МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИИ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов

-ВНИИСТ-

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ЗАКРЕПЛЕНИЮ ТРУБОПРОВОДОВ ВМОРАЖИВАЕМЫМИ СТЕРЖНЕВЫМИ АНКЕРАМИ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ (для опытно-промышленных участков)

Р 621-87

Москва 1987

Настоящие Рекомендации разработаны на основании экспериментальных исследований и опытно-про -мыиленного применения вмораживаемых стержневых анкеров в строительстве магистральных трубопроводов на вечномерзлых грунтах.

В Рекомендациях содержатся данные по конст -рукции вмораживаемых стержневых анкерных устройств, области их применения, технологии монтажа и требования безопасности производства строительно-монтажных работ. Приведена методика расчета несущей способности вмораживаемых стержневых анкерных устройств.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников, занятых проектированием и строи -телъством трубопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Рекомендации разработали: В.Е.Поляков, Р.М.Хафизов, А.Б.Алнбвддер, З.И^Дизер (ВНИИСТ): П.А.Вис -лобицкий, Б. И «Лысенко, Н.Г.Шпет (Киевский филиал ВКИШКтехопгнефтегазстроя): В.С.Сумароков. Н.Н.Хе -луд кое ШжНИИгипрогаз); Й.Г.Доровенко, С.П.Бедьчев (Главойотрубопроводстрой) .(под общей редакцией Р.М. Шакирова).

, Режомендвцхх согласованы о ЮжЕИИтагрогазш (директор Н.Г.Портянко).

тгч Всесоюзный научно-исследовательский институт по строи-тедьству магистральных трубопроводов (ВШ4ИСТ), 1987

4.3. Трубопровод, закрепленный стержневыми анкерными устройствами, проверяет на общую устойчивость в продольном направлении в соответствии с требованиями СКиП 2.05.06-85.

5. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА СТЕРЖНЕВЫМИ АНКЕРНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

5.1.    Закрепление трубопровода стержневыми анкерными устройствами выполняют непосредственно после укладки трубопровода на проектные отметки.

5.2.    Погружение стержневых анкеров допускается произво -дить до укладки трубопровода. При этом необходимо предусиот -ретъ мероприятия, исключающие возможность повреждения изоляции трубопровода в процессе его укладки.

5.3.    Перед установкой анкерных устройств производят подготовительные работы, которые включают:

доставку комплектов анкерных устройств на трассу;

отбраковку поврежденных при транспортировке комплектов;

приварку компенсаторов в стержневым анкерам, если по условиям заводской поставки компенсаторы не скреплены сс стержневыми анкерами;

определение мест установки анкерных устройств;

проверку ширины дна траншеи в местах установки анкерных устройств ( ширина траншеи по дну должав быть не менее диаметра трубопровода плюс 0,5 и Согласно СНиП 2.05.06-65

доставку комплектов анкерных устройств к месту производства работ,

5.4.    Технология закрепления трубопровода аыжерзши устройствами включает:

протаивание скважин в вечномерзлом грунте с помощью nap*v вой нглн и погружение в них стеркневнх анкеров (погружение производят одновременно о протаивают окааххнн);

укладку на трубопровод футеровочкого мата;

II

монтаж сагового пояса с после дулей щжваржоя его х отвовввии анкерам;

изоляцию пест крепления бжтумем.

5.5.    Работы по закреплению трубопровода стержневыми анкерными устройствами выполняет специализированная бригада в соответствии с требованиями проекта производства работ.

5.6.    Состав бригады по закреплению трубопровода стержне -выми анкерными устройствами:

маииннст установки ВАГ-101 ................... I

машинист установки ППУ-1200/100 .............. 2

машинист агрегата ACB-I (СДАУ) ............... I

электросварщик ............................... 2

монтажник.............. 3

изолировщик    х

Итого 10 чел. Техническое оснащение бригады приведено в табл.2.

Таблица 2

Канины и механизмы { Марка (Технологический процесс Передвижная подъемная установка ВАГ-101 Погружение в скважину паровой иглы и стержневого анкера Передвижная паровая установка ППУ-1200/100 Парооттаивание скважины Передвижной сварочный агрегат ACB-I или СДАУ Сварка стержневых анкеров с компенсаторами. Сварка силовых поясов с отержне-вави авхерап Передвижной бит умно -плавильный котел ИСТ-ЗБ Изолировочные работы Прицеп ““ Транспортировка анкерных устройств И СИЛОВЫХ ПОНСОВ

5.7.    Последовательность технологических операций пот -ружанжя стержневых анкеров:

к стреле установки ВАГ-101 подвешивают иглу и стержневой анкер ж поднимают их в вертикальное положение.

По мере погружения паровой иглы в вечномерзлый грунт давление пара поднимают до 1,5-2,О МПа, температуру пара поддерживают в пределах 1б0-180°С. Паровую иглу со стержневым анкером погружают под собственна* весом.На участках замедленного погружении паровую иглу периодически перемещают вверх-вниз;

после погружения на проектную глубину стержневой анкер отцепляют от стрелы;

не изменяя положения стрелы, к ней цепляют верхний гонец другого отеркневого анкера, который поднимают ус?<*-новкой ВАГ-101 в вертикальное положение одновременно с иввле « чением паровой иглы из скважины. Пры выходе из скважины подачу пара в паровую иглу прекращают;

паровую иглу и стержневой анкер скрепляот проволочным хомутом в нижней части и заводят к месту установки;

операцию погружения стержневого анкера новторяют;

установку ВАГ-IOI с подвешенными на стреле паровой иглой и стержневым анкером, прицеп с анкерами и установку 1ШУ-12ООД0О перемещают вдоль трубопровода к месту установки очередного анкерного устройства. Во время пере^- паровую иглу и стержневой анкер следует удерживать от раскачивания.

5.8.    Паропровод от паровой установка к паровой игле целесообразно выполнять из цельнотянутых стальных труб с шаровыми

г одвил ними соединениями, в которых в качестве уплотнения применяют манжеты из фторопласта-4.

5.9.    Места соединения силового пояса со стержнекяек анкерами допускается изолировать антикоррозионной пластичной композицией (АПК), разработанной ВНИИСТом.

5.10* Несущую способность стерппевой анкер прязобрех^« после замерзания грунтового раствора н Есссталовтеязя температуры в скважина» Ородоэтгтажьност? восстановлена стрн •* петелькой температуры в скважине, образованной 2 з^апзмерадtr:

грунте методам яарооттмваняя , ориентировочно можно онреде-уму* о «и—графика, приведенного на рис.2.

5*33. Наздакгь стержневой анкер проектное нагрузкой рмриивптпи яою восстановления наруванного парооттаяванхем ишшюклрят рахкма вачноиерелого грунта.

б. ТЕШКА БЕЗОПАСНОСТИ

6.1.    При прожав оде тв в работ по закреплению трубопроводов стержневым анкерным устройствам необходимо руководствоваться следу вдей документа дней по текинке безопасности:

СНнП 1-4-80 "Техника безопасности в отроитеиьстве" (й., Стройиадат, 1980);

Правилами техники безопасности при строительстве магистральных стальных трубопроводов (И., Недра, 1982) ж настоянжм Рекомендациями.

6.2.    При эксплуатации электроустановок следует руководствоваться "Правилам технической эксплуатации электроустановок н правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок* (К., Энергоиадат, 1987).

6.3.    При пользовании грузоподъемными установкам следует руководствоваться "Правилам устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов” (к., Недра, 1980).

6.4.    К работе по закреплению трубопровода стеркневым анкерным устройствам допускаются рабочие в возрасте не моложе 16 лет, проведшее обучение безопасным методам труда, полу -чиввиз положительные оценки при проверке энаний и жмеюцше соответствующее удостоверения на право выполнения тех ми »иит работ.

6.5.    К работе по монтажу стержневых анкерных устройств нокно приступить только пря наличии проекта производства ра -бот.

6.6.    Перед началом работ необходимо убедиться в исправности узлов соединения паропроводов я нлаигов высокого давления.

J4

Рис.2. Продолжительность воесгнкезления тамаепатуры в скважине в зависииости от среднегодовой ?евЬер&5у-ры вечномерзлого грунта

6.7.    Состояние паропроводов необходимо скзтематкчеоки проверять в соответстви с требованиям! "Правах устройства я безопасной эксплуатация трубопроводов пара я горячей воды" Госгортехвад8ора СССР (Н., Ведра, 1973).

В целях предупреждены смогов обохухивавщего персонала паропроводы необходимо теплоизолировать.

6.8.    Администрация строительства обязана предусмотреть безопасную подвеску на стреле установки ВАГ-101 стержневых анкеров, проинструктировать крановщика и монтажников

о породив ведении работ по погружение отержневжх анкеров, установить иоридож оОДева уыовашж питяеими между краяовод

6.9.    При работе по установке вмораживаеиых стержневых ан-херов следует использовать инвентарные переходные костяки. Для спуска рабочкх в хранив к подъема ia нее следует применять переносные лестницы.

6.10.    Рабочий, занятый на операции погружения стержневых анкеров, должен работать в защитной маске ка хлоичатобуыажнсй тханх для предохранения лица от попадания брызг горячей воды к раакижефюго грунта.

6.IZ. Освещенность в тонное время суток должно быть не менее 40 лк.

£б

Приложен» I

ПРИПЕР РАСЧЕТА

Определить несудую способность стержневого анкера по грунту Фаях.

Анкер диаметром мм заглублен в мерзлый грунт на глубину 8,0 м. Грунт - до глубины 4,0 м - глинистый, далее - песчаный. Согласно прогнозу теплового взаимодействия газопровода с грунтом для самого неблагоприятного режима работы газопровода и времени эксплуатации температура грунта .по глубине заложения анкера изменяется по трафнку.првввдевноку на рне.З,

Ряс.З. График распределения температур в грунте под трубопроводом.

В пределах мерзлого грунта наделял 3 слоя,причем границей (между перни* я вторым сдоями) назначается сечение, где меняется вид грунта, а границу между вторам н третьим слоями выбирают из условия , чтобы мощность отдельного слоя не превняала 2 м:

хда

моцность слоя грунта.

Температура грунта посредине слоев: tj = -I,4°C; t_z =

= -3,I°C; tj = -3,7°С, По табл.З прил.б СНиП П-18-76 соответствующие расчетные сопротивления Rcm.(- 1,24 кгс/см², R_Ch2* ^ 2,66 кгс/см², Rcm,3= 3,16 кгс/см²:

^Фанк ⁼ 1*Ь9,бд200асС1,2*+2₁бб+3₁1б) = I49I0 кто = = 149,1 кН.

18

1.    Общие полевения .................................... 3

2.    Конструкция и принцип работы стержневого

анкерного устройства ............................... 4

3.    Расчет несущей способности стержневого

анкерного устройства..... ..................... £

4.    Разнещенне анкерных устройств    вдоль    трубопровода.... ю

5.    Организация и технология закрепления

трубопровода стержневыми    анкерными    устройствами..... II

6.    Техника безопасности .................... 14

Приложение............................................ 17

Рекомендации

по закрепление трубопроводов вмораживаемыми стержневыми анкерами на вечномерзлых грунтах

(для опытно-промынленных участков)

Р 621-87

Издание ВНИИСТа

Редактор Ф.Д.Остаева Корректор С.ПЛилнкжова Технический редактор Т.Л.Датнова

Подписано в печать З/Н 1987г.формат б0хБ4Д6 Деч.л. 1,26    Уч.-над.л. 1,1    Бук.д.    ₀,К&

Тграт, 45Q     Цена    II мд._Зава? 99

Рстяйривт В*ВД<СТд

Министерство строи- ; Рекомендации по закрепление ;Р 621-87

тедьства предприятий! трубопроводов вмораживаемыми\-

нефтяной и газовой ; стержневыми анкерами на веч-;Впервые промышленности ;    номер злых грунтах    ;

I. ОБЩЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование и строительство магистральных трубопроводов на вечномерзлых грунтах с использованием вмораживаемых стержневых анкеров. Рекомендации рагработаны с учетом требований следующих нормативных документов:

СНиП 2.05.06-85 "Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования";

СНиП Ш-42-80 "Правила производства и приемки работ. Ма -гнетральные трубопроводы";

СНиП Ш-4-80 "Техника безопасности в строительстве";

СНиП 3.01.01-85 "Организация строительного производства";

СНиП П-13-76 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах".

1.2.    Вмораживаемые стержневые анкерные устройства должны обеспечивать надежное закрепление подземных трубопроводов, прокладываемых на вечномерзлых грунтах.

1.3.    Область применения вмораживаемых стержневых анкеров определяется проектной организацией с учетом требований настоящих Рекомендаций, инженерно-геокриологических условий на трассе проектируемого трубопровода, теплового и механического взаимодействия трубопроводов с грунтами основания.

1.4.    Вмораживаемые стержневые анкеры, погружаемые мето -дом парооттанвания грунта, следует применять в твердомерзлых глинистых грунтах, мелких ж пнжеватнх пескгх.содержащнхкрупно-

Внесены ВНИИСТом и ; Утверждены ВНИИСТом и КФ {Срок введения КФ ВНИИПКтехоргнеф-j ВНШ1(техоргнефтегазстря-;в действие I тегазстроя    j 10 июня 1987 г.    ;октября 1987г.

_j_!_

з

обломочные вклвченяя не бонее 15% при сродней температуре грунтов по глубине пагрухенжя анкера от нннуо 1,5° н ннхе; в грунтах о лвднвтостыв менее 0,4; в грунтах оо степенью ваторфовав-ноотя менее 0,25.

1.5. При установке в вечномерзлые грунты, обладающие срн оттанваннн - промерзаннн свойствами морозного пучення, анкер -вне устройства о наймах» конпевоаторамн с целы) снмкення до бе-аоваоних продедов уомлмй на анкеры.

Zi КОНСТРУКЦИЯ и ПРИНЦИП РАБОТЫ СТЕРЖННЮГО АНКЕРНОГО УСТРОЙСТВА

2.1.    Стержневое анкерное устройство (рю.1) состоит нз двух стержневых анкеров I, двух компенсаторов 2, штанг 3, со-вдлнявщкх каждый стержневой анкер с компонент орамя, с вдов ого пояса 4, футеровочного мата 5 я прокладки 6.

2.2.    Стержневой анкер I представляет собой прутов из арматурной стали периодического профиля класса АИ с условным обозначением (например, А-й-28 ГОСТ 5781-82).

Вмораживанием прутка в вечномерзлый грунт основания обеспечивают несуиую способность стержневого анкера до грунту

2.3. Црм воздейотнжж на трубопровод си морозного пучаняя грунта жншвнсатор 2 огрвнжчявает вмдергявахщув нагрузку па отермяамй анкер уонжнем Р_к, прх котором срабатывает компенсатор.

Усилие срабатывали компенсатора Р_х оотается поотоявням при вврпхалъасн первмемвннх трубопровода от ои морозного

пучвамя грунта*

2.4* Силовой пбяс 4 передает нагрузку от трубопровода через компенсаторы 2 на стержневые анкеры I.

2.5* ФутеровочЕШЙ мат и прокладки устава вливают между силовым поясом и поверхностью трубопровода; оаж предназначены для эациты я зол ядам трубопровода от повреждения.

2.6.    Изоляция сиового пояоа, компенсаторов и мтанг вы -полняетоя соглаово ТУ 102-164-20.

2.7.    Основные параметры двух валов стержневых анкерных устройств приведены в табл.1.

Таблица I

Параметры    {    ^8аа^е    пара-

I    Мвтрил

Номинальный диаметр стержневого анке-

ра й. , мы 28 32 длина стержневого анкера L , нм 8500 8500 Удельная площадь поверхности сдвига анкера по грунту. F, 9,в 10,8 Наоса анкера с компенсатором, кг 50 58 Масса анкерного устройства, кг 140 156 Предельная величина перемещения. 300 300

допускаемого коипенсаторси л к , мм

2.8. Допускаются применение стержневых анкеров других диаметров, увеличение площади поверхности сдвига стержневого анкера по грунту путем приварки к нему прутков из арматурной стали периодического профиля, а также применение компенсирующих устройств других типов.

3. РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТЕРЖНЕВОГО АНКЕРНОГО УСТРОЙСТВА

3.1. Несущую способность анкерного устройства Б_анк определяют по формуле

®анк ~    ^    ^т    анк    *анк •

б

3.4.    Изменение температуры по глубине заложения анкера определяют джя состояния , прх которон образуется н&кбохыпй ореож протанванкя до методам, изложенной в "Руководстве

во прогнозирования теплового В8ИИ0действия трубопроводов е окрухяящей вреда!" Р 486 - 83 ( М..ЕВИИЯ, 1984).

3.5.    Несущую способность стержневого анкера Ф_Я8К по результатам полевых испытаний статической ввжергмваша! нагрузке! определяют в соответетвкк о СНлП П-18-76 по фарыухе

где

к - коэффициент, учитывавший различие в условиях работы опытного и проектируемого анкеров и определяемый по формуле

к ₌Ls>_,    (5)

*оп

в которой Фдр, Ф_оп - значения несущей способности соответст -венно проектируемого и опытного анкеров, определенные расчетом по формуле (3); для проектируемого анкера - при расчетной температуре, определенной согласно п.3.4 настоящих Рекомендаций, а для опытного анкера - при температуре, измеренной при испытаниях;

Р - расчетное сопротивление анкера статической вцдер -гщвавщей нагрузке, определяемое по формуле

Р = -- ,    (6)

*г

где-

*г - ковффициент безопасности по грунту, равный I,IJ в

Р нормативное значение предельного длительного сопротивления анкера статической выдергивающей нагрузке, при которой выход анкера аз грунта во времени затухает; определяется ПО ГОСТ 24546-81}

Р^кр ?щ •    <⁷>

8

где

“ критическая нагрузка при лспнтавнял, определяемая как аамбольшая нагрузка на стержневой анкер, пра которой не начинает развиваться перемещение анкера с увеличивающейся скоростью;

K_j— коэффициент, учятквахцкй кратковременность асдитаний анкера яра строительстве (Xgp=0,65) ала в комплексе проеггно-явиокательокат работ <^=*1).

З.в. Расчетную несущую евоообвооть анкере , ооорудоввн.-агого хомввнсаторон Рд„ определяют по формуле

- . “>>

К

- коэффициент надежности компенсатора, равный 1*2. 3*7* Йарвметрв стержневого анкера должны удовлетворять условиям:

•>

где

обоащачевяя Ф_авх , k _н даются в формуле (2);

Л ___ _ максимальное вертикальное перемещение трубопровода

U J Ч

прм пучении грунта.

3.8. контроль несущей способности вмораживаемых стержне -вых анкеров осуществляют проверкой соответствия глубины их погружения в вечномерзлый грунт и несущих свойств компенсаторов проектным значениям.

9

3.9. Расчет несущей способности анкера по материалу анкера должен производиться в соответствии с требованиями глав СНиП П-23-81 "Стальные конструкции".

4. РАЗНИЦЕНИЕ АНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ВДОЛЬ ТРУБОПРОВОДА

4.1. Расстояние между осями анкерных устройств (пролет /, и) вычисляет по $орнуле

Ьмп,- обозначение ом. в формуле (I);

Б - расчетное усилие на I м длинн трубопровода определяют по СНиП 2.05.04-85.

4.2. При определении расстояний между осями анкерных устройств с компенсаторами необходимо дополнительно пронзвес-ти проверку трубопровода на прочность и устойчивость пол оке -имя с учетом сих морозного пучения грунта в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85.

Дополнительные напряжения изгиба трубопровода от сил морозного пучения грунта следует определять согласно правилам строительной механики. Расчетные силы морозного пучения грунта _п* приходящиеся на единицу диини трубопровода,зак -реплевного стермневши анкерами, определяют по форму»