Свод правил сооружения магистральных газопроводов

• При промежуточных значениях угла внутреннего трения грунта, не указанных в табл. 3.1, значения коэффициентов a_1.i, a_2.i следует определять линейной интерполяцией.

3.12. При глубинах погружения анкера, меньше указанных в п. 3.7, следует применять только однолопастные анкеры. В этом случае несущую способность анкера следует определять по формуле:

F_d = g_c(g₁V_bf + c₁A_bf cosj₁),    (3.7)

где V_bf - объем тела выпирания в форме усеченной пирамиды;

A_bf - площадь боковой поверхности усеченной пирамиды.

3.13. Для анкеров с круглой лопастью входящие в формулу (3.7) составляющие следует определять по формулам:

;    (3.8)

,     (3.9)

где

.     (3.10)

3.14. Расстояние между осями анкерных устройств (шаг анкерных устройств) L_a должно удовлетворять условию:

,     (3.11)

где B_d - расчетная несущая способность анкерного устройства;

В - требуемое расчетное усилие анкерного устройства, приходящееся на единицу длины трубопровода, и определяемое по формуле:

В = k_н.в + q_из – q_mp – q_доп,    (3.12)

в которой все условные обозначения указаны в п. 2.1.

4. Закрепление трубопровода с помощью дисковых, винтовых и стержневых вмораживаемых анкеров в вечномерзлых грунтах

4.1. Приведенная в данном разделе методика определения несущей способности дисковых, винтовых и стержневых вмораживаемых анкеров распространяется на анкеры указанных конструкций, находящиеся в грунтах с засоленностью более 0,1 %, в мерзлых грунтах с льдистостью более 0,4 и в биогенных грунтах.

4.2. Расчетная несущая способность анкерного устройства, состоящего из двух вмораживаемых дисковых, винтовых или стержневых анкеров, определяется по формуле (3.1), в которой следует принять:

z = 2;

m_а = 1,0,

а расчетная несущая способность анкера определяется по формуле (3.4). Значения коэффициента надежности анкера в формуле (3.4) следует принимать в соответствии с п. 3.6.

4.3. Несущую способность вмораживаемого дискового, винтового или стержневого анкера F_d следует определять расчетом или на основании результатов полевых испытаний статической нагрузкой.

4.4. При определении расчетом несущей способности дискового, винтового и стержневого анкера следует пользоваться формулой:

,   (4.1)

где g_с - коэффициент условий работы анкера, принимаемый равным 1,2;

i - номер диска (лопасти);

п - число дисков (лопастей);

R_i - расчетное давление i-ого диска (лопасти) на мерзлый грунт или грунтовый раствор;

A_i - площадь i-ого диска или лопасти (за исключением площади сечения стержня);

g_af - коэффициент, зависящий от типа поверхности смерзания;

j - номер слоя грунта;

т - число слоев грунта;

 - расчетное сопротивление j-ого слоя мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания со стержнем (тягой);

- площадь поверхности смерзания j-ого слоя с боковой поверхностью стержня.

При расчете стержневых анкеров первое слагаемое в формуле (4.1) принимается равным нулю.

4.5. Расчетное давление i-ого диска на мерзлый грунт или грунтовый раствор принимается равным давлению под концом сваи по СНиП 2.02.04-87 “Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах”.

4.6. Значение R_i определяется в зависимости от грунта (грунтового раствора) и максимальной температуры грунта на уровне диска (лопасти) в соответствии с табл. 4.1. Температура грунта определяется на основании теплотехнического расчета для наиболее неблагоприятного режима и времени эксплуатации трубопровода.

4.7. Расстояние между дисками (лопастями) должно быть не менее 4Dd (л).

4.8. Расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания со стержнем принимается для середины каждого j-ого по температуре грунта слоя в соответствии со СНиП 2.02.04-87 “Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах”. Значения в зависимости от грунтов и грунтовых растворов приведены в табл. 4.2 для льдистости грунтов i_i < 0,2. При льдистости мерзлого грунта 0,2 Ј i_i Ј 0,4 приведенные в табл. 4.2 значения следует дополнительно умножать на коэффициент 0,9.

