Методические указания. При выполнении всех строительно-монтажных работ необходимо строго соблюдать требования защиты окружающей среды

При выполнении всех строительно-монтажных работ необходимо строго соблюдать требования защиты окружающей среды, сохранения ее устойчивого экологического равновесия и не нарушать условия землепользования, установленные законодательством по охране природы.

Работы, связанные с выпуском в атмосферу значительных количеств вредных паров и газов, должны выполняться по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической службы и санитарными лабораториями при наличии благоприятной метеорологической обстановки.

Строительная организация, выполняющая прокладку линейной части трубопровода, несет ответственность за соблюдение проектных решений, связанных с охраной окружающей природной среды, а также за соблюдение государственного законодательства и международных соглашений по охране природы.

Ширина полосы отвода земли на время строительства магистральных трубопроводов определяется проектом в соответствии с нормами отвода земель для магистральных трубопроводов.

Производство строительно-монтажных работ, движение машин и механизмов, складирование и хранение материалов в местах, не предусмотренных проектом производства работ, запрещается.

Мероприятия по предотвращению эрозии почв, оврагообразования, а также защитные противообвальные и противооползневые мероприятия должны выполняться в строгом соответствии с проектными решениями.

При выборе методов и средств механизации для производства работ следует соблюдать условия, обеспечивающие получение минимума отходов при выполнении технологических процессов (превращение древесных отходов в промышленную щепу, многократное использование воды при очистке полости и гидравлических испытаниях трубопровода и т.д.).

Плодородный слой почвы на площади, занимаемой траншеями и котлованами, до начала основных земляных работ должен быть снят и уложен в отвалы для восстановления (рекультивации). При производстве указанных работ следует строго соблюдать требования проекта рекультивации и положения Инструкции по рекультивации земель при строительстве магистральных трубопроводов и Основных положений по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, проведении геолого-разведочных, строительных и иных работ, утвержденных ГКНТ РФ, Госстроем РФ, Минсельхозом РФ и Гослесхозом РФ.

Снятие, транспортировка, хранение и обратное нанесение плодородного слоя грунта должны выполняться методами, исключающими снижение его качественных показателей, а также его потерю при перемещениях.

Использование плодородного слоя грунта для устройства подсыпок, перемычек и других временных земляных сооружений для строительных целей не допускается.

Не допускается сливать в реки, озера и другие водоемы воду, вытесненную из трубопровода, без предварительной ее очистки.

После окончания основных работ строительная организация должна восстановить водосборные канавы, дренажные системы, снегозадерживающие сооружения и дороги, расположенные в пределах полосы отвода земель или пересекающих эту полосу, а также придать местности проектный рельеф или восстановить природный.

Вопросы для самоконтроля

1. Основные источники загрязнений при сооружении, газонефтепроводов и газонефтехранилищ.

2. Экологические требования к технике и технологии выпол­нения работ по сооружению объектов транспорта и хранения нефти и газа.

3. Ме­роприятия, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды или сведениеих к минимуму.

4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задание 1:

Произвести расчет объема земляных работ при строительстве трубопровода при следующих данных:

Таблица вариантов к задаче 1

Продолжение таблицы вариантов к задаче 1

Условия прокладки и тип грунта выбрать самостоятельно.

Задание 2:

Произвести расчет расхода полимерных лент для изоляции строящегося трубопровода и расстановки трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне при совмещенном способе производства работ при следующих данных:

Таблица вариантов к задаче 2

Продолжение таблицы вариантов к задаче 2

Тип изоляционного покрытия выбрать самостоятельно.

Задание 3:

Произвести расчет балластировки строящегося трубопровода при следующих данных:

Таблица вариантов к задаче 3

Продолжение таблицы вариантов к задаче 3

Материал трубы для определения массы 1 п.м. трубы выбрать самостоятельно.

5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ЗАДАНИЕ 1: Произвести расчет объема земляных работ при строительстве трубопровода

РЕШЕНИЕ

Параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве маги­стральных трубопроводов (ширина, глу­бина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанав­ливают в зависимости от диаметра про­кладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяют проек­том. Размеры траншеи (глубина, ши­рина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диамет­ра трубопровода, характеристики грун­тов, гидрогеологических и других усло­вий.

