Провести прокладку підземного каналізаційного сталевого трубопроводу дюкером через водну перешкоду (рис. 46, а) в зимовий період при наступних умовах:

Задача 36

Провести прокладку підземного каналізаційного сталевого трубопроводу дюкером через водну перешкоду (рис. 46, а) в зимовий період при наступних умовах:

Відмітки	Рівня льодоставу	98,00 98,00 98,00 98.00 98,00 98,00 98,00 98,00
дна ріки	98,00 97,00 91,00 89,00 90,50 94,80 97,00 98,00
дна траншеї	96,80 95,50 90,00 88.00 89,00 93,00 94,00 96,00
Глубина вкладання від льодоставу	1,80 2,50 8,00 10.00 9,00 5,00 4,00 2,00
Відстань	35 16 46 64 66 44 32 32 40

Рис. 46. Схема прокладки дюкера через водну перешкоду: а - профіль траншеї під трубопровід; 6 - козловий кран-вигляд спереду;

та збоку; I - прокладається труба (дюкер); 2 - таль; 3 - проріз в крижаному покриві (майна); 4 – лежанки

середня температура зовнішнього повітря - 10 С; зовнішній діаметр дюкера (ГОСТ 10704-63) D = 530 мм; товщина стінки б = 10 мм; матеріал труб ст. 3 (гарячекатані) [38; стор 1181. Межа текучості σт = 2500 кПсм2 [38;

стор 118]; довжина плетіння 300 м; ізоляція трубопроводу вельми посилена в суцільний футеровке з дерев'яних рейок, 30 х 60 мм; глибина водної перешкоди Н = 10 м; швидкість течії річки V = 0,4 м / сек; товщина льоду hл = 0,45 м, грунт на дні річки піщаний.

Рішення. Рекомендований план рішення: 1) визначення складу робіт з будівництва підводного переходу і послідовності їх виконання; 2) вибір способу укладання трубопроводу з льоду; 3) визначення необхідної товщини льоду для розміщення трубопроводу біля краю ополонки; 4) перевірка міцності трубопроводу при укладанні на необхідну глибину.

1. Визначення складу робіт і послідовності їх виконання. У загальний комплекс будівництва підводного переходу входять роботи, що виконуються в такій технологічній послідовності: підготовчі роботи з будівництва підсобних споруд; підводна розробка траншей по дну річки для укладання трубопроводу; доставка з трубозварювальної бази секцій трубопроводу; зварка і збірка секцій трубопроводу в батіг по довжині переходу; очистка, ізоляція і футерування плетіння трубопроводу; пневматична випробування на міцність і герметичність дюкера; занурення і укладання дюкера на дно траншеї; берегоукріплювальні та інші роботи.

У задачі розглядаються провідні процеси - занурення і укладання трубопроводу.

2. Вибір способу укладання трубопроводу з льоду. Лід створює сприятливі умови для будівництва підводного переходу. Перед зануренням трубопроводу в льоду влаштовується ополонку (майна). Пробивають ополонку за допомогою вибуху або вирізують лід електропривідними дисковими пилами.

Приймається для збереження несучої здатності крижаного покриву річки випилювання льоду електропривідними дисковими пилами. Ширина ополонки визначається обраним методом виробництва земляних робіт і повинна забезпечувати вільний прохід укладається трубопроводу. Занурювати трубопровід можна двома способами: з льоду за допомогою опори; вільним зануренням із заливкою трубопроводу водою.

Як менш трудомісткий приймається спосіб вільного занурення, що допускається технічними умовами для каналізаційно-водопровідних трубопроводів, із заливкою водою з одного берега (рис. 46,6).

3. Визначення необхідної товщини льоду. Необхідна товщина льоду для розміщення трубопроводу біля краю ополонки на опорних лежанках визначається за емпіричною формулою 135; стр. 420].

h=(13÷15) ,

де h – товщина льоду, см;

Р - навантаження на лід, передана через лежанки, Т.

Для визначення навантаження на лежання знаходиться величина максимального прольоту з умови міцності батоги трубопроводу за формулою [35; стор 419]:

, м

де σ - розрахункове напруження на вигин, для сталевих труб (СНиП П-Д. 10-62, ст. 19);

σ =9,81 • 1,6 • 10⁴ кн/м² (1600 кГ/см²);

W - момент опору перерізу труби, м3,

0,1 - коефіцієнт максимального опорного моменту багатопролітної нерозрізної балки; q — вага трубопроводу з ізоляцією в повітрі, кн на 1 м; приймається [31; стор. 118]

q = 1,28 + 0,35 = 1,63 кн на 1 м(166 кГ на 1 м).

