Перекладка двухниточного газопровода на переходе через реку Москва в районе города Жуковский методом наклонно-направленного бурения

нагрузок силового и деформационного нагружения:

3.2.1.

[pic]

где: ? = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом

участке;

? = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

?оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при

его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение ?пps

для руслового участка перехода:

[pic]

[pic]

?прs = 7,89 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение ?пps для береговых участков перехода:

[pic]

?пps = 1,86 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО

СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА

Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода

определяется соблюдением условия:

[pic]

где: ? = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское

основание;

[pic] (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: ?i – коэффициенты приведения нагрузок,

Qi - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

[pic] (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Егр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Ре - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды Pw,

(МПа).

[pic]

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

[pic] (н/м),

где: krp - принимается по таблице 8;

- от собственного веса газопровода:

Q2 = l,l . qq, (н/м);

- от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О3 = l,2 . qwi, (н/м);

- от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q4 = l,4 . qy . de . kн, (н/м);

где [pic]

- от подвижных транспортных средств:

Qs = ?т . qт . qe, (н/м);

где ?т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

qт - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

[pic]

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

[pic]

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

[pic]

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы

обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется

условием:

[pic]

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее

из двух значений:

[pic]

При меженном уровне воды в реке:

[pic]

При высоком уровне воды в реке:

[pic]

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода

обеспечена.

MRS = 10,0 МПа

Модуль ползучести материала труб Е (te) принимается по графику в

зависимости от температуры эксплуатации газопровода te и напряжения в

стенке трубы ?

Tэ-tф=0-10=10 OC

[pic]

где SDR - стандартное размерное отношение;

Р- рабочее давление , МПа;

Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(? =2,2.10-4,(OC)-1

Коэффициент Пуассона материала труб ? = 0,43

Предел текучести при растяжении ?Т =21 МПа

Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ.

Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового

нагружения:

[pic]

0,4 MRS =0,4 . 10,0 = 4Мпа где,MRS-минимальная длительная прочность

[pic] = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок

силового и деформационного нагружения:

[pic]

Где: Е(t) – модуль ползучести материала труб при температуре

эксплуатации , Мпа

d-наружный диаметр газопровода , м;.

? = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

? = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

?оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при

его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение ?пps

для руслового участка перехода:

[pic]

[pic]

?прs = 7,81 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение ?пps для береговых участков перехода:

[pic]

?пps = 1.465 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО

СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА

Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода

определяется соблюдением условия:

[pic]

где:

? = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

[pic] (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: ?i – коэффициенты приведения нагрузок,

Qi - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

[pic] (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Егр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Ре - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды Pw,

(МПа).

[pic]

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

[pic] (н/м),

где: krp - принимается по таблице 8;

- от собственного веса газопровода:

Q2 = l,l . qq, (н/м);

- от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О3 = l,2 . qwi, (н/м);

- от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q4 = l,4 . qy . de . kн, (н/м);

Где: qq-собственный вес единицы длинны газопровода ,н/м

qq= M*g= 15.8*9.81=155 н/м;

qwi = п/4*рw*g*de2=3.14/4*1000*9.81*0.05=389.85 н/м

qwi -выталкивающая сила на единицу длинны газопровода

qy -интенсивность равномерной распределённой нагрузки на поверхности

грунта , н/м

qy= р*g*de*hw;

[pic]

- от подвижных транспортных средств:

Qs = ?т . qт . qe, (н/м);

где ?т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

qт - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

[pic]

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

[pic]

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

[pic]

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы

обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется

условием:

[pic]

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее

из двух значений:

|[pic] |

При меженном уровне воды в реке:

[pic]

При высоком уровне воды в реке:

[pic]

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода

обеспечена.

MRS = 10,0 МПа

Модуль ползучести материала труб Е (te) принимается по графику в

зависимости от температуры эксплуатации газопровода te и напряжения в

стенке трубы ?

Tэ-tф=0-0=0 OC

[pic]

где SDR - стандартное размерное отношение;

Р- рабочее давление , МПа;

Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(? =2,2.10-4,(OC)-1

Коэффициент Пуассона материала труб ? = 0,43

Предел текучести при растяжении ?Т =21 МПа

Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ.

Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового

нагружения:

[pic]

0,4 MRS =0,4 . 10,0 = 4Мпа где,MRS-минимальная длительная прочность

[pic] = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок

силового и деформационного нагружения:

[pic]

Где: Е(t) – модуль ползучести материала труб при температуре

эксплуатации , Мпа

d-наружный диаметр газопровода , м;.

? = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

? = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

?оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при

его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение ?пps

для руслового участка перехода:

[pic]

[pic]

?прs = 7,34 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение ?пps для береговых участков перехода:

[pic]

?пps = 0.995 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО

СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА

Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода

определяется соблюдением условия:

[pic]

где:

? = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

[pic] (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: ?i – коэффициенты приведения нагрузок,

Qi - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

[pic] (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Егр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Ре - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды Pw,

(МПа).