4.9. Коэффициент g_af зависит от поверхности смерзания стержня с грунтом и принимается равным:

• 0,7 - для горячекатаного проката;

• 1,0 - для арматуры периодического профиля.

4.10. Несущую способность дискового и вмораживаемого анкеров следует также проверять из условия сдвига по боковой поверхности цилиндрического тела по формуле:

,    (4.2)

где - расчетное сопротивление j-ого мерзлого слоя сдвигу по грунту или грунтовому раствору;

 - площадь поверхности сдвига j-ого слоя.

4.11. Если раствор, заполняющий скважину, отличается от естественного грунта, то вычисление по формуле (4.2) производится для двух случаев сдвига по боковой поверхности цилиндрического тела с площадью сечения равной:

• площади диска (сдвиг по раствору) при расчете дисковых анкеров;

• площади сечения скважины (сдвиг по грунту - по боковой поверхности скважины) при расчете дисковых и винтовых анкеров.

4.12. Расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу в j-ом слое следует принимать при температуре, равной температуре в середине этого слоя (по СНиП 2.02.04-87 “Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах”). Для обычных мерзлых (незасоленных и небиогенных) грунтов значение приведено в табл. 4.3.

4.13. Для вмораживаемых дисковых и винтовых анкеров несущая способность принимается равной меньшему из двух значений, полученных по формулам (4.1) и (4.2).

4.14. Расстояние между осями анкерных устройств для вмораживаемых анкеров должно удовлетворять условиям п. 3.14.

Таблица 4.1

Пористость ii;	Глубина	Ri (МПа) при температуре грунта, °С
Грунт	погружения диска, м	-0,3	-0,5	-1,0	-1,5	-2,0	-2,5	-3,0	-3,5	-4	-6	-8	-10
ii < 0,2
1. Крупнообломочные	При любой глубине	2,5	3,0	3,5	4,0	4,3	4,5	4,8	53	5,8	6,3	6,8	7,3
2. Пески крупные и средней крупности	При любой глубине	1,5	1,8	2,1	2,4	2,5	2,7	2,8	3,1	3,4	3,7	4,6	5,5
3. Пески мелкие	3-5	0,85	1,30	1,40	1,50	1,70	1,90	1,90	2,00	2,10	2,60	3,00	3,50
и пылеватые	10	1,00	1,55	1,65	1,75	2,00	2,10	2,20	2,30	2,50	3,00	3,50	4,00
	15 и более	1,10	1,70	1,80	1,90	2,20	2,30	2,40	2,50	2,70	3,30	3,80	4,30
4. Супеси	3-5	0,75	0,85	1,10	1,20	1,30	1,40	1,50	1,70	1,80	2,30	2,70	3,00
	10	0,85	0,95	1,25	1,35	1,45	1,60	1,70	1,90	2,00	2,60	3,00	3,50
	15 и более	0,95	1,05	1,40	1,50	1,60	1,80	1,90	2,10	2,20	2,90	3,40	3,90
5. Суглинки и	3-5	0,65	0,75	0,85	0,95	1,10	1,20	1,30	1,40	1,50	1,80	2,30	2,80
глины	10	0,80	0,85	0,95	1,10	1,25	1,35	1,45	1,60	1,70	2,00	2,60	3,00
	15 и более	0,90	0,95	1,10	1,25	1,40	1,50	1,60	1,80	1,90	2,20	2,90	3,50
0,2 Ј ii Ј 0,4
6. Все виды	3-5	0,40	0,50	0,60	0,75	0,85	095	1,00	1,10	1,15	1,50	1,60	1,70
грунтов, указан-	10	0,45	0,55	0,70	0,80	0,90	1,00	1,05	1,15	1,25	1,60	1,70	1,80
ные в поз.1-5	15 и более	0,55	0,60	0,75	0,85	0,95	1,05	1,10	1,30	1,35	1,70	1,80	1,90

Таблица 4.2

ГРУНТЫ	Raf (МПа) при температуре грунта, °С
	-03	-0,5	-1,0	-1,5	-2,0	-2,5	-3,0	-3,5	-4	-6	-8	-10
Глинистые	,04	,06	,10	,13	,15	,18	,20	,23	,25	,30	,34	,38
Песчаные	,05	,08	,13	,16	,20	,23	,26	,29	,33	,38	,44	,50
Известково-песчаный раствор	,06	,09	,16	,20	,23	,26	,28	,30	,35	,40	,46	,52

Примечания:

1. При промежуточных значениях температуры, не указанных в табл. 4.2, значение следует определять линейной интерполяцией.

