Министерство
строительства предприятий
нефтяной и газовой промышленности
Министерство
газовой промышленности
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
ВНИИСТ
ЮЖНИИГИПРОГАЗ
ГИПРОТЮМЕННЕФТЕГАЗ
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель
Министра
Мингазпрома
СССР
Каширов
С.С.
1988
г.
|
|
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель
Министра
Миннефтегазстроя
СССР
Мухамедов Ф.В.
10.02.1988 г.
|
ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ
Учет удерживающей
способности грунтов
нарушенной структуры при прокладке стальных
трубопроводов на обводняемых участках
ВИ 102-2-88
Директор ВНИИСТа
|
|
Р.М. Шакиров
|
Главный инженер ЮжНИИгипрогаза
|
А.В. Солодовников
|
Главный инженер Гипротюменнефтегаза
|
Р.П. Киршенбаум
|
Разработаны
и внесены Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству
магистральных трубопроводов (ВНИИСТ) и Главвостоктрубопроводстроем
Миннефтегазстроя
СОГЛАСОВАНЫ:
|
|
|
Главный инженер Главного технического
управления Миннефтегазстроя
|
Н.И.
Курбатов
«11» января 1988 г.
|
Зам. начальника Управления
капитального строительства
|
М.С. Федоров
«10» февраля 1988 г.
|
Директор ПНИИС НПО
«Стройизыскания» Госстроя РСФСР
д.г-м.н.
|
|
В.В. Баулин
|
Зам. главного инженера
института Гипротрубопровод
|
В.П. Воронков
|
Всесоюзным научно-исследовательским институтом по
строительству магистральных трубопроводов Миннефтегазстроя СССР: И.Д. Красулиным,
канд. техн. наук, В.В. Рождественским, канд. техн. наук, А.С. Гехманом, канд.
техн. наук, П.И. Кашперюком, канд. геол.-минер. наук, А.Д. Перельмитером, канд.
техн. наук, С.Г. Степановой, канд. геол.-минер. наук.;
ССО «Уралтрубопроводстрой» Миннефтегазстроя СССР: Н.П. Бобрышевым, Е.Г.
Елизарьевым, М.С. Богдановым;
ССО «Запсибтрубопроводстрой» Миннефтегазстроя СССР: С.П. Вельчевым, А.С.
Трофимовым, А.А. Гердтом;
Гипротюменнефтегазом Миннефтепрома СССР: И.Д. Скворцовым, канд. техн.
наук Г.В. Ничевиловым;
Производственным и научно-исследовательским институтом по изысканиям в
строительстве Госстроя РСФСР: Т.В. Нефедовой, канд. геол.-минер. наук;
Уфимским нефтяным институтом Минвуза СССР: Ю.И. Спектором;
ЮжНиигипрогазом Мингазпрома
СССР: В.С. Сумароковым, В.А. Ромоданом, Н.Н. Желудковым.
ВНЕСЕНА:
Миннефтегазстроем СССР,
Миннефтепромом СССР,
Мингазпромом СССР.
ПОДГОТОВЛЕНА
к утверждению Главным научно-техническим управлением Миннефтегазстроя СССР:
Н.И. Курбатовым;
Главным управлением капитального строительства Мингазпрома СССР: М.С.
Федоровым.
С введением в действие «Временной инструкции. Учет удерживающей
способности грунтов нарушенной структуры при прокладке стальных трубопроводов
на обводняемых участках ВИ 102-2-88» утрачивают силу «Указания по балластировке
грунтом стальных трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках ВСН
1-31-71».
СОГЛАСОВАНА
с Гипротрубопроводом: В.П. Воронковым;
ПНИИСом НПО «Стройизыскания»: В.В. Баулиным.
Министерство
строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности, Министерство
газовой промышленности, Министерство нефтяной промышленности
|
Временная
инструкция.
Учет
удерживающей способности грунтов нарушенной структуры при прокладке стальных трубопроводов
на обводняемых участках
|
ВИ 102-2-88
|
Взамен
ВСН
1-31-71
Мингазпром
|
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая Инструкция распространяется на
проектирование вновь строящихся и реконструируемых магистральных и промысловых
газопроводов, нефте- и нефтепродуктопроводов и ответвлений от них, укладываемых
подземно на обводненных, прогнозно-обводняемых участках трассы, а также
участках верховых болот с мощностью торфа менее 0,5 м для трубопроводов
диаметром до 1420 мм включительно. Учет несущей способности допускается только
в случае засыпки уложенного в проектное положение трубопровода.
