книги / Проектирование газораспределительных сетей из полиэтиленовых газопроводов

грунтах. В этом случае засыпку га­ зопровода ведут в две стадии. Сначала осуществляется присыпка га­

зопровода экскаватором на 0,4-0,5 м выше верхней образующей. При этом не допускается поперечного смещения газопровода. Затем производится засыпка бульдозером с образованием валика грунта над газопроводом.

Балластировка минеральным грунтом, помещенным в поли­ мерные удлиненные или спаренные контейнеры, применяется на участках с прогнозируемым обводнением и на болотах мелкого за­ ложения (до верха газопровода) при отсутствии воды в траншее в момент производства работ.

Контейнеры заполняются грунтом на специальном загрузочном бункере с послойным трамбованием грунта трамбовочными меха­ низмами. При отрицательной температуре контейнер заполняют в условиях, исключающих смерзание грунта.

Если невозможно удалить воду из траншеи, то применяются спа­ ренные контейнеры, которые заполняются грунтом вне строительной полосы и навешиваются на газопровод краном-трубоукладчиком.

Устройства для балластировки газопровода устанавливаются на равном расстоянии друг от друга. Групповая установка может привести к увеличению овализации, поэтому не рекомендуется.

101

При балластировке пригрузами из высокоплотных материалов, а также утяжелителями контейнерного типа расстояние между ни­ ми определяется по следующим формулам, из полученных значе­ ний выбирается наименьшее:

где /„p — расстояние между пригрузами, м;

q„р — вес одного пригруза, Н, определяется по техническим характеристикам;

Р», Pw — плотность соответственно материала пригруза, воды, кг/м3;

уа — коэффициент надежности устойчивого положения га­ зопровода; для обводненных и пойменных за граница­ ми производства подводно-технических работ участ­ ков трассы у0 = 1,05, для русловых участков трассы, включая прибрежные участки в границах производст­ ва подводно-технических работ, уа = 1,10 [4];

уь — коэффициент надежности по материалу пригруза; для железобетонных грузов и мешков с цементно-песча­ ной смесью уь = 0,85; для чугунных грузов у4 = 0,95;

qw— выталкивающая сила воды на единицу длины газопро­ вода, Н/м, определяется по формуле (6.4);

ст„рF— продольные фибровые напряжения от силового нагру­ жения, МПа, определяются по формуле (6.6);

qq— собственный вес единицы длины газопровода, Н/м, оп­ ределяется по формуле (6.1);

Чюг — нагрузка от упругого изгиба газопровода, Н/м: для выпуклых кривых

102

(6.16)

для вогнутых кривых

(6.17)

где Р — угол поворота оси газопровода, рад.

Пример 6.3. Балластировка газопровода при пересечении реки осуществляется контейнерами, которые заполнены цементно-пес­ чаной смесью. Участок газопровода расположен в границах произ­ водства подводно-технических работ.

Участок газопровода выполнен из труб Труба ПЭ80 ГАЗ SDR 11-200 X 18,2 ГОСТ Р 50838-95.

Рабочее давление в газопроводе р = 0,6 МПа; температура экс­ плуатации 0°С; температурный перепад Л?= -10 °С; проектируе­ мый срок эксплуатации 50 лет; радиус упругого изгиба газопровода г - 25 м; угол поворота оси газопровода р = 2,09 рад; вес одного пригруза qnр = 4000 Н; плотность материала пригруза рй = 2500 кг/м3; плотность воды с учетом растворенных в ней солей pw = 1020 кг/м3.

Определить расстояние между контейнерами.

Напряжение в стенке трубы определяется по формуле (2.2):

Модуль ползучести материала труб принимается в зависимости от напряжения в стенке трубы и температуры эксплуатации по рис. 2.1:

£(/„) = 310 МПа.

Значения величин qw, qw, qq определяются по формулам (6.4), (6.16), (6.1):

< * ,= -• 1020 • 9,8 • 022 = 314 Н/м, 4

•10е = 02 Н/м,

д ,= 10,4 -9,8 = 119 Н/м.

103

Продольные фибровые напряжения от силового нагружения,

Расстояние между пригрузами согласно условиям (6.14) и (6.15) должно быть следующим:

4000 • 0,85(2500 - Ц • 1020) _ в 2500(1,1(314 + 0,2) -119] ’ М

С # * ! ! ____ 92____ (09-8- 1 11 314+Q2-119V

Q

•103=152м.

I

Из них выбирается меньшее значение расстояния между при­ грузами, т. е. 8,3 м.

