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: 318; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!