Закрепление магистральных трубопроводов анкерными устройствами

Закрепление магистральных трубопроводов анкерными устройствами

Российский Государственный Университет нефти и газа им. И.М.Губкина

Факультет проектирования, сооружения и

эксплуатации систем трубопроводного транспорта

Кафедра Сооружение и ремонт газонефтепроводов и хранилищ

Группа ТС-06-5

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Закрепление магистральных трубопроводов анкерными устройствами»

Студент Райхерт Р.С

(фамилия, инициалы) (подпись)

Руководитель доц. Лежнев М.А.

(должность, фамилия, инициалы) (подпись)

Оценка за:

ритмичность работы________________

пояснительную записку_______________

защиту проекта_________________

Итоговая оценка___________

Подпись членов

комиссии:

г. Москва. 2009 г

Содержание

Введение

Конструкция анкерных устройств

А. Классификация

Б. Технические требования на изготовление

В. Методы испытания

Г. Маркировка, установка, транспортировка и хранение

Защита анкерных устройств от коррозии

Несущая способность анкерных устройств

Размещение анкерных устройств вдоль трубопровода

Организация и технология проведения работ по закреплению анкеров

А. Механизация производства работ

Б.Закрепление трубопроводов в зимний и летний периоды строительства

В. Контроль качества производства работ по закреплению трубопроводов

Мероприятия по охране окружающей среды

Введение

Анкерное закрепление трубопроводов - способ закрепления трубопроводов на анкерных опорах; применяется для предотвращения всплытия трубопроводов, прокладываемых через водные преграды на заболоченных и обводнённых участках. Процесс производства работ при анкеровке осуществляется при помощи специальных механизмов и оборудования для забивки, завинчивания или выстреливания анкеров - составных элементов анкерных опор погружаемых в грунт по обеим сторонам трубопровода.

Сверху анкеры охватывает силовой пояс, на который укладывается прокладочный материал (бризол, деревянные маты и т.п.), предупреждающий порчу изоляции трубопровода. Aнкерные опоры сооружаются по всей трассе трубопровода, через равные интервалы. Число опор и расстояния между ними зависят от действующей на трубопровод выталкивающей силы, продольной жёсткости трубопровода и несущей способности опор.

Рис.1. Анкерный болт

Анкер (от англ. «anchor» - «якорь») (анкерный болт, дюбель и т.п.) - крепежное изделие, определенным (механическим или химическим) образом повышающее сцепление между основным крепежным изделием и основанием, представляющим собой материалы различной прочности, до необходимого уровня. Иными словами, анкерами называются устройства, позволяющие передавать на грунтовый массив выдергивающие усилия.

Качественный анкер, как и любое другое крепежное изделие, изготавливается из высококачественной стали, в зависимости от области применения, с оцинковкой или без, не подвергается коррозии и способен выдерживать и распределять постоянные нагрузки.

Анкер представляет собой высоконадежное крепежное изделие, которое применяется в строительных монтажных работах. Например, анкерный болт (Рис.1) может использоваться для крепежа тяжеловесных конструкций к строительному камню, кирпичу и бетону. В чем заключается крепление с помощью анкера? Прежде всего высверливают отверстие, затем в него вставляют гильзу, а уже в гильзу вставляют крепежную деталь. Ею может быть болт, шпильки, шурупы.

Применение грунтовых анкеров возможно в различных грунтах <#"1.files/image002.gif">

где Б - вес балласта под водой;

Км - коэффициент безопасности по материалу, зависящий от вида балластировки и определяемый по таблице 2;

К у.л - коэффициент надежности при расчете устойчивости положения трубопровода против всплытия (коэффициент устойчивости на всплытие), который принимается по таблице 3;

А - расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод с учетом изоляции и футеровки (Архимедова сила), которая определяется по формуле:

Q - вес единицы длины трубы с учетом изоляции, футеровки и перекачиваемого продукта (на воздухе):

составляющие вышеприведенной формулы определяются по формулам:

Таблица 2

Таблица 3

При балластировке трубопроводов металлическими винтовыми анкерными устройствами расчетное усилие (допускаемая нагрузка) определяется по формуле:

где Zа - число анкеров в одном анкерном устройстве;

Кгр - коэффициент несущей способности грунта, в котором находятся лопасти анкеров; (таблица 4)

ma - коэффициент условий работы анкерного устройства принимается равным 0,5 при Za<2 и 0,4 при Za>2;

Na - максимальная (критическая) нагрузка на один винтовой анкер, завинченный в грунт I группы на глубину не менее 6 диаметров лопасти (таблица 5).

