Перекладка двухниточного газопровода на переходе через реку Москва в районе города Жуковский методом наклонно-направленного бурения
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, 6, 7
|