Если балластировка осуществляется грунтом обратной засыпки с помощью НСМ, расчетом определяется расстояние от оси трубы до верха грунта, закрепляемого НСМ. Минимальная высота грунта (м), закрепляемого в траншее НСМ, определяется по формуле

где к — безразмерный коэффициент, численно равный внешнему диаметру трубы, м;

Сгр — удельное сцепление грунта засыпки, Н/м2;

104

Ф — угол внутреннего трения грунта, град;

qrp — величина, характеризующая плотность грунта с учетом

где рф, pw— плотность соответственно грунта обратной засыпки, воды, кг/м3;

у„ — коэффициент надежности устойчивого положения газо­ провода;

е — коэффициент пористости грунта засыпки.

После определения минимальной высоты грунта по формуле (6.18) полученное значение сравнивается с глубиной заложения газопровода, которую необходимо обеспечить по требованию СНиП 42-01-2003. Если по условиям прокладки глубина заложе­ ния больше, чем высота грунта обратной засыпки, то принимается значение, регламентируемое СНиП 42-01-2003.

Пример 6.4. Балластировка газопровода при пересечении реки осуществляется грунтом обратной засыпки, закрепляемым НСМ. Участок газопровода расположен в границах производства подвод­ но-технических работ.

Участок газопровода выполнен из труб Труба ПЭ80 ГАЗ SDR 11-200 х 18,2 ГОСТ Р 50838-95.

Рабочее давление в газопроводе р = 0,6 МПа; температура экс­ плуатации 0 °С; температурный перепад Д/= -10 °С; проектируе­ мый срок эксплуатации 50 лет; радиус упругого изгиба газопровода г = 25 м; угол поворота оси газопровода р = 2,09 рад.

Плотность воды с учетом растворенных в ней солей pw= 1020 кг/м3

Грунт — песок средней крупности; плотность частиц грунта рф = 2040 кг/м3; удельное сцепление грунта засыпки сф = 3000 Н/м2; коэффициент пористости грунта засыпки е = 0,40; угол внутреннего трения грунта <р = 40°.

Определить минимальную высоту грунта, закрепляемого не­ тканым синтетическим материалом, и глубину заложения газо­ провода.

Величина Цф, характеризующая плотность грунта с учетом по­ ристости, определяется по формуле (6.22):

105

_ 2400-111020

Напряжение в стенке трубы определяется по формуле (2.2):

Модуль ползучести материала труб принимается в зависимости от напряжения в стенке трубы и температуры эксплуатации по рис. 2.1:

E(te) = 310 МПа.

Значения величин q„, qmT, qq определяются по формулам (6.4), (6.16), (6.1):

<3U= - • 1020 • 9.8 • 0.22 = 314 Н/м, 4

q„ = 10,4 -9,8 = 119 Н/м.

Величины а, 6 и с определяются по формулам (6.19), (6.20), (6.21):

а = 8946 • 0,2 + 0-7 0 -2 ' 3000 = 2266, cos(0,7 • 40)

с = 2 - 0,2 • 8946 • tg(0,7 • 40) = 1902.

Минимальная высота грунта, закрепляемого НСМ, определяет­ ся по формуле (6.18):

(22662 +1700711)0'5 -2266

Глубина заложения газопровода в данном случае определяется требованиями СНиП 42-01-2003. Отметка верха газопровода долж­ на быть не менее чем на 0,5 м ниже прогнозируемого профиля дна на срок 25 лет на переходах через несудоходные реки, а на переходах через судоходные и сплавные реки — на 1,0 м ниже прогнозируемого профиля дна.

106

6.4.Обеспечение допустимой овальности

иустойчивости круглой формы поперечного сечения

полиэтиленовых труб

Под воздействием нагрузок, действующих на подземно проло­ женные полиэтиленовые газопроводы, возможна их деформация. Для обеспечения допустимой овальности поперечного сечения га­

de

107

где qm— давление грунта на единицу длины газопровода, Н/м; В — ширина траншеи, м.

de — наружный диаметр газопровода, м;

—коэффициент, зависящий от глубины заложения газопро­ вода и вида грунта, определяется но табл. 6.3.

Составляющая полной погонной эквивалентной нагрузки от

108

Составляющая полной погонной эквивалентной нагрузки от вы­ талкивающей силы воды на обводненных участках трассы опреде­ ляется по формуле

Составляющая полной погонной эквивалентной нагрузки от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки Q4

qv — интенсивность равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта, Н/м2; при отсутствии специальных требований qv = 5000 Н/м2.

Составляющая полной погонной эквивалентной нагрузки от подвижных транспортных средств Qs определяется по формуле

где ут — коэффициент, зависящий от вида транспортных средств: для нагрузки от автомобильного транспорта ут= 1,4; для

нагрузки от гусеничного транспорта ут= 1,1;

qT— нагрузка от транспортных средств, принимаемая в зависи­ мости от глубины заложения газопровода по рис. 6.4, Н/м2 Для газопроводов, укладываемых в местах, где движение

транспортных средств невозможно, у ^т = 5000 Н/м2 При расчете обеспечения устойчивости круглой формы попе­

109