З врахуванням лежанок і іншого устаткування приймається до розрахунку Р = 70 кн (7,1 Т).

Необхідна товщина льоду:

Фактична товщина льоду hл = 0,45 м, що перевищує розрахункову і виключає необхідність посилення крижаного покриву наморожуванням. Враховуючи, що тривале навантаження на лід приводить до його деформації, час перебування плетіння на льоду обмежується і визначається в годиннику по емпіричній формулі 135; стор. 421]:

де Рд — навантаження, що допускається, на лід даної товщини, кн; визначається з вираження [35; стор. 421]

— тимчасовий опір льоду розтягуванню; =1380 кн/м² (14 кГ/см²);

;

– коефіцієнт умов роботи льоду; приймається =2

Таким чином, плетіння може знаходитися на одному місці не більше 17 календарних діб. При необхідності більшого часу перебування вантажу слід скоротити проліт між лежанками.

4. Перевірка міцності трубопроводу. Максимальна глибина, на яку можна укласти трубопровід без понтонів, визначається напругою, що виникають при зануренні плетіння у воду, і межею текучості металу труби (СНіП Ii-Д. 10—62, стор. 18) по формулі 135; стор. 426]:

де - значення напруги при максимальному мо- менті на ділянці b (мал. 47,6), рівне розрахунковій напрузі, визначуваній по межі текучості , кн/м2;

Мал. 47. Розрахункова схема визначення максимальної глибини прокладки дюкера: а — зміна коефіцієнтів а і b залежно від зміни відношення ; б — визначення максимального моменту на ділянці b.

- коефіцієнт, приймається залежно від відношення по графіку 135, стор. 427], приведеному на мал. 47,а;

— вага 1 м трубопроводу, заповненого водою, у воді; Рв = (1,28 + 2,02 — 2,18) 1,12 кн (1,28 кн — вага трубопроводу; 2,02 кн — вага води в заповненому трубопроводі; 2,18 кн — вага води, витисненої трубопроводом);

– піднімальна сила води;

при а;

при b;

– середній радіус труби;

Середній радіус визначається з виразу:

Найбільше сумарне напруження в трубопроводі при вільному зануренні визначається по формулі:

,

де – найбільше напруження в трубопроводі на відстані a при (див. розрахункову схему трубопроводу, рис. 47,б);

– напруження в трубопроводі від гідродинамічного тиску потоку води.

Для визначення приміняється формула:

22,7 (2320 кГ/ ).

Визначення проводиться по формулі:

де

– гідравлічний коефіцієнт;

D – зовнішній діаметр ізольованої і футерованої труби; D =0,6 м;

– обємна вага води; кГ/ .

Для визначення Рх заздалегідь обчислюється коефіцієнт Сх залежно від числа Рейнольдса, що характеризує режим потоку

Де - коефіцієнт кінематичної в'язкості, /сек; приймається для води водоймища з температурою 0 С = 0,0179.

За цих умов:

.

Величина Сх приймається 0,5

(2,4 кГ/м),

а напруження в трубопроводі буде:

Сумарне напруження, що виникає в трубопроводі при опусканні способом вільного занурення

Максимальна глибина, на яку можливо укладати трубопровід дюкера без понтонів, складає:

що не перевищує задану глибину.

У результаті перевірочних розрахунків здатності льоду і максимально можливої глибини укладання трубопроводу способом вільного занурення, що несе, без понтонів приймається опускання дюкера з лежанок за допомогою двох козлових кранів, обладнаних лебідкою вантажопідйомністю 10 Т (мал. 46,6).

Технологічний процес опускання складається з наступних етапів: виготовлення і спуск на воду за допомогою козлових кранів плетіння, довжина якого відповідає водному простору, що перекривається; заклад і закріплення батога із заглушеними торцями в створі переходу; заливка води в кінець, з якого починають опускання трубопроводу і занурення його на дно траншеї (при заливці не допускається освіта в трубопроводі повітряних мішків); контроль правильності занурення трубопроводу водолазами загону підводно-технічних робіт.

Таблиця 59. Варіанти задачі 36

Найменування показників	Номер варианту
Температура зовнішнього повітря, град С	-4	-7
Діаметр дюкера, мм	720X12	1020x14
Матеріал труб	Ст. 4
Довжина плетіння, м
Глибина водної перешкоди, м		0,8
Швидкість течії річки м/сек	0,5
Товщина льоду, м	0,40	0,60
Ізоляція трубопроводу	Достатньо посилена в суцільній
	футировці з деревян­
	них рейок 30x60 мм

Дата добавления: 2015-10-21