Минимальная ширина траншеи по дну устанавливается СНиП и прини­мается равной D +300 мм для трубо­проводов диаметром до 700 мм (где D - условный диаметр трубопровода) и 1,5D для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учетом следующих дополнительных требований:

для трубопроводов диаметром 1200 и 1400 мм при рытье траншей с откосами не круче 1: 0,5 ширину траншеи по дну допускается уменьшать до величины D +500 мм;

допускается принимать ширину тран­шей равной ширине рабочего органа землеройной машины, но не менее ука­занной;

ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные отво­ды должна быть равна двухкратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках для обеспе­чения вписания трубопровода в кривую траншею;

ширина траншеи по дну под балласт­ными грузами или анкерными установ­ками должна быть не менее 2,2D, на участках трубопровода балластируемого грунтом с использованием нетканого синтетического материала, 1,6D.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при пе­реезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин и назначают равной: для трубо­проводов диаметром D до 1000 м - D + 0,8 м; для трубопроводов диаметром 1000 м и более D+ 1 м; для болоти­стых грунтов, подлежащих осушению, D + 1,1 м; для песчано-барханных грун­тов D+ 1 м от нижних межбарханных оснований; для скальных и болотистых грунтов при отсутствии проезда авто­транспорта, строительных и сельско­хозяйственных машин Д+ (0,6-0,8) м.

Таблица 1 – Наибольшая допустимая крутизна траншей и котлован в

грунтах естественной влажности

Крутизна откосов траншей под трубо­провод и котлованов под трубопровод­ную арматуру принимается по СНиП (табл. 1). Крутизна откоса – отношение глубины траншеи к проекции образующей стенки на горизонтальную плоскость.

Методы разработки грунтов опреде­ляют в зависимости от параметров зем­ляного сооружения и объемов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строитель­ства, наличия землеройных машин в строительных организациях.

Расчет объема земляных работ при строительстве

магистральных трубопроводов

Определяется объем земляных работ при разработке траншей с откосами

м³

или

V = (В₂ · Н + п · Н²) × L, м³,

где В₁ – ширина траншеи по верху, м;

В₂ - ширина траншеи по низу, м;

L - длина траншеи, м;

Н - глубина траншеи, м:

п - коэффициент откоса (табл. 1)

ЗАДАНИЕ 2: Произвести расчет расхода полимерных лент для изоляции строящегося трубопровода и расстановки трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне при совмещенном способе производства строительных работ

РЕШЕНИЕ

Изоляционное покрытие стальных трубопроводов независимо от конструкции, методов нанесения, способов укладки, применяемых материалов должно обеспечить защиту нефте-, газо- и нефтепродуктопроводов от подземной (почвенной) и атмосферной коррозии и безаварийную их работу (по причине коррозии) на весь планируемый период эксплуатации. Для защиты трубопроводов от коррозии применяют следующие изоляционные покрытия: битумно-резиновые или битумно-полимерные; из полимерных липких лент (отечественных и импортных); полиэтиленовые, наносимые в заводских условиях; эпоксидные; лакокрасочные.

Изоляционные материалы, применяемые для защиты трубопроводов от коррозии, должны соответствовать требованиям действующих ГОСТ, ОСТ, СНиП и ТУ.

Расчет расхода полимерных лент для изоляции строящегося трубопровода

1.Определяется расход полимерных лент и рулонных материалов для защитной обертки

G = k_н × k_п × π × D × L × P, кг

где k_н – коэффициент, учитывающий величину нахлеста;

при однослойной изоляции k_н = 1,09;

при двухслойной изоляции k_н = 2,30 ([6], стр.299)

k_п - коэффициент, учитывающий потери изоляционной ленты или оберточного материала при смене рулонов, обрывах, торцовке и т.п.; k_п = 1,08;

D – наружный диаметр изолируемого трубопровода, м.;

L - длина изолируемого трубопровода, м.;

P – масса 1 м² ленты или оберточного материала (табл. 2, 3).

