УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ТРУБОПРОВОДА И СПОСОБ ЕГО БАЛЛАСТИРОВКИ Российский патент 2002 года по МПК F16L1/06 

Изобретение относится к строительству и ремонту магистральных трубопроводов (МТ) в обводненных и болотистых грунтах, на береговых участках малых водных преград при прокладке и балластировке для обеспечения устойчивого проектного положения МТ.

Известен утяжелитель трубопровода и способ его балластировки, по которому на МТ устанавливают полый седловидный П-образный короб, взаимодействующий с МТ седловидной поверхностью и внутренними стенками боковых карманов. Короб у верхнего торца снабжен по периметру наружным поясом и выполнен из гибкого полосового материала, пропитанного твердеющим составом, с возможностью упругого разведения карманов при установке на трубу МТ. После установки короб для фиксации обсыпают грунтом снаружи, а затем балластом - его внутреннюю полость.

Материал полос - нетканое синтетическое полотно, твердеющий состав - полиуретановая смола (см. патент РФ 2047035, МПК F 16 L 1/06, опубл. 27.10.95).

Недостатки утяжелителя трубопровода по патенту 2047035, принятого нами в качестве прототипа, следующие:
- данное устройство обладает пониженной устойчивостью на опрокидывание при засыпке полости короба балластом;
- демонтаж данного устройства, заполненного грунтом, при ремонте МТ затруднен;
- прочность нетканого синтетического полотна понижена, что также препятствует возможности демонтажа утяжелителя.

Задачей изобретения является повышение устойчивости, прочности и балластирующей способности утяжелителя.

Поставленная задача решается тем, что в утяжелителе трубопровода, содержащем установленный на нем и заполненный балластом полый седловидный П-образный короб, выполненный из гибкого полосового материала, пропитанного твердеющим составом со стенками, наклонными к вертикальной оси с расширением полости короба вверх, снабженный у верхнего торца наружным поясом, при этом короб снабжен внешними откидывающимися от боковых стенок клапанами из полосового материала, связанными с нижней и верхней частями боковых стенок, а наружный пояс снабжен установленными по углам верхнего торца монтажными петлями, причем в качестве гибкого полосового материала используется стеклоткань, при этом монтажные петли выполнены из стеклоткани, а длина клапанов выбирается из условия перекрытия ими дна траншеи от ее боковой стенки до боковой стенки утяжелителя.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:
- устройство фиксирующих клапанов, устанавливаемых на внешних боковых поверхностях утяжелителей;
- использование в качестве полосового материала для стенок утяжелителя и клапанов прочной стеклоткани;
- перекрытие клапанами, связанными с нижней частью боковых стенок утяжелителя, дна траншеи с последующей их фиксацией на дне грунтом отсыпки;
- устройство монтажных петель из стеклоткани по углам верхнего торца утяжелителя.

Известен способ балластировки магистрального трубопровода (МТ), заключающийся в рытье траншеи, укладке в нее трубопровода, установке на него утяжелителей, их фиксации и засыпки грунтом, при этом установку утяжелителей на трубопровод производят на берме траншеи, а фиксацию утяжелителей выполняют посредством упругого разведения боковых карманов утяжелителя (см. патент РФ 2047035, МПК F 16 L 1/06, опубл. 27.10.95).

Недостатком известного способа, взятого нами в качестве прототипа, является то, что после установки утяжелителя на магистральном трубопроводе (МТ) и засыпке его с внешней стороны снижается объем полости засыпки утяжелителя, что отрицательно влияет на эффективность балластировки.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа балластировки.

Поставленная задача в известном способе балластировки трубопровода, заключающемся в рытье траншеи, укладке в нее трубопровода, установке на него утяжелителей, их фиксации и засыпки грунтом, фиксацию утяжелителей на трубопроводе производят путем освобождения клапанов у верхних их кромок, перекрытия ими дна траншеи, отсыпке грунта на поверхности клапанов с обеих сторон утяжелителей.

Существенными отличительными признаками заявленного способа являются:
- фиксацию утяжелителей на трубопроводе производят путем освобождения клапанов у верхних их кромок;
- перекрытие клапанами дна траншеи;
- отсыпка грунта на поверхности клапанов с обеих сторон утяжелителей.

Заявителю не известен из патентной и технической литературы главный признак изобретения, обладающий новизной: использование фиксирующих клапанов, монтируемых на боковых стенках утяжелителя с возможностью освобождения верхней кромки и перекрытия клапанами, скрепленными с нижней частью боковых стенок утяжелителя, дна траншеи.

Изобретение может быть успешно применено при строительстве и ремонте МТ в обводненных и болотистых грунтах, в т.ч. на уклонах трассы к малым водным преградам.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "Промышленная применимость".

Заявленное изобретение соответствует также критерию "Изобретательский уровень", т.к. существенный отличительный признак в совокупности с известными позволяет достичь поставленную цель нетрадиционным способом.

Сущность устройства и способа поясняется фиг.1-3.

На фиг. 1 изображен фронтальный вид утяжелителя; на фиг.2 - то же, боковой разрез; на фиг. 3 - положение утяжелителя на трубопроводе на разных стадиях фиксации и засы пки.

Корпус утяжелителя представляет собой цельный седловидный П-образный короб со стенками 1, расположенными под углом к вертикальной оси. В верхней части короба выполнены пояс 2 и монтажные петли 3. Седловидная часть 4 короба сопряжена с внутренними плоскими поверхностями 5 боковых карманов 6. К внешним боковым поверхностям боковых карманов 6 прикреплены откидывающиеся клапаны 7 путем склеивания по кромкам 8 и 9.