Значение коэффициента Кгр Таблица 4

Максимальная нагрузка на один винтовой анкер Na, кгс Таблица 5

Несущая способность анкера:

Расстояния между анкерами:

Дополнительно определяется расстояние между анкерами из условия прочности:

где

R2 -расчетное сопротивление трубной стали;

W - осевой момент сопротивления поперечного сечения трубы;

Pпл - распределенная нагрузка на участке, свободном от грузов-( положительная плавучесть);

где Vв - объем воды, вытесненный 1 м трубы с учетом изоляции;

При la> lamax принимается значение lamax.

Несущая способность заглубленного винтового анкера диаметром d, длиной l, заглубленного в грунт с объемным весом γвст, на глубину h, равна:

где

φ -угол внутреннего трения грунта;

α - угол наклонного троса к горизонту (принимается равным 20-30º);

k - коэффициент запаса, к=1,2.

Параметры анкера и грунта

Несущая способность анкеров со стержневыми оттяжками составляет 150-500 кН, с трубчатыми 300-1500 кН, а с проволочными 500-2500кН.

4. Размещение анкерных устройств вдоль трубопровода

При организации труда рабочих, выполняющих разметку мест установки анкеров, выгрузку и раскладку на бреме траншеи анкеров и комплектующих элементов (соединительных поясов, защитных ковриков и футеровочных матов), предусматривается применение трактора Т-130 с металлическими санями.

Основные показатели производительности труда при разметке мест установки анкеров, выгрузке и раскладке анкеров и комплектующих элементов на берме траншеи:

Работы по разметке мест для завинчивания анкеров, выгрузке и раскладке анкеров и комплектующих элементов на бреме траншеи (вдоль участка трубопровода) выполняются в соответствии со схемой (Рис.6) в следующей технологической последовательности:

- разметка мест установки анкеров;

- выгрузка и раскладка анкеров на бреме траншеи;

- обслуживание трактора;

- перемещение к следующему месту установки анкеров.

До начала работ по завинчиванию анкеров в грунт дна траншей необзодимо:

·        Уложить участок трубопровода в траншею;

·        Произвести разметку и обозначение мест установки анкеров в соответствии с проектом;

·        Поставить и разложить готовые анкеры в обозначенных местах.

Работы по завинчиванию анкеров в грунт дна траншеи выполняются в соответствии со схемой в следующей последовательности:

·        Запасовка тяги анкера в штангу вращетеля;

·        Завинчивание анкеров в грунт;

·        Вытаскивание штанги вращателя из грунта;

·        Переезд к следующему месту установки анкеров.

Расстояния между анкерами в ряду и между рядами зависят от крепости пород, типа анкера, ширины выработки, их определяют расчетом. Однако два анкера диаметром 12 мм нельзя располагать на расстояние ближе, чем 10 диаметров друг от друга, так расстояние между двумя 12-мм анкерами должно быть не меньше 12 см (12х10=120 мм).

5. Организация и технология проведения работ по закреплению анкеров

А. Механизация производства работ

При производстве работ по установке анкерных устройств на трубопроводе необходимо соблюдать следующие допуски:

·        глубина установки анкеров в грунт менее проектной не допускается. Возможно перезаглубление анкеров до 20 см;

·        увеличение расстояний между анкерными устройствами по сравнению с проектными не допускается. Возможно сокращение расстояний между указанными устройствами до 0,5 м;

·        относительные смещения анкеров между собой в устройстве не должны превышать 25 см;

·        расстояния от трубы в свету до анкерной тяги не должны превышать 50 см.

Механизация закрепления трубопровода анкерными устройствами зависит от их типа, диаметра трубопровода и условий проведения работ. Наибольшее распространение получили винтовые анкеры с диаметром лопасти 150-500 мм, для завинчивания которых используют машины типа ВАГ, МБТА, МЗВК.

Вращатели анкерные гидравлические ВАГ101, ВАГ203, ВАГ204 представляют собой навесное оборудование на тракторах Т-100М или Т-130Г, ВАГ201 - на экскаваторе Э304В, ВАГ202 - на трубоукладчиках Т1224В или Т1530В, ВАГ205 - на трелевочном тракторе ТДТ-55

(Рис.7; Рис. 8)

Рабочим органом машин является вращатель, состоящий из гидравлического двигателя и редуктора. Максимальный крутящий момент, развиваемый вращателями ВАГ202, ВАГ203 и ВАГ204, составляет 19,6 кН/м. К вспомогательному оборудованию, используемому при завинчивании анкеров, относятся траншейный кессон КТ-1, применяемый в обводненных районах для закрепления трубопровода к анкерам хомутами, комплект оборудования КРГ1 с паровой передвижной установкой или паропреобразователь Д-563 для разработки вечномерзлых грунтов перед завинчиванием анкеров. Несущая способность анкерных устройств контролируется динамометром ДКА-351.