Таблица 2 – Техническая характеристика изоляционных лент

Таблица 3 – Техническая характеристика полимерных липких лент

2. Определяется площадь поверхности ленты или оберточного материала на трубе

м²,

где В – ширина рулонного материала, м.; (табл. 2 и 3 пособия)

п – ширина нахлеста, м. ([6]. стр. 320)

Грунтовка, изоляционное покрытие, армирующий и оберточные материалы наносят на трубопровод за один проход очистной и изоляционной машин.

Изоляционные и оберточные ленты наносят на трубопровод без перекосов, морщин, отвисаний со следующей величиной нахлеста: для однослойного покрытия – не менее 3 см; для двухслойного – на 50 % ширины ленты плюс 3 см.

Расстановка групп трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне

При укладке трубопровода в траншею увеличенной глубины расстановку групп трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне (при совмещенном способе производства работ) осуществляют с использованием диаграммы, представленной на рис. 1.

1. Определяется масса единицы длины трубопровода

q = π × D × δ × ρ_ст, кг.

где D – условный диаметр трубопровода, см.;

δ – толщина стенки трубопровода, см.;

ρ_ст – плотность стали, кг/см³. Принимается ρ_ст = 0,0078 кг/см³.

2. Задаваясь технологической высотой подъема трубопровода в местах расположения очистной машины h_оч (относительно поверхности строительной полосы) и изоляционной машины h_из (относительно дна траншеи), исходя из конкретных условий трассы, определяются значения комплексов

Ι комплекс – ;

ΙΙ комплекс – .

По диаграмме по цифровым значениям комплексов находят соответствующие овальные кривые:

Для Ι комплекса из серии сплошных кривых, для ΙΙ комплекса – из серии пунктирных.

Точки пересечения кривых сносят на координатные оси и получают значения параметров α и β.

Получают две точки пересечения, что соответствует двум вариантам расстановки трубоукладчиков.

3. Расчет ведется по двум вариантам, а на заключительном этапе выбирается приемлемый.

Определяются расстояния l₁ и l₂

м

м

где ЕI – жесткость трубопровода на изгиб;

Е – модуль упругости, МПа. Для стали Е = 2,1×10⁵ МПа;

I – момент инерции сечения трубопровода,

Рисунок 1 - Диаграмма для определения рациональной расстановки групп

трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне

Рисунок 2 - Схемы расположения трубоукладчиков и машин в изоляционно-

укладочной колонне при совмещенном способе производства работ для

трубопроводов различных диаметров

4. Определяются нагрузки на группы трубоукладчиков

где Q_оч и Q_из - масса очистной и изоляционных машин соответственно; (табл.7, 8)

I, I I, I I I – индексы, обозначающие порядковый номер группы трубоукладчиков по ходу колонны.

5. Определяется допускаемое вертикальное усилие

Таблица 4 – Расстояние между трубоукладчиками и группами

трубоукладчиков в колонне при совмещенном способе

проведения изоляционно-укладочных работ

П р и м е ч а н и я: 1. Расстояние между трубоукладчиками, входящими в одну группу, равно 7-12 м.

2. Очистная машина по схемам "а", "б", "в" (см. рис. 2) может находиться в любом месте пролета, а по схеме "г" (укладке трубопровода диаметром 1420мм) ее положение относительно сопровождающего трубоукладчика ограничено длиной «хобота» и составляет 5-7 м.

3. Изоляционная машина должна быть расположена на расстоянии 4-6 мм позади последнего по ходу колонны трубоукладчика.

4. Восьмой трубоукладчик в колонне при укладке трубопровода диаметром 1420 мм используются на участках трассы со сложными условиями, а в нормальных условиях он является резервным.

где К_доп – допускаемое вертикальное усилие на крюке трубоукладчика, кН;

k_н.ч. – коэффициент надежности по грузоподъемности, учитывающий неровный рельеф местности, k_н.ч. = 0,9;

М_у – номинальный момент устойчивости трубоукладчика, указываемый в паспорте, ([7], стр.113, табл.23).

а – вылет стрелы, является переменным и изменяется от минимального у первого по ходу работ трубоукладчика К₃ ([7], стр.113, табл.23).

Таблица 5 – Грузоподъемные средства для проведения изоляционно-

укладочных работ совмещенным методом

м

до максимального у последнего трубоукладчика К₁.

