что необходимо обеспечить при прокладке газопроводов в вечномерзлых грунтах

Курсовая работа на тему «Пути обеспечения устойчивости газопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов»

Горные породы, содержащие лед и имеющие многолетние минусовые температуры, называются многолетнемерзлыми. При проведении строительных, геологоразведочных и других видов работ непременно учитываются особенности почв в условиях вечной мерзлоты и применяются специальные технологии.

Строительство в районах вечной мерзлоты осуществляется следующими методами:

· на скальных/полускальных породах применяют обычные методы — эти породы обладают значительной устойчивостью против разрушений;

· при глубине залегания промерзших оснований около 3–4 м дополнительно используются укрепления в виде столбов и свай;

· если основание разрушено трещинами, то его прочность усиливают, буря скважины и нагнетая в них пар для оттаивания льда и разогрева толщи грунта до 50°С. После этого в трещины под давлением подается цементный раствор, который затвердевает до охлаждения толщи грунта;

· если толщина льдонасыщенного грунта не менее 15 м, то его сохраняют в вечномерзлом состоянии, поскольку такой грунт является сам по себе достаточно мощным основанием для конструкций. Если же здание, строящееся на такой ледяной подложке, будет отапливаться, то необходимо защитить ледяной слой от подтаивания;

· если грунт не дает большой усадки при оттаивании, то ледяные массы оттаивают только в основании постройки, но при этом необходимо обеспечить общую устойчивость здания.

Перечисленные методы можно условно объединить в две группы: строительство, при котором грунты основания используются в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации, и строительство, при котором грунты основания используются в оттаивающем и в оттаявшем состоянии.

Поставка газа в северные регионы сопряжена с рядом сложностей, характерных именно для данной местности. В первую очередь нужно учитывать возможности доставки топлива потребителям и строительства ГНС как такового.

Существуют два вида доставки газа – в автоцистернах или баллонами. В первом случае можно использовать групповые резервуарные, а во втором – групповые баллонные установки или отдельно стоящие баллоны, расположенные в кухнях жилых помещений. При поставке и использовании топлива не должны нарушаться противопожарные нормы.

В качестве альтернативы рассматривают внедрение систем с использованием газовоздушных смесей.

Часто газоснабжение осуществляется от регазификационных установок с искусственным испарением. Такая установка включает в себя резервуары, взрывозащищенные испарители, трубопроводы, запорно-регулирующая и предохранительную арматуру систем автоматики, причем все части установки должны быть расположены в надземном отапливаемом помещении и герметично соединены между собой. При такой системе газоснабжения, для подстраховки на случай отключения электроэнергии, необходимо предусмотреть варианты подачи газа за счет естественного испарения.

Особенности климата в северных районах усложняют технологию строительство систем газоснабжения, поскольку приходится учитывать такие факторы, как влияние низких температур на систему; воздействие тепла, выделяемого установкой, на промерзший грунт; повреждения газопровода, происходящие при оттаивании и промерзании почвы.

Тема моей курсовой работы «Пути обеспечения устойчивости газопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов» является актуальной, потому что на данный момент добыча и переработка газа занимает важное место в жизни людей, и несет очень большую пользу в развитии промышленности нашей страны.

Способ прокладки газопровода выбирается в зависимости от условий. На территории жилых кварталов и в промышленных зонах часто применяют прокладку в насыпях-валиках или надземную. Если такой вид размещения газопровода по каким-либо причинам нецелесообразен, то прибегают к подземной прокладке. При этом глубина заложения не должна быть менее 0,8 м. Место залегания труб подвергают оттаиванию, грунт уплотняют и понижают уровень грунтовых вод, для того, обеспечения газопроводу устойчивости. В особо сложных случаях приходится применять дополнительные средства для обеспечения надежности системы.

В законодательстве также прописаны нормы, которым должны следовать при строительстве газопроводов в условиях вечной мерзлоты.

СНиП 42-01-2002: «Надземные и наземные газопроводы с обвалованием могут прокладываться в скальных, многолетнемерзлых грунтах, на заболоченных участках и при других сложных грунтовых условиях. Материал и габариты обвалования следует принимать исходя из теплотехнического расчета, а также обеспечения устойчивости газопровода и обвалования».

В СНиП 2.02.04-88 так и называется «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах». Кроме того, некоторые указания относительно прокладки траншей в мерзлых грунтах даются в Своде правил по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб (СП 42-101-2003) и Своде правил по проектированию и строительству газопроводов из металлических труб (СП 42-102-2004).

Упаковка продукции, отправляемой в районы Крайнего Севера (в том числе и газовое топливо) должна соответствовать ГОСТ 15846-79.

На территории городов, построенных с учетом принципов использования и сохранения мерзлоты, необходимо продумать такой способ прокладки газопровода, чтобы он не нанес вред устойчивости зданий. В таких случаях желательно применять совмещенный надземный подвод труб различного назначения, либо в вентилируемых непроходных или полупроходных каналах.

