги 4 с прикрепленными к нему винтовыми лопастями 5. На фиг. 1 показаны два возможных варианта анкеров.An anchor consists of a
При первом варианте винтовые анкеры завинчены непосредственно в вечномерзлый грунт 2 в предварительно пробуренные лидерные скважины 8, превышающие на несколько миллиметров диаметр тяги 4 анкера (фиг. 1, а). Это облегчает их завинчивание в очень прочную вечную мерзлоту. Усилия в анкере при завинчивании в такой грунт очень велики, поэтому диаметр тяги 4 и толщина лопастей 5 такого анкера значительно больше, чем при варианте, показанном на фиг. 1, b.In the first embodiment, screw anchors are screwed directly into the
При втором варианте винтовые анкеры завинчены в предварительно пробуренные скважины 6, заполненные водонасыщенным песком. Диаметр винтовой лопасти равен диаметру лидерной скважины. Усилие завинчивания винтового анкера в немерзлый водонасыщенный песок значительно меньше, чем при первом варианте, поэтому размеры тяги и лопастей также получаются меньше, при одинаковой несущей способности анкера, а количество завинчиваемых винтовых лопастей значительно больше. Такой анкер приобретает проектную несущую способность только после промерзания водонасыщенного песка.In the second embodiment, screw anchors are screwed into
Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и должен применяться для определенных конкретных условий и технических возможностей строительной техники.Each of these options has its own advantages and should be used for certain specific conditions and technical capabilities of construction equipment.
Принцип действия устройстваThe principle of operation of the device
При отсутствии горизонтальных перемещений трубопровода на анкерное устройство действуют только вертикальные нагрузки 7 от выталкивающих сил воды и потери продольной устойчивости трубопровода (фиг. 1, b) и (фиг. 2). Эти вертикальные нагрузки воспринимаются двумя ветвями 19 и 15 силового пояса 11.In the absence of horizontal pipeline movements, only
При больших горизонтальных перемещениях трубопровода 1 в направлении 18 применяют второй вариант конструкции анкерного устройства с роликами 9 на верхнем конце тяги 4 анкера, изображенный на фиг. 1, а, фиг. 3, фиг. 4. В исходном монтажном положении верхние концы каждой ветви 19 и 15 силового пояса 11 закреплены в двух точках 12 и равноудалены от оси анкерного устройства на величину S, равную проектной величине перемещения трубопровода 1 в месте закрепления анкерным устройством (фиг. 3). В процессе перемещения трубопровода 1 верхние концы каждой ветви перемещаются вместе с трубопроводом 1, но расстояние между ними не изменяется, оставаясь равным 2S, а нижние концы остаются в исходном положении. По этой причине ветви 15 и 19 силового пояса 11 принимают положение, показанное на фиг. 4 пунктирной линией. При предельно допустимом проектном перемещении левая ветвь 15 принимает вертикальное положения 16, а перемещение правой ветви 19 в предельном положении 17 составит S. Наличие роликовой опоры 9 значительно уменьшает величину усилия, передаваемого на верхний конец анкерной тяги 4 при перемещении ветвей 15 и 19 силового пояса. Это усилие будет минимальным при использовании роликовой опоры с шариковым подшипником закрытого типа.For large horizontal movements of the
При перемещении трубопровода 1 в обратном направлении ветви 15 и 19 силового пояса 11 возвращаются в исходное положение.When moving the
Для удобства монтажа силового пояса (например, стального троса) в стесненных условиях на дне узкой траншеи 1 его изготавливают из двух отдельных половин, одинаковой длины с каждой половины трубопровода. После погружения в грунт анкера каждую половину троса пропускают через опорный ролик 9 или скобу 3 анкера, а верхние концы троса временно закрепляют на берме траншеи 14. После укладки трубопровода 1 на дно траншеи соответствующие концы троса соединяют на ложементе в верхней части трубопровода специальными тросовыми зажимами.For ease of installation of the power belt (for example, a steel cable) in cramped conditions at the bottom of a
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137945A RU2661236C2 (en) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | Anchor device for fastening pipeline in permafrost |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137945A RU2661236C2 (en) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | Anchor device for fastening pipeline in permafrost |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016137945A3 RU2016137945A3 (en) | 2018-03-27 |