Используемые для работы в изоляционно-укладочной колонне краны-трубоукладчики ([7], стр.113, табл.23).

Таблица 6 - Техническая характеристика трубоочистных машин

Продолжение таблицы 6

Таблица 7 - Техническая характеристика трубоизоляционных машин

Продолжение таблицы 7

Сравнивая результаты К₁, К₂, К₃ и К_доп делается вывод, выбирается вариант расстановки трубоукладчиков.

ЗАДАЧА 3: Произвести расчет балластировки подводного перехода трубопровода

РЕШЕНИЕ

Для нормальной работы проходящего по дну водоема трубопровода необходимо придать ему надежную устойчивость.

Устойчивость создается силой веса трубы, силой веса перекачиваемого продукта и силой пригрузки чугунными или железобетонными грузами.

Наиболее распространены утяжеляющие железобетонные пригрузы различных типов и размеров: тип УБО, УБК-М,УТК (рис. 3, рис. 4, табл. 10-12 пособия)

Таблица 8 -. Характеристика грузов типа УБО

	Марка груза	Диаметр трубопровода, мм	Габаритные размеры, мм	Объем груза, м3	Масса груза, т
	Н	L	В
	УБО-1 УБО-2 УБО-3     УБО-4					1,872 1,843 1,455 1,455 1,455 0,75	4,305 4,238 3,346 3,346 3,346 1,725
Рисунок 3 - Схема утяжелителей типов УБО (а) и УБК-М (6} для балластировки газопроводов: 1 - скоба; 2 - стальной соединительный пояс; 3 - трубопровод; 4 - блок железобетонный; 5 - монтажные петли	Рисунок 4 - Кольцевые грузы: а - железобетонный; б - чугунный; 1, 2 - верхняя и нижняя половины груза; 3 - болт; 4 – гайка

Эти грузы следует применять для балластировки трубопроводов на переходах через болота различных типов и малые водотоки, на выпуклых и вогнутых кривых и прямолинейных участках, прилегающих к ним, на углах поворота в горизонтальной плоскости, на участках выхода трубопровода на поверхность.

Таблица 9 - Характеристика грузов типаУБК-М

Таблица 10 - Характеристика сборных железобетонных кольцевых

утяжелителей типа УТК

Для балластировки трубопроводов на переходах через водные преграды, болота III типа, где применяется метод протаскивания, используют чугунные или железобетонные кольцевые пригрузы. Сборный железобетонный кольцевой утяжелитель типа УТК изготовляется из бетона марки В20 плотностью 2,3 т/м³ и состоит из двух симметричных полуколец, которые монтируются на трубе по деревянной футеровке и скрепляются между собой стальными болтами. Аналогичный вид имеют и чугунные грузы (рис. 4, б; табл. 11).

Таблица 11 - Характеристика чугунных кольцевых грузов

При расчете отрицательной плавучести должно быть выполнено условие

Б ³ åБ_i,

где Б_i - необходимые нормативные пригрузки;

Б_i = п_i × Бф_i,

где п_i – коэффициент перегрузки;

Бф_i – фактические нагрузки, которые определяются по следующим формулам.

1. Определяются пригрузки для компенсации взвешивающего усилия

где n_В – коэффициент, учитывающий возможное увеличение объемной массы воды в паводок, при засыпке и т.п.

n_В = 1.1;

ρ_В – плотность воды с учетом взвешенных частиц грунта, кг/м³;

V - объем воды, вытесненной 1 м. длины трубопровода, м³:

g – ускорение силы тяжести, м/с².

2. Определяется пригрузка для компенсации гидродинамических воздействий

Согласно СНиП II Д. 10-62 гидродинамические воздействия на трубопровод определяются по формуле

Н (кгс ),

где u - средняя скорость течения потока, м/с. Принимается u = 0,5 м/с;

D – проекция 1 м. длины трубопровода на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, м².

Дополнительная пригрузка для обеспечения устойчивости на сдвиг

Н ( кгс ).

3. Определяется дополнительная пригрузка на упругий изгиб трубопровода в соответствии с проектным профилем:

а) если рассматривать трубопровод как балку с одним защемленным и одним опертым концами, то упругий изгиб трубы определяется по формуле:

Н ( кгс );

б) с обоими защемленными концами

Н ( кгс );

в) с обоими шарнирно опертыми концами

Н ( кгс );

где f – стрела прогиба, м. Этой величиной задаются.

