Способи монтажу трубопроводу на повздовжніх силах

Монтаж трубопроводів на вододілах

За умовами монтажу вододіли із подовжніми нахилам поділяють на чотири категорії: I від 8° до 15°; II від 15° до 22°; III від 22° до 35°; IV – більше 35°.

Монтаж трубопроводу на подовжніх нахилах від 8° до 15° виконуюється за поточно-груповою схемою (аналогічно монтажеві на косогірських ділянках).

Способи монтажу “знизу-вверх” і “зверху-вниз” докладно описані нижче при описі монтажу ділянки ІІ-ої категорії. Монтаж у гірських умовах в у більшості випадків необхідно здійснювати відповідно до приведеної наведеної на рис. 4.2 схеми, причому плечі 0Х = 0Y як при монтажі “знизу-вверх”, так і при монтажі “зверху вниз” 0₁X₁ = 0₁Y₁.

Рисунок 4.2 – Схема монтажу в гірських умовах

Перші ділянки, зварені із умовних точок 0₁ та 0, повинні бути укладені і засипані. Облік укладеної й засипаної ділянки веде майстер (бригадир) із розрахунку денного темпу укладання трубопроводу в кожному із напрямків, знаючи діаметр трубопроводу та товщину стінки. Це робиться з метою запобігання сповзання трубопроводу вздовж гірських схилів, особливо коли він монтується із труб з заводською ізоляцією.

В зЗалежності від категорії складності ведення будівельних робіт (величини значення повздовжнього схилу) використовуються схеми виконання монтажних робіт – “знизу-вверх” та “зверху-вниз”.

При монтажі “знизу-вверх” необхідно в початковий етап монтажу заякорити трубопровід, щоб не було його зсуву в повздовжньому напрямку. Найбільш доцільним при монтажі трубопроводу в траншеї є використання в якості упори спеціально залишеної розрахункової призми так званого “целіка”. В даному випадку, зразу після монтажу трубопроводу, його необхідно відразу за монтажем засипати, особливо це важливо на початкових ділянках монтажу. До протизсувних заходів варто віднести також відсутність розривів (при монтажі на бермі траншеї) на схилах, а при необхідності розриву на схилі, граничні ділянки трубопроводу необхідно заякорити.

Всі роботи із монтажу трубопроводу на ділянках ІІ-ої категорії можуть виконуватись одним із способів “знизу-вверх” або “зверху-вниз” із заякорюванням механізмів. Перед проведенням робіт обстежується схил і при значній його довжині (понад 150 м) призначаються проміжні майданчики для складування труб. Якщо профіль не дозволяє, то за допомогою бульдозера зрізається ґрунту під майданчик складування (штучні “кишені”).

Заякорювання механізмів, що працюють на схилі ділянки ІІ-ої категорії при довжині схилу (100 – 150) м здійснюється механізмами розташованими на вершині підйому.

А при більшій довжині схилу якірні механізми рухаються разом із монтажною бригадою вздовж схилу.

Досвід будівництва трубопроводів показав, що в якості якірного механізму доцільно використовувати бульдозер та розпушувач. При просуванні бульдозера разом із бригадою в період якорювання ніж бульдозера та розпушувач опускаються.

Необхідне зусилля в канаті для утримання механізмів на схилі розраховуються за формулою

, (4.1)

де S – необхідне зусилля в канаті;

Р_заг – загальна маса механізмів, обладнання та труби, що транспортується, (ланки);

α – кут нахилу схилу;

f – коефіцієнт тертя.

Відповідно розривне зусилля в утримуючому канаті буде

, (4.2)

де R_к – розривне зусилля в канаті;

k – коефіцієнт запасу міцності, відповідно приймається в межах від 6 до 9.

Коефіцієнт тертя приймається: 0,4 - для зволожених дощами суглинків й глин; 0,5 - для сухих тугопластичних суглинків, глин та скельних ґрунтів.

Маючи розривне зусилля в канаті підбирають необхідний діаметр канату. Значення зусиль в канаті для утримання 10 кН вантажу в залежності від кута нахилу схилу та коефіцієнту тертя башмаків гусениць по ґрунті приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 – Значення зусилля, що виникає в канаті для утримання 10 кН вантажу при різних нахилах схилу (розмірність в кН)

Коеф тер-тя	Значення нахилу схилу, град.
25	27	30	32	34	36	38	40	42	45
0,4	0,78	0,88	1,47	1,86	2,21	2,64	2,94	3,33	3,42	4,12
0,5	-	-	0,7	1,18	1,47	1,86	2,16	2,55	2,94	3,53

Для захисту порожнини трубопроводу від попадання яких-небудь сторонніх предметів (землі, каменів, води та інше) на кінцях зварених ділянок встановлюються заглушки зі сталі товщиною (1,5 – 3) мм.