[pic]

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

[pic] (н/м),

где: krp - принимается по таблице 8;

- от собственного веса газопровода:

Q2 = l,l . qq, (н/м);

- от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О3 = l,2 . qwi, (н/м);

- от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q4 = l,4 . qy . de . kн, (н/м);

Где: qq-собственный вес единицы длинны газопровода ,н/м

qq= M*g= 15.8*9.81=155 н/м;

qwi = п/4*рw*g*de2=3.14/4*1000*9.81*0.05=389.85 н/м

qwi -выталкивающая сила на единицу длинны газопровода

qy -интенсивность равномерной распределённой нагрузки на поверхности

грунта , н/м

qy= р*g*de*hw;

[pic]

- от подвижных транспортных средств:

Qs = ?т . qт . qe, (н/м);

где ?т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

qт - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

[pic]

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

[pic]

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

[pic]

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы

обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется

условием:

[pic]

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее

из двух значений:

|[pic] |

При меженном уровне воды в реке:

[pic]

При высоком уровне воды в реке:

[pic]

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода

обеспечена.

6.2. РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРОХОДКИ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

6.2.1. Исходя из закона равновесия сил взаимодействия – усилие проходки

пилотной скважины определяют, как сумму всех видов сил сопротивления

движению буровой головки и буровых штанг в пилотной скважине:

[pic] (27)

где: [pic] - лобовое сопротивление бурению (сопротивление движению буровой

головки в грунте) с учетом искривления пилотной скважины;

[pic]- сила трения от веса буровых штанг (в скважине);

[pic] - увеличение силы трения от силы тяжести грунта зоны естественного

свода равновесия (по М.М. Протодьяконову);

[pic] - увеличение силы трения от наличия на буровых штангах выступов за

пределы наружного диаметра;

[pic] - дополнительные силы трения от опорных реакций;

[pic] - сопротивление перемещению буровых штанг в зоне забуривания за счет

смятия стенки скважины;

[pic] - сопротивление на выходе при переходе от криволинейного движения к

прямолинейному.

Расчет усилия проходки пилотной скважины выполняется для двух пограничных

состояний:

при благоприятных условиях: при наличии качественного бурового раствора,

отсутствие фильтрации раствора в грунт при хорошо сформированной и

стабильной пилотной скважине;

при неблагоприятных условиях: при обрушении грунта по длине пилотной

скважины и фильтрации бурового раствора в грунт.

6.2.2. Лобовое сопротивление бурению [pic] рассчитывается по формуле:

[pic][pic] (28)

где: [pic] - сила сопротивления бурению, Н;

Ii – текущая длина пилотной скважины при бурении от точки забуривания до

выхода пилотной скважины из земли (от 0 до I), м;

R – радиус кривизны пилотной скважины, м;

[pic] - условный коэффициент трения вращающегося резца о грунт

рассчитывается по формуле:

[pic] (29)

где: fp – коэффициент трения резца о грунт;

dr – диаметр буровой головки, м;

h – подача на оборот рассчитывается по формуле:

[pic] (30)

где: (- скорость бурения, м/мин;

( - угловая скорость бурения, об./мин.

Сила сопротивления бурению [pic] при разрушении грунта вращающейся буровой

головкой рассчитывается по формуле:

[pic] [pic] (31)

[pic]где: С0 – коэффициент сцепления грунта, Н/м2 (Па);

[pic]m – ширина резца, м;

[pic]ер – глубина врезания (вылет резца), м;

[pic]( - угол внутреннего трения грунта, радиан.

6.2.3. Сила трения от веса буровых штанг в пилотной скважине [pic]

рассчитывают по формуле:

[pic] (32)

где: qш – погонный вес буровых штанг за вычетом выталкивающей силы бурового

раствора, Н/м;

R – радиус кривизны бурового канала, м;

I – длина пилотной скважины, м;

Ii – текущая длина пилотной скважины, м.

[pic] - углы в радианах (1 радиан – 57,30)

[pic] - условный коэффициент трения вращающихся буровых штанг о грунт,

смоченный буровым раствором рассчитывается по формуле:

[pic] (33)

где: dш – наружный диаметр буровых штанг, м;

fш – коэффициент трения штанг о грунт, смоченный буровым раствором.

Погонный вес штанг qш (за вычетом выталкивающей силы бурового раствора)

рассчитывается по формуле:

[pic] (34)

где: (ш – удельный вес материала штанг, Н/м3;

(ж – удельный вес бурового раствора, Н/м3;

(ш – толщина стенки штанги, м.

6.2.4. Для наиболее точного расчёта разбиваем кривую на прямолинейные и

криволинейные участки по прохождению участок газопровода на разных слоях

грунта.

Расчет усилия [pic] - увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны

естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) [pic]

рассчитывается по формуле:

[pic] (35)

где: qг – погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М.