Для строительства линейной части магистральных трубопроводов используют цельнотянутые, сварные трубы отечественного и импортного производства. Поставка труб регламентируется техническими условиями ( ГОСТ Р ИСО 3183-2-2007). Для сварки труб применяют электроды отечественного и зарубежного производства, сварочную проволоку и флюс.

Электроды, сварочную проволоку и флюс применяют в соответствии со следующими стандартами:

Для антикоррозионной защиты наружной поверхности стальных магистральных трубопроводов применяют полимерные покрытия и покрытия, приготовленные на битумной основе, главным образом битумно-резиновые, наносимые на тонкий слой грунтовки.

Различают технологию и организацию работ подготовительного и основного периода. Согласно ВСН 004-88 в зависимости от организационной, технологической и экономической подготовки строительства трубопроводного объекта в подготовительном периоде следует выделять три этапа:

Технология и организация выполнения работ основного периода включает:

2) Погрузочно-разгрузочные работы;

3) Изоляционно-укладочные работы;

Более подробно по каждому виду работ изложено в ВСН 004-88.

1.4 Схемы управления проектом строительства

В настоящее время существует несколько основных схем управления проектом (рисунок 1).

1. Традиционная схема. В данной схеме управления проектом строится система подрядных отношений заказчика с исполнителями при общем руководстве управления строительством со стороны заказчика. Заказчик самостоятельно или с привлечением специализированных организаций обосновывает целесообразность возведения объекта, заказывает разработку проектно-сметной документации, производит заказ на изготовление оборудования, в необходимых случаях заказывает производство изыскания площадок, оформляет отвод земель под строительство объекта, заключает договор с генподрядной организацией, которая и осуществляет возведение объекта с привлечением в необходимых случаях субподрядчиков. Но и в процессе строительства заказчик осуществляет общее руководство. По завершении строительства заказчик организует работу по приемке объекта в эксплуатацию, а также налаживанию его работы.

2. Схема «Под ключ». При реализации данной схемы управления заказчик заключает контракт «под ключ» с объявленной стоимостью проекта с конкретным исполнителем, которым может являться проектно-строительная фирма, либо инженер, управляющий строительством объекта (менеджер-строитель).

Суть этой системы сводится к тому, что заказчик по своим требованиям осуществляет только заказ на строительство объекта исполнителю, который уже самостоятельно выполняет все работы, связанные с управлением его строительством и вводом в эксплуатацию. В качестве исполнителя выступает служба (дирекция) управления строительством, которая уже и заказывает проектирование, заключает договоры с подрядчиками, заказывает оборудование и осуществляет все остальные работы — вплоть до пуска объекта в эксплуатацию. Заказчик в этом случае принимает участие в текущем контроле качества работ и осуществляет прием уже пущенного в эксплуатацию объекта.

Схема «Заказчик-подрядчик». В основу данной схемы управления проектом заложена система управления строительством, при которой заказчик наряду с выполнением ряда общих функций (отвод земель, заказ оборудования, изыскание и т. п.) принимает непосредственное участие в проектировании и выполнении строительно-монтажных работ. Он в этом случае что-то выполняет своими силами, а остальной объем строительно-монтажных работ выполняют по договорам подрядчики и субподрядчики.

В настоящее время нефтегазовая отрасль и в частности отрасль транспорта нефти это сотни тысяч рабочих мест. При этом наблюдается большой дефицит профессионалов в этой области.

Р аньше, при наборе кандидатов на должность, работодатель предпочитал в большинстве своём работников с багажом опыта. Сейчас же ситуация изменилась и всё больше от специалиста требуются такие качества, как высокий уровень владения различными языками и сертификатов, доказывающих это, наличие второго образования тоже считается плюсом, а также ценится тяга к повышению квалификации и дальнейшему обучению. Не лишними будут разнообразные курсы и тренинги.

Также, сейчас в нефтяных и газовых компаниях активно применяется практика отправки сотрудников на повышение квалификации в соответствующие центры или ВУЗы. Это необходимо в связи с повышением технологичности процесса строительства и транспорта.

Вечномерзлые, или многолетнемерзлые, грунты широко распространены в северных регионах Российской Федерации. Считается, что вечная мерзлота — это наследие последнего ледникового периода, и она постепенно (в геологическом смысле) тает. Прочностные свойства грунтов связаны с долей льда в них и температурой: чем она ниже, тем их прочностные свойства выше. Содержание льда в них может колебаться в весьма значительных пределах: они могут быть как достаточно сухими, так и весьма льдистыми, вплоть до состояния грязного льда.

Распространение многолетней мерзлоты может быть сплошным, на глубину сотен метров от поверхности, или же прерывистым — в виде отдельных линз. Мерзлота весьма чувствительна к изменениям температурного режима: нарушение слабого поверхностного растительного слоя, например, гусеницами вездеходов или бульдозеров приводит к стремительному таянию мерзлоты, разрушению ее структуры и образованию огромных полей протаивания. Грунты, в мерзлом состоянии служившие надежным основанием, за несколько летних сезонов превращаются в болотную жижу, в которой возможно всплытие трубопроводов, их поперечное смещение и деформация.

