Свод правил сооружения магистральных газопроводов

1.2. Проверку устойчивости положения (против всплытия) трубопроводов следует выполнять в соответствии с настоящим Приложением к Своду Правил.

1.3. Устойчивость положения трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных участков в зависимости от конкретных условий строительства и эксплуатации.

1.4. Используемые в расчетах физико-механические и теплофизические характеристики грунтов определяются на основании результатов изысканий и прогнозирования изменения свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации.

1.5. Устойчивость положения участка трубопровода следует проверять по условию:

,    (1.1)

где Q_akm - суммарная расчетная нагрузка на участок трубопровода, действующая вверх;

Q_nac - суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз;

k_н.в - коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода (против всплытия).

1.6. Суммарная расчетная нагрузка Q_akm должна включать в себя упругий отпор при прокладке трубопровода свободным изгибом.

1.7. Суммарная расчетная нагрузка Q_nac должна включать в себя собственный вес трубопровода.

1.8. Коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода (против всплытия) следует принимать по табл. 1.1 в зависимости от характеристик участка трубопровода.

Таблица 1.1

Характеристика участка трубопровода	kн.в
• Пойменный за границами производства подводно-технических работ	1,05
• Русловый через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подводно-технических работ	1,10
• Через реки и водохранилища шириной свыше 200 м, а также горные реки.	1,15

1.9. Основные параметры устойчивости положения трубопроводов, определяемые в соответствии с данной методикой, базируются на расчете или весовых характеристик балластирующих конструкций, или несущей способности системы “анкерное устройство - грунт”. В методике считается, что все применяемые конструкции балластирующих и закрепляющих устройств безусловно удовлетворяют условиям собственной прочности и жесткости.

1.10. В данной методике не рассматриваются вопросы прочности, деформативности и общей устойчивости участков трубопроводов, подлежащих балластировке или закреплению. Необходимо отметить, что при поверочных расчетах сложных участков трубопроводов (как многократно статически неопределимых систем) на прочность и устойчивость требуется учитывать взаимодействие забалластированного трубопровода с грунтом и податливость анкерных устройств для закрепляемого анкерами трубопровода. При этом возможны случаи, когда интенсивность балластировки (для забалластированного трубопровода) и шаг анкеров (для трубопровода, закрепленного анкерами), определенные в соответствии с настоящим Приложением, могут оказаться недостаточными. В подобных случаях окончательное решение по балластировке или закреплению трубопровода должно приниматься проектной организацией в соответствии с результатами поверочных расчетов.

1.11. Все вычисления, выполняемые в соответствии с настоящей методикой, следует производить в единой системе единиц СИ (система интернациональная). Следует использовать основные единицы системы СИ: метр, килограмм, секунду, а производные единицы должны быть построены на указанных основных единицах. Такой подход исключает необходимость введения в используемые формулы размерных коэффициентов, а также потребность в указании размерностей в применяемых условных обозначениях.

2. Балластировка трубопровода отдельными грузами и сплошным обетонированием

2.1. При равномерной по длине балластировке одиночными утяжелителями или сплошным обетонированием участка трубопровода, укладываемого способом свободного изгиба, величина нормативной интенсивности балластировки - вес на воздухе - определяется из условия:

,   (2.1)

где n_б - коэффициент надежности по нагрузке;

q_в - расчетная погонная выталкивающая сила воды;

q_uз - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода;

q_mp - расчетный погонный собственный вес трубопровода;

q_доп - расчетный погонный вес продукта;

g_б - нормативная плотность материала пригрузки;

g_в - плотность воды.

2.2. Коэффициент надежности по нагрузке n_б принимается равным:

• 0,9 - для железобетонных утяжелителей и сплошного обетонирования;

• 1,0 - для чугунных утяжелителей.

2.3. Расчетная погонная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, должна определяться по формуле:

,    (2.2)

где g - ускорение свободного падения;

g_в - плотность воды с учетом растворенных в ней солей;

D_н.и - наружный диаметр трубопровода с учетом изоляционного покрытия и футеровки.

При проектировании трубопроводов на участках переходов, сложенных грунтами, которые могут перейти в жидкопластичное состояние, вместо плотности воды следует принимать плотность разжиженного грунта, определяемую по данным изысканий.

2.4. Расчетную интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода следует определять по формулам:

• для выпуклых кривых:

;    (2.3)

• для вогнутых кривых:

,    (2.4)

где е_о - модуль упругости стали;

I - момент инерции сечения трубопровода;

b - угол поворота оси трубопровода;

r - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода.

2.5. Расчетный погонный собственный вес трубопровода определяется по формуле:

,    (2.5)

где g_ст - плотность стали;

D_н - наружный диаметр сечения трубы;

D_вн = D_н - 2d - внутренний диаметр сечения трубы;

d - номинальная толщина стенки трубы.

2.6. Расчетный погонный вес продукта q_доп для газопроводов не учитывается., а для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов учитывается только в случае, если при эксплуатации исключается возможность их опорожнения и замещения продукта воздухом. При учете веса продукта должна применяться формула:

,    (2.6)

где g_пр - плотность перекачиваемого продукта;

D_вн - внутренний диаметр сечения трубопровода.