Протодьяконову), который рассчитывается по формуле:

[pic] (36)

где: ? – коэффициент бокового давления;

k – коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который

рассчитывается по формуле:

а) [pic] - благоприятных условиях (37)

б) [pic] - при неблагоприятных условиях (38)

где: ? – угол внутреннего трения грунта, радиан;

[pic] - объемный вес грунта с учетом разрыхления при гео обрушении на

буровые штанги, который рассчитывается по формуле:

[pic] (39)

ъ

где: [pic] - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

Расчет усилия [pic] - увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны

естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) [pic]

рассчитывается по формуле:

[pic] (35)

где: qг – погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М.

Протодьяконову), который рассчитывается по формуле:

[pic] (36)

где: ? – коэффициент бокового давления;

k – коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который

рассчитывается по формуле:

а) [pic] - благоприятных условиях (37)

б) [pic] - при неблагоприятных условиях (38)

где: ? – угол внутреннего трения грунта, радиан;

[pic] - объемный вес грунта с учетом разрыхления при гео обрушении на

буровые штанги, который рассчитывается по формуле:

[pic] (39)

где: [pic] - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

Расчет усилия [pic] - увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны

естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) [pic]

рассчитывается по формуле:

[pic] (35)

где: qг – погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М.

Протодьяконову), который рассчитывается по формуле:

[pic] (36)

где: ? – коэффициент бокового давления;

k – коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который

рассчитывается по формуле:

а) [pic] - благоприятных условиях (37)

б) [pic] - при неблагоприятных условиях (38)

где: ? – угол внутреннего трения грунта, радиан;

[pic] - объемный вес грунта с учетом разрыхления при гео обрушении на

буровые штанги, который рассчитывается по формуле:

[pic] (39)

где: [pic] - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

Расчет усилия [pic] - увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны

естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) [pic]

рассчитывается по формуле:

[pic] (35)

где: qг – погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М.

Протодьяконову), который рассчитывается по формуле:

[pic] (36)

где: ? – коэффициент бокового давления;

k – коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который

рассчитывается по формуле:

а) [pic] - благоприятных условиях (37)

б) [pic] - при неблагоприятных условиях (38)

где: ? – угол внутреннего трения грунта, радиан;

[pic] - объемный вес грунта с учетом разрыхления при гео обрушении на

буровые штанги, который рассчитывается по формуле:

[pic] (39)

где: [pic] - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

Расчет усилия [pic] - увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны

естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) [pic]

рассчитывается по формуле:

[pic] (35)

где: qг – погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М.

Протодьяконову), который рассчитывается по формуле:

[pic] (36)

где: ? – коэффициент бокового давления;

k – коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который

рассчитывается по формуле:

а) [pic] - благоприятных условиях (37)

б) [pic] - при неблагоприятных условиях (38)

где: ? – угол внутреннего трения грунта, радиан;

[pic] - объемный вес грунта с учетом разрыхления при гео обрушении на

буровые штанги, который рассчитывается по формуле:

[pic] (39)

где: [pic] - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

6.2.5. Дополнительные силы трения от опорных реакций при движении в

криволинейной скважине [pic] рассчитываются по формуле:

[pic] (48)

[pic] - силы трения от опорных реакций, определяющих изгиб буровых штанг

рассчитываются по формуле:

[pic] (49)

где: [pic] - модуль упругости материала штанг, Н/м2 (Па);

Вш – плечо опорных реакций буровых штанг рассчитывается по формуле:

[pic] (50)

6.2.6 Сопротивление движению при переходе от криволинейного движения к

прямолинейному [pic] рассчитывается по формуле:

[pic]

6.2.7. Полное усилие прокладки пилотной скважины рассчитывается по формуле:

а) при благоприятных условиях усилие прокладки пилотной скважины

рассчитывается по формуле:

[pic]

б) при неблагоприятных условиях (обрушении грунта по всей длине пилотной

скважины и полной фильтрации бурового раствора в грунт) усилие прокладки

пилотной скважины рассчитывается по формуле:

[pic]

Фактическое усилие прокладки пилотной скважины в реальных условиях будет

находиться между пограничными величинами: Рп(а) и Рп(б).

6.3. РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОГО УСИЛИЯ В ТРУБОПРОВОДЕ, ВОЗНИКАЮЩЕГО ПРИ ЕГО

ПРОКЛАДКЕ МЕТОДОМ ННБ

3-Й этап расширения скважины с протаскиванием трубы.

6.3.1. Общие положения

Расчеты выполнены в соответствии с методикой, указанной в приложении А

к СП42-101 - «Общие положения по проектированию и строительству

газораспределительных систем из стальных и полиэтиленовых труб» (Метод

наклонно-направленного бурения).

На русловом участке перехода через р.Москва проектом

предусматривается прокладка бестраншейным способом буровым

комплексом Навигатор D24x40a фирмы «Вермеер» газопровода из полиэтиленовых

труб ПЭ100 ГАЗ SDR9-225x25,2 ТУ 2248-048-00203536-2000 через р.Москва с

меженным горизонтом 115 м.

Технология строительства: бурение пилотной скважины dн = 110 мм,

расширение бурового канала до d = 235 мм, протаскивание газопровода с

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5