Свод правил по сооружению линейной части газопроводов балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках

4.7. Полотнища из НСМ для балластирующих устройств сваривают из заготовленных по необходимому размеру рулонированных нетканых синтетических материалов. Сварку полотнищ выполняют с помощью теплового нагрева краев свариваемых полос и их стыковки (прижатием).

Процесс балластировки газопроводов грунтом с применением нетканых синтетических материалов включает вывозку, разгрузку и раскладку полотнищ вдоль траншеи, размотку и укладку в траншеи, закрепление уложенных полотнищ по краям траншеи, отсыпку балластного грунта, перекрытие балластного грунта и замыкание полотнищ из НСМ; отсыпку и формирование земляного валика.

4.8. Балластировка газопроводов закрепленным грунтом может производиться на обводненных прямолинейных и криволинейных участках при подземном способе прокладки. Балластировку газопроводов закрепленными грунтами следует производить на участках местности при условии отсутствия воды в траншее в процессе производства работ. Область применения этого метода ограничивается участками земель несельскохозяйственного назначения и бросовых земель. Экономическая целесообразность использования данного метода балластировки должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

4.9. В качестве утяжелителя (рис. 19 а), как конструктивного элемента в виде элементов перемычек, используются минеральные грунты, закрепленные путем внесения в них вяжущих компонентов (например, тяжелых крекинг-остатков, битума и т.д.).

Такие грунтово-битумные смеси, полученные в результате проведения технической мелиорации, называют закрепленными грунтами.

4.10. В качестве средств закрепления и стабилизации строительных свойств грунтов в условиях обводненной местности рекомендуются использовать модификации тяжелых фракций продукта МТ-10, представляющего собой смесь зимнего и летнего базовых компонентов (смесь остатка термического крекинга и легкого газойля в соотношении 1:1 или 3:1) с 10 % строительного битума БН-90/10. Добавление битума увеличивает прочность и уменьшает водонасыщение закрепленных грунтов.

4.11. В зависимости от вида и состояния грунта рекомендуется применять два варианта метода балластировки газопроводов с использованием закрепленных минеральных грунтов, а именно:

• устройство перемычек из закрепленного грунта без использования армирующей сетки:

• устройство перемычек из закрепленного грунта с применением армирующей сетки.

4.12. Технологический процесс балластировки газопроводов перемычками из закрепленных минеральных грунтов состоит из следующих операций:

• приготовление грунтовой смеси с добавками (измельчение грунта и смешивание его с нефтебитумом);

• укладки приготовленной грунтовой смеси в траншею с уложенным в нее газопроводом;

• уплотнения грунтовой смеси.

4.13. При балластировке магистральных газопроводов больших диаметров с использованием закрепленного минерального грунта засыпки возможно его применение в сочетании с железобетонными утяжелителями типа УБО и УБО-М (рис. 19б), конструкции которых позволяют повышать величину их балластирующей способности; при этом утяжелители устанавливаются групповым методом.

4.14. При групповом методе установки утяжелители укладываются отдельными участками вплотную друг к другу; при этом общее их количество на 1 км газопровода должно соответствовать требованиям проекта.

4.15. При использовании комбинированных методов балластировки газопроводов в сочетании с минеральными грунтами засыпки следует применять утяжелители типа УБО и УБО-М, размещенные групповым методом, или винтовые анкерные устройства ВАУ-1.

Учет балластирующей способности грунта при групповой установке утяжелителей типа УБО и УБО-М позволяет снизить расход сборного железобетона до 30 % по сравнению с балластировкой газопровода одиночными утяжелителями. Утяжелитель УБО-М позволяет создать по длине газопровода замкнутый контур при групповой их установке.

4.16. С целью предотвращения выноса (вымывания) грунта из полости группы утяжелителей и обеспечения устойчивости гарантированного объема грунта над трубопроводом (в случае необходимости) концы групп утяжелителей следует замыкать седловидными или клиновидными утяжелителями типа 1-УБКм.

Применение изложенного в п. 4.15. настоящих СП метода балластировки газопроводов допускается при выполнении требований п. 4.3. в части погружения трубопровода в проектное положение.

4.17. Максимальное воздействие грунта засыпки траншеи на обеспечение устойчивости положения газопровода достигается при применении для балластировки утяжелителей типа УБГ, УБТ и УБО-ПМ, размещаемых на трубопроводе, как групповым методом, так и раздельно. Установка указанных утяжелителей возможна на уложенный в проектное положение трубопровод.

