Меню

Утяжелители трубопровода что это



Балластировка трубопроводов железобетонными утяжелителями

При прокладке трубопроводов на заболоченных или обводненных грунтах выполняется балластировка трубопроводов, т.е. закрепление их (трубопроводов) с помощью утяжеляющих грузов или бетонирования. Эта статья рассказывает о самом популярном методе балластировки — применении железобетонных утяжелителей (ЖБУ).

Виды железобетонных утяжелителей: П-образные, кольцевые , поясные, сборно-блочные и заливаемые твердеющие растворы, в том числе системы типа «труба в трубе» с межтрубным цементно-песчаным заполнителем.

Наиболее распространены утяжеляющие ж/б пригрузы типов УБО (охватывающий) и УБК-М (клиновидный). Эти грузы следует применять для балластировки трубопроводов на переходах через болота различных типов и малые водотоки, на выпуклых и вогнутых кривых и прямолинейных участках, прилегающих к ним, на углах поворота в горизонтальной плоскости, на участках выхода трубопровода на поверхность, имеющего положительную температуру. Сюда же относятся и пойменные участки трубопроводов, прилегающие к водным преградам и подверженные паводковым затоплениям. Таким образом, опасность всплытия трубопроводов достаточно реальна.

Рис. 1. Основные виды утяжелителей и пригрузов, применяемых при балластировке трубопроводов

Самый распространённый вид пригрузов – седловидные. Главным недостатком этого груза является то, что, центр тяжести конструкции расположен выше оси трубопровода, а это приводит к тому, что нередко положение равновесия нарушается и пригруз опрокидывается. Кроме того, возможна поломка пригруза в вершине седла, вследствие малого сопротивления бетона изгибу.

Указанные недостатки частично устранены в конструкциях шарнирного пригруза и пригруза типа СУГ, однако устойчивость их недостаточна. Привлекательна своей устойчивостью конструкция пригруза УБО, т. к. центр тяжести конструкции размещается ниже оси трубопровода.

Однако использование железобетонных пригрузов связано с большими капиталовложениями, т. к. расход железобетона очень велик.

В условиях обводнённой и заболоченной местности балластировка трубопро-водов осуществляется одиночными и групповыми железобетонными пригрузами. Опасность всплытия трубопроводов имеет место на обводняемых участках их трассы. К обводняемым относятся участки трассы трубопровода, на которых происходит постоянное или временное превышение уровня грунтовых вод над уровнем дна траншеи и связанное с этим воздействие на трубопровод выталкивающей силы во-ды. Обводнение участков в процессе строительства и эксплуатации может происходить за счёт притока талых и дождевых вод через боковые стенки и дно в открытую траншею или в грунт обратной засыпки, бокового притока поверхностных и грунтовых вод из-за перераспределения стоков, вызванных отрывкой траншеи, оттаивания грунта вокруг трубопровода при транспортировке.

Недостатки применения ЖБУ состоят в их высокой стоимости и недостаточной надёжности для пучинистых грунтов вечной мерзлоты. В системе маги-стральных газопроводов на участке Ямбург – Ныда выявлены сотни всплывших участков газопроводов, забалластированных железобетонными утяжелителями типа УБК, УБО. Общее растепление вечной мерзлоты в первые годы работы га-зопровода привело к массовым всплытиям его участков. Жёсткие связи в системе «трубопровод – закрепляющая конструкция – грунтовое основание» в период пучения промерзающего грунта не выдерживают усилий, возникающих при подъёме трубопровода и разрываются в силу того , что не способны компенсировать вертикальные перемещения трубопровода и перераспределить их между отдельными закрепляющими устройствами. Кроме того, взаимодействие этих устройств с трубопроводом создаёт значительные локальные нагрузки, повреждающие изоляционное покрытие и вызывающие повышение напряжений изгиба в стенке труб.

Для балластировки трубопроводов, сооружаемых в сложных условиях, используются утяжелители, охватывающие по боковым образующим (типа УБО), опирающиеся на него, седловидные (типа УБК) и кольцевые (типа УТК) (рис. 2).

Рис. 2. Железобетонный утяжелитель типа 2-УТК
1 – утяжелитель 2-УТК; 2 – шпилька МС; 3 – шайба МС; 4 – гайка М20.

Железобетонные утяжелители типа УБО применяются для балластировки трубопроводов круглогодично – на переходах через болота различных типов, на обводненных участках, в поймах рек и на вечномёрзлых грунтах, за исключением участков трубопроводов, получающих в процессе эксплуатации продольные перемещения более 40 мм, а при использовании мягких силовых поясов – более 50 мм. Утяжелитель типа УБО (рис. 3) состоит из двух железобетонных блоков и двух металлических, защищённых изоляционным противокоррозионным покрытием, или мягких, изготовленных из прочного долговечного синтетического материала, соединительных поясов.

Для создания замкнутого контура при групповом размещении утяжелителей на трубопроводе следует использовать утяжелители модернизированные (типа УБО-М), в которых соединительные пояса устанавливаются в глухие пазы, размещённые на бетонных блоках, или утяжелители УБО-ПМ, представляющие собой разновидность утяжелителя УБО-М, в котором изъята часть бетона, превращающая бетонный блок в ёмкость для грунта.

Рис. 3. Железобетонный утяжелитель охватывающего типа УБО

Железобетонные утяжелители типа УБО (охватывающего типа) следует применять для балластировки трубопроводров на всех категориях местности, а также углах поворота и участках выхода трубопровода на дневную поверхность.

Читайте также:  Почему выхлопная труба стреляет при сбросе газа

К числу утяжелителей охватывающего типа следует отнести железобе-тонный утяжелитель типа УБГ представляющий собой корытообразную ёмкость, заполняемую грунтом засыпки и состоящий из трёх, шарнирно соединённых между собой прямоугольных плит, боковые из которых имеют сквозные отверстия или анкерующие элементы, через которые проходят или к которым крепятся два соединительных пояса.

Железобетонные утяжелители типа УБО и УБО-М (охватывающего типа) следует применять для балластировки трубопроводов на всех категориях местности, а также углах поворота и участках выхода трубопровода на дневную поверхность.

Опирающиеся на трубопровод железобетонные утяжелители клино-видного типа 1-УБКМ целесообразно использовать для балластировки с заводской изоляцией на обводнённых и заболоченных территориях, в вечномёрзлых грунтах, а также на болотах с мощностью торфяной залежи, не превышающей глубины траншеи.

Железобетонные утяжелители типа УБГ (рис. 4) и УБТ следует применять для балластировки трубопроводов в обводненной и заболоченной местности, в вечномёрзлых грунтах, а также на переходах через болота с мощностью торфяной залежи, не превышающей глубины траншеи (при условии заполнения их минеральным грунтом).

Отличительной особенностью балластировки трубопроводов утяжели-телями типа УБГ является то, что их установка в траншею должна производиться до укладки трубопровода в траншею, а замыкание под трубопроводом соединительных поясов – после укладки трубопровода на проектные отметки.

Опирающиеся на трубопроводы железобетонные клиновидные утяжелители (типа УБКм) возможно применять для балластировки трубопроводов в зимних и летних условиях на переходах через болота с мощностью торфяной залежи, не превышающей глубины траншеи, на обводнённых и заболоченных участках, в поймах рек и на территориях, сложенных вечномёрзлыми грунтами.

Рис. 4. Железобетонный утяжелитель типа УБГ
1 – газопровод; 2 – приямок в траншее для установки утяжелителя; 3 – шарнирно-соединённые плиты; 4 – силовой соединительный пояс; 5 – дно траншеи.

Не допускается установка утяжелителей на участках трубопроводов, получающих в процессе эксплуатации продольные перемещения более 40 мм. Железобетонный утяжелитель типа 1-УБКм (рис. 5) представляет собой конструкцию седловидного типа с клиновидной внутренней поверхностью, образованной двумя цилиндрическими взаимно пересекающимися поверхностями с радиусом, превышающим радиус трубопровода.

Рис. 5. Железобетонный утяжелитель типа 1-УБКМ

Надлежащая устойчивость утяжелителей типа 1-УБКм (в процессе эксплуатации) обеспечивается лишь при наличии минеральных грунтов в основа-нии траншеи. При мощности торфяной залежи , превышающей глубину траншеи, такие грузы в результате подвижек трубы могут потерять устойчивость. Утяжелители типа УБО устанавливаются на трубопроводе либо по одному через равные расстояния между ними, либо групповым методом.

