Материал: Глава 13

Таблица 13.3 Характеристика утяжелителей типа УБО

Тип	Диаметр трубопровода, мм	Габаритные размеры (см. рис. 13.1), мм						Объем груза, м3	Масса груза, т	Максималь ная балластирующая способность груза, кН
		а	C	H	L	B	b * h
УБО-1 УБО-2 УБО-3 УБО-3 УБО-3 УБО-4	1420 1220 1020 820 720 529	600 550 450 350 300 230	200 200 200 200 200 200	1600 1400 1100 1100 1100 750	1200 1350 1500 1500 1500 1500	600 600 550 550 550 400	450х800 450х700 400х600 400х600 400х600 250х400	1,87 1,84 1,46 1,46 1,46 0,75	4,31 4,24 3,35 3,35 3,35 1,73	24,3 23,9 18,9 18,9 18,9 9,8

Примечание. При использовании пескобетона массу элемента необходимо пересчитать

в зависимости от плотности песчаного бетона.

Пояса защищаются от коррозии липкой полимерной лентой МИЛ-ПВХ-СЛ, которая наматывается с натяжением в два слоя. В процессе монтажа на трубопроводе концы поясов изолируют грунтовкой ГТ-752 и жировой смазкой.

На рис. 13.3. показан трубопровод с внешним изоляционным покрытием, проложенным по территории заболоченной местности, на который с помощью трубоукладчика и специальной траверсы укладываются блоки типа УБО в трассовых условиях.

Железобетонные утяжелители изготовляются на предприятиях сборного железобетона. Для изготовления пригрузов в полевых трассовых условиях были разработаны специальные мобильные полигоны. Оборудование полигона благодаря их комплектности, быстрому монтажу и демонтажу, легкости и транспортабельности могут быстро перебазироваться по трассе. Расчетная производительность полигона составляет до 40 тыс. м³/год утяжелителей типа УБО для трубопроводов диаметром 1420 мм. Полигон рассчитан на работу при температуре воздуха не ниже 0 °С. Мобильный полигон разработан с использованием передвижных и блочных установок по двум технологическим схемам: с использованием бетоносмесительной установки СБ-701 и формованием утяжелителей в опалубке; с использованием бетоносмесительной установки МАК-Бетон и самоходной машины формования с немедленной распалубкой изделий.

Рис. 13.3. Процесс навески железобетонных пригрузов УБО-1 на трубопровод

Складские помещения, санитарно-бытовые здания мобильных полигонов приняты в конструкциях СКЗ и цилиндрических унифицированных блоках типа ЦУБ. Стендовая площадка для формования железобетонных утяжелителей, склады арматурной стали, заполнителей и готовой продукции - открытые. Подача бетонной смеси к формовочным постам производится автобетоновозом или автосамосвалом. Ускорение твердения бетона обеспечивается в среде пара при помощи переносных колпаков. Заготовка арматуры и арматурных каркасов выполняется в арматурной мастерской, оснащенной станками для правки и резки арматурной стали, гибки сеток, сборки каркасов. Подача заполнителей и цемента и вывоз готовой продукции производятся автомобильным транспортом. Подъемно-транспортные операции на территории полигона осуществляются гусеничным краном грузоподъемностью 25 т и автопогрузчиком. Хранение горюче-смазочных материалов предусмотрено на складе масел. Энергоснабжение осуществляется от передвижных дизельных электростанций, снабжение паром - от передвижных котельных установок ПКН-2М или ПКУ-1. Насосная станция и внутриплощадочные сети водопровода и канализации обеспечивают нормальное функционирование полигона. Все строительные конструкции зданий и сооружений полигона - инвентарные, сборно-разборные.

Эффективными балластирующими средствами являются утяжеляющие грузы на основе отвальных шлаков металлургического производства, имеющие плотность 3,3 - 3,5 т/м³. Их применение позволяет в 2 раза сократить трудозатраты на балластировке газопроводов, снизить на 25 % расход металла, на 40 % потребность в бетоне и на 75 % - в цементе, на 40 % снизить объем грузоперевозок и получить экономический эффект 150 млн. руб. (в ценах 2005 г.) на каждые 100 км трубопровода.

Для удобства производства работ по балластировке и увеличения темпа применяется групповой метод установки пригрузов. В этом случае пригрузы устанавливаются вплотную друг к другу. Их общее число на 1 км должно строго соответствовать проекту, однако максимальное число в группе связано с допустимым прогибом трубопровода.

Наибольший эффект достигается при монтаже группы грузов с одного места стоянки крана. Например, для трубопроводов диаметром 1420 мм с толщиной стенки 17,5 мм число грузов в группе по расчёту равно 32, а расстояние между группами L = 33 м. При толщине стенки 20,5 мм число грузов равно 30, a L = 37 м.

Общий объем использования железобетонных пригрузов на трассах с заболоченной территорией измеряется огромными цифрами. Так, на отдельных участках трассы газопровода вес пригрузов составляет до 60 % от веса труб.

На непроходимых болотах или труднопроходимых заболоченных участках трассы для установок железобетонных пригрузов используются вертолеты. На минимальном расстоянии от участка балластировки устраиваются перевалочные базы, на которых пригрузы укладываются в штабеля. Вертолеты размещаются на посадочных площадках вблизи перевалочных баз. Обычно удаление перевалочных баз от участков установки пригрузов составляет от нескольких сотен метров до 10 км. Рабочие бригады, выполняющие такие работы, проходят специальный инструктаж, оснащаются необходимыми сигнальными средствами для управления вертолетами (радиостанции, флажки, ракеты и др.). В зависимости от расстояния доставки утяжелителей за рабочий день вертолет устанавливает 40 - 70 пригрузов. Лучшие результаты были получены при работе с вертолетами МИ-10К.

13.2.4.2. Закрепление трубопроводов с помощью анкерных устройств

Применение анкерных устройств имеет целый ряд преимуществ. Анкерное устройство (особенно свайные анкеры) обеспечивает большое удерживающее усилие при небольшой своей массе. Свайные анкеры могут быть забивные, буронабивные, винтовые и др. конструкций. Выбор оптимального типа для конкретных грунтовых условий определяется технической оснащённостью строительных организаций и экономическими соображениями. Наибольшее распространение получили анкерные устройства с винтовыми сваями. На рис. 13.4 показана конструкция разборного винтового анкера ВАУ.

Рис. 13.4. Вариант конструкции разборного винтового анкера 1 – силовой пояс; 2 – стальная пластина; 3 – анкерная тяга; 4 – винтовая часть разборного анкера

Перевозка и доставка анкеров на строительную площадку не представляют затруднений, как это имеет место с железобетонными пригрузами. Технология установки анкеров с применением специальных средств механизации хорошо отработана. Расход металла на тонну пригрузки составляет 0,008 - 0,02 т. Однако анкерные устройства можно устанавливать не во всех грунтовых условиях. Винтовые анкеры могу практически устанавливаться там, где толщина торфа на болотах не превышает 2,5 м, причем их минимальная глубина погружения в минеральный грунт должна составлять 2,4 м.

Винтовое анкерное устройство обычно состоит из двух винтовых анкеров с диаметром лопасти 400 мм, двух анкерных тяг, силового пояса, футеровочного мата и прокладок. Конструктивные параметры анкера определяют диаметр винтовой лопасти, которая представляет собой в плане полный виток, и отношение шага к диаметру винтовой лопасти.

В последние годы чугунные анкеры заменены стальными сварными. Стальные анкеры отличают отсутствие скрытых дефектов в лопасти, простота изготовления, меньшая масса, меньший крутящий момент, необходимый для завинчивания анкеров в грунт. Анкеры сварной конструкции дешевле чугунных. Длина анкерной тяги определяется заглублением анкера. Анкерная тяга приваривается к силовому поясу, который изготовляется из полосовой углеродистой или низколегированной стали. Силовой пояс связывает трубопровод с анкерными тягами.

С целью защиты от коррозии винтовую лопасть покрывают битумно-резиновой мастикой по грунтовке ГТ-752. Анкерные тяги и силовой пояс изолируются липкими полимерными лентами в два слоя. На тягах и силовом поясе оставляются неизолированные концы длиной 150 - 200 мм. Несущая способность анкерного устройства помимо его конструкции зависит от физико-механической характеристики грунта и глубины погружения винтовой лопасти.

В этой конструкции исключена приварка анкера к винтовой лопасти на трассе. Крепление силового пояса на тягах анкера осуществляется путем отгиба на угол более 90° концов пояса с укрепленными на них стальными пластинами. Через отверстия в них пропускаются тяги. Пояс осаживают до плотного прилегания к трубе, после чего концы анкерных тяг отгибают на 45°. При приложении нагрузки отогнутые концы силового пояса разгибаются и «закусывают» анкерные тяги. Применение описанных узлов соединения силового пояса с анкерными тягами исключает сварочные работы и обеспечивает повышение производительности труда в 4 - 5 раз. Завинчивание анкеров в грунт производится с помощью установок ВАГ-101 и ВАГ-202.

Исследования и натурные испытания винтовых анкеров позволили усовершенствовать их конструкцию. Увеличение диаметра лопасти анкеров до 450 мм, завинчивание которых способны выполнять современные установки ВАГ-202, позволяет увеличить их несущую способность на 20 - 25%. Еще большего эффекта можно достигнуть, увеличив диаметр лопасти до 500 мм (см. табл. 13.4).

Табл. 13.4. Техническая характеристика установок ВАГ-101 и ВАГ-102

Показатели	ВАГ-101	ВАГ-102
Крутящий момент, кН*м	10	20
Частота вращения анкера, об/мин	8	7,5
Вылет стрелы (от края гусениц), м	4,5	4,5 - 7,5
Поворот стрелы, градусы	90	110
Габариты, мм: Длина Ширина Высота	7 800 2 790 5 000	4 380 5 500 8 000
Масса, кг	17 100	3 100

Бригада по установке винтовых анкеров состоит из 6 человек: машиниста ВАГ, машиниста водоотливной установки, бульдозериста, электросварщика, слесаря-трубоукладчи-ка и изолировщика. Завинчивание анкеров производится, как правило, после укладки трубопровода в траншею. Однако при производстве работ в зимних условиях грунт на дне траншеи успевал промерзнуть и темп установки анкеров снижался. Кроме того, завинчивание анкеров на проектные отметки в таких условиях представляет значительные трудности. Для предварительной разработки мерзлых грунтов применяется оттаивание паровыми иглами и механическое рыхление специальными фрезами.

Используется также способ устройства анкерных устройств по новой технологии, при которой установка винтовых анкеров производилась сразу после разработки траншеи, до укладки трубопровода. Такой способ по завинчиванию анкеров находится в технологическом потоке между звеном по разработке траншеи и изоляционно-укладочной колонной.

В случае отсутствия завинчивающих установок типа ВАГ используют свайное анкерное устройство АР-401, которое состоит из двух свайных раскрывающихся анкеров ударного типа, силового пояса, футеровочного мата и прокладки (рис. 13.5).

Свайный анкер имеет штангу, выполненную из трубы диаметром 168 мм, к которой шарнирно крепятся лопасти, расположенные попарно в два яруса. Свайный раскрывающийся анкер АР-401 погружается в грунт под действием ударной нагрузки, прикладываемой к верхнему свободному концу штанги. Раскрытие лопастей анкера производится при частичном извлечении анкера из грунта (на 1,2 - 1,5 м) под действием вертикальной нагрузки.

Рис. 13.5. Конструкция анкерного устройства АР-401

1 – свайный анкер; 2 – силовой пояс; 3 – футеровочный мат; 4 - прокладка

Для обеспечения контроля несущей способности анкера в процессе извлечения трубоукладчик, используемый для создания вертикальной силы, имеет устройство контроля нагрузки. Силовой пояс представляет собой конструктивный элемент, передающий нагрузку от трубопровода на анкерные сваи (штанги), и состоит из металлической полосы с приспособлениями для соединения со штангами. Футеровочный мат и прокладки предназначены для распределения нагрузки от силового пояса на изоляционное покрытие трубопровода. Основные характеристики АР-401 даны в табл. 13.5.

Таблица 13.5. Техническая характеристика свайного анкерного устройства раскрывающего типа АР-401

Длина штанги, мм	7000
Диаметр штанги, мм	168
Число лопастей	4
Суммарная площадь лопастей, м2	0,98
Угол раскрытия лопастей, градусы	75
Заглубленная длина анкера в рабочем положении, мм	5000
Масса анкера, кг	355
Масса анкерного устройства, кг	790
Длина силового пояса, мм	πD/2
Ширина силового пояса, мм	300
Максимальная нагрузка, кН	400

Свайные анкерные устройства используют для закрепления на проектных отметках трубопроводов диаметром до 1420 мм включительно при их подземной и наземной прокладках на обводненных, заболоченных и периодически затопляемых участках и на малых водотоках при отсутствии подмыва грунта. Свайные анкерные устройства устанавливаются только в минеральные грунты, соответствующие указанным в СНиП 2.05.06—85. Анкерные устройства АР-401 применяют на болотах с глубинами торфяной залежи 2,5 м, укладкой трубопровода на проектную отметку и с выполненным водоотливом. Минимальная глубина погружения верхних лопастей анкера в минеральный грунт после их раскрытия должна быть не менее 3 м.

Для погружения свайных анкеров используются специальные машины МПА-2; МПА-1 и установки УЗА-401. Забивка анкерных свай осуществляется навесными сваебойными агрегатами с помощью обычных трассовых трубоукладчиков (см. рис. 13.6).

Конструкция указанных машин позволяет подтаскивать анкеры на расстояние до 6 м вдоль траншеи для их последующей установки в оголовник дизель-молота перед погружением. При этом отпадает необходимость применения трубоукладчика непосредственно при забивке.

Рис. 13.6. Забивка анкера к устройству АР-401 для закрепления трубопровода на заболоченной местности