Введение к работе
Актуальность проблемы. Основные объемы добычи нефти и газа іа ближайшую перспективу приходятся на районы Западной Сибири. Тоэтому сохраняется необходимость транспортировки углеводородного :ырья к местам его переработки и потребления в промышленные регионы гграны.
В связи с этим одними из главных задач строительства рубопроводных систем являются обеспечение высоких темпов и говышение качества строительства в сложных природно-климатических 'словиях. Решение этих задач зависит от принятия прогрессивных гроектных решений, применения новых материалов и конструкций, ювышёния уровня механизации работ, внедрения более эффективных ехнологий и методов организации производства. Поэтому сооружение рубопроводных магистралей высокими темпами с соблюдением хшпяёкса требований по качеству строительства представляет гсключительно сложную задачу, решение которой возможно только на існове разработки и внедрения комплекса наиболее эффективных ехнических, технологических и организационных мероприятий.
Однако при высоких темпах строительства должна ібеспечиваться и высокая надежность трубопроводных систем, їадежность трубопровода зависит оіт большого "числа факторов, из оторых наиболее значимым является обеспечение устойчивости юложения трубопровода в процессе эксштуатации,'что позволяет повысить їадежность объекта и свести к минимуму вероятность негативных оздействий на окружающую среду.
Решение указанной проблемы в настоящее время предусматривается
основном за счет использования различных балластирующих
онструкций и анкерных устройств, однако их использование зачастую
связано со значительными затратами материальных и трудовых ресурсов. Стоимость балластирующих и закрепляющих устройств в отдельных случаях составллет 20 - 30 процентов от сметной стоимости строительства трубопровода. Монтаж этих устройств весьма трудоемок, особенно в случаях заполнения траншеи водой. Основные исследования и конструкторские работы направлены на совершенствование балластирующих грузов и анкерных устройств: снижение их материалоемкости, улучшение функциональных свойств, облегчение процессов монтажа.
Цель работы - разработка метода балластировки трубопроводов, основанного на рациональном использовании геологической среды, взаимодействующей с трубопроводом, использовании новых конструкций балластирующих устройств, направленных на повышение эффективности трубопроводного строительства.
В работе решены следующие основные задачи:
1. На основании анализа теории и практики применения различных способов балластировки трубопроводов с использованием грунтов обратной засыпки предложена классификация способов балластировки газопроводов на основе вероятностных методов отказа, которая позволяет: систематизировать многообразие конструкций балластирующих устройств с использованием грунта засыпки;
на стадии проектирования для конкретных условий трассы газопровода выбрать оптимальный вариант балластировки, отвечающий требованиям надежности при минимальных затратах;
в процессе строительства изменить проектную балластировку на вариант, обеспечивающий сокращение затрат при сохранении данного уровня надежности, либо улучшающий показатели надежности;
сформулировать требования к технико-экономическим показателям вновь разрабатываемых способов балластировки.
2. В результате проведенных исследований по изучению влияния физико - механических параметров грунтов засыпки на величшгу удерживающей способности грунтов обратной засыпки трубопроводов, взаимодействия трубопровода с грунтом обратной засыпки и резинотканевыми анкерными устройствами разработаны способы закрепления трубопроводов на проектных отметках с использованием грунтов обратной засыпки и в сочетании с резинотканевыми анкерными устройствами, разработана конструкция резинотканевого анкерного устройства. Получены зависимости для расчета удерживающей способности грунтов обратной засыпки и в сочетании с резинотканевыми анкерными устройствами.
. 3. На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований естественных режимов подземных вод по трассе газопровода и прилегающего к ней грунтового массива разработана методика гидрогеологического прогноза обводнения траншеи при сооружении трубопроводов, целью которого является определение расчетного прогноза уровня грунтовых вод и прогноз изменения уровня воды в траншее с момента ее разработки. Разработаны алгоритмы расчетов притоков поверхностных и грунтовых вод в строительную траншею, а также алгоритмы расчета наполнения траншеи водой.
4:--На базе теоретических и экспериментальных исследований по дзучешпо влияния обводненных грунтов на стабилизацию положения грубопроводов разработана технология закрепления трубопроводов в троектном положений с использованием грунтов обратной засыпки в зочетании с резинотканевыми анкерными устройствами на основе тэдрогеодогического прогноза.
5. На основании результатов экспериментальных исследований шработана методика оперативного контроля качества физико -механических параметров грунтов обратной засыпки трубопроводов.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые результаты:
-
Предложена классификация способов балластировки газопроводов на основе вероятностных методов отказа, которая позволяет выбрать оптимальный вариант балластировки с требуемым уровнем надежности, как на стадии проектирования, так и в процессе строительства.
-
Разработана методика определения удерягавающей способности грунтов обратной засыпки трубопроводов в сочетании с резинотканевыми анкерными устройствами.
-
Разработана методика гидрогеологического прогноза обводнения траншеи при строительстве трубопроводов.
-
Разработана методика оперативного контроля качества физико-механических параметров грунтов обратной засыпки трубопроводов.
На защиту выносятся теоретические обобщения и практические рекомендации по разработке классификации, методики расчета балластирующих устройств, их конструкции и технологии балластировки трубопроводов с использованием грунтов обратной засыпки я геосинтетических материалов.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Научные результаты, полученные в работе, нашли применение при строительстве газопроводов Ямбург-Поволжье, Омск-Новосибирск, Торжок-Долина, газопроводов-отводов к п.Старосубханкулово, к р.ц. В.Татышлы. Использование для балластировки грунтов обратной засыпки трубопроводов и в сочетании с резинотканевыми анкерными устройствами взамен железобетонных пригрузов и винтовых анкерных устройств позволило получить экономический эффект в размере 4870811 рублей в ценах 1984 года.
Рекомендации по балластировке трубопроводов фунтом обратной засыпки и в сочетании с резинотканевыми анкерными устройствами воиїли в 5 руководящих документов. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
- научно - техническом совете Миннефтегазстроя по вопросам
балластировки трубопроводов (г.Москва, 1989 г.);
научно - технической конференции «Передовой опыт в области балластировки трубопроводов» (Уралтрубопроводстрой, г.Уфа, 1989 г.);
научно - технической конференции «Совершенствование технологии строительства магистральных трубопроводов» (ВДНХ, г.Москва, 1990 г.);
- Межведомственном совещании по вопросам строительства газопровода
Омск - Новосибирск (г.Омск, 1990 г.);
Межведомственной конференции «Совершенствование системы нормативно-технической документации по проектированию, строительству и эксплуатации нефтегазопроводов» (ВНИИСТ, г.Москва, 1992 г.);
- Международном симпозиуме по армированию грунтов IS Kyushu'96
(Япония, г.Фукуока, 1996 г.);
- Международной конференции Акмола-Геотехника-97 «Проблемы
фуігдаментостроеігая в грунтовых условиях повой столицы» (Республика
Казахстан, г.Акмола, 1997 г.).
Публикации. По теме диссертации В работеопубликовано 13 работ, в том числе 1 обзор, 1 изобретение, 1 патент.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и списка литературы, включающего 121 наименование. Она содержит 168 страниц машинописного текста, включая 31 рисунок, 25 таблиц.