Схема монтажу трубопроводу способом “знизу-вверх” в траншеї показана на рис. 4.3.

В даному випадку труби подаються із проміжної площадки складування. Зборку монтажного стику здійснюють за допомогою двох трубоукладачів.

Після зборки й зварювання двох шарів зварного стику верхній трубоукладач направляється на майданчик за наступною трубою, а другий залишається зі зварювальними агрегатами та підтримує трубопровід до завершення зварювання всіх шарів зварного стику.

1 – зварений трубопровід; 2 – труба, яку монтують; 3 – зварювальний агрегат;4– трубоукладач на зборці; 5 – якірний канат; 6 – трубоукладач із транспортування труб; 7 – якірний бульдозер та розпушувач.

Рисунок 4.3 – Схема монтажу трубопроводу на ділянках ІІ-ої категорії способом “знизу-вверх”

До моменту закінчення зварювання трубоукладач, що транспортує трубу, доставляє до місця зборки й укладає її в траншею, між трубою і звареною ниткою укладається матеріал, що протидіє зминанню кромки у випадку сповзання підготовленої до зборки труби (бруси, скати) і вже в загальному зчепі всі механізми піднімаються до наступного стику.

Схема монтажу трубопроводу способом “зверху-вниз” на бермі траншеї показана на рис. 4.4.

При цьому способі монтажу дуже важливо з'єднати початок спуска ділянки, що монтується з раніше укладеним й засипаним (прилеглим) трубопроводом на схилі для запобігання сповзання ділянки трубопроводу, в період виконання монтажних робіт.

1 – труба (довгомірна секція), яку транспортують; 2 – бульдозер; 3 – труба, яку збирають; 4 – внутрішній центратор;5 – змонтований трубопровід; 6 – трубоукладач; 7 – зварювальний агрегат; 8 – якірний канат;9 – якірний бульдозер; 10 – укладений та засипаний трубопровід.

Рисунок 4.4 – Схема монтажу трубопроводу на ділянках ІІ-ої категорії способом “зверху - вниз”

Приведені Наведені способи монтажу “знизу-вверх” та “зверху-вниз” на ділянках ІІ-ої категорії використовуються при великих довжинах ділянок та значних величинах кутів повороту в плані.

Щоб уникнути каменепадів, при проведенні монтажних робіт, в підготовлену для укладання трубопроводу траншею влаштовують тимчасові інвентарні щити-перемички.

Для забезпечення безпечного ведення укладальних робіт звареної труби на бермі (способом “зверху-вниз”) дані роботи повинні проводитися тільки при повній зупинці процесу монтажу.

Монтаж трубопроводу на ділянках ІІІ-ої категорії може виконуватися способом, як “зверху-вниз” (див. рис. 4.5) так і “знизу-вверх”.

1 – бульдозер; 2 – зварений трубопровід; 3 – труба, яку монтують; 4 – трактор;5 – лебідка; 6 – якірний бульдозер; 7 – місце складування труб.

Рисунок 4.5 – Схема монтажу трубопроводу на ділянках ІІІ-ої категорії (із повздовжнім нахилом схилу більше 22 ° ) способом “зверху - вниз”

Спосіб монтажу трубопроводу “зверху-вниз” (не передбачає роботу механізмів на схилі, але обмежується довжиною ділянки трубопроводу, що монтується. Довжина ділянки назначається із умови можливості утримання трубопроводу на схилі і відповідно для труб діаметром від 820 до 1020 мм становить (300-250) м; 1220 мм – (180-200) м; 1420 мм – 120 м.

При цьому способі трубопровід зварююється нагорі на спеціально влаштованій горизонтальній площадці, футерується і в міру нарощування (якщо розміри площадки не дозволяють розмістити всю ділянку трубопроводу, що монтується) опускається по дні траншеї вниз.

До недоліків даного способу варто віднести необхідність забезпечення високонадійної футіровки.

Спосіб монтажу “знизу-вверх” на ділянках ІУ-ої категорії (повздовжній нахил схилу більше 35°) наведений на рис.4.6.

1 – стенд парування труб; 2 – тракторний потяг; 3 – трубоукладач; 4 – трактор; 5 – лебідка; 6 – бульдозер; 7 – зварювальний агрегат

Рисунок 4.6 – Монтаж трубопроводу на ділянці ІУ-ої категорії методом “ знизу-вверх” із двохтрубних секцій (розміри в м)

При наявності на вершині схилу відносно горизонтальної площадки розміром, що дозволяє виконувати зварювання труб у двохтрубні секції проводиться наступним чином.

Зварені двохтрубні секції до місця монтажу подаються тракторним трубовозами, що рухаються, за схемою “зверху – вниз” вздовж дна розробленої бульдозерами траншеї. Заякорювання тракторного трубовоза проводяиться нагорі. Тракторний трубовоз опускається до ділянціділянки, що монтується, розвантажується і піднімається нагору за допомогою механізму, установленого на вершині гори.