Примечания: 1. K обводненным участкам относятся такие
участки, на которых трубопровод в проектном положении находится в
водонасыщенных грунтах на уровне не ниже верхней образующей.
2. К
прогнозно-обводняемым участкам относятся такие, на которых может произойти
обводнение в первые три года эксплуатации трубопровода.
1.2. Временная Инструкция разработана в
развитие глав СНиП
2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования» и СНиП III.42-80
«Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ»,
регламентирует вопросы, связанные с учетом удерживающей способности минеральных
грунтов нарушенной структуры и является дополнением к ВСН
007-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов.
Конструкции и балластировка».
1.3. Удерживающая способность минеральных грунтов при проектировании
трубопроводов учитывается для прямолинейных и выполняемых упругим изгибом труб
криволинейных участков. При необходимости возможно дополнительное заглубление
трубопровода, величина которого определяется расчетом.
1.4.
Закрепление трубопроводов грунтом можно предусматривать в сочетании с утяжеляющими
грузами, скорлупами, со сплошным обетонированием и анкерными устройствами, а
также с геотекстильным нетканым синтетическим материалом на выпуклых кривых.
1.5. Учет
удерживающей способности грунтов допускается независимо от величины положительного
температурного перепада. При этом необходимо обеспечить продольную устойчивость
трубопровода в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06.85.
1.6. Учет
удерживающей способности грунта не допускается в следующих случаях:
на участках, на
которых в период производства работ возможно обводнение траншеи и всплытие
трубопровода;
при мощности
торфяной залежи более 0,5 м, если нельзя обеспечить повышенное заглубление;
на поймах рек
(за исключением трубопроводов диаметром 500 мм и менее в случае отсутствия
размыва пойм на участках прокладки);
на участках,
сложенных песчаными грунтами с уклоном дна траншеи более 3°.
1.7.
При проведении изысканий трасс трубопроводов надлежит определять уровни
грунтовых вод и необходимые характеристики грунтов, используемых в качестве
засыпки, а именно: влажность, плотность грунта при естественном залегании и в
состоянии засыпки, плотность сухого грунта, плотность частиц грунта,
коэффициент пористости, углы внутреннего трения и удельное сцепление грунта как
при естественной влажности, так и в полностью водонасыщенном состоянии.
Если при
изысканиях трассы трубопровода не были получены все необходимые для расчета
характеристики, их следует принимать согласно нормативным документам и указаниям
разд. 3
настоящей Инструкции. При этом принимаются минимальные значения плотности и
угла внутреннего трения, которые могут быть у данного вида грунта.
1.8. Засыпка
трубопровода в зимний период должна производиться размельченным грунтом с
размерами грунтовых комьев не более 5 см, без примесей снега и ледяных
включений. При засыпке трубопровода минеральным грунтом над уровнем дневной
поверхности должен быть создан валик высотой более 0,3 м, а при балластировке
мерзлым грунтом не менее 0,6 м.
1.9. На
участках с уклонами более 3°, сложенных песчаными
грунтами, и на примыкающих к переходам через водные преграды и болота III и II типа
следует предусматривать устройство противоэрозионных перемычек протяженностью
12 - 25 м из грунта с геотекстильными материалами, устанавливаемых с шагом,
обеспечивающим сохранность обратной засыпки трубопровода.
1.10.
Засыпанный грунт перемычек уплотняется в траншее посредством поперечного наезда
бульдозера на полностью засыпанную траншею с валиком.
Внесена ВНИИСТом
(ОПН), ССО «Уралтрубопроводстроем», «ЮжНИИгипрогазом», Гипротюменнефтегазом
|
Утверждена Миннефтегазстроем
10.11.1988 г.
Утверждена
Мингазпромом 10.11.1988 г.
Утверждена
Миннефтепромом 24.10.1988 г.
|
Срок действия
с 10.11.1988 г. по 10.11.1991 г.
|
2.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1.
Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на
обводненных и прогнозно-обводняемых участках трассы, следует проверять в
соответствии с требованиями СНиП
2.05.06.85.
2.2. Расчетную
удерживающую способность Ргр (Н/м) на единицу длины трубопровода,
когда уровень грунтовых вод совпадает с дневной поверхностью грунта, определяют
по формулам:
(1)
где
(2)
(3)
В формуле (3) F рассчитывают следующим образом:
(4)
Если при вычислении по формуле (4) F
< 0, то следует принимать F = 0. В формулах
приняты следующие обозначения:
DH - наружный
диаметр трубопровода, м;
h - высота слоя грунта над трубопроводом, м;
j - угол
внутреннего трения обводненного грунта, град;
С0 - удельное сцепление полностью водонасыщенного грунта, Н/м2;
g = 9,84 - ускорение свободного падения, м/с2;
rsb - плотность грунта с учетом взвешивающего действия воды, кг/м3;
(5)
rs - плотность частиц грунта, кг/м3;
rb - плотность воды с учетом растворенных солей (на
засоленных участках rb
= 1020 - 1200 кг/м3), кг/м3;
l - коэффициент пористости грунта;
m - коэффициент условий
работы. При транспортировке нефтегазовой смеси в нестационарном режиме m = 0,5,
в остальных случаях m = 0,8.
Значения j, С0, rs, rb, l определяются по материалам изысканий или в
соответствии с главой СНиП
2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» с учетом рекомендаций, приведенных
в разд. 3
настоящей Инструкции.
Ориентировочные
значения удерживающей способности грунтов приведены в табл. 1.
2.3. Удерживающую
способность грунта рассчитывают для наивысшего уровня возможного стояния
грунтовых и поверхностных вод: для нефтепродуктопроводов - в
период строительства до момента заполнения трубопровода продуктом или водой;
для газопроводов - в период строительства и эксплуатации.
2.4. При
определении проектной высоты слоя грунта, находящегося над уровнем воды,
необходимо учитывать осадку свеженасыпанного грунта (в зависимости от свойств
грунта и способа производства работ).
Таблица 1
Ориентировочные
значения удерживающей способности грунтов обратной засыпки при подземной
прокладке трубопроводов
Диаметр трубы, мм
|
1420
|
1220
|
1020
|
720
|
530
|
426
|
Толщина
стенки трубы, мм
|
15,0
|
12,0
|
10,0
|
8,0
|
6,0
|
6,0
|
Плавучесть,
кН/м
|
10,8
|
8,1
|
5,7
|
2,7
|
1,4
|
0,8
|
Удерживающая
сила грунтов засыпки, кН/м:
|
|
|
|
|
|
|
пески
средне- и мелкозернистые обводненные: С = 0, j = 20°, rsb = 970
кг/м3
|
16,5
|
14,0
|
11,7
|
6,6
|
5,0
|
4,1
|
супеси,
суглинки, глины в пластичном состоянии: С0 = 1000 Н/м2, j = 14°, rsb = 880
кг/м3
|
16,1
|
13,8
|
11,7
|
6,9
|
5,4
|
4,6
|
|
h = 1 м
|
h = 0,8
м
|
3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГРУНТОВ, СЛУЖАЩИХ ДЛЯ ОБРАТНОЙ
ЗАСЫПКИ ТРАНШЕЙ И БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ
3.1. Подвергнутые предварительной экскавации грунты, служащие для
обратной засыпки трубопроводов, относятся к группе искусственных (насыпных)
отложений, характеризующихся неоднородным составом, наличием пустот и макропор.
3.2. Инженерно-геологические свойства и вещественный состав грунтов
изменяются во времени под влиянием сил гравитации и физико-химических
процессов.
3.3. Гравитационное уплотнение обратной засыпки завершается, как правило,
для песчаных грунтов в течение 2,5 - 7 лет
Рис.
1. Изменение плотности скелета rdt песков
во времени:
1 - I тип. rdt = 1,65 - 0,11e-0,16t; 2 - II тип. Незаболоченные участки. rdt = 1,62 - 0,14e-0,23t; 3 - III тип. Заболоченные
участки. rdt = 1,55 - 0,35e-0,88t; 4 - IV тип.
rdt = 1,64 - 0,35e-0,35t.
Рис. 2. Изменение
плотности скелета rdt связных грунтов во времени:
1 - I тип. Супесь. rdt = 1,64 - 0,22 e-0,20t; 2 - II тип. Супесь. rdt = 1,56 - 0,18 e-0,15t; 3 - III тип. Супесь. rdt = 1,60 - 0,17 e-0,23t; 4 - IV тип. Суглинок. rdt = 1,76 - 0,36 e-0,11t.
где r и rdt - показатели плотности грунта, соответственно в
природном залегании и в момент времени t;
t - время от момента обратной
засыпки, подвергнутого экскавации грунта в годах;
n - коэффициент интенсивности процесса
самоуплотнения;
Кr - коэффициент разуплотнения,
характеризующий изменение плотности в первоначальный момент времени после
экскавации;
(7)
где r0 - плотность грунта в момент
времени t = 0, т.е. сразу после
экскавации.
3.5. Коэффициенты
разуплотнения и интенсивности самоуплотнения следует принимать по табл. 2.
Таблица 2
Коэффициенты,
характеризующие изменения плотности грунтов обратных засыпок трубопроводов
Наименование грунта
|
Состояние грунта
|
Коэффициент разуплотнения Кr
|
Коэффициент интенсивности самоуплотнения
n, 1/год
|
Пески мелкие и пылеватые
|
Влажные и маловлажные
|
1,07 - 1,09
|
0,16 - 0,23
|
|
Водонасыщенные
|
1,27 - 1,29
|
0,32 - 0,88
|
Супеси
|
Твердые, реже пластичные
|
1,12 - 1,15
|
0,20 - 0,23
|
Суглинки
|
Мягко- и тугопластичные
|
1,25
|
0,11
|
3.6.
Самоуплотнение до естественного состояния насыпных песков происходит наиболее интенсивно
на заболоченных участках поймы, где грунты водонасыщены (Sz = 0,81 - 0,90); стабилизация плотности грунтов происходит в течение
2,5 лет.
3.7. При
проектировании рекомендуется учитывать, что угол внутреннего трения j снижается при обводнении грунта
обратной засыпки на 5 - 8 % и повышается при высыхании насыпных грунтов на
хорошо дренированных участках на 3 - 5 %.
3.8. Характер и
интенсивность изменения инженерно-геологических свойств грунтов обратной
засыпки во времени зависят от вида грунта, его свойств в естественном
залегании, способов разработки и засыпки траншеи, рельефа, уровня грунтовых
вод, состояния грунта на притрассовых участках.
3.9.
Самоуплотнение насыпных грунтов до стабилизированных значений происходит в
течение длительного времени (см. рис. 1, 2). Поэтому для обеспечения
надежности закрепления трубопроводов минеральным грунтом необходимо
искусственное (техническое) уплотнение грунтов в траншее сразу после их засыпки
(в соответствии с п. 1.7).
3.10. Наиболее
благоприятными для закрепления трубопроводов являются глинистые грунты
полутвердой и тугопластичной консистенции (супеси, суглинки, глины), обладающие
высокими значениями коэффициентов сцепления и угла внутреннего трения.
3.11.
Инженерно-геологические свойства нарушенных дисперсных грунтов центральных и
северных районов Западной Сибири, необходимые для расчета удерживающей
способности грунта, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Ориентировочные
значения характеристик грунтов нарушенной структуры для балластировки
трубопроводов
Наименование грунта
|
Состояние
грунта
|
Плотность
сухого грунта, кг/м3 ´ 103
|
Сцепление
грунта, Н/м2 ´ 106
|
Угол
внутреннего трения, град.
|
Коэффициент
пористости
|
Плотность
грунта с учетом взвешивающего влияния воды, кг/м3 ´ 103
|
Пески
мелкие и пылеватые
|
Влажные
и маловлажные
|
1,35
- 1,55
1,50
|
0,00
|
21 -
40
|
0,97-0,72
0,77
|
0,72
- 0,73
0,75
|
|
Водонасыщенные
|
1,15
- 1,25
|
0,00
|
31 -
33
|
1,31
- 1,13
|
-
|
|
|
1,20
|
|
|
1,22
|
|
Пески
крупные
|
Влажные
и маловлажные
|
1,60
- 1,66
1,63
|
0,00
|
40 -
42
|
0,68
- 0,72
0,7
|
0,97
|
Связные
грунты (супеси, суглинки, глины)
|
Полутвердые
и твердые
|
1,35
- 1,65
1,45
|
0,03
|
20 -
25
|
1,08
- 0,75
0,87
|
0,72
- 0,98
0,91
|
|
Мягко-
и тугопластичные
|
1,20
- 1,47
1,40
|
0,001
|
12 -
18
|
1,26
- 0,86
0,94
|
0,76
- 0,92
0,88
|
|
Текучие
|
1,10
- 1,40
|
0,00
|
10 -
18
|
1,44
- 0,91
|
0,69
- 0,88
|
|
|
1,38
|
|
|
0,94
|
0,86
|
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения. 2
2. Основные расчетные положения. 4
3. Инженерно-геологическая оценка
грунтов, служащих для обратной засыпки траншей и балластировки трубопроводов. 5
|