CC BY
13
28 ТРУБОПРОВОД 1/Н (07) февраль 2010 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ
ТЕХНОЛОГИЯ БАЛЛАСТИРОВКИ
ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ ЗАПОЛНЯЕМЫХ НА МЕСТЕ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ГЕООБОЛОЧЕК
TECHNOLOGY OF BALLASTING OF PIPELINES BY MEANS OF FILLED IN GEOSYNTHETIC SHELLS IN SITU
Д.М. АНТОНОВСКИМ И.С. ЛАДНЕР
D.M. ANTONOVSKY I.S. LADNER
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: KEYWORDS:
инженер, Представительство HUESKER Synthetic GmbH к.т.н., HUESKER Synthetic GmbH
Engineer, The Representative office of HUESKER Synthetic GmbH Dr.-Eng., HUESKER Synthetic GmbH
Россия, Москва Германия, Гешер e-mail: [email protected] Moscow (Russia) Gescher (Germany)
балластировка трубопроводов, геооболочка, удержание трубопровода на проектных отметках. ballasting of pipelines, geosynthetic shells, pipeline restraint on design reference marks.
В настоящей статье кратко описывается технология балластировки трубопроводов с помощью заполняемых на месте производства работ геооболочек, а также приводится принцип расчета.
In present article is shortly described the technology of ballasting of pipelines by means of filled in geosynthetic shells in situ and also the calculation principle is given in the article.
Одной из самых актуальных проблем в процессе эксплуатации магистральных трубопроводов является их круглогодичное удержание на проектных отметках. Применение заполняемых бетонным раствором геооболочек в качестве балластирующего устройства является эффективным с технической и экономической точек зрения решением. Использование данной технологии позволяет постоянно удерживать трубопровод на проектных отметках без дополнительных ежегодных эксплуатационных затрат в течение всего расчетного срока службы.
Геооболочки типа 1псот^ (рис. 1) изготавливаются с учетом внешнего диаметра трубопровода с расчетной толщиной, необходимой и достаточной для закачки требуемого объема бетонного раствора на погонный метр трубопровода для создания расчетной величины балластного пригру-за. Геооболочки производятся в заводских условиях и поставляются на объект в виде секций, с воронками для закачки бетонного раствора и продольной застежкой типа «молния», что делает укладку материала максимально удобной. Заполняемые на месте производства работ геооболочки
являются гибкой опалубкой, позволяющей равномерно распределять бетонный раствор вдоль оси трассы трубопровода и по внешнему периметру трубопровода в поперечном сечении. После набора прочности бетона геооболочка дополнительно выполняет защитные функции, снижая последствия внешних воздействий на бетонный балластирующий слой.
Принципы и методика расчета требуемого балластирующего пригруза на единицу длины трубопровода представлены, например, в [2]. Основополагающим принципом устойчивости участка трубопровода является превышение суммарных удерживающих усилий над суммарными выталкивающими с необходимым уровнем надежности:
Здесь Qakm - суммарная расчетная нагрузка на участок трубопровода, действующая вверх;
Q .
суммарная расчетная нагрузка на
участок трубопровода, действующая вниз; Чакт, Уте - удельные значения показателей Q ,, и Q соответственно (на 1 погонный
акт пае 4
метр трубопровода);
кн в - коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода (против всплытия).
Значение коэффициента надежности устойчивости положения трубопровода кн в назначается следующим образом:
1) кн в = 1,05 на пойменных участках за границами производства подводно-техни-ческих работ;
2) кн в = 1,10 на русловых участках через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подво-днотехнических работ;
3) кн в = 1,15 на участках перехода через реки и водохранилища шириной свыше 200 м, а также через горные реки.
На основании данного принципа величина нормативной интенсивности балластировки участка трубопровода, укладываемого способом свободного изгиба, определяется из следующего условия: ►
[ V
Чл = —1—, ■
У» -УАж
Рис. 1. Заполняемая на месте производства работ геооболочка типа Incomat для балластировки трубопровода
ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ 1/Н (07) февраль 2010 г. ТРУБОПРОВОД 29
Здесь п6 - коэффициент надежности по нагрузке;
qll - расчетная погонная выталкивающая сила воды;
qз - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода;
qmp - расчетный погонный собственный вес трубопровода;
qдоп - расчетный погонный вес продукта; Y6 - нормативная плотность материала при-грузки;
Yll - удельный вес воды.
Коэффициент надежности по нагрузке п5 принимается равным 0,90-0,95 (в зависимости от внешнего диаметра трубопровода, типа и параметров геооболочки) при использовании технологии заполняемых геооболочек.
Расчетная погонная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, определятся по формуле:
где:
д - ускорение свободного падения;
Yll - плотность воды с учетом растворенных
в ней солей;
Dн и - наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия и футеровки.
При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидко-пластичное состояние, вместо плотности воды следует принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным
инженерно-геологических изысканий.
Расчетную интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода можно определить по формулам:
1) для выпуклых кривых:
Я
F 1
9 РУ
2) для вогнутых кривых:
При этом Ео - модуль упругости стали; I - момент инерции сечения трубопровода;
Ь - угол поворота оси трубопровода; г - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода.
Расчетный погонный собственный вес трубопровода определяется по формуле:
где дт - плотность материала трубопровода;
Dн - наружный диаметр сечения трубы; Dвн = фн - 25) - внутренний диаметр сечения трубы;
5 - номинальная толщина стенки трубы.
Расчетный погонный вес продукта qдоп для газопроводов не учитывается, а для нефтепроводов и нефтепродукто-проводов учитывается только в случае, если при эксплуатации исключается возможность их опорожнения и замещения
продукта воздухом. При учете веса продукта применяется формула:
где у - плотность перекачиваемого продукта;
Dbh - внутренний диаметр сечения трубопровода.
Исходя из требуемой величины при-груза на погонный метр трубопровода подбирается толщина, тип и прочность материала заполняемой геооболочки типа Incomat.
Данная технология с успехом применяется, в частности, компанией Gaz de France (Франция) на собственных газопроводах и, несомненно, имеет огромный потенциал для использования на нефтегазопроводах России, особенно в труднодоступных и малоосвоенных регионах, а также на участках со сложными грунтово-гидроло-гическими условиями. ■
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Антоновский Д.М., Ладнер И.С. Технология балластировки трубопроводов с помощью заполняемых геооболочек // Нефтегазовые технологии: Тез. докл. VI Междунар. научно-практич. конф. 14 - 16 октября 2009 г. - Самара, 2009. - С. 53-54.
2. СП 107-34-96. Свод Правил. Балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках. - М.: РАО «ГАЗПРОМ», 1996.