Е – модуль упругости материала трубы, Н/м³ (кгс/см²);

l – длина криволинейного участка траншеи, м.

Определяется суммарный вес пригрузки

Б ³ Б_i = (Б_А – g) + Б_В + Б_Г + Б_изг,

где g – масса 1 м. длины трубопровода в воздухе, кг. ([26], стр. 27-29; [27], стр. 162, Приложение 5)

Сила веса пригрузки на весь трубопровод составит

G_гр = Б × L, Н ( кгс ).

Определяется количество грузов, устанавливаемых на трубопроводе

где g_гр – масса одного груза, Н (кгс). (таблица 8-11 пособия)

Полученное значение п_о округляется в большую сторону до целого числа и далее в расчете обозначается п.

Определяется расстояние между грузами

м

По предельному сопротивлению на сдвиг по грунту определяется тяговое усилие протаскиваемого трубопровода

Т_гр = k_т× G_гр× f, Н (кгс),

где k_т – коэффициент трогания с места, k_т = 2,0;

f - коэффициент трения скольжения, f = 0,6 – 1,0.

G_гр – сила веса пригрузки. Равна (G_гр= g_гр× L)

Определяется разрывное усилие

R_н = Т_гр× k, Н (кгс),

где k – коэффициент прочности, k = 4.

Согласно ГОСТ 3071-55 принимается количество канатов и приводится их техническая характеристика.

Но так как с таким канатом выполнять такелажные работы тяжело, уменьшаем тяговое усилие, применяя тележки узкой колеи или роликовые опоры.

Тяговое усилие при протаскивании на тележках составят:

Т_ук = k× (Т₁ + Т₂ + Т₃) + Т₄, Н ( кгс ),

где Т₁ – сила трения качения колес тележки по рельсам:

Н, (кгс)

где g_п – масса 1 м длины протаскиваемого трубопровода, Н (кгс);

g _т - масса тележки на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);

r_к - радиус колеса тележки, м;

f₁ - коэффициент трения качения колес тележки по рельсам;

f₁ = 0,12 ([3], с.319)

Т₂ – сила трения в подшипниках осей тележки, Н (кгс);

Н (кгс)

где f₂ – коэффициент трения скольжения осей в подшипниках;

f₂ = 0,2;

r_р^с – радиус оси ската тележки, м;

Т₃ – усилие, необходимое на преодоление сопротивления ребер у колес при движении их по рельсам, Н (кгс);

, Н (кгс);

Т₄ = g_кан × f₃, Н (кгс),

где g_кан – масса каната на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);

f₃ – коэффициент трения скольжения каната о грунт. Принимается f₃ = 1.

По соответствующему ГОСТ подбирается канат соответствующего диаметра (табл.12).

При протаскивании трубопровода по роликовой дорожке тяговое усилие определяется по формуле:

Т_р.д = k× (Т₁^´ + Т₂^´ + Т₃^´) + Т₄^´, Н ( кгс ),

где Т₁^´ - сила трения качения трубопровода по роликам, Н (кгс);

Т₁^́ Н (кгс);

где f₄ – коэффициент трения качения дерева по стали (футеровка);

f₄ = 0,2;

r_р – радиус ролика, м;

r_р = 0,15 м;

Таблица 12 - Расчетное разрывное усилие каната, R_н, не менее

([11], с. 112, табл.4.22)

Продолжение таблицы 12

Продолжение таблицы 12

П р и м е ч а н и е: в числителе - суммарное расчетное разрывное усилие всех проволок в канате;

в знаменателе - разрывное усилие каната в целом.

Т₂^´ - сила скольжения осей роликов в опорах, Н (кгс);

Т₂^́ Н (кгс)

где r_р^о – радиус оси ролика, м;

Т₃^´ - добавочное сопротивление от неточной укладки осей роликовых опор, Н (кгс);

Т₃^´= 0,4·(Т₁^´ + Т₂^´).

Выбирается канат по ГОСТ с соответствующим диаметром (табл. 12 пособия)

6 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАЧ