Способ прокладки трубопровода в мерзлых грунтах Советский патент 1987 года по МПК F16L1/26 F16L1/28 

Изобретение отиоситсн к строительству и может найти применение нри сооружении магистральных трубонроводов в мерзлых грунтах, характеризующихся свойствами пучения.

Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности трубопровода и ускорение ввода его в :1кснлуатаиию. За счег снижения суммарных напряжений в мета.лле труб.

При укладке трубонровода выпук. юстью н}1из температура защемления грунтом протяженных плетей трубопровода и замыкания их монтажных стыков, равная минимальной отрипательной темнературе продукта при эксп. П атапии, является границей, ниже которой в трубопроводе при подаче в него продукта появляются сжимающие напряжения и си.мы, которые создают резу.льтирую- щие си;1Ы, иаправ.теппые вниз и обеспечивающие воздействие трубопровода на пучинистые грунты в сочетании с невысоким уровнем суммарных папряже1И1Й в металле.

Учитывая, что с понижением темнерату- ры защем.1епия трубонровода и замыкания его стыков увеличивается запас прочности грубоп)овода по напряжения, минимальное значение температуры окружаюп1ей среды, при кого|1()й с.чедует осупгествлять указан- работы, ограничивается минимально во.1М()жно1( темпе)а I ypoii П1 )()изводства строите. ьно-монтажных работ.

На чертеже изоб|1ажена траннк Я. вид сбоку.

(Способ осуществ.1яют с.чедующим образом.

В мер.лых грунта.х производят изыскание грассь с выявлением участков 1 пучинистых грунгов. отрьп ают траншею 2 с прод()льн1,1м про(})и:1ем дна вог нутой вниз (|к)|)мы 3 и укладьшают смонтированные плети 4 па дпо траншеи. Затем засыпку п.четей 4 грунтом на участках 1 пучинис- гых грунтов и замыкание монтаж1П)1х стыков осущесгвляют при температуре окружающей среды ниже минима. огрипатель- 1И)й темпера г грапспорта продукта при :(ксп.|уатапии.

В результате продольного профиля дна тра)1Н1еи вогнутой вннз формЬ) и подобного защем. 1ения и замыкания монтажных ков трубопровода при подаче по нему продукта в нем появляются от воздействия внут- peiiHei o давления растягивающие нанряже- ния. а от температурного перепада сжимающие напряжения. От упру1Ч)го изгиба трубопровода па верхпей его чассти 5 возпикают сжимак)П1,ие, а на нижпей его части (iрастягивающие папряже1П1Я. До возпикновения н воздействия си.1 7 пучения на верхней части 5 трубопровода имеются пизкие суммарные сжимающие напряжения, а на его нижней части 6 низкие суммарные растягивающие напряжения.

0

0

5

0

Воздействие сил 7 пучения грунта приводит на верхней части 5 трубопровода к снижению суммарных сжимающих напряжений до О, затем к появлению растягиваю- н|их напряжений, а на нижней части 6 трубопровода - к снижению суммарных растя- гиваюн1их напряжений до О, затем к появ- .лению сжимающих напряжений. Увеличение глубины укладки трубопровода за счет вогнутой формы для траншеи и, соответственно, увеличение веса грунта засыпки 8 повысит противодействие силам 7 пучения. Сопротивление г рунта продольным переме- щепиям трубопровода при действии вертикальных сил мучения на вогнутый вниз трубопровод приводит к возникновепию в нем сжимающих сил 9. что также повышает противодействие силам пучения.

Пример. На участке вечномерзлых пучи- пистых грунтов прокладывают трубопровод наружным диаметр(.)м м.м и толщиной стенки 6: 18,7 мм. Радиус упругого изгиба оси трубопровода ()1400 м. Макси- мал11ное рабочее давление газа в трубопроводе при эксплуатации .5 МНа. температура транспортируемого газа t, -2°С круглогодично. Максимальная ноложитель- ная температу)а атмосферного воздуха /„ 35 С.

Максимальные суммарные нродольные напряжения от воздействия внутреннего дав- .ления Р, температурного перепада ./ и упругого изгиба должны быть равны:

де а,,

Опр О,,-(-ГгЛ/-|-0|,,

„ и Р((/н 2fi). ft

2.Б2Л/;

2.1-1 (/Ун ± 2,

t t, /,.

0

5

0

5

где /,

/.

температура транспортируемого продукта;

температура защемления уложенного в траннгею трубонровода и замыкания монтажных стыков п.летей; di наружный диаметр трубопровода; () радиус упругого изгиба оси трубопровода;Р максимальное рабочее давление

транспортируемого фодукта. Не.) известпому способу прокладки (форма дна транп1еи выпуклостью вверх) температура .замыкания монтажных стыков протяженных плетей трубонровода равна мак- симальн(.й положительной температуре окружающей среды: /i /,.

Ор 83,2 МНа;

/ -37°С; оЛ/ 93.2 ЛАНа: а,, ±101.4 Л1На.

()ныс продольные нгшряженмя от ноздейстния внутреннего давления гачи. тем 11ерату)Н(Л о перенада н упругого и чгиба на нерхней и нижней частях трубон 1()вода еостанляюг nS:. 277,8 и 7о AMla гоомкмч твенно.

Таким образом, в мета.тле труГ))11)()вода. особенно на его верхней часги. появ.шюгся значительные растя; ивак)Н1не напряжения. При в(И |11как)П1ие при чамораживаши грунта под трубопроводом силы 11уч(чп1я создают дополнительные растягивающие напряжения. В резул1 т;пе на вер.чней части трубопровода суммарные продоль- ni)ie растягивающие напряжения от всех факторов могут достигпугь недопустимьгх .значений и принести к его разрун епик).

По предлагаемому способу Н)ок. 1адки форма дна траншеивогнутосгью ииз.

Те.мперагура затем/гения грунтом и замыкания монтажпыч С1ЫКОВ прогяжепньгх плетей трубопровода пиже минимал1 н()11 отрп- паге.чьной температуры транспорга газа .туатации. Например, /ii 104 и /jj ----- 30 С, тогда ./,8 Ч:; а./| 2(),1.1а; ./. (7./. 70.5 (т, 83,2 п,, ±101,4 МПа.

(л ммарные продо,,и- напряжения от воздействия внутреннего давления газа, температурного перенада и ytipyroro изгиба на верхней и нижней частях трубопровода составляют соогветсгв нпо

0 38,3 МПа при п ,, 88,7 МПа при

,, 164,5 ЛАПа при /.ii ()

(т7,|, 1 14, при /.,, ЗОЧ:.

Таким обра.зом, в Mera,i.ie трубоп)()во- да появляются, в опичие от и ик-стного способа, Menbineii ве,. 1ичинь1 )астя1 ивак)пи1е папряжения до И )4,п вместо 277,8 .МПа и менее опасные, сжимакипие папряж(М)ин ( 38,3 и 88,7 Mllal. Кроме roio, чем |иже

г

10

15

20

25

30

35

40

температура замыкания монтажных стыков плетей (-30°С) и соответственно больше пе|)И()д ведения атих строительно-.монтажных работ, тем меньп ей величины растягиваю- П1ие напряжения при эксплуатации (114,1 вместо 164,5 МПа). В сравнении с известным способом трубопровод до воздействия сил пучения грунта имеет запас по напряжениям, что повьипает его эксп,туатаиион- ную надежность при воздействии сил пучения грунта.

Таким образом, благодаря укладке трубопровода выпуклостью вниз и созданию противодействия силам пучения грунта в сочетании с невысоким уровнем суммарных напряжения в металле от воздействия различных факторов эксплуатационная надеж- ност) трубопровода повып1ается.

Формула изобретения

Способ прокладки трубопровода в мерзлых грунтах, заключающийся в геодезическом изыскании трассы с геологическим определением участков пучинистых грунтов, ук,1адке протяженных плетей трубопровода на дно транп1еи заданной криволинейной (fiopMbi, их засынке и замыкании монтажных стыков п,тетей при заданных темпе- ратурпых условиях, обеспечивающих воз- де11ствие трубопровода на пучинистые грунты от возникающих результирующих сил, |ап))ав,тенных вниз, отличающийся тем, что. с пе, 1ью повьппения эксплуатапионной надежности трубопровода и ускорения ввода его в эксплуатацию, отрывку траншеи ведут вогнутой вниз формы, а зап1емление грунтом протяженных плетей трубопровода и замыкание пх монтажных стыков осу- пнч твляют при температуре окружающей среды в пределах от мипимальной отрипа- те.1ьной температуры продукта при эксп, 1у- аишии до . 1ьно возможной темнера- ту)1.1 производства строите, 1ьно-монтажных работ.

Изобретение относится к строитс.льству и может быть использовано при сооружении магистральны.ч трубопроводов в мерзлых пучинистых грунтах. Цель изобретения повьипение эксплуатационной надежности трубопровода и ускорение ввода его в жс- плуатацию. Это достигается за счет спиже- ння суммарных напряжении в металле труб. С понижением температуры зап1ем,-1епия трубопровода и замыкания его стыков уне.пичи- вается запас прочности трубопровода по па- пряжениям. Поэтому засыпку и замыкание монтажных стыков плетей, отрывку трани1еи ведут вогнутой вниз формы, а зан1емление грунтом нротяженных плетей трубопровсхча и замыкание их монтажпых стыков осуществляют при температуре окружаюп1ей среды ниже минимальной отрицате,тьн(П( темнера- ту)ы транспорта продукта при эксг1,туатации. ЛАинимальное значение температуры окру- жаюп1ей среды, при которой следует ocynie- ствлять указанные работь 1, ограничивается минимально возможной температурой производства строптельно-монтажных работ. I и,1. « (Л 00 со х со 4:

I «-i-J-I-I-г

( .ост 3 ни К-, 1Ь И . I IrlHHH

I f.MK :i| II 1);;бк1)н;|Техред И. lJe)i4 Ko|i|ieKiop Л. Лемчик

.I:IK;, t 42ri.).L h Г1|);| Н111 lo.uiiK Hde

Ш111И11И Гш v. Ui|UTIu Hinii I) K{iMHifi,-i ((Д Р 11(1 и:(1Г рете11ИЙ н открытий

1|.5(1:{Г), .А(1ГМ1;1. Ж .ЧГ). Раушская наб . л. -1 .Т) 11рои (Bn.uMiu HiiD-iKi.HUi |1афич1ч К1)е пре.чприя i не. г , iiipii;i. .i I цоекгная. 4