КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ УДАРНЫХ НАГРУЗОК
STRUCTURE TO PROTECT PIPELINES AGAINST IMPACT LOADS

Область техники
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям для защиты трубопроводов от ударных нагрузок, и может быть использовано при строительстве газопроводов в горной местности и в условиях вечной мерзлоты.
Уровень техники
Опасные геологические процессы, в частности лавины, обладают разрушительным ударным воздействием и зачастую способны вырывать деревья, камни, разрушать объекты, находящиеся на их пути, например газопроводы. Следовательно, имеется необходимость защиты данных сооружений от ударных воздействий.
Из уровня техники известно защитное сооружение над подземными коммуникациями (см. RU 2042766 C1, кл. E01F 5/00, опубл. 27.08.1995). Сооружение состоит из блоков незамкнутой цилиндрической формы, образующих свод, и опорных элементов, представляющих собой плиты. Сооружение смонтировано над подземными коммуникациями, причем плиты установлены за плоскостями обнаружения грунта относительно подземных коммуникаций в их сечении и параллельно указанным плоскостям. Блоки выполнены с равномерным сужением от нижних концов вверх к середине свода. Плиты выполнены с трапецеидальными или волнообразными выступами и впадинами и с пазами, в которых размещены основания блоков.
Известное сооружение имеет следующие недостатки:
- конструкция сложна в изготовлении и трудоемка в монтаже;
- у конструкции невысокая эксплуатационная надежность.
Известно защитное сооружение над подземными коммуникациями, раскрытое в патенте РФ RU 2022077 C1, кл. E01F 5/00, опубл. 30.10.1994. Сооружение содержит ограждение, свод и опорные элементы которого выполнены единой конструкцией по типу воротниковых звеньев, смонтированных по длине подземных коммуникаций. Свод имеет цилиндрическую или овоидальную форму. Воротниковые звенья скреплены между собой продольными анкерами.
Указанный аналог имеет следующие недостатки:
- невозможность монтажа конструкции на достаточно крутых склонах;
- недолговечность эксплуатации;
- конструкция неприемлема для защиты действующих коммуникаций, т.к. процесс монтажа потребует отключения их на период строительства;
- длительное время монтажа.
Известна также конструкция для защиты трубопроводов, проложенных в откосе, включающая гибкие бетонные плиты, армированные полимерными георешетками (см. RU 2326283 C1, F16L1/00, 10.06.2008), принимаемая за прототип настоящего изобретения. Однако указанная конструкция не учитывает расстояние между плитами и защищаемым трубопроводом, что ограничивает ее использование.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание защитной конструкции, не требующей отключения газопровода на время монтажа и обеспечивающей уменьшение изгиба гибких бетонных плит от сжимающих усилий вследствие попадания в нее продуктов выделения геологических процессов, возможность установки конструкции на лавиноопасных труднодоступных склонах, а также быстрый и легкий монтаж конструкции.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение устойчивости конструкции к ударным нагрузкам.
Указанный технический результат достигается за счет того, что конструкция для защиты трубопровода, проложенного на откосе, от ударных нагрузок включает заполнитель в виде песка и/или камней, размещенный в выполненной в грунте откоса траншее, в которой проложен трубопровод, и слой из гибких бетонных плит, закрывающий упомянутую траншею и размещенный на расстоянии 0,5-3 м от оси трубопровода по вертикали, при этом гибкие бетонные плиты армированы полимерными георешетками, растянутыми с образованием ромбовидных ячеек, и связаны между собой тросами, а опирающиеся на поверхность грунта откоса плиты прикреплены к грунту анкерами.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:
- открытые ячейки георешеток в гибких бетонных плитах в месте их связки тросами заполнены щебнем и залиты бетоном,
- стенки ячеек георешеток выполнены перфорированными,
- стенки ячеек георешеток выполнены текстурированными,
- анкеры выполнены в виде штырей из арматуры или в виде прутьев,
- анкеры выполнены из металла или пластмассы,
- заполнитель в упомянутой траншее размещен в два слоя, разделенных вертикально, при этом первый слой выполнен из песка и расположен в области, прилегающей к трубопроводу, а второй слой выполнен из камней и размещен в области, находящейся на большем удалении от трубопровода по отношению к первому слою.