2. Значения R_af для известково-песчаного раствора даны для раствора следующего состава (на 1 м³):

• песка среднезернистого ....................................... 820 л;

• известкового теста с плотностью 1400 кг/ м³ .... 300 л;

• воды ....................................................................... 230 л.

Осадка конуса - 10-12 см.

При других составах раствора, а также для цементно-песчаного раствора значения R_af следует определять опытным путем.

Таблица 4.3

ГРУНТЫ	Rsh (МПа) при температуре грунта, °С
	-03	-0,5	-1,0	-1,5	-2,0	-2,5	-3,0	-3,5	-4	-6	-8	-10
Глинистые	,05	,08	,12	,15	,17	,19	,21	,23	,25	,30	,34	,38
Песчаные	,08	,12	,17	,21	,24	,27	,30	,32	,34	,42	,48	,54

5. Балластировка трубопроводов грунтом с применением НСМ

5.1. Балластировка трубопроводов минеральным грунтом с применением нетканых синтетических материалов (НСМ) разделяется на два вида:

• с помощью рулонных НСМ;

• с помощью полимерно-контейнерных балластирующих устройств.

5.2. Удерживающую способность (на единицу длины трубопровода) грунта обратной засыпки, закрепляемого с помощью НСМ, q_гр.нсм следует определять по формуле:

, (5.1)

где п_гр - коэффициент надежности по нагрузке (грунту), принимаемый равным 1,2;

g_n - коэффициент надежности по назначению, принимаемый равным 1,2;

D_н - наружный диаметр трубопровода;

- удельный вес грунта засыпки в естественном (необводненном) состоянии;

g_sb - удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

h_в - расстояние от верха засыпки до уровня воды;

h_o - расстояние от верха засыпки до оси трубопровода;

k - коэффициент, характеризующий призму выпора грунта;

j_гр - угол внутреннего трения грунта;

с_гр - сцепление грунта.

5.3. Входящий в формулу (5.1) коэффициент k, характеризующий призму выпора грунта, следует принимать равным:

• k = 1- для трубопроводов 1020 мм Ј D_н Ј 1420 мм;

• k = D_н /1000 мм (D_н - в мм) - для трубопроводов D_н < 1020 мм.

5.4. Удельный вес грунта во взвешенном состоянии следует определять по формуле:

,     (5.2)

где g_s - удельный вес частиц грунта засыпки;

k_н.в - коэффициент устойчивости положения трубопровода против всплытия;

е - коэффициент пористости грунта.

5.5. Балластировка минеральным грунтом с помощью НСМ будет достаточной в случае, если при непрерывном по длине закреплении с помощью НСМ найденная по (5.1) удерживающая способность обратной засыпки будет удовлетворять условию:

q_гр.НСМ і k_н.вq_в + q_изг – q_mp.    (5.3)

Условные обозначения в формуле (5.3) аналогичны обозначениям, принятым в п. 2.1.

5.6. При применении для балластировки трубопроводов ПКБУ, заполненных минеральным грунтом, расчетную удерживающую способность на единицу длины группы ПКБУ следует определять по формуле:

,     (54)

где п - количество комплектов ПКБУ в группе;

V - объем одного комплекта;

l - длина группы ПКБУ.

5.7. При использовании для балластировки газопроводов минеральных грунтов, склонных к самоуплотнению и самозакреплению и не теряющих при нагружении своих прочностных свойств, их балластирующая способность может определяться по формуле (5.1) с учетом понижающего коэффициента, равного 0,4-0,9, в зависимости от периода (сезона) производства работ и изменения физико-механических свойств грунтов (наличия посторонних включений).