При этом допускается наличие воды в траншее не выше средней образующей трубопровода (а при использовании утяжелителей типа УБТ - не выше верхней образующей трубы).

4.18. Минеральные грунты засыпки, укладываемые в утяжелители и траншею при использовании комбинированных методов балластировки, должны отвечать требованиям, предъявленным к грунтам при укладке их в траншею в различные строительные периоды.

4.19. Одиночные заполняемые минеральным грунтом полимерконтейнеры требуют меньшего расхода геотекстильного синтетического материала по сравнению с использованием полотнищ из НСМ.

4.20. Полимерконтейнерное заполняемое минеральным грунтом балластирующее устройство ПКБУ (рис. 20) представляет собой два контейнера, размещенные по обе стороны трубопровода, выполненные из прочного и долговечного геотекстильного синтетического материала, соединенные четырьмя мягкими силовыми лентами и двумя металлическими распорными рамками.

Устанавливаются ПКБУ на газопроводах по одному через равные расстояния или групповым способом и могут быть использованы для балластировки газопроводов, прокладываемых в обводненной и заболоченной местности, а также на участках прогнозируемого обводнения.

Допускается применение ПКБУ на болотах I типа с мощностью торфяной залежки, не превышающей глубины траншеи, при использовании для их заполнения талого, привозного минерального грунта.

4.21. Одиночный заполняемый грунтом полимерконтейнер из технических тканей ПКР-Ф (рис. 21), формируемый непосредственно в траншее на уложенном в проектное положение газопроводе с помощью специального устройства, представляет собой утяжелитель седловидного типа и может быть применен на участках местности, указанных в п. 4.20. настоящего СП. Заполнение ПКР-Ф минеральным грунтом осуществляется одновременно с засыпкой траншеи.

4.22. Целесообразность использования одиночных полимерконтейнеров (ПКБУ и ПКР-Ф) для балластировки газопроводов должна быть подтверждена проведенными технико-экономическими расчетами.

5. Техника безопасности 5.1. При производстве работ по балластировке и закреплению газопроводов железобетонными утяжелителями, анкерными устройствами, минеральным грунтом в сочетании с различными конструкциями, включая НСМ и полимерконтейнеры, следует руководствоваться правилами техники безопасности, изложенными в СНиП III-4-80, правилами техники безопасности при строительстве магистральных стальных трубопроводов (1982 г.) и другими отраслевыми действующими нормативными документами.

5.2. Строительно-монтажные работы запрещается выполнять без утвержденного в установленном порядке проекта производства работ, который должен содержать раздел “Требования безопасности”, в котором должен быть предусмотрен комплекс организационных и технических мероприятий выполнение которых обеспечивает безопасность проведения работ.

5.3. К выполнению работ по балластировке и закреплению газопроводов могут быть допущены рабочие:

• прошедшие предварительный и периодический медицинские осмотры в сроки, установленные Минздравом Российской Федерации;

• достигшие возраста 18 лет и обученные безопасным методам труда и приемам ведения работ, прошедшие экзаменационную проверку знаний (и инструктаж) методов и приемов ведения работы, обеспеченные спецодеждой, спецобувью и защитными приспособлениями.

5.4. На месте производства работ необходимо иметь отапливаемый вагон-домик, а освещенность при работе в темное время не должна быть менее 25 лк.

5.5. Во избежание неблагоприятного воздействия статического электричества на рабочий персонал, применяемое оборудование должно быть заземлено, а рабочие места снабжены резиновыми ковриками.

5.6. В процессе работы по балластировке трубопроводов необходимо следить за надежностью стенок и бровки траншеи; при появлении трещин и сколов грунта, которые могут привести к обрушению бермы, следует немедленно прекратить работу и принять меры к недопущению развития таких явлений.

5.7. При проведении балластировочных работ в пределах призмы обрушения увлажненных грунтов не допускается движение тяжелых транспортных средств, а также складирование материалов.

ПРИЛОЖЕНИЕ I МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛЛАСТИРУЕМЫХ И ЗАКРЕПЛЯЕМЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1. Общие положения 1.1. Настоящая методика расчета распространяется на магистральные и промысловые трубопроводы, прокладываемые на болотах, в обводненной и заболоченной местности и в вечномерзлых грунтах.

1.2. Проверку устойчивости положения (против всплытия) трубопроводов следует выполнять в соответствии с настоящим Приложением к Своду Правил.

1.3. Устойчивость положения трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных участков в зависимости от конкретных условий строительства и эксплуатации.