Реактивный момент, возникающий при завинчивании анкеров, воспринимается стрелой экскаватора или специальной шарнирной рамой, укрепленной одним концом на корпусе редуктора, а другим - на стреле навесного оборудования.

В комплект машин и оборудования входят также сварочный агрегат АСБ1 или СДАУ для сварки анкеров с хомутом и битумоплавильный котел ИСТЗБ для нанесения защитного битумного покрытия на поверхность хомутов анкеров

Б.Закрепление трубопроводов в зимний и летний периоды строительства

Анкеры погружаются в грунт в летнее время, как правило, после укладки трубопровода в траншею. В зимний период установку анкеров, в основном, осуществляют сразу же после разработки траншеи. При этом выполняется комплекс мероприятий, обеспечивающий сохранность изоляционного покрытия трубопровода при укладке последнего в траншею. Закрепление трубопровода необходимо производить после укладки его на проектные отметки. Соединение силовых поясов с анкерными тягами следует осуществлять путем их сварки или с помощью самозаклинивающихся устройств.

При производстве работ по установке анкерных устройств на трубопроводе необходимо соблюдать следующие допуски:

1.      Глубина установки анкеров в грунт менее проектной не допускается. Возможно перезаглубление анкеров до 20 см;

2.      Увеличение расстояний между анкерными устройствами по сравнению с проектными не допускается.

3.      Возможно сокращение расстояний между указанными устройствами до 0,5 м;

4.      Относительные смещения анкеров между собой в устройстве не должны превышать 25 см;

5.      Расстояния от трубы в свету до анкерной тяги не должны превышать 50 см.

Постоянные анкеры не следует применять в грунтах, обладающих сильной и очень сильной агрессивностью к бетону. Постоянные анкеры, как правило, следует конструировать со свободной тягой в заделке (тип II), так как в этом случае при работе анкера цементный камень в заделке работает на сжатие, что исключает появление трещин в цементном камне и, как следствие, предохраняет анкерную заделку от коррозии.

Инъекция может осуществляться при помощи инъекционной трубки, манжетной колонны или через обсадные трубы. Инъекционные трубки следует выполнять из цельнотянутых стальных труб, рассчитанных на давление 10 МПа, с проходным отверстием диаметром не менее 8 мм. Отверстия в трубке для инъекцирования раствора должны иметь диаметр 6-8 мм. Наиболее эффективный способ закрепления оттяжек опор без нарушения естественной структуры грунта - применение винтовых анкеров. Интенсивно внедрять винтовые анкера на строительстве линий электропередач стали в 1960-1965 гг., но основное внимание при разработке уделялось винтовым сваям, так как они давали большой экономический эффект при применении в фундаментах. Конструкция винтовых свай представляла собой чугунную лопасть, укрепленную на железобетонном стволе кольцевого сечения. Крутящий момент на сваю передавался с помощью металлического ключа, расположенного в теле сваи. Винтовая часть была одновитковой, ее лопасть имела постоянную ширину s пределах витка и значительную толщину в корне консоли. Для завинчивания требовалась пригрузка осевой силой и значительная величина {10-13 тем) крутящего момента. При завинчивании свай специальной установкой МЗС-13 было много неполадок, конструкция свай требовала доработки. Использование винтовых свай такой конструкции не дало ожидаемого эффекта и было признано нецелесообразным. Интерес проектировщиков к винтовым анкерам возник вновь, после того, как в институте ВНИ-Иземмаш была разработана установка, получившая шифр «Анкер». Этой установкой можно было не только завинчивать анкера, но и бурить лидерные скважины.

Рис.9 Винтовой анкер с конической частью для обычного грунта.

1-рым-упор;2-цилиндрический ствол;3-винтовая лопасть;4-конический наконечник.

До настоящего времени многие специалисты считали применение винтовых анкеров нецелесообразным, так как при завинчивании их с помощью ключа нарушается естественная структура грунта, снижается несущая способность, в результате возрастает деформативность анкерного закрепления. Однако, экспериментальные исследования, выполненные в СЗЭСП, подтвердили высокую несущую способность винтовых анкеров при их малой деформативности. Анкер такой конструкции внедряется в грунт практически без пригружающей силы и имеет хорошее зацепление с грунтом благодаря описанной конфигурации винтовой лопасти. Для захвата ключом при погружении анкера в грунт на стволе предусмотрен рым, с которым соединяется U-образный болт.

Страницы: 1, 2