2.7. При сплошном обетонировании трубопровода требуемую минимальную толщину слоя бетона h_б следует определять по формуле:

,    (2.7)

где - нормативная интенсивность балластировки, определенная ранее по формуле (2.1);

g_б - нормативная плотность бетона;

D_н.и. - наружный диаметр трубопровода с учетом слоя изоляции.

Полученную по формуле (2.7) толщину слоя бетона следует округлить в большую сторону с точностью до 0,005 м.

2.8. При балластировке трубопровода отдельными утяжелителями шаг утяжелителей L при их равномерной расстановке (расстояние между осями утяжелителей) следует определять по формуле:

,     (2.8)

где Q^н - нормативный вес одного утяжелителя;

 - нормативная интенсивность балластировки, определенная ранее по формуле (2.1).

2.9. Учет балластирующего воздействия минеральных грунтов засыпки (до дневной поверхности), используемых для балластировки газопроводов в сочетании с утяжелителями различных конструкций при групповом способе их размещения, решается проектной организацией, исходя из конкретных грунтовых условий и сезона выполнения строительно-монтажных работ.

3. Закрепление трубопровода анкерными устройствами в талых грунтах

3.1. В талых грунтах закрепление трубопроводов возможно винтовыми анкерами и свайными анкерами раскрывающегося типа.

3.2. Расчетную несущую способность одного анкерного устройства B_d следует определять по формуле:

B_d = zm_аР_а,      (3.1)

где z - количество анкеров в одном анкерном устройстве;

т_а - коэффициент условий работы анкерного устройства;

Р_а - расчетная несущая способность анкера.

3.3. Коэффициент условий работы анкерного устройства т_а зависит от количества анкеров z и соотношения между диаметром трубопровода D_н и максимальным линейным размером габарита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость D_анк:

1) При z = 1

или

z = 2 и (D_н/D_aнк) > 3:

т_а = 1;

2) При z і 2 и 1 Ј (D_н/D_aнк) Ј 3:

.     (3.3)

При двух лопастях в анкерах раскрывающегося типа в качестве D_анк следует принимать максимальный линейный размер большей по диаметру лопасти анкера.

3.4. Расчетная несущая способность анкера Р_а зависит от несущей способности грунта основания и определяется из условия:

,     (3.4)

где F_d - несущая способность анкера;

g_k - коэффициент надежности анкера.

3.5. Несущая способность анкера F_d определяется расчетом или по результатам полевых испытаний статической нагрузкой согласно СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”.

3.6. Коэффициент надежности анкера g_k принимается равным:

• 1,40 - если несущая способность анкера определена расчетом;

• 1,25 - если несущая способность анкера определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой.

3.7. Несущая способность анкера, определяемая расчетом, зависит от глубины погружения анкера.

В случае, если глубина заложения верхней лопасти анкера от уровня дна траншеи составляет от 6 до 8 ее диаметров, то несущую способность анкера следует определять по формуле:

,   (3.5)

где i - номер лопасти анкера;

n - число лопастей по высоте анкера;

g_c.i - коэффициент условий работы i-ой лопасти анкера;

a_1.i, a_2.i - безразмерные коэффициенты;

c_1.i - расчетное удельное сцепление пылевато-глинистого или параметр линейности песчаного грунта в рабочей зоне i-ой лопасти анкера;

g_1.i - осредненное расчетное значение удельного веса грунта;

h_1.i - глубина залегания i-ой лопасти анкера от дна траншеи.

А_i - площадь i-ой лопасти анкера.

3.8. Число лопастей анкера принимается равным:

• п = 1- для винтовых анкеров;

• п = 2- для раскрывающихся анкеров.

3.9. Коэффициент условий работы анкера g_c.i принимается в зависимости от грунта равным:

Глины и суглинки:

• твердые, полутвердые, тугопластичные и мягкопластичные ... 0,7

• текучепластичные ............................................................……..... 0,6

Пески и супеси:

• пески маловлажные и супеси твердые ........................……........ 0,7

• пески влажные и супеси пластичные ...........................……....... 0,6

• пески водонасыщенные и супеси текучие .................…............. 0,5

3.10. Безразмерные коэффициенты a_1.i, a_2.i зависят от расчетного угла внутреннего трения грунта j_1.i в рабочей зоне (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной D_днк) в соответствии с табл. 3.1.

3.11. Усредненное расчетное значение удельного веса грунта g_1.i находится с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

,     (3.6)

где g_s.i - удельный вес частиц грунта;

g_w.i - удельный вес воды;

e_i - коэффициент пористости грунта.

Таблица 3.1

j1.i	13	15	16	18	20	22	24	26	28	30	32	34
a1.i	7,8	8,4	9,4	10,1	12,1	15,0	18,0	23,1	29,5	38,0	48,4	64,9
a2.i	2,8	3,3	3,8	4,5	5,5	7,0	9,2	12,3	16,6	22,5	31,0	44,4

Примечания:

• Характеристики грунтов, указанные в табл. 3.1, относятся к грунтам, залегающим над лопастью анкера.

• Расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта основания следует определять по указаниям СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”.