Использование в конструкции гибких бетонных плит с каркасом из георешеток обеспечивает уменьшение изгиба бетонных плит от сжимающих усилий вследствие попадания в нее продуктов выделения геологических процессов. Каркас из георешеток изменяет напряженно-деформированное состояние заполнителя за счет ограничения перемещения заполнителя стенками ячеек и за счет высокой жесткости георешеток. В результате значительно уменьшается остаточная деформация от воздействия нагрузок.
Сцепление плит между собой тросами придает конструкции дополнительную прочность. Было установлено, что размещение плит на расстоянии не менее 0,5 и не более 3,0 м над осью трубопровода (т.е., по сути, размещение трубопровода на расстоянии 0,5-3 м по вертикали над поверхностью откоса), которую заполняют песком и/или камнями, является оптимальным с точки зрения защиты трубопровода от нагрузок, а также дополнительно обеспечивает быстрый и легкий монтаж конструкции.
Таким образом, приведенная совокупность существенных признаков изобретения направлена на повышение устойчивости конструкции к ударным нагрузкам.
Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет избежать размывов нижней части обвалования трубопровода и обеспечивает защиту от климатических воздействий: ветра, дождя, волны, морозного пучения грунта и т.п.
Перечень чертежей
На фиг. 1 изображен продольный разрез конструкции защиты трубопроводов.
На фиг. 2 приведен вид сверху варианта исполнения связки тросов.
На фиг. 3 приведен общий вид георешетки с перфорированными стенками.
Осуществление изобретения
Заявленная конструкция предназначена для защиты трубопровода 1, проложенного непосредственно на склоне (как показано на фиг. 1) или в подошве откоса. Трубопровод размещен в траншее 2 (для примера: ширина траншеи 4,2 м, глубина траншеи 1,5 м), выполненной в грунте 3, образующем откос. Конструкция включает заполнитель в виде песка 4 и/или камней 5 (щебня), размещенный в указанной траншее 2. Сверху траншею закрывает слой из гибких бетонных плит 6, размещенный на расстоянии 0,5-3 м от оси трубопровода по вертикали. Гибкие бетонные плиты 6 армированы георешетками 7 и связаны между собой тросами 8. При этом опирающиеся на поверхность грунта откоса (крайние) плиты 6 прикреплены к грунту анкерами 9.
Предпочтительно, чтобы заполнитель был размещен в траншее 2 в два слоя, разделенных вертикально: первый слой 4 из песка расположен в области, прилегающей к трубопроводу (правая часть), а второй слой 5 из камней размещен в области, находящейся на большем удалении от трубопровода по отношению к первому слою 4 (левая часть). Такое расположение слоев заполнителя позволит конструкции наилучшим образом сопротивляться ударным нагрузкам.
Георешетки 7 образованы полимерными (полиэтиленовыми) лентами, установленными на торец, соединенными по длине в шахматном порядке и растянутыми при укладке с образованием ромбовидных ячеек (см. фиг. 3).
Открытые ячейки георешеток 7 в гибких бетонных плитах 6 в месте их связки заполнены щебнем и дополнительно залиты бетоном.
Предпочтительно, чтобы стенки ячеек георешеток 7 были выполнены текстурированными, при этом величина выступов текстуры была больше, чем возможная боковая усадка бетона, что обеспечит удержание бетонного заполнителя в отдельных ячейках георешеток.
Также желательно, чтобы в сетках ячеек георешеток была выполнена перфорация. Это позволит увеличить коэффициент трения между георешеткой и бетоном и повысить сопротивление конструкции вертикальным нагрузкам.
Тросы 8, охватывающие плиты 6 в месте соединения 10 плит 6, связаны между собой проволокой, как показано на фиг. 2.
Анкеры 9 могут быть выполнены в виде штырей из арматуры или прутьев. Анкеры 9 могут быть изготовлены из металла или пластмассы.
