Балластирующее устройство для трубопровода

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении магистральных трубопроводов в мерзлых грунтах на уклонах трассы.

Задачей полезной модели является снижение материалоемкости балластирующего устройства на единицу его полезного объема и повышение надежности балластировки трубопровода.

Балластирующее устройство для трубопровода представляет собой заполненный балластом полый седловидный П-образный короб, выполненный из гибкого полосового материала, частично пропитанного твердеющим составом и состоящий из взаимодействующей с трубопроводом седловидной части, сопряженной с боковыми стенками, ограниченными по торцам парой поперечных П-образных стенок, а сверху охваченными по периметру усиливающим поясом, при этом частично пропитанные твердеющим составом П-образные стенки выполнены полностью перекрывающими траншею по ее ширине с натяжением по периметру П-образного короба и прикреплением усиливающего пояса к стенкам траншеи. В качестве гибкого полосового материала применяют геотекстильный материал, а в качестве твердеющего состава полиэфирную смолу. Усиливающий пояс выполнен в виде петли из геотекстильного материала с вложенной и пришитой упрочняющей лентой из технической ткани. 2 з.п. ф-лы, 4 илл.

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении магистральных трубопроводов в мерзлых грунтах на уклонах трассы.

Известен утяжелитель трубопровода [1], состоящий из двух металлических рам, обтянутых снаружи технической тканью и связанных с трубопроводом силовыми поясами.

Недостатки утяжелителя [1] состоят в следующем. Металлические элементы могут повреждать защитное покрытие трубопровода в период его эксплуатации. Кроме того, данное устройство требует значительных трудозатрат при сборке. Далее, засыпаемый грунт натягивает техническую ткань, что создает в ней повышенные растягивающие напряжения, поэтому ткань должна обладать значительной прочностью на разрыв, а это предполагает повышенную ее стоимость.

В качестве прототипа нами выбран утяжелитель трубопровода [2], выполненный в виде полого седловидного П-образного короба из гибкого полосового материала, пропитанного твердеющим составом, состоящего из седловидной части, взаимодействующей с трубопроводом, сопряженной с боковыми и поперечными стенками, сверху по периметру снабженными силовым поясом, а снизу образующими боковые карманы.

Для балластировки трубопровода в обводненной траншее применяют вариант утяжелителя [2] без пропитки карманов твердеющим составом.

Недостатки устройства [2] состоят в следующем. Пропитка всего устройства или основной его части сопровождается значительными затратами дорогостоящего твердеющего полимерного состава, что приводит к существенному росту стоимости утяжелителя в расчете на единицу полезного объема. Далее, при засыпке утяжелителя динамическое воздействие грунта вызывает опасные напряжения изгиба в местах сопряжения боковых и поперечных стенок, могущие вызвать растрескивание короба с последующим разрывом стенок в этих местах.

Кроме того, установленный и засыпанный балластом утяжелитель не перекрывает полностью траншею по ширине, поэтому при эксплуатации трубопровода на уклонах трассы, сложенных мелкодисперсными грунтами, возможен их унос с размыванием траншеи продольными водотоками.

Задачей полезной модели является снижение материалоемкости балластирующего устройства на единицу его полезного объема и повышение надежности балластировки трубопровода.

Техническим результатом полезной модели, достигаемым при балластировке трубопровода, является обеспечение его устойчивости против всплытия, а также предотвращение уноса грунтов вдоль траншеи на уклонах местности.

Поставленная задача в балластирующем устройстве для трубопровода в виде заполненного балластом полого седловидного П-образного короба, выполненного из гибкого полосового материала, частично пропитанного твердеющим составом и состоящего из взаимодействующей с трубопроводом седловидной части, сопряженной с боковыми стенками, ограниченными по торцам парой поперечных П-образных стенок, а сверху охваченными по периметру усиливающим поясом, решается тем, что частично пропитанные твердеющим составом П-образные стенки выполнены полностью перекрывающими траншею по ее ширине, с натяжением по периметру и прикреплением усиливающего пояса к стенкам траншеи.

Задача также решается тем, что в качестве гибкого полосового материала применяют геотекстильный материал, а в качестве твердеющего состава - полимерную смолу.

Задача также решается тем, что усиливающий пояс выполнен в виде петли из геотекстильного материала с вложенной и пришитой упрочняющей лентой из технической ткани.

Балластирующее устройство для трубопровода показано на фиг.1-4.

На фиг.1 представлен общий вид балластирующего устройства, установленного на трубопровод, находящийся в траншее без засыпки; на фиг.2 - представлено поперечное сечение траншеи с балластирующим устройством; на фиг.3 - узел крепления балластирующего устройства к стенке траншеи; на фиг.4 - фрагмент крепления складки усиливающего пояса к стенке траншеи.

Балластирующее устройство представляет собой полый установленный на трубопровод 1 в траншее 2 седловидный П-образный короб, состоящий из седловидной части 3, сопряженной с боковыми стенками 4,5, ограниченными по торцам парой поперечных П-образных стенок 6 с частичной пропиткой по площади 7 твердеющим составом, а по верхнему торцу П-образный короб снабжен усиливающим поясом 8, содержащим упрочняющую ленту 9 и натянутым по периметру короба с применением фиксирующих элементов 10, внедренных в массив грунта 11.