1.4. Используемые в расчетах физико-механические и теплофизические характеристики грунтов определяются на основании результатов изысканий и прогнозирования изменения свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации.

1.5. Устойчивость положения участка трубопровода следует проверять по условию:

, (1.1)

где Q_akm - суммарная расчетная нагрузка на участок трубопровода, действующая вверх;

Q_nac - суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз;

k_н.в - коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода (против всплытия).

1.6. Суммарная расчетная нагрузка Q_akm должна включать в себя упругий отпор при прокладке трубопровода свободным изгибом.

1.7. Суммарная расчетная нагрузка Q_nac должна включать в себя собственный вес трубопровода.

1.8. Коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода (против всплытия) следует принимать по табл. 1.1 в зависимости от характеристик участка трубопровода.

Таблица 1.1

Характеристика участка трубопровода

k_н.в

• Пойменный за границами производства подводно-технических работ

1,05

• Русловый через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подводно-технических работ

1,10

• Через реки и водохранилища шириной свыше 200 м, а также горные реки.

1,15

1.9. Основные параметры устойчивости положения трубопроводов, определяемые в соответствии с данной методикой, базируются на расчете или весовых характеристик балластирующих конструкций, или несущей способности системы “анкерное устройство - грунт”. В методике считается, что все применяемые конструкции балластирующих и закрепляющих устройств безусловно удовлетворяют условиям собственной прочности и жесткости.

1.10. В данной методике не рассматриваются вопросы прочности, деформативности и общей устойчивости участков трубопроводов, подлежащих балластировке или закреплению. Необходимо отметить, что при поверочных расчетах сложных участков трубопроводов (как многократно статически неопределимых систем) на прочность и устойчивость требуется учитывать взаимодействие забалластированного трубопровода с грунтом и податливость анкерных устройств для закрепляемого анкерами трубопровода. При этом возможны случаи, когда интенсивность балластировки (для забалластированного трубопровода) и шаг анкеров (для трубопровода, закрепленного анкерами), определенные в соответствии с настоящим Приложением, могут оказаться недостаточными. В подобных случаях окончательное решение по балластировке или закреплению трубопровода должно приниматься проектной организацией в соответствии с результатами поверочных расчетов.

1.11. Все вычисления, выполняемые в соответствии с настоящей методикой, следует производить в единой системе единиц СИ (система интернациональная). Следует использовать основные единицы системы СИ: метр, килограмм, секунду, а производные единицы должны быть построены на указанных основных единицах. Такой подход исключает необходимость введения в используемые формулы размерных коэффициентов, а также потребность в указании размерностей в применяемых условных обозначениях.

2. Балластировка трубопровода отдельными грузами и сплошным обетонированием 2.1. При равномерной по длине балластировке одиночными утяжелителями или сплошным обетонированием участка трубопровода, укладываемого способом свободного изгиба, величина нормативной интенсивности балластировки - вес на воздухе - определяется из условия:

, (2.1)

где n_б - коэффициент надежности по нагрузке;

q_в - расчетная погонная выталкивающая сила воды;

q_uз - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода;

q_mp - расчетный погонный собственный вес трубопровода;

q_доп - расчетный погонный вес продукта;

g_б - нормативная плотность материала пригрузки;

g_в - плотность воды.

2.2. Коэффициент надежности по нагрузке n_б принимается равным:

• 0,9 - для железобетонных утяжелителей и сплошного обетонирования;

• 1,0 - для чугунных утяжелителей.

2.3. Расчетная погонная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, должна определяться по формуле:

, (2.2)

где g - ускорение свободного падения;

g_в - плотность воды с учетом растворенных в ней солей;

D_н.и - наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия и футеровки.

При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидкопластичное состояние, вместо плотности воды следует принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.

2.4. Расчетную интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода следует определять по формулам:

• для выпуклых кривых:

; (2.3)

• для вогнутых кривых:

, (2.4)

где е_о - модуль упругости стали;

I - момент инерции сечения трубопровода;

b - угол поворота оси трубопровода;

r - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода.

2.5. Расчетный погонный собственный вес трубопровода определяется по формуле:

, (2.5)

где g_ст - плотность стали;

D_н - наружный диаметр сечения трубы;

D_вн = D_н - 2d - внутренний диаметр сечения трубы;

d - номинальная толщина стенки трубы.

2.6. Расчетный погонный вес продукта q_доп для газопроводов не учитывается., а для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов учитывается только в случае, если при эксплуатации исключается возможность их опорожнения и замещения продукта воздухом. При учете веса продукта должна применяться формула: