Способ сооружения подземного трубопровода на участках неустойчивых при оттаивании грунтов Советский патент 1991 года по МПК F16L1/26 

4 /

L J./-L L

L JL L J L J

,/

/

L J./-L L

J

L -L JL

т т т

т т т т т

3

/,1

о о ел

ел ю

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении трубопроводов в вечномерзлых грунтах. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности трубопровода за счет ограничения величины ореола оттаивания. На участке 1 неустойчивых грунтов трубопровод 2 разветвляют и прокладывают в несколько ниток 3 - 5 в разных траншеях. На границах участка 1 устанавливают запорную и переключающую арматуру 7. Регулирование теплового взаимодействия трубопровода с вечномерзлым грунтом в пределах участка 1 осуществляют путем попеременного переключения перекачки продукта по каждой нитке 3 - 5 при достижении вокруг нее предельно допустимого ореола оттаивания 8. Расстояние между нитками 3 - 5 устанавливают из условия исключения их взаимного теплового влияния. 3 ил.

А

г

фие.1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении трубопроводов в вечномерзлых грунтах.

Цель изобретения - повышение эксплу- атационной надежности трубопровода за счет ограничения величины ореола оттаивания.

На фиг. 1 изображен трубопровод, проложенный на участке неустойчивых грунтов, вид сверхугна фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график прироста ореолов оттаивания и осадок в зависимости от числа переключений ниток трубопровода.

На участке 1 неустойчивых грунтов тру- бопровод 2 разветвляют и прокладывают в несколько ниток 3-5 в разных траншеях 6.

При этом на границах участка 1 с длиной, равной расстоянию I, устанавливают запорную и переключающую арматуру 7. Регулирование теплового взаимодействия трубопровода 2 с вечномерзлым грунтом в пределах участка 1 осуществляют путем попеременного переключения перекачки продукта по каждой из ниток 3-5 по достижении величиной ореола оттаивания 8 заранее заданного значения Н. Допустимый ореол оттаивания 8 назначают из условия прочности трубопровода 2 при его осадках на неравномерно оседающем основании. Расстояние L между нитками 3-5 устанавливают исходя из условия исключения теплового влияния их друг на друга. Потребное количество ниток 3-5 определяется технологическими параметрами эксплуатации и технико-эко- номическим обоснованием эффективности использования способа. Например, при достижении ореолом оттаивания 8 значения Н вокруг нитки 3 производят переключение перекачиваемого продукта в резервную ни- тку 4. При этом на нитке 3 величина ореола оттаивания 8 уменьшается до положения 9. По достижении на нитке 4 ореолом оттаивания 8 значения наперед заданной величи- ны Н производят переключение перекачиваемого продукта на нитку 5. При этом на нитке 3 ореол оттаивания 8 может полностью восстановиться. По достижении на нитке 5 ореолом оттаивания 8 величины, равной Н, производят переключение пере- качки на нитку 3, где восстановление ореола оттаивания 8 уже произошло. Таким образом, благодаря поочередной перекачки продукта по каждой из ниток трубопровода 2 поддерживается допустимый ореол оттай- вания 8, равный Н, что обеспечивает исключение применения специальных конструктивных и технологических элементов на участке 1 (теплоизоляции, установок охлаждения) и сохраняет необходимую эксплуатационную надежность трубопровода 2.

Обратное промерзание ореолов оттаивания 8 происходит интенсивнее их оттаивания в связи с тем, что оттаивание осуществляется от точечного источника тепла, в то время как промерзанию способствует весь массив вечномерзлого грунта и атмосферный холод, действующий с поверхности. При повторном оттаивании грунтов (второе и последующее переключение) прирост осадок будет происходить только за счет оттаивания новой зоны мерзлых грунтов, не оттаивавших ранее. Однако эта зона будет незначительной.

На фиг. 3 представлены результаты расчета прироста ореолов оттаивания и осадок. На графике видно, что наибольший прирост наблюдается в первые годы эксплуатации (1-е и 2-е переключение), при последующих переключениях этот прирост минимален, а к концу срока эксплуатации трубопровода 2 (через 20 лет) величины ореолов оттаивания вокруг ниток 3-5 равны допустимым (3,07 м).

При непрерывном перекачивании продукта по одной нитке ореол оттаивания за такой же срок эксплуатации составил бы 10 м.

При циклических обратных промерзаниях и оттаиваниях ореолов 8 осадки грунта в ореолах оттаивания частично компенсируются за счет пучения грунта при промерзании.

Пример. Необходимо проложить через участок 1 высокопросадочных при оттаивании грунтов трубопровод диаметром 530x7 мм. Протяженность участка 1 км. Вы- сокопросадочные вечномерзлые грунты сложены торфом (коэффициент оттаивания 0,12, коэффициент сжимаемости 0,021, льдистость за счет ледяных включений 0,31). Допустимая осадка трубопровода определяется прочностным расчетом и принимается равной 1,08 м. Действительная осадка непрерывно работающего одиночного трубопровода составила бы 3,38 при ореоле оттаивания 10 м, что намного больше допустимой.

Допустимый ореол оттаивания Н, который необходимо поддерживать при эксплуатации (из условия обеспечения прочности), составляет 2,01 м. Время наработки допустимого ореола оттаивания за одно переключение 24,02 месяца.

Нитки 3, 4 прокладывают на расчетном расстоянии L 5 м, исключающем их взаимное тепловое воздействие.

В течение двух лет перекачивают продукт по нитке 3, при этом ореол оттаивания

вокруг нее 2 м, а просадка 0,68 м, после чего осуществляют переключение перекачиваемого продукта в нитку 4. За два года эксплуатации нитки 4 на нитке 3 происходит полное восстановление мерзлоты в ореоле оттаивания 8.

Таким образом, за период эксплуатации число переключений будет равно пяти, при этом конечный ореол оттаивания не превышает допустимых величин. Контроль за формированием ореолов оттаивания может осуществляться по оборудованной вблизи трубопровода термоскважине или путем нивелирования оси трубопровода для оценки действительных осадок,

Изобретение позволяет исключить применение специальных конструктивных и технологических элементов по регулированию теплового взаимодействия трубопровода с вечномерзлыми грунтами, упрощает это регулирование и сам процесс строительства.

Формула изобретения Способ сооружения подземного трубопровода на участках неустойчивых при оттаивании грунтов, заключающийся в отрывке траншеи, укладке в нее оснащенного запорной арматурой трубопровода, засыпке траншем и регулировании величины ореола оттаивания грунта вокруг трубопровода воздействием на перекачиваемый продукт,

0 отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности трубопровода за счет ограничения величины ореола оттаивания, в пределах участка неустойчивых грунтов трубопровод развет5 вляют и прокладывают по меньшей мере в две нитки, а регулирование теплового режима ореола оттаивания грунта осуществляют при достижении им наперед заданной величины переключением потока перекачивае0 мого продукта в резервную нитку, при этом

. нитки располагают на расстоянии друг-от

друга, исключающем их взаимное тепловое

влияние, а запорную арматуру устанавливают

на границах участка неустойчивых грунтов.

Фиг. 2