Установка балластирующего устройства на трубопровод производится в траншее. К месту установки балластирующее устройство доставляется в виде сложенного пакета, который расправляют на трубопроводе 1, раздвигая на нем пропитанные твердеющим составом стенки 7, формируя седловидную часть 3 и боковые стенки 5, обращенные к трубопроводу 1. Затем формируют прямоугольный периметр верхней части балластирующего устройства путем натяжения усиливающего пояса 8 и прикрепления его к стенкам траншеи 2 с применением фиксирующих элементов 10, внедряемых в массив грунта 11. При этом образуются боковые стенки 4 и поперечные П-образные стенки 6, включая площади 7, а также донные участки балластирующего устройства. В случае несимметричного расположения трубопровода в траншее по ее ширине, например, a₂>a₁ (см. фиг.2), длину L балластирующего устройства формируют вдоль стороны трубопровода с большим размером, т.е. со стороны размера а₂, а излишек длины усиливающего пояса 8 со стороны размера a₁ приводят к размеру L путем образования местной складки, зафиксированной элементом 10 (см. фиг.4).

Пример: Определить удельную материалоемкость и удельную стоимость материалов заявляемого устройства, а также грунтоемкость группы этих устройств, установленных вплотную на участке газопровода диаметром 1420 мм и сопоставить полученные параметры с утяжелителем по прототипу. Исходные данные по прототипу [2] выбираем в соответствии с работой [3]: длина L=1,82 м, ширина в=2,64 м, высота h=1,62 м, объем V₁=3,90 м³ (до верхнего среза), площадь поверхности S=17,7 м², пропитка твердеющим составом - сплошная, стоимость материалов c₁ и с ₂ назначаем условно, но в диапазоне реальных цен - геотекстильный материал без пропитки с₁=70 руб./м², с пропиткой с₂=400 руб./м², длина группы _гр=18,2 м (n=10 штук в группе), траншея выполнена в мерзлом грунте прямоугольного сечения шириной В=3,2 м.

Удельная материалоемкость к_мат равна:

.

Удельная стоимость материалов к_ст равна:

.

Грунтоемкость группы устройств по прототипу [2]:

V_гр=n·V₁=10·3,9=39 м³.

Назначаем размеры заявляемого устройства: L=3 м; В=3,2 м; h₁=1.6 м; в=2,0 м; h=1,5 м.

Объем устройства равен:

.

Площадь поверхности S₁ равна:

Удельная материалоемкость к_мат равна:

.

Для определения удельной стоимости материалов необходимо определить площадь пропитанных стенок S_пр и непропитанных S_НПР при S_пр+S_НПР =S₁=32,5 м².

;

S_РПР=32,5-2,8=29,7 м² .

Удельная стоимость материалов к_ст равна:

.

Грунтоемкость группы устройств длиной 18,0 м (шесть устройств вплотную) равна:

V _гр=n·V₁=6·9,96=59,8 м³.

Результаты расчета показывают, что заявляемое балластирующее устройство является более эффективным, чем прототип по приведенным параметрам: удельная материалоемкость снизилась в 1,39 раза, удельная стоимость материалов снизилась в 5,56 раза, а грунтоемкость балластирующих устройств при групповой установке одинаковой протяженности повысилась в 1,53 раза. Данный параметр впрямую определяет балластирующую способность грунтозаполняемых балластирующих устройств.

Таким образом, заявляемое балластирующее устройство обладает рядом преимуществ перед известными аналогами, решает поставленные задачи и является технически и экономически эффективным устройством для балластировки трубопроводов на уклонах трассы.

Источники информации

1. Авт. свид. 1551930 SU, МПК F16L 1/02. Утяжелитель трубопровода / Е.Я.Плешаков. - 4193227/29-29; заявл. 09.02.1987; опубл. 23.03.1990, Бюл. 11.

2. Пат. 2047035 RU, МПК F16L 1/06. Утяжелитель трубопровода и способ его балластировки / В.Н.Лисин, В.М.Шарыгин, Н.Н.Цибенко, Г.Н.Поляков, А.Я.Яковлев, М.Б.Катранов. - 5060682/29; заявл. 29.06.1992; опубл. 27.10.1995, Бюл. 30.

3. Шарыгин В.М., Яковлев А.Я., Прокладка и балластировка газопроводов в сложных условиях. - М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2009. - 214 с.

1. Балластирующее устройство для трубопровода в виде заполненного балластом полого седловидного П-образного короба, выполненного из гибкого полосового материала, частично пропитанного твердеющим составом и состоящего из взаимодействующей с трубопроводом седловидной части, сопряженной с боковыми стенками, ограниченными по торцам парой поперечных П-образных стенок, а сверху охваченными по периметру усиливающим поясом, отличающееся тем, что частично пропитанные твердеющим составом П-образные стенки выполнены полностью перекрывающими траншею по ее ширине с натяжением по периметру П-образного короба и прикреплением усиливающего пояса к стенкам траншеи.

2. Балластирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве гибкого полосового материала применяют геотекстильный материал, а в качестве твердеющего состава - полиэфирную смолу.

3. Балластирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что усиливающий пояс выполнен в виде петли из геотекстильного материала с вложенной и пришитой упрочняющей лентой из технической ткани.