RU2016137945A RU2016137945A (en) | 2018-03-27 |
RU2661236C2 true RU2661236C2 (en) | 2018-07-13 |
Family
ID=61708216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137945A RU2661236C2 (en) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | Anchor device for fastening pipeline in permafrost |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661236C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191672U1 (en) * | 2019-04-12 | 2019-08-15 | Яков Сергеевич Миклуш | ANCHOR DEVICE FOR FIXING PIPELINE |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112901909B (en) * | 2021-01-21 | 2021-09-10 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | Buried pipeline fixing device and fixing method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3810364A (en) * | 1971-12-30 | 1974-05-14 | T Johnson | Ground anchor |
SU1786331A1 (en) * | 1989-04-03 | 1993-01-07 | Ukhtinskij Vni Pi Sp Str Konst | Method for fastening pipeline on design mark |
RU2217646C2 (en) * | 2002-01-16 | 2003-11-27 | Азаров Владимир Сергеевич | Pipeline fastening device |
RU112323U1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-01-10 | Сайнтек Кэнэда Инк. | ANCHOR SYSTEM FOR FIXING PIPELINE (OPTIONS). |
-
2016
- 2016-09-23 RU RU2016137945A patent/RU2661236C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3810364A (en) * | 1971-12-30 | 1974-05-14 | T Johnson | Ground anchor |
SU1786331A1 (en) * | 1989-04-03 | 1993-01-07 | Ukhtinskij Vni Pi Sp Str Konst | Method for fastening pipeline on design mark |
RU2217646C2 (en) * | 2002-01-16 | 2003-11-27 | Азаров Владимир Сергеевич | Pipeline fastening device |
RU112323U1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-01-10 | Сайнтек Кэнэда Инк. | ANCHOR SYSTEM FOR FIXING PIPELINE (OPTIONS). |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191672U1 (en) * | 2019-04-12 | 2019-08-15 | Яков Сергеевич Миклуш | ANCHOR DEVICE FOR FIXING PIPELINE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016137945A3 (en) | 2018-03-27 |
RU2016137945A (en) | 2018-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100535263C (en) | Construction method for vertical prestressed anchor rope friction pile slope-sliding prevention and treatment | |
US7841383B2 (en) | Encasement assembly for installation of sub-surface refrigerant tubing in a direct exchange heating/cooling system | |
RU2661236C2 (en) | Anchor device for fastening pipeline in permafrost | |
RU2295608C2 (en) | Method for pile driving in permafrost ground (variants) | |
RU2556588C1 (en) | Pile foundation for arrangement of supports of overhead power transmission line | |
US4723876A (en) | Method and apparatus for piled foundation improvement with freezing using down-hole refrigeration units | |
RU2441964C1 (en) | Pile with increased resistance to heaves | |
US4784528A (en) | Method and apparatus for piled foundation improvement with freezing using down-hole refrigeration units | |
Cresswell et al. | Anchor installation for the taut moored tidal platform PLAT-O | |
WO2008091173A1 (en) | Method for pitching a pile into a permanently frozen ground | |
RU2666571C1 (en) | Method and device for stabilizing embankment | |
RU2288326C1 (en) | Screw pile, screw pile installation method, screw pile driving means and open-cut tunneling method with the use of screw pile | |
RU178914U1 (en) | PILED PIPE IN THE WELL | |
Cerato et al. | Effects of helical anchor geometry on long-term performance of small wind tower foundations subject to dynamic loads | |
RU2531694C1 (en) | Mounting of screw-fit pile anchor | |
CN206706797U (en) | A kind of NEW TYPE OF COMPOSITE basis for permafrost region | |
RU2430214C2 (en) | Method to arrange pile foundations in freezing heaving soils | |
Auld et al. | Application of artificial ground freezing | |
RU104271U1 (en) | ANCHOR DEVICE FOR FIXING PIPELINE | |
JP5079009B2 (en) | Housing assembly for refrigerant tube underground installation in direct exchange heating / cooling system | |
Khrenov | Some Recommendations for Ensuring the Stability of Pile Substructures for Above-Ground Routing of the Zapolyarnoe-Purpe Petroleum Pipeline. | |
RU139125U1 (en) | ANCHOR PILES | |
RU2587730C1 (en) | Method for installing underwater pipeline in design position | |
Martins | Offshore Anchoring Systems with Torpedo Piles | |
RU2573145C1 (en) | Method of protection of pile foundation of bearing support against soil frost heave forces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190924 |