При групповом методе установки утяжелители укладываются отдельными участками вплотную друг к другу. При этом общее их количество и расстояния между грунтами должно соответствовать требованиям проекта.

К числу утяжелителей опирающегося типа следует отнести железобетонный трёхсекционный утяжелитель (типа УБТ), в состав комплекта которого входят два трёхсекционных блока, каждый из которых состоит из продольной стенки и двух опирающихся на трубопровод, поперечно размещённых диафрагм. При этом поперечные диафрагмы шарнирно соединены с продольной стенкой.

Монтаж утяжелителя типа УБТ осуществляется после укладки трубо-провода в траншею на проектные отметки. Область его применения определяется требованиями нормативных документов по его применению в трубопроводном строительстве.

Железобетонные утяжелители трубопровода кольцевые (типа УТК) рекомендуется применять на переходах через болота и обводнённые участки при сооружении их методом сплава или протаскивания, преимущественно, в летний период.

Одним из условий надёжной работы трубопроводных систем является обеспечение устойчивого положения подземного трубопровода на проектных отметках. Этого позволяет достичь балластировка, одним из надёжных способов которой является обетонирование – нанесение бетонного балластного покрытия на предварительно изолированную трубу.

Трубы с балластным покрытием широко используются на участках морских переходов, переходов через реки и озёра и прокладки в заболоченной местности. Из перечисленных условий наиболее щадящие условия эксплуатации обетонированного трубопровода в заболоченной местности, где основное назначение балластного слоя, – обеспечение устойчивого высотного положения.

В условиях эксплуатации балластированного трубопровода на участках речных и морских переходов к балластирующей функции бетона добавляется защитная. Здесь бетонное покрытие призвано обеспечить целостность стального трубопровода при возможных воздействиях на него якорей речных судов, паромов, барж, тралов рыболовных судов, рабочих частей строитель-ной техники, ледовых перемещений, волн и течений. Данный вид балластировки следует рассматривать и как мощное дополнительное защитное покрытие, повышающее надёжность морских подводных трубопроводов и труб, укладываемых в водонасыщенных грунтах.

Основным недостатком обетонированных труб является их высокая стоимость. За счёт своего веса они требуют значительных затрат на транспортировку до объекта строительства, на укладку в траншею и приводят к увеличению трудозатрат на строительной площадке.

Читайте также:  Трубы для теплого пола можно ли использовать в водоснабжении

Источник

Утяжелители УБО УБКМ. Что такое и где применяются?

Современный человек активно противостоит заданным природой условиям для достижения целей. Проложить трубопровод под водой, в болоте или вечной мерзлоте – когда-то это казалось невозможным. Но время идет, меняются и технологии. С появлением железобетона возможности человечества сильно расширились. Теперь неподходящий рельеф местности не является проблемой.

Утяжелители УБО и УБКм – это бетонные конструкции. Они используются для балансировки трубопровода. Пользуются высоким спросом в нефтеперерабатывающей и газодобывающей промышленности. Балластировка – это придание устойчивости трубы с помощью груза, в его роли и выступают утяжелители.

1) УБО – утяжелитель бетонный охватывающий. Состоит из двух частей, которые устанавливают по обеим сторонам от трубы и скрепляются специальной перетяжкой. Под бетонный блок помещают подложку, чтобы защитить трубу от возможных повреждений. Применяется конструкция для фиксации труб с диаметром 529-1420 мм. Используется в строительстве магистральных трубопроводов для балластировки, а так же закрепления трубы на поворотах. Класс используемого бетона зависит от условий, в которых эксплуатируются изделия. Стандарт В7,5 подходит не для каждой местности. Если утяжелители планируется установить в промерзлую почву, закупаются блоки, изготовленные из бетона не ниже В12,5 класса.

2) УБКм – утяжелитель железобетонный клиновидный модернизированный. Представляет собой седловидный блок, который одевается на трубу сверху, придавливая ее к грунту. Возможный диаметр трубы 325-1420 мм. Еще одно название УБКм – утяжелитель болотный. Эта конструкция идеально подходит для сложной заводненной местности, будь это болота или целые реки. Соответственно и класс бетона берется, начиная от В12,5 и выше по нарастанию прочности.