Таким образом, при прокладке трубопроводов инженеры сталкиваются с двоякой задачей: им нужно проложить трубопроводы в среде, которая в ненарушенном состоянии обладает высокими прочностными и несущими свойствами, но в случае изменения теплового режима может быстро превратиться в болото. При этом сами трубопроводы могут быть источниками тепла, разрушающего структуру грунтов основания.

На этапе проектирования необходимо определиться: где на трассе трубопровода будут сохраняться естественные условия залегания мерзлых грунтов, а где допустимо нарушение их залегания. Все решения возможны лишь при тщательном и всестороннем анализе технических возможностей по прокладке трубопровода по выбранной трассе и при всестороннем экономическом сравнении предложенных вариантов.

В частности возможно строительство трубопровода над поверхностью земли, на специальных опорах, укладка его на поверхность земли с созданием специальной грунтовой подушки и траншейным способом. Один трубопровод может иметь самые разные участки прокладки.

Трубопровод на опорах будет испытывать значительные перепады температур, в связи с чем повышаются требования к качеству стали самого трубопровода и его опор. В ряде случаев может потребоваться применение опор особого типа, запасающих холод в зимний период, чтобы сохранить мерзлоту летом, так называемые сезонные охлаждающие устройства — СОУ. Яркий пример нефтепровода на сваях — «Заполярье-Пурпе».

При строительстве насыпей, на которые укладываются трубопроводы, надо использовать так называемый сыпучемерзлый грунт, то есть грунт с низким содержанием частиц льда. Необходимо применять специальные теплоизоляционные материалы и использовать трубы с термоизоляцией заводского производства. При траншейной укладке следует производить отсыпку сыпучемерзлого грунта на дно траншеи и укладывать теплоизоляционные экраны.

Чтобы исключить вероятность всплытия трубопроводов, следует производить их балластировку или укрепление анкерами, в том числе вмораживаемыми на глубину, гарантирующую отсутствие оттаивания. Во всех случаях желательно использовать СОУ, чтобы предотвратить оттаивание мерзлых грунтов, особенно в зоне установки опорных элементов или анкеров.

Существуют следующие виды прокладки водоотводящих коммуникаций: подземная, наземная и надземная (рис.1). Они в свою очередь могут быть одиночными и совмещенными. При проектировании и строительстве сетей канализации следует учитывать взаимную зависимость типа прокладки и условий ее применения.

Подземная. По сравнению с другими типами прокладки трубопроводов подземная прокладка обладает некоторыми преимуществами. При подземной прокладке не загромождается территория населенного места, чем достигается максимальное ее благоустройство; уменьшается снегозаносимость; облегчается поверхностный водоотвод атмосферных вод. Кроме того, при подземной прокладке вокруг трубопровода образуется талик, который является аккумулятором тепла и защищающий периодически действующие трубопроводы канализации от замерзания в них жидкости.

В настоящие время в практики строительства известен ряд типов искусственных оснований под трубопроводы, устраиваемых в условиях вечной мерзлоты: свайные, продольно лежневые опоры, “плавающие” – сплошные настилы из пластин, уложенные поперек траншеи, подземные эстакады. Эти конструкции относятся к числу сложных, трудоемких и дорогостоящих решений. Рациональным типом оснований может быть грунтовое основание. Его можно устраивать путем замены местного грунта в основании или предпостроечного оттаивания и уплотнения грунтов основания.

Высота слоя замены грунта, приведенная в таблице проверяется тепловым расчетом, которым определяется радиус талого грунта под трубопроводом по известным расчетным формулам А.А. Андрияшего, Д.В. Редозубого,

Одним из видов подземной прокладки трубопроводов в условиях просадочных льдонасыщенных грунтов является совмещенная прокладка всех или нескольких инженерных сетей в проходных железобетонных каналах. Проходные каналы могут быть одноярусными или двухъярусными

Наземная прокладка. Наземная прокладка канализационных трубопроводов в практике строительства встречается значительно реже подземной и может быть осуществлена при наличии достаточно естественного уклона местности (рис.2). Ее следует применять вне застройки населенных мест. При достаточном уклоне местности лучшим способом следует считать прокладку коммуникаций в проветриваемых подпольях под зданиями.

Наземная прокладка трубопроводов имеет перед подземной прокладкой непосредственное в грунте или в непроходных каналах ряд преимуществ: ограниченное тепловое воздействие на вечномерзлые грунты; простота обслуживания и ремонта, а также возможность быстрой ликвидации аварии; как правило, меньшая стоимость строительства и эксплуатации.

Наряду с преимуществами наземная прикладка имеет существенные недостатки: загромождение территории населенного места; сложность пересечения с проездами; повышенные теплопотери; необходимость устройства теплоизоляции и предотвращения тепловых деформаций.

