авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Совершенствование строительства нефтепроводов в северных регионах (на примере ненецкого автономного округа)

-- [ Страница 3 ] --

где S1 – стоимость строительства нефтепроводов при оптимальных дополнительных затратах на обеспечение безопасности; S2 – стоимость строительства нефтепроводов с учетом выполнения природоохранных мероприятий; Cкстр – стоимость строительства k-ого участка объекта, тыс. руб./км; Clэкс– стоимость эксплуатации l-ого участка, тыс. руб./км; Lk = Ll – общая длина (площадь) осваиваемой трассы (участка), км (м2).

Предлагаемая методика позволяет: сократить объёмы изысканий; упростить процедуру анализа, обобщения результатов экспертных заключений; получить количественные, интегральные показатели состояния, прогноза изменения объектов; экономически оценить и выбрать из многочисленных вариантов экономически оптимальное размещение трубопровода в осваиваемом районе.

Оптимизация состава и объёмов проведения инженерных изысканий в северных регионах. Анализ материалов изысканий для проектирования в НАО сооружений, включая трубопроводы, позволяет отметить следующее. Изыскания для капитальных объектов на ММП, проводимые по СНиП 11-02-96*,
СП 11-102-97* и другим регламентам, включают изучение геокриологической среды на глубине до 10 и более метров.

Для обоснованной оптимизации состава и объёмов изысканий в районах распространения слитых и неслитых ММП были исследованы физико-механические свойства как пучинистых, засоленных, высоко температурных, так и грунтов с оптимальными по строительным нормам показателями. По имеющимся материалам изысканий, в соответствии со СНиП 2.02.04-88* (1998*), СНиП 2.02.03-85* (2003), были выполнены многочисленные расчёты несущей способности свайных фундаментов для надземных нефтепроводов в НАО. Использованные исходные данные и примеры расчетов приведены в приложении № 3 диссертационной работы. Наиболее представительные результаты расчётов несущей способности свай в слитых ММП (в пучинистых, слабо и сильно засоленных грунтах) для различных диаметров свай и трубопроводов, глубины заложения фундаментов приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Расчетные значения удерживающих сил (тс) от выпучивания свай из слабо засоленных слитых ММП

№ п/п Характеристика разрезов, сложенных
пылеватыми суглинками с показателем
текучести Jl, равным 0,45
Диаметр сваи 160 мм Диаметр сваи 220 мм
Глубина погружения, м Глубина погружения, м
5 6 7 5 6 7
1. Сваи для нефтепровода диаметром 273 * 8 мм (рн = 1,15 тс, рр = 1,05 тс)
1 zо = 0,0 %, tгр =   0,75 0С, tо =  0,5 0С 1,64 4,79 7,98 1,82 5,82 10,62
2 zо = 0,0 %, tгр =   1,5 0С, tо =  0,1 0С 6,34 8,46 10,58 7,35 9,81 12,25
3 zо = 0,0 %, zмер = 0,12 %, tгр = 1,5 0С, tо =  1,0 0С 0,68 3,51 6,38 0,51 4,46 8,42
4 zо = 0,05 %, zмер = 0,18 %, tгр = 1,5 0С, tо =  1,0 0С -0,30 1,61 4,01 - 1,48 1,82 5,12
2. Сваи для нефтепровода диаметром 377 * 16 мм (рн = 2,36 тс, рр = 2,12 тс)
5 zо = 0,0 %, tгр =  0,75 0С, tо = 0,5 0С 2,67 5,58 9,05 2,99 7,29 11,69
6 zо = 0,0 %, zмер = 0,12 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С 1,71 4,58 7,46 1,57 5,53 9,49
7 zо = 0,05 %, zмер = 0,18 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С 0,77 2,67 5,07 -0,47 2,89 6,19
3. Сваи для нефтепровода диаметром 500 * 30 мм (рн  = 5,7 тс, рр  = 5,1 тс)
8 zо = 0,0 %, tгр =  0,75 0С, tо = 0,5 0С 5,65 8,84 12,03 5,87 10,27 14,67
9 zо = 0,0 %, zмер = 0,12 %, tгр =  1,5 0С, tо =  1,0 0С 4,69 7,56 10,94 4,55 8,51 12,47
10 zо = 0,05 %, zмер = 0,18 %, tгр =  1,5 0С, tо = 1,0 0С 3,75 5,65 8,05 2,57 5,87 9,17

Таблица 3 – Расчетные значения удерживающих сил (тс) от выпучивания свай из засоленных слитых ММП

№ п/п Характеристика разрезов, сложенных
пылеватыми суглинками с показателем
текучести Jl, равным 0,45
Диаметр сваи, 160 мм Диаметр сваи, 220 мм
Глубина погружения, м Глубина погружения, м
6 7 8 6 7 8 9
1. Сваи для нефтепровода диаметром 273*8 мм (рн = 1,15 тс, рр = 1,05 тс)
1 zо = 0,0 %, tгр = 0,75 0С, tо =  0,8 0С 4,79 7,98 11,17 5,82 10,62 14,02 19,39
2 zо = 0,0 %, zмер = 0,5 %, tгр =  1,5 0С, tо =  1 0С -1,40 0,0 1,60 -2,06 0,31 2,61 4,94
3 zо = 0,0 %, zмер = 0,8 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -1,77 -0,21 1,34 -2,83 -0,69 1,45 3,66
4 zо = 0,0 %, zмер = 1,1 %, tгр =  1,5 0С, tо = 1 0С -2,58 -1,22 0,14 -3,94 -2,07 -0,21 1,65
2. Сваи для нефтепровода диаметром 325*16 мм (рн = 1,81 тс, рр = 1,62 тс)
5 zо = 0,0 %, tгр = 0,75 0С, tо = 1,0 0С 5,41 8,59 11,73 6,79 11,19 15,59 19,96
6 zо = 0,0 %, zмер=0,5%, tгр = 1,5 0С, tо = 1 0С -0,93 0,67 2,27 -1,49 0,88 3,18 5,51
7 zо = 0,0 %, zмер = 0,8 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -1,10 0,46 2,01 -2,26 -0,12 2,02 4,19
8 zо = 0,0 %, zмер = 1,1 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -1,91 -0,55 0,81 -2,37 -1,51 0,36 2,22
3. Сваи для нефтепровода диаметром 377*16 мм (рн = 2,36 тс, рр = 2,12 тс)
9 zо = 0,0 %, tгр = 0,75 0С, tо = 1,0 0С 5,58 9,05 12,24 7,29 11,69 16,09 20,46
10 zо = 0,0 %, zмер = 0,5 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -0,43 1,17 2,77 -0,89 1,38 3,68 6,01
11 zо = 0,0 %, zмер = 0,8 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -0,60 0,96 2,51 -1,76 0,38 2,52 4,69
12 zо = 0,0 %, zмер = 1,1 %, tгр = 1,5 0С, tо = 1,0 0С -1,41 -0,05 1,31 -2,87 -1,01 0,86 2,72
Примечание. Знак «–» подтверждает выпучивание свай, а его отсутствие – наличие удерживающих сил у свай в засоленных грунтах.

По результатам выполненных расчётов можно сделать вывод: бурозабивные сваи, погружённые в слабо засоленные слитые ММП на глубину свыше 5 м, не выпучиваются. Следовательно, изыскания в подобных геокриологических условиях целесообразно проводить на глубине 7,0…7,5  м. При наличии на исследуемых участках засоленных слитых ММП изыскательские скважины в ММП необходимо бурить на глубину свыше десяти метров.

Приведенные результаты расчётов подтверждают возможность снижения нормативных глубин и объёмов бурения изыскательских скважин (до 15 %) на трассах с пучинистыми грунтами, подстилаемыми слабо засоленными слитыми ММП. Исключениями являются участки с повышенной засолённостью грунтов (zмер > 0,18  %), расположенные, в основном, на морском побережье НАО. Аналогичные расчёты НДС фундаментов под нефтепроводами были выполнены и для неслитых ММП (сезонно промерзающих покровных отложений), имеющих в разрезах пучинистые, слабо и сильно засоленные грунты. Полученные результаты также подтвердили целесообразность сокращения глубин проходок скважин (в среднем на 10 %) в сравнении с нормативными рекомендациями при проведении изысканий в районах распространения неслитых ММП.

С учётом вышеизложенного разработаны рекомендации, уточняющие объёмы  и  состав   проведения   изысканий.

В четвёртой главе приведены природосберегающие технологии прокладки нефтепроводов в зонах распространения сильно деформируемых грунтов, практические рекомендации по проектированию, строительству и безопасной эксплуатации нефтепроводов на Севере.

Недостаточная изученность воздействий сильно деформируемых, засоленных грунтов на контакте с основаниями и фундаментами, технологических особенностей строительства, эксплуатации промысловых сооружений часто приводит к потере устойчивости, надёжности, ограниченным срокам эксплуатации трубопроводов в Заполярье. С учётом вышеотмеченных недостатков разработаны и запатентованы экономически приемлемые решения по возведению искусственных оснований, теплогидроизоляционных покрытий, способы прокладки трубопроводов в сложных геокриологических условиях.

Способ строительства надземного трубопровода в совмещённом с дорогой коридоре (рисунок 4) предусматривает следующее. На поверхности тундрового покрова (1) мёрзлого основания (2) частично возводят грунтовую

  Поперечный разрез надземного трубопровода и дороги в совмещённом-13

Рисунок 4 – Поперечный разрез надземного трубопровода и дороги
в совмещённом коридоре

насыпь или снежно-ледяную дорогу (3) для перемещения по ней дорожно-строительной техники. В запроектированных местах расположения грунтовых массивов (4) трубоукладчиками на тундровый покров (1) устанавливают высотой 2,0…2,5  м несущие опоры (5), оснащенные анкерными пластинами (6). Затем с насыпи (3) возводят грунтовые массивы (4) высотой 1,0…1,3  м. В случае строительства на трассе трубопровода постоянно действующей дороги после установки несущих элементов (5) и возведения массивов (4) производят досыпку дорожной насыпи (3) до проектных отметок. Производят монтаж трубопровода (7), закрепляют его к верхним частям опор (5). Грунтовые массивы (4), расположенные в нижних частях несущих опор (5), представляют собой упрочнённые вяжущими веществами монолиты, обеспечивающие дополнительную теплоизоляцию от оттаивания грунтового основания, устойчивость и надёжность эксплуатации трубопровода (7) на мёрзлых грунтах. Размеры массивов (4) назначают из условий обеспечения вертикальной устойчивости и горизонтальных перемещений совместно с надземным трубопроводом (7).

Данный способ позволяет обеспечить надёжность эксплуатации надземных трубопроводов на плитных фундаментах, возведённых на сильно деформируемых или засоленных грунтах. Для возведения трубопроводов в Заполярье на участках с естественными и техногенными препятствиями разработан и запатентован комбинированный способ (рисунок 5, а), включающий одновременно надземный, наземный и подземный виды прокладки. Строительство надземных участков (1) трубопровода предусматривает установку опор (5) непосредственно на поверхность грунтового основания.

а)

б)

1, 2, 3 – соответственно надземная, наземная, подземная прокладка

трубопровода; 4 – труба на переходах с одного на другой вид прокладки

Рисунок 5 – Продольный разрез (а) и план трассы (б) трубопровода

На участке перехода от подземной прокладки (3) к наземному нефтепроводу (2) трубу (4) на болоте (7) укладывают в траншею по кривой, включающей участки АБ и БС. За счёт конфигурации дна траншеи создают упругий изгиб трубы с минимально допустимым из условия прочности радиусом min. В плане наземный трубопровод (рисунок 5, б), также упругим изгибом трубы (4), прокладывают на поверхности болота (7) с искривлением оси по максимально большому радиусу max. При этом вершина прогиба fо является серединой протяжённости болота (7). Наземная прокладка (2) трубопровода (рисунок 5, а) включает отсыпку грунтовой насыпи (8). Следует отметить, что на рисунке 5, б изображение насыпи (8) отсутствует.

Способы подземной (3) и надземной (1) прокладки трубопровода предусматривают круглогодичный цикл производства работ. Через болото (7) или обводнённый участок наземный трубопровод, как правило, прокладывают зимой. При этом трубу (4) укладывают на предварительно очищенный от снега мёрзлый слой, а затем сверху возводят грунтовую насыпь (8). Летом, по мере оттаивания болота (7), труба (4) вместе с насыпью (8) перемещается вниз. Удлинение трубы (4) на величину i реализуется за счёт перемещения трубы (4) под насыпью (8) по поверхности болота (7). При этом стрела прогиба изменяется (рисунок 5, б), а трубопровод одновременно перемещается вниз и в сторону. В итоге труба (4) занимает новое положение, показанное на рисунке 5, а. Фактически участок трубы (4) ОАБС на сильно деформируемых грунтах является компенсатором. Основание компенсатора ОА защемлено в минеральном грунте, а его деформируемая часть расположена в торфе, под насыпью (8). Известно, что сопротивление торфа и насыпи (8) поперечному перемещению трубы во много раз меньше, чем у минерального грунта природного сложения. Этим обеспечивается снижение НДС трубы (4) от внешних и внутренних нагрузок. В процессе эксплуатации радиус упругого изгиба min трубопровода возрастает до значения i, а НДС трубы (4) снижается. В результате повышается надёжность трубопроводов, предоставляется возможность снижения толщины стенок труб, а также капитальных затрат при возведении трубопроводов на сильно деформируемых засоленных грунтах. В местах перехода от одного вида прокладки к другому комбинированный способ предусматривает изготовление по усовершенствованной технологии упрочнения грунта «тяжёлой» нефтью дополнительных, локальных изоляционных покрытий (9) для увеличения площади контакта труб с деформируемым основанием. Размеры, геометрические формы изоляционных покрытий (9) назначают не только из условий теплоизоляции, исключения увлажнений и развития коррозии, но и обеспечения свободных пространственных перемещений труб в грунтовом массиве и в изоляционном покрытии.

Способы возведения трубопроводов позволяют снизить капитальные затраты и сроки возведения при обеспечении надежной эксплуатации в Заполярье.

В состав рекомендаций по проектированию, строительству, эксплуатации нефтепроводов в Заполярье входят: особенности изучения геокриологической среды на контакте с основаниями и фундаментами нефтепроводов; методика расчёта НДС грунтовых оснований, устойчивости фундаментов на промерзающих-оттаивающих грунтах с учётом наличия в них морозобойных трещин, вертикальных и горизонтальных составляющих тепломассообмена. В рекомендации включены: оптимизация объёмов проведения изысканий; методика экономической оценки вариантов трасс, выбора оптимальной прокладки в осваиваемом районе нефтепровода; запатентованные способы возведения нефтепроводов, обеспечивающие надежную, продолжительную эксплуатацию сооружений. Рекомендации апробированы, внедрены в НАО, Архангельской области и при оптимальных затратах обеспечивают безопасность и долговременную эксплуатацию нефтепроводов в северных регионах.

Заключение

1. Установлено влияние деятельного слоя геокриологической среды, водно-теплового режима осваиваемых участков и техногенных факторов на НДС грунтовых оснований. Наличие в покровных отложениях блоков, разобщённых между собой трещинами, существенно отражается на вертикальных и горизонтальных составляющих тепломассопереноса. Предложена модель деятельного слоя ММП, в котором процессы миграции влаги одновременно происходят внутри блоков не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении путем ее разгрузки в систему трещин.

2. Усовершенствована методика расчёта НДС промерзающих-оттаивающих оснований. Скорректированная методика учитывает влияние морозобойных трещин, вертикальных и горизонтальных составляющих тепломассообмена, что повышает достоверность результатов расчетов, надёжность, продолжительность эксплуатации трубопроводов в северных регионах и позволяет более широко применять поверхностные фундаменты.

3. В качестве подвижных опор надземных трубопроводов на деформируемых засоленных грунтах предложено использовать плитные фундаменты, которые снижают стоимость строительства до 32 %, повышают надежность эксплуатации нефтепроводов за счет возможности обеспечения горизонтальных перемещений и компенсации вертикальных подвижек. Выполненный расчет на устойчивость подтверждает возможность и целесообразность их применения в НАО.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.