Для производства утяжелителей УБО и УБКм применяется железобетон. Железная арматура сочетается с бетонной основой, придавая особую прочность изделию. Вес блоков начинается от 700 кг. Самые тяжелые модели весят свыше 6 тонн.

Производители строго следят за технологией, ведь протечка или поломка трубы сулят серьезными проблемами. Утяжелители выдерживают перепады температуры, комфортно чувствуют себя в условиях мерзлоты, жаркого зноя, на земле и под водой. Устанавливаются балластирующие конструкции через равные промежутки по одному. В особо тяжелых геологических условиях возможно закрепление с помощью группы блоков, поставленных рядом.

Источник

Что такое железобетонные утяжелители

При прокладке трубопроводов (водоснабжения, нефтяных, газовых, канализационных и прочих) строителям приходится преодолевать различные преграды: болотистые места, водоемы, поймы рек (затопляемые в периоды паводков) или почвы с высоким уровнем грунтовых вод. Для надежной транспортировки газа или жидкости конструктивные элементы трассы (а именно сами трубы) необходимо стабилизировать. Или говоря правильным техническим языком произвести их балластировку. В противном случае вода будет либо оказывать на трубы давление, выталкивая их наверх; либо осуществлять боковые подвижки конструкции. И то и другое может привести к механическому повреждению изделий и непредвиденным аварийным ситуациям. Для увеличения массы трубопровода и фиксации его положения (в обводненном грунте или на дне водоема) применяют специальные железобетонные изделия – утяжелители (иногда в технической литературе их еще называют пригрузами).

Разновидности железобетонных утяжелителей

Железобетонные утяжелители, применяемые в настоящее время для балластировки трубопроводов (в зависимости от геометрической конфигурации и способа установки), подразделяют на три основные группы:

  • охватывающие (УБО);
  • сборные кольцевые (УТК);
  • арочные или седлообразные (УБК).

На заметку! Какой тип пригрузов применить для увеличения массы и дополнительной фиксации трубопровода проектировщики решают в зависимости от конкретных условий местности, через которую он будет проложен.

Материалы для изготовления и требования к техническим характеристикам

Независимо от конструктивных особенностей все ж/б утяжелители изготавливают только в заводских условиях в строгом соответствии с ГОСТами и ТУ. Для производства применяют исключительно тяжелые марки бетона с классом по прочности на сжатие не менее В12,5 и плотностью от 2 до 3,1 т/м³. Так как изделия эксплуатируют в постоянном непосредственном контакте с водой, то к ним предъявляют повышенные требования относительно водонепроницаемости (она должна быть не менее W8). Для увеличения гарантированного эксплуатационного срока утяжелителей их наружную поверхность дополнительно покрывают специальными гидрофобными проникающими составами. Нормируемый класс по морозостойкости – не менее F75 (на практике, как правило, применяют F100 или даже F150). На все металлические конструктивные элементы железобетонных утяжелителей, наносят специальные антикоррозионные покрытия. Заводы, специализирующиеся на производстве пригрузов, выпускают изделия для установки на трубы с диаметром от 375 до 1420 мм.

Читайте также:  Извлечение шпунта из труб

Охватывающие утяжелители

Пригрузы охватывающего типа (УБО) – это комплект, состоящий из пары железобетонных блоков в виде усеченных параллелепипедов, которые укладывают симметрично по обе стороны от трубопровода и прижимают к его поверхности с помощью специальных соединительных поясов, закрепленных на монтажных крюках. В зависимости от их конструкции и количества утяжелители выпускают в трех различных модификациях:

  • УБО. На противоположных торцах каждого блока в процессе изготовления монтируют по одному крюку (который выступает за наружную поверхность изделия).
  • УБОМ (модифицированные). Стержни для фиксации связующих лент обустроены в технологических углублениях. Это позволяет производить монтаж нескольких комплектов утяжелителей вплотную друг к другу.
  • УБОУМ (усиленные модифицированные). Вблизи каждого торца блока установлено по два крюка, и, соответственно, для крепления утяжелителей на трубе использовано уже две пары соединительных поясов. Это обеспечивает фиксированный угол развала блоков (при их монтаже на трубопроводе) и лучшую устойчивость всей конструкции в целом.

Установку охватывающих пригрузов осуществляют после окончания укладки всего трубопровода (или его части) в подготовленную траншею. Монтаж таких утяжелителей производят в собранном виде с закрепленными силовыми поясами. Для установки используют грузоподъемную технику и специальную металлическую траверсу, габаритные размеры которой должны быть такими, чтобы в поднятом состоянии расстояние между вертикальными поверхностями блоков превышало диаметр трубы на 10 см.

Маркировка этой разновидности утяжелителей состоит из четырех буквенно-цифровых групп. Например, надпись УБОМ-1420-2,3-12,5 соответствует утяжелителю бетонному охватывающего типа модифицированному, который используют для увеличения массы и фиксации труб Ø=1420 мм, изготовленному из бетона плотностью 2,3 т/м³ и с классом прочности на сжатие В12,5.

Утяжелители сборно-кольцевого типа

Утяжелители данного типа поставляют комплектом, в состав которого входят два железобетонных полукольца, а также металлические шпильки, шайбы и гайки (для соединения элементов конструкции). Эти пригрузы применяют в основном при прокладке трубопроводов по дну водоемов (методом сплава или протаскивания):

  • На специально подготовленной монтажной площадке в строго определенных местах (в соответствии с заранее нанесенной разметкой) устанавливают нижние полукольца.
  • Поверх них с помощью специальной грузоподъемной техники укладывают сочлененные трубы.
  • Затем устанавливают верхние полукольца и фиксируют их к нижним частям (с помощью металлических шпилек, шайб и гаек) через технологические отверстия.
  • Далее (в зависимости от размеров водоема) всю конструкцию либо протаскивают по дну, либо частями погружают (сплавляют) со специализированных судов-трубоукладчиков.

Условное обозначение таких пригрузов состоит из четырех групп буквенно-цифровых сочетаний. Так, например, УТК-1020-24-1 означает, что это утяжелитель трубопроводный кольцевой, предназначенный для монтажа на трубе Ø=1020 мм, а длина его составляет 24 дм. Цифра 1 в конце маркировки информирует о том, что изделие можно применять только на прямых участках трассы, а 2 – соответственно, на криволинейных.

Арочные утяжелители

Такой утяжелитель представляет собой железобетонный блок, имеющий на нижней стороне седлообразный вырез. Различают две разновидности пригрузов данного типа:

  • УБК. Вырез в таком блоке в точности повторяет геометрию окружности трубы.
  • УБКМ (модифицированный). Геометрия выреза такого «седла» утяжелителя представляет собой криволинейный эллипс с усеченной вершиной. Такая конструкция обеспечивает более надежное сцепление поверхности пригруза с трубой и препятствует его смещению.

При монтаже такой утяжелитель просто устанавливают на верхнюю часть смонтированного трубопровода.

Маркировка этих изделий состоит из трех буквенно-цифровых групп. Например, нанесенная на поверхность блока надпись УБКМ-720-9, присваивают утяжелителю бетонному клиновидному модифицированному, предназначенному для балластировки труб Ø=720 мм, а длина же самого изделия составляет 9 дм.

На заметку! Такие утяжелители в основном предназначены для установки на трубопроводы, прокладываемые через заболоченные участки, поэтому во многих нормативных документах их называют еще болотными.

Общие правила монтажа утяжелителей

Независимо от конструктивных особенностей утяжелителей общим при их монтаже является то, что необходимо обеспечить защиту верхнего изоляционного слоя трубопровода от механических повреждений, которые могут быть нанесены ему краями железобетонных пригрузов. Поэтому перед установкой в местах их планируемого крепления на трубы укладывают специальные футеровочные маты (или как их еще называют коврики). Такие предохранительные приспособления изготавливают из скального листа или специального многослойного синтетического нетканого материала. Для утяжелителей типа УБО и УБК длина коврика должна быть такой, чтобы после его укладки концы свисали ниже горизонтальной диаметральной отметки не менее, чем на 200 мм. Перед установкой пригрузов УТК защитный мат оборачивают вокруг трубы и фиксируют.

Источник