Частота отказа на 1 км трассы при подземном способе – 3, надземном – 0,42, подземном – 0,13. Анализ трассы Соленинское-Месояха-Норильск [3].

Прокладка в земляных валиках. В случае отсутствия теплоизоляционных материалов на месте и при высоком уровне грунтовых вод применяется одиночная прокладка трубопроводов в земляных валиках.

Земляные валики можно отсыпать или по естественному растительному покрову (рис. 3.), или над выемкой, заполненной замененным грунтом (полувыемка – полунасыпь). Если по теплотехническим расчетам окажется, что валик получается выше 1,2 м, то следует применять полувыемку-полунасыпь, заполнив выемку сухим, уплотненным мало фильтрующим грунтом. Глубина выемки принимается до 0,8-l,l м.

Прокладку трубопроводов в земляных валиках следует осуществлять вне территории населенных мест.

Очистка полости труб от снега и наледи, как правило, должна производиться на трубосварочной базе до сварки одиночных труб в секции. Очистка может осуществляться либо механическим способом, либо с применением импульсного или теплового воздействия.

Полость секций труб после их сварки на трубосварочной базе защищается установкой инвентарных внутритрубных заглушек. Инвентарными внутритрубными заглушками защищаются также полости укрупненных трубных блоков и крановых узлов.

Секции труб вывозят на трассу с установленными внутритрубными заглушками. Снимают заглушки непосредственно перед установкой секций труб на штангу центратора или сварочной машины. Допускается вынимать заглушки перед вывозкой секций труб. В этом случае раскладку секций труб осуществляют встык с установкой между ними прокладки, обеспечивающих сохранность торцов, а также выполняют мероприятия, обеспечивающие защиту полости от снегозаноса.

После окончания сварочно-монтажных работ в свободный конец монтируемого трубопровода устанавливают инвентарную внутритрубную заглушку для предохранения от попадания снега в период между рабочими сменами.

Снятые на трассе при монтаже трубопровода заглушки собирают и вывозят на трубосварочную базу. [6]

На глубину заложения канализационных трубопроводов в грунт основное влияние оказывает рельеф местности. Умелое использование рельефа местности при трассировке канализационных сетей может привести к значительному уменьшению их глубины заложения.

Влияние на целостность трубопроводов глубины их заложения объясняется физической сущностью тепловых процессов, происходящих в грунте. Между поверхностью грунта и наружным воздухом происходит довольно интенсивный теплообмен, в результате чего верхний слой грунта глубиной 0,5-1 м в период холодного времени года имеет более низкую минимальную температуру, чем нижележащие слон грунта.

Суточные колебания температуры наблюдается только в неглубоком верхнем слое грунта и уже на глубине 0,5-0,6 м затухают. На большей глубине происходит изменение температуры грунта под влиянием внешних факторов, постоянно действующих довольно длительное время от нескольких суток до месяца.

Помимо изложенного следует отметить, что грунт, окружающий трубопровод является своего рода теплоизоляцией и чем более мощным слоем он прикрывает трубопровод, тем меньше тепла уходит через поверхность грунта в воздух. Следовательно, при глубоком заложении большая часть тепла участвует в растеплении грунта вокруг трубопровода, чем при мелком его заложении.

Из сказанного следует, что при глубоком заложении трубопровода вокруг него образуется талая зона грунта (талик) значительно большей величины, чем при мелком заложении. Очевидно, что чем меньше размеры талика, тем устойчивее будет трубопровод при эксплуатации. с уменьшением глубины заложения снижается стоимость строительства и ремонта трубопроводов, облегчаются условия их эксплуатации. Оптимальным решением, при достаточной мощности деятельного слоя, является прокладка трубопроводом в этом слое, так как в этом случае может отсутствовать деградация вечной мерзлоты в основании трубопровода и, следовательно, отпадает необходимость устройства искусственного основания под ним.

Следовательно, целесообразно прокладывать трубы на глубине 0,7-1 м. При устройстве самотечных канализационных сетей такая глубина заложения по условиям рельефа местности может быть превышена. Поэтому максимальную глубину заложения можно допускать 2,5-3м. Если этой глубины недостаточно, следует устраивать станцию перекачки.

Строительство оснований и фундаментов нефтегазовых объектов и транспортных линий как по принципу I, так и по принципу II использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания сооружений далеко не всегда бывает успешным. Опыт эксплуатации трубопроводов в районах мерзлоты и исследования теплового взаимодействия оснований сооружений с оттаивающими и промерзающими грунтами показывает, что наилучшей конструкцией линейной части трубопровода будет та, которая позволит сохранить массив грунта в естественном состоянии на протяжении всего периода эксплуатации трубопроводов. Это возможно при ограничении теплового и механического воздействия на грунт и использовании принципа сохранения мерзлого грунта в естественном состоянии, который можно назвать III принципом проектирования. Необходимым требованием является обеспечение нулевого годового теплооборота на поверхности Земли. Достаточным условием можно считать сохранность подстилающих мерзлых грунтов в естественном состоянии, их структуры, механических свойств и т. д. В целях минимизации теплового воздействия на подстилающие мерзлые грунты решается задача теплообмена подземного и наземного нефтепровода с «остановленной» границей протаивания. Предложенное в статье решение универсально, учитывает тепло фазовых превращений на границе протаивания-промерзания вокруг трубопровода, соответствует требованиям нормативной документации, апробировано в условиях физического эксперимента и может использоваться при постановке и решении различных технико-экономических задач, с учетом экологического аспекта и в соответствии с заданным температурным регламентом. С использованием предложенной методики с учетом регулирования ореолов протаивания могут быть определены рациональная степень заглубления оси трубопровода при наземной прокладке трубопровода, толщина теплозащитного экрана при условии сохранения несущей способности основания (мерзлого грунта под трубой), решен вопрос совершенствования конструкции наземного трубопровода и др.

Проектирование трубопроводов, предназначенных для прокладки в районах вечномерзлых грунтов, следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88, специальных ведомственных нормативных документов, утвержденных Миннефтегазстроем, Мингазпромом и Миннефтепромом по согласованию с Минстроем РФ, и дополнительными указаниями настоящих норм.

Для трассы трубопровода должны выбираться наиболее благоприятные в мерзлотном и инженерно-геологическом отношении участки по материалам опережающего инженерно-геокриологического изучения территории.

Выбор трассы для трубопровода и площадок для его объектов должен производиться на основе:

· Мерзлотно-инженерно-геологических карт и карт ландшафтного микрорайонирования оценки благоприятности освоения территории масштаба не более 1:100 000;

· Схематической прогнозной карты восстановления растительного покрова;

· Карт относительной осадки грунтов при оттаивании;

· Карт коэффициентов удорожания относительной стоимости освоения.

На участках трассы, где возможно развитие криогенных процессов, должны проводиться предварительные инженерные изыскания для прогноза этих процессов в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87.

Принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания трубопровода должен приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88 в зависимости от способа прокладки трубопровода, режима его эксплуатации, инженерно-геокриологических условий и возможности изменения свойств грунтов основания.

Регулирование теплового взаимодействия газопровода с вечномерзлыми и талыми грунтами должно производиться за счет охлаждения газа в пределах, определяемых теплотехническим расчетом.

Температура транспортируемого продукта при прокладке трубопровода на вечномерзлых грунтах должна назначаться в зависимости от способа прокладки и физических свойств вечномерзлых грунтов (просадочности, сопротивления сдвигу и др.).

На отдельных участках трассы трубопровода допускается:

· Оттаивание в процессе эксплуатации малольдистых вечномерзлых грунтов, если оно не сопровождается карстовыми процессами и потерей несущей способности трубопровода;

· Промерзание талых непучинистых грунтов при транспортировании газа с отрицательной температурой.

На участках просадочных грунтов небольшой протяженности должны предусматриваться мероприятия, снижающие тепловое воздействие трубопровода на грунты и обеспечивающие восстановление вечной мерзлоты в зимний период.

Глубина прокладки подземного трубопровода определяется принятым конструктивным решением, обеспечивающим надежность работы трубопровода с учетом требований охраны окружающей среды.

Высоту прокладки надземного трубопровода от поверхности земли необходимо принимать в зависимости от рельефа и грунтовых условий местности, теплового воздействия трубопровода, но не менее 0,5 м.

Участки надземных трубопроводов, на которых происходит компенсация деформаций за счет перемещения трубы поперек оси, должны прокладываться выше максимального уровня снегового покрова не менее чем на 0,1 м.

Выбираем трубу Волжского трубного завода ТУ 14-3-1976-99 со следующими характеристиками: марка стали – К60, временное сопротивление разрыву σ_в = 588 МПа, предел текучести σ_т = 441 МПа, коэффициент надежности по материалу k ₁ = 1,4

1) Определение толщины стенки трубопровода

р – рабочее (нормативное) давление, МПа;

D _н – наружный диаметр трубопровода, мм.

2) Расчетное сопротивение металла труб:

где — нормативное сопротивление растяжению металла труб и сварных соединений, принимается равным значению временного сопротивления на разрыв ( = σ_в=588 МПа, = σ_т=441 МПа);

m – коэффициент условий работы трубопровода, для ӀӀӀ категории трубопровода и его участка (согласно [1] m = 0,990) ;

k ₁ – коэффициент надежности по металлу, (согласно [1] k ₁ = 1,4);

k _н – коэффициент надежности по ответственности трубопровода,

R ₁ = /1,4 1,15=378 Мпа.

3) Рассчитываем предварительную толщину стенки трубопровода

Согласно СП 36.13330.2014 толщину стенки труб, определенную по формуле следует принимать не менее 1/100 DN. При 1/100*0,720 м =7,2 мм – условие выполняется.

При этом, также, толщина стенки труб для труб номинальным диаметром более DN 200 должна быть не менее 4 мм. Условие выполняется.

Для района прокладки участка продуктопровода согласно [3]:

t_I = – 25º C ; средняя месячная температура в январе, °С.

t_VII = + 5º C ; средняя месячная температура в июле, °С.

Δ_I =10º C ; отклонение средней температуры наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в январе, °С.

Δ_VII =6º C ; отклонение средней температуры наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в июле, °С.

4) Определение температуры воздуха в теплое и холодное время года:

;

;

;

.

5) Расчетные значения:

;

;

;

.

6) Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное и теплое время года:

7) Рассчет внутреннего диаметра трубопровода:

2

=720-2 12=696мм.

8) Продольные осевые напряжения в трубопроводе:

,

где — коэффициент линейного расширения металла ( )

— модуль упругости стали ( [2]);

— коэффициент Пуассона ( [2]).

3.2 Проверка трубопровода на прочность и по деформациям

Подземные трубопроводы следует проверять на прочность, общую устойчивость в продольном направлении. Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных трубопроводов необходимо проводить проверку.

9) Проверку трубопровода на прочность

где – максимальные (фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа;

ψ₁ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

10) Расчет кольцевого напряжения от нормативного давления:

;

;

11) Проверим условие:

12) Так как , то необходимо вычислить — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих продольных напряжениях (σ_пр.N>0) принимаемый равным единице, при сжимающих (σ_пр.N

;

где m – коэффициент условий pаботы тpубопpовода, пpин. по [2], табл. 1;

k_н – коэффициент надежности по ответственности тpубопpовода, пpинимаемый по [2], табл. 13;

R_н2 – обозначение то же, что в формуле [2], ф. 3;

0,72078

13) Определяем значение продольных напряжений по формуле:

где ρ – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см =700м для D _н =720 мм

μ – переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

α – коэффициент линейного расширения металла трубы, град-1;

Е – переменный параметр упругости, МПа;

— для положительного температурного перепада:

;

— для отрицательного температурного перепада:

;

14) Произведем проверку условий:

— для положительного температурного перепада:

;

, т.е. условие выполняется.

— для отрицательного температурного перепада

;

,т.е. условие выполняется.

Вывод: окончательно с учетом всех проверок получили трубу толщиной стенки δ_Н=12,0 мм.

Для обеспечения надежной и безаварийной работы наружных сетей газоснабжения предусматриваются следующие мероприятия:

— соблюдение строительных норм по разрывам между проектируемыми газопроводами и смежными коммуникациями.

— герметизация вводов и выпусков всех подземных коммуникаций (водопровода, канализации, электрических и телефонных кабельных линий), проходящие через подземные части наружных стен жилых домов путем тщательного уплотнения согласно прилагаемых чертежей.

— перед пуском газа газопровод продуть газом согласно «Правилам безопасности в газовом хозяйстве».

— в качестве отключающих устройств предусмотрены задвижки (для газовой среды) из углеродистой ста ли на Ру 1,6(16) МПа(кгс/см2).

— произвести ограждение ГСГО, ГРПБ и задвижки у точки врезки в установленном порядке.

— к ГСГО, ГРПБ и к задвижке у точки обеспечить благоустроенный подъезд с твердым покрытием.

— заземлители молниезащиты ГСГО следует располагать под асфальтовым покрытием или в редко посещаемых местах, не ближе 5,0 м от грунтовых, проезжих и пешеходных дорог.

Перед началом работ, требуется получить задание от руководителя на выполнение работ и наряд-допуск. В наряде-допуске должно быть указано содержание, место работы‚ время ее начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригады и работников, ответственных за безопасное выполнение работ. Необходимо внимательно ознакомиться с наряд—допуском, получить от руководителя работ инструктаж и расписаться в соответствующей графе наряд—допуска. Бригада при проведении газоопасных работ должна состоять не менее чем из 2 человек, включая ответственного исполнителя.

Получить разрешение от ответственного за безопасное производство работ на начало работ.

Подготовить необходимые защитные средства и приспособления.

Проверить наличие и Достаточность необходимых материалов.

Проверить наличие и исправность:

— инструмента, приспособлений и оборудования;

— измерительных приборов (газоанализаторов и др.);

— приборов освещения (переносные светильники, аккумуляторные фонари во взрывозащитном исполнении);

— средств для работы на высоте (подмости, лестницы, стремянки и т.д.).

Перед началом работы с ручным инструментом проверить:

— отсутствие видимых повреждений (трещин, сколов, вмятин) рабочих поверхностей;

— отсутствие повреждений изоляции рукояток (плоскогубцев, острогубцев, кусачек, отверток, гаечных ключей и пр.);

— правильность заточки рабочих частей отверток, надежность насадки их рукояток. На стержни отверток должна быть надета изоляционная трубка, оставляющая открытой только их рабочую часть (не более 5 мм.);

— параллельность губок гаечных ключей, отсутствие на их рабочих поверхностях скосов, заусенцев и т.д.;

— Ручной инструмент должен быть изготовлен из материалов, исключающих искрообразование.