В період розвантажування двохтрубних секцій трубоукладачі відчіплюються від зварювальних агрегатів і аж до закінчення зварювання розташовуються в спеціально розробленихі штучнихі “кишеняхі” (див. рис 4.6). Після завершення зварювання механізми перебазовуються до місця монтажу наступної двохтрубної секції в спільному зчепі.

Як монтажну опору можна використовувати сани з підкладками, які переміщують від одного монтажного стику до іншого за допомогою канату з'єднаного з трактором.

Між бригадою, що працює на схилі та транспортною ланкою, необхідно підтримувати надійний зв'язок.

Після закінчення зварювання проводиться контроль якості виконання зварювально монтажних робіт із наступною ізоляцією стику.

При будівництві трубопроводу на вододілах бажано, в більшості випадках, проводити монтажні роботи на бермі траншеї, що дозволяє: використовувати поточно-розчленований метод будівництва; покращити якість виконання робіт та скоротити терміни будівництва. Неодмінною умовою при цьому є контроль якості робіт, ізоляція стиків, опускання та обов'язкове засипання змонтованого трубопроводу.

4.4 Розрахунок напруженого стану трубопроводів на повздовжніх схилах в період їхнього монтажу

При укладанні трубопроводу на повздовжніх схилах в ньому викликають додаткові повздовжні зусилля, які залежать від геометричної характеристики та фізико-механічних властивостей схилу, а також способу монтажу.

Якщо фактичний кут нахилу схилу _сх більше або рівний значенню _гр, який називається граничним і визначається за формулою

, (4.3)

де f_гр. — коефіцієнт тертя поверхні трубопроводу по ґрунті.

Тоді величину повздовжніх розтягуючих зусиль P(x) в перетині x при схемі монтажу трубопроводу “зверху-вниз” визначають за формулою

, (4.4)

де q_тр. — погонне навантаження від власної ваги трубопроводу без продукту.

В У даному випадку розрахункова схема представлена на рис.4.7.

Рисунок 4.7 – Розрахункова схема монтажу трубопроводу при µ_сх ≥ µ_гр способом “зверху-вниз”

А значення повздовжніх переміщень трубопроводу, направлені вниз вздовж схилу, визначаються за формулою

. (4.5)

Максимальне значення повздовжнього зусилля буде знаходитися в перетині трубопроводу, яке розміщене у вершині схилу, при значенні текучої координати x рівній довжині змонтованої ділянки трубопроводу на схилі, тобто х=l, буде рівне

, (4.6)

А максимальне повздовжнє переміщення U_max відповідно в кінці ділянки трубопроводу, що монтується, тобто при x = 0

, (4.7)

де E — модуль пружності матеріалу із якого виготовлені труби;

При монтажу ділянки трубопроводу за схемою “знизу-вверх” повздовжні зусилля будуть стискуючі.

Розрахункова схема, епюри повздовжніх стискуючих сил та відповідних переміщень представлені на рис 4.8.

Рисунок 4.8 – Розрахункова схема монтажу трубопроводу при µ_сх ≥ µ_гр способом “знизу-вверх”

Значення повздовжніх зусиль та відповідних їм повздовжніх переміщень (які будуть направлені вниз вздовж схилу) при монтажі трубопроводу способом “знизу-вверх” визначаються за формулами

; , (4.8)

; , (4.9)

; , (4.10)

. (4.11)

Якщо кут схилу є менший за граничнимграничний, тобто µ_сх < µ_гр при схемі монтажу здійснюють способом “зверху-вниз”. Розрахункова схема представлена на рис. 4.9.

Рисунок 4.9 – Розрахункова схема монтажу трубопроводу при µ_сх < µ_гр способом “зверху-вниз”

Значення повздовжні зусиль, що виникають в стінках трубопроводу, та відповідних переміщень розраховуються відповідно за формулами

; , (4.12)

; , (4.13)

; . (4.14)

, (4.15)

де b —для скорочення запису позначили наступний вираз

; (4.16)

А — частина одиничної довжини кола труби, яка спирається на ґрунт, рівна

А = 0,25 ; (4.17)

k_u — коефіцієнт постелі ґрунту при повздовжньому переміщенні трубопроводу визначається експериментальним шляхом або береться із табл. 4.2.

При схемі монтажу трубопроводу на повздовжніх схилах способом “знизу-вверх” в формулах (4.10, 4.11, 4.12 та 4.13) міняється знак на протилежний аналогічно як і для випадку коли µ_сх ≥ µ_гр, тобто повздовжні зусилля стають від¢ємними, а переміщення — додатними.

Таблиця 4.2–Значення коефіцієнта постелі ґрунту при повздовжніх

Дата добавления: 2017-02-01