Способ балластировки осуществляется следующим образом.

Применяют групповой способ - по 6-8 коробов устанавливают вручную или с помощью специальной траверсы на трубопровод в траншее вплотную друг к другу, затем освобождают верхние кромки клапанов путем их отрезания по месту склейки с верхней частью коробов, откидывают клапаны на дно траншеи с выходом на боковые ее стенки. Затем присыпают клапаны 7 грунтом 10 (фиг.3). Зафиксированные короба 1 заполняют балластом 11 не ниже верхнего среза коробов, после чего производят окончательную засыпку траншеи грунтом 12.

Работают утяжелители следующим образом.

Засыпка клапанов 7 грунтом 10 обеспечивает повышенную устойчивость коробов против бокового опрокидывания, когда короба заполняют балластом 11. Окончательная засыпка траншеи грунтом 12 увеличивает усилия фиксации заполненных коробов не только за счет грунта над верхним их срезом, но и за счет давления грунта 12 на клапаны 7.

При возникновении выталкивающей силы в период обводнения траншеи балластирующий эффект будут обеспечивать короба с балластом и клапана, защемленные вертикальным давлением грунта.

Пример. Необходимо определить повышение устойчивости утяжелителя с клапанами по сравнению с прототипом при всплытии трубопровода ⊘1420•16.5 мм. Ширина дна траншеи а=3 м, ширина утяжелителя по низу a₁=2.2 м.

В нормативном документе (ВCН 39-1.9-003-98) приведены данные по конструктивным параметрам прототипа и формула для определения расчетной удерживающей способности подобных утяжелителей:
определения расчетной удерживающей способности подобных утяжелителей

где n_гр=1,2 - коэффициент надежности по грунту;
γ_n = 1,2 коэффициент надежности по назначению;
γ_sb - удельный вес грунта во взвешенном состоянии, Н/м³;
n - количество утяжелителей в группе;
V - объем утяжелителя, м³;
l - длина группы утяжелителей, м.

Исходные данные: n= 8; V= 1,83 м³; γ_sb = 9000 Н/м³; l=8 м. Подставляя данные в (1), получим для прототипа

Заявляемый утяжелитель с клапанами при этих исходных данных имеет дополнительную удерживающую силу на ед. длины трубопровода, определяемую по формуле
Δg_гр = ϑγ_sb•h(a-a₁), (2)
где ϑ коэффициент трения грунта по полотну клапана;
h - высота утяжелителя, м
Принимая ϑ = 0,3; h=1.65 м и подставляя в (2), получим:
Δg_гр = 0,3•9000•1,65(3-2,2) = 3564 Н/м.
Общая удерживающая способность заявленного утяжелителя равна g_Σ = g_гр+Δg_гр = 16470+3564 = 20034 Н/м.
Эффект балластировки вырос на
Таким образом, заявленный утяжелитель обладает по сравнению с прототипом повышенной балластирующей способностью фиксации на трубе с помощью откидных клапанов, защемленных грунтом, отсыпанным на клапана. Замена нетканого синтетического материала на стеклоткань повышает прочность стенок коробов в несколько раз, что позволяет их засыпать ковшовым экскаватором с более высокой производительностью.

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте магистральных трубопроводов в обводненных, болотистых грунтах, на береговых участках водных преград. Седловидный П-образный короб утяжелителя с расположенными под углом к вертикальной оси стенками снабжен в их верхней части поясом и монтажными петлями. Седловидная часть короба сопряжена с внутренними плоскими поверхностями боковых карманов. К внешним боковым поверхностям боковых карманов прикреплены откидывающиеся клапаны. В вырытую траншею укладывают трубопровод, устанавливают на него утяжелители, освобождают верхние кромки клапанов и откидывают их на дно траншеи. Утяжелители фиксируют на трубопроводе, присыпая клапаны грунтом. Короба заполняют балластом и засыпают траншею грунтом. Изобретение повышает надежность балластировки трубопровода. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Утяжелитель трубопровода, содержащий установленный на нем заполненный балластом полый седловидный П-образный короб, выполненный из гибкого полосового материала, пропитанного твердеющим составом, со стенками, наклонными к вертикальной оси с расширением полости короба вверх, снабженный у верхнего торца наружным поясом, отличающийся тем, что короб снабжен внешними откидывающимися от боковых стенок клапанами из полосового материала, связанными с нижней и верхней частями боковых стенок, а наружный пояс снабжен установленными по углам верхнего торца монтажными петлями. 2. Утяжелитель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гибкого полосового материала используется стеклоткань. 3. Утяжелитель по п. 1, отличающийся тем, что монтажные петли выполнены из стеклоткани. 4. Утяжелитель по п. 1, отличающийся тем, что длина клапанов выбирается из условия перекрытия ими дна траншеи от ее боковой стенки до боковой стенки утяжелителя. 5. Способ балластировки трубопровода, заключающийся в рытье траншеи, укладке в нее трубопровода, установке на него утяжелителей, их фиксации и засыпке грунтом, отличающийся тем, что фиксацию утяжелителей на трубопроводе производят путем освобождения клапанов у верхних их кромок, перекрытия ими дна траншеи, отсыпки грунта на поверхность клапанов с обеих сторон утяжелителей.