Перед началом работ с измерительными приборами (газоанализаторами) убедиться в:

— наличии пломб‚ штампа о поверке;

— отсутствии повреждений изоляции стержней указателя напряжения. Неизолированная часть стержня должна выступать не более чем на 2 мм.

Проверить наличие и исправность средств для работы на высоте. Лестницы, стремянки и пр. должны быть испытаны, иметь на нижних концах наконечники, препятствующие скольжению.

Подготовить рабочее место для безопасной работы (рабочее место должно быть подготовлено в соответствии с нарядом-допуском):

— проверить с помощью газоанализатора наличие токсичных и газоопасных продуктов в воздухе рабочей зоны;

— при необходимости провести вентиляцию;

— исключить поступление токсичных и газоопасных продуктов из смежных систем;

— исключить (удалить) возможные источники искрообразования;

— обозначить (оградить) место производства работ;

— на пусковые и распределительные устройства вывесить плакаты «Огнеопасно!», «Газоопасно», «Не курить!»;

— электроприводы движущихся механизмов отключить от источников питания видимым разрывом;

— изучить пути перемещения, исключающие падение и травмирование во время выполнения работ;

— произвести осмотр, убрать все лишние предметы, не загромождая при этом проходы;

— проверить подходы к рабочему месту, пути эвакуации на соответствие требованиям охраны труда;

— проверить наличие противопожарных средств, аптечки;

— установить последовательность выполнения операций.

Проверить внешним осмотром:

— отсутствие свисающих оголенных проводов;

достаточность освещения рабочего места;

— надежность закрытия всех токоведущих и пусковых устройств оборудования;

— наличие и надежность заземляющих соединений (отсутствие обрывов, прочность контакта между металлическими нетоковедущими частями оборудования и заземляющим проводом);

— отсутствие посторонних предметов внутри и вокруг оборудования;

— состояние полов, земляного или иного покрытия (отсутствие выбоин, неровностей, масляных пятен и др.).

Обо всех обнаруженных неисправностях и неполадках сообщить своему непосредственному руководителю и приступить к работе только после их устранения.

Запрещается приступать к проведению газоопасных работ при наличии следующих нарушений требований охраны труда:

— при наличии неисправностей, указанных в руководстве по эксплуатации завода-изготовителя оборудования, инструмента, приспособлений, инвентаря, при которых не допускается их применение;

— при истекшем сроке технического освидетельствования оборудования, измерительных приборов;

— при невыполнении предписаний органов государственного надзора;

— при отсутствии постоянного контроля со стороны ответственных лиц за безопасное производство работ;

— при отсутствии или неисправности средств индивидуальной защиты;

— при отсутствии или неисправности средств для работы на высоте (лесов, подмостей, лестниц, стремянок и т.д.);

— при отсутствии противопожарных средств, аптечки;

—- при недостаточной освещенности рабочего места и подходов к нему;

— без прохождения целевого инструктажа на. производство работ;

— без прохождения периодического медицинского осмотра.

К основным видам неблагоприятных воздействий на окружающую среду относятся:

· Нарушения многолетней мерзлоты, сопровождающиеся процессами термоэрозии, термокарста, солифлюкции, происходящими в местах уничтожения растительности и почв при прохождении транспортных средств

· Возникновение пожаров от прохождения транспорта по каменистым лишайниковым тундрам и тайге.

В период подготовительных работ в лесной зоне наибольшее влияние на окружающую среду оказывается при расчистке строительной полосы, планировке трассы, строительстве водопропускных сооружений.
При расчистке строительной полосы необходимо: обеспечить вывоз древесины и порубочных остатков; складировать верхний (гумусовый) слой почвы для последующего его использования при рекультивации.

При проведении подготовительных работ в пустынях неблагоприятные природные процессы наблюдаются при движении техники вне полосы отвода, вне оборудованных дорог; при отсутствии контроля за осуществлением мероприятий, предотвращающих загрязнения; при нарушении связности верхнего слоя грунтов и целостности растительного покрова; изменении естественного, обладающего устойчивостью к развеиванию рельефа песков.

В горных условиях подготовительные работы могут оказать неблагоприятные воздействия на окружающую среду при расчистке строительной полосы, при планировке трассы, при строительстве временных и постоянных дорог, при строительстве поселков.

Расчистка строительной полосы и планировка трассы могут привести в горных условиях к интенсивному развитию водной, ветровой, термической эрозии, оползнеобразованию, обвалообразованию, активизировать процессы солифлюкции, оплывания грунтов, движение осыпей, способствовать развитию карста.

Службами охраны окружающей среды должен быть организован контроль за проездом транспорта вне дорог в бесснежное время и сохранностью почвенно-растительного покрова вокруг промплощадок.

Все подготовительные работы на трассах северных трубопроводов и промплощадок промысловых объектов должны выполняться в зимнее время года после установления снежного покрова и промерзания слоя сезонного протаивания на глубину, исключающую разрушение мохово-растительного покрова строительной техникой (0,2-0,3 м).

