ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГАЗОПРОВОДА
ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ МЕТОДОМ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ
Прокладка бестраншейным способом на установке "Навигатор" D 24х40 фирмы "Вермеер" (RABBINS HDD-30 TMSC, STRAIG-HTLINE DL-2462, TRACTO-TECHNIK Grudopit 10S) газопровода из полиэтиленовых труб ПЭ 80 ГАЗ SDR 11-110х10 ГОСТ Р 50838 через реку с меженным горизонтом 25 м (рисунок Л.4).
Технология строительства: прокладка пилотной скважины диаметром =100 мм, затем протаскивание газопровода с одновременным расширением бурового канала до диаметра =140 мм. Трасса выполнена по плавной дуге с переходом от максимального угла 17°30’ к нулевому углу на максимальной глубине и вновь с выходом в выходной приямок. Точка выхода газопровода в выходном приямке на 1 м ниже точки забуривания.
Исходные данные
Грунт: песок средней крупности, влажный с естественной пористостью =0,35.
Коэффициенты трения:
сталь по влажному песку - =0,5;
сталь по влажному песку, смоченному буровым раствором, - =0,4;
полиэтилен по песку - =0,3;
полиэтилен по буровому раствору - =0,2.
Глубина заложения газопровода от горизонта забуривания =6 м.
Угол забуривания =17°30’ (характеристика установки 24х40 "Навигатор" и аналогичных установок других фирм).
Перепад по высоте точки выхода газопровода из земли относительно точки забуривания =1 м.
Диаметр полиэтиленовой трубы =0,11 м.
Толщина стенки полиэтиленовой трубы =0,01м.
|
|
Давление бурового раствора на выходе из сопел расширителя =10 Н/м .
Расход бурового раствора =0,0012 м /с.
Диаметр буровой головки =0,1 м.
Диаметр расширителя =0,14 м.
Диаметр штанги =0,052 м.
Диаметр замка штанги =0,066 мм.
Длина замка на штанге =0,4 м.
Расстояние между замками на штанге =3 м.
Толщина стенки штанги =0,0065 м.
Удельный вес:
полиэтилена =0,93·10 Н/м ;
грунта =1,7·10 Н/м ;
бурового раствора =1,2·10 Н/м ;
воды =1,0·10 Н/м .
Погонный вес полиэтиленовой трубы диаметром 110 мм =31,6 Н/м.
Модуль ползучести полиэтилена =140·10 Н/м .
Модуль упругости стальных штанг =2,1·10 Н/м .
Угол внутреннего трения грунта =0,66 рад.
Коэффициент бокового давления =0,37.
Исходные данные указаны в единицах размерности, применяющихся при расчетах.
Исходные данные в примере расчета приняты на основании инженерных изысканий, проекта, СНиП 2.02.01, ГОСТ Р 50838, характеристик установки D 24х40 "Навигатор" фирмы "Вермеер".
1 Расчет трассы газопровода
Расчет угла :
.
Расчет длины трассы газопровода от точки до точки :
.
Расчет радиуса кривизны пилотной скважины.
|
|
Для выбранной трассы = = и рассчитывается по формуле
м;
.
Расчет длины трассы от точки до точки :
; м;
;
; ;
.
Расчет общей длины трассы от точки до точки :
40+36=76 м.
Расчет числа штанг для проходки длины трассы :
.
Расчет изменения угла на каждой штанге:
.
Расчет заглубления газопровода на каждой штанге:
см;
см и т.д.
Полный расчет заглубления газопровода на каждой штанге приведен в таблице M.1.
Таблица M.1
N п.п. | Длина бурового канала, м | Текущий угол | Синус текущего угла | Заглубление газопровода от точки забуривания, см |
0 | 0 | -17°30’ | 0,3 | 0 |
1 | 3 | -16°11’ | 0,28 | 90 |
2 | 6 | -14°53’ | 0,26 | 170 |
3 | 9 | -13°34’ | 0,23 | 240 |
4 | 12 | -12°15’ | 0,21 | 300 |
5 | 15 | -10°56’ | 0,19 | 360 |
6 | 18 | -9°38’ | 0,16 | 410 |
7 | 21 | -8°19’ | 0,14 | 460 |
8 | 24 | -7,0° | 0,12 | 500 |
9 | 27 | -5°41’ | 0,1 | 540 |
10 | 30 | -4°23’ | 0,08 | 560 |
11 | 33 | -3°4’ | 0,05 | 580 |
12 | 36 | -1°45’ | 0,03 | 600 |
13 | 39 | -0°26’ | 0,01 | 600 |
14 | 42 | +0°52’ | 0,01 | 600 |
15 | 45 | +2°11’ | 0,04 | 590 |
16 | 48 | +3°30’ | 0,06 | 580 |
17 | 51 | +4°49’ | 0,08 | 560 |
18 | 54 | +6°07’ | 0,1 | 530 |
19 | 57 | +7°26’ | 0,13 | 500 |
20 | 60 | +8°44’ | 0,15 | 450 |
21 | 63 | +10°03’ | 0,17 | 400 |
22 | 66 | +11°22’ | 0,19 | 340 |
23 | 69 | +12°41’ | 0,22 | 280 |
24 | 72 | +14° | 0,24 | 220 |
25 | 75 | +15°19’ | 0,26 | 140 |
26 | 76 | +15°45’ | 0,27 | 100 |
|
|
Расчет объема удаленного грунта:
м .
|
|
Расчет объема бурового раствора.
При бурении в песчаных грунтах требуется увеличенный объем бурового раствора - 1,2·6=7,2 м .
Расчет минимального времени бурения:
мин.
Расчет максимальной скорости бурения:
м/мин.
Примем скорость бурения равной 0,60 м/мин.
Расчет величины подачи на оборот:
м.
2 Расчет общего усилия протаскивания при строительстве подводного перехода газопровода из полиэтиленовых труб диаметром 110 мм длиной 76 м по буровому каналу диаметром 140 мм
Так как газопровод выполнен из длинномерных полиэтиленовых труб, то он не имеет выступов за пределы наружного диаметра и усилие (увеличение силы трения от наличия на трубе газопровода выступов за пределы наружного диаметра) и усилие (сопротивление перемещению газопровода в зоне входа за счет смятия стенки бурового канала) равны нулю.
Проектируемая трасса не имеет прямолинейного участка и усилие (увеличенное сопротивление перемещению при переходе от прямолинейного движения к криволинейному) также равно нулю.
Общее усилие протаскивания рассчитывается по формулам:
а) для благоприятных условий:
;
б) для неблагоприятных условий:
.
Разбиваем трассу на равные интервалы для расчета текущих усилий:
=0; 9,5; 19; 28,5; 38; 47,5; 57; 66,5; 76.
Расчет усилия - лобового сопротивления движению расширителя:
;
Н;
.
.
Расчет усилия протаскивания газопровода :
а) усилие протаскивания газопровода для благоприятных условий рассчитывается по формуле
;
б) усилие протаскивания газопровода для неблагоприятных условий рассчитывается по формуле
.
Расчет усилия :
;
Расчет усилия :
а) для благоприятных условий:
;
;
б) для неблагоприятных условий:
;
;
;
;
Расчет усилия :
;
;
Примечание - Усилием можно пренебречь из-за его незначительной величины.
Расчет усилия :
.
Расчет усилия перемещения буровых штанг .
Усилие перемещения буровых штанг рассчитывается по формулам:
а) для благоприятных условий:
;
б) для неблагоприятных условий:
.
Расчет усилия :
,
где
;
Расчет усилия :
а) при благоприятных условиях:
;
б) при неблагоприятных условиях:
;
Расчет усилия :
а) при благоприятных условиях:
;
;
б) при неблагоприятных условиях:
;
;
;
Расчет усилия :
*;
__________________
* Формула соответствует оригиналу. Вероятно следует читать . - Примечание "КОДЕКС".
;
Расчет усилия :
;
.
Расчет усилия :
Примечание - Усилием можно пренебречь из-за его незначительной величины в этом случае.
Таким образом, расчет усилия перемещения буровых штанг :
а) при благоприятных условиях бурения усилие перемещения буровых штанг рассчитывается по формуле
;
б) при неблагоприятных условиях усилие перемещения буровых штанг рассчитывается по формуле
.
Расчет общего усилия протаскивания газопровода из полиэтиленовых труб диаметром 110 мм, длиной 76 м, в буровом канале диаметром 140 мм:
а) при благоприятных условиях общее усилие протаскивания рассчитывается по формуле
;
б) при неблагоприятных условиях бурения (при обвале грунта, сухой скважине и т.д.) общее усилие протаскивания рассчитывается по формуле
.
На основании сделанных вычислений построены графики усилий:
- лобовое сопротивление движению расширителя;
- сила трения от веса газопровода внутри бурового канала;
и - увеличение силы трения от силы тяжести грунта зоны естественного свода равновесия;
- силы трения от веса газопровода, находящегося вне бурового канала;
и - усилие перемещения буровых штанг;
и - усилие протаскивания газопровода;
и - общее усилие протаскивания
Выполненные расчеты показывают, что выбранная бурильная установка D24x40 "Навигатор" фирмы "Вермеер" по техническим характеристикам обеспечивает производство работ по бестраншейной прокладке данного газопровода (максимальное расчетное общее усилие протаскивания =47935,8 Н значительно меньше максимального усилия, развиваемого установкой D24x40, которое равно 107960 Н (RABBINS HDD-30 TMSC - 149000 Н, STRAIGHTLINE DL-2462 - 108860 Н, TRACTO-TECHNIK Grudopit 10S - 400000 H и аналогичные установки других фирм).
При благоприятных условиях усилие протаскивания газопровода согласно расчету равно 6259,5 Н, что значительно меньше допустимого.
При неблагоприятных условиях (полный обвал грунта по длине бурового канала и фильтрация бурового раствора в грунт) усилие протаскивания газопровода равно 34787 Н, что составляет 85% полиэтилена ПЭ80.
Для успешной прокладки газопровода через реку в принятых условиях необходимо предусмотреть технологические приемы, обеспечивающие стабильность и прочность стенок бурового канала, предупреждающие обвал грунта и фильтрацию бурового раствора в грунт, к которым относятся:
а) применение качественного бурового раствора;
б) правильный выбор буровой головки, ножа и расширителя;
в) технология производства работ.
ПРИЛОЖЕНИЕ Н
(рекомендуемое)
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 302; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!