Зимние технологические и подъездные дороги должны обеспечивать в течение зимнего строительства пропуск тяжелых транспортных средств с нагрузками НК-80 (колесная) и НГ-60 (гусеничная) со строительными грузами и оборудованием, а также проход изоляционно-укладочных колонн общей массой 600-800 т.

При строительстве зимних технологических дорог операции по ускорению промораживания оттаявшего слоя грунтов следует проводить с минимальными нарушениями мохово-растительного покрова. Промораживание плохо замерзающих участков трассы осуществляют путем проминания мохово-растительного покрова гусеничной техникой с давлением на грунт не более 0,25 кгс/см и удалением оседающего на полосе отвода снежного покрова.

Промораживание полосы под зимними технологическими дорогами следует проводить путем проминки и последующего уплотнения снежного покрова при его толщине до 0,3 м до плотности 0,6 г/см .

Для продления сроков службы транспортных и специальных зимников толщину снежного дорожного полотна следует наращивать на 20-30 см выше высоты снежного покрова в регионе. Наращивание следует вести послойно, по 20-30 см путем уплотнения снежного покрова и полива водой в местах выполаживания уклонов, укладкой лежневок, инвентарных дорожных покрытий.

Для поддержания зимних дорог в рабочем состоянии с целью обеспечения оптимальных скоростей движения транспорта и грузоподъемности необходимо регулярно проводить профилактический ремонт проезжей части. Образовавшиеся колеи следует заполнять снегом с последующим поливом водой.

При разработке проектов производства работ должны быть предусмотрены мероприятия по защите и очистке дорог и строительной полосы от снегозаносов. Ширина полосы отвода земель по трассе на период строительства должна предусматривать необходимость проведения мероприятий по защите и очистке ее от снегозаносов и складирование снеговых отвалов с противоположной от траншеи стороны.

Водопропускные сооружения следует устраивать и при пересечении насыпью дороги сухих понижений рельефа (суходолов), которые могут заполняться водой в период снеготаяния.

В условиях тундры на участках преимущественного распространения льдистых грунтов планировка территории должна проводиться только подсыпкой с обязательным сохранением мохово-растительного покрова.

Планировку полосы отвода с целью прохода строительной техники по трассе следует осуществлять в основном путем устройства грунтовых насыпей. Планировка срезкой грунта допускается только на участках линейного строительства с однородными малольдистыми грунтами и хорошим водоотводом. Планировка микрорельефа со срезкой неровностей допускается только по полосе будущей траншеи, на остальной части полосы отвода планировку микрорельефа зимой осуществляют путем формирования уплотненного снежного покрова

При планировке полосы отвода на участках с древесной растительностью (в зоне лесотундры и северной тайги) корчевку деревьев и кустарников следует производить только на полосе будущей траншеи. На остальной части полосы отвода срезку деревьев и кустарников следует производить максимально ближе к поверхности грунта, оставляя пни и корневища нетронутыми, с целью уменьшения нарушения температурного режима вечномерзлых грунтов.

При расчистке строительной полосы необходимо обеспечить рациональное использование древесины и порубочных остатков, разработать в каждом конкретном случае соответствующие мероприятия. Захоронение порубочных остатков следует производить в исключительных случаях в местах с низким уровнем грунтовых вод, за пределами водоохранных зон, на расстоянии не менее 500 м от водотоков, для исключения попадания в них целлюлозы.

При планировке трассы не следует: допускать засыпку естественных водотоков всех видов, дренирующих территорию, без строительства водопропускных сооружений; перегораживать образующиеся в первые недели после проведения планировки эрозионные формы земляными перемычками; устранять эрозионные процессы при наличии перерыва между подготовительными и земляными работами.

При отсутствии водопропускных сооружений на небольших водотоках происходит интенсивное обводнение, заболачивание строительной полосы и прилегающих участков.

Необходимо сооружение открытой и закрытой дренажной сети, обеспечивающей функционирование естественной системы стока в параметрах, близких к существовавшим до начала строительства

В ходе курсовой работы, я изучил как правильно следует осуществлять прокладку газопроводов, в условиях вечной мерзлоты. Также хотелось бы отметить что я изучил как газопроводы ведут себя в среде вечной мерзлоты и как именно на них влияет эта самая вечная мерзлота.

Было выяснено что при условиях вечной мерзлоты газопроводы ведут себя иначе, к примеру при обеспечении транспортировки газа могут наблюдаться перепады температур в газопроводе, а также требуются иные подходы к расчету глубины погружения газопровода в траншею из-за условий перепадов температур.

При рассмотрении статьей связанных с газопроводами, мне стало ясно, что для подготовки к укладке газопровода требуется соблюдать некоторые правила, которые нужны для успешной укладки газопровода в условиях вечной мерзлоты. Всегда требуется соблюдать СНиП иначе могут возникнуть проблемы которые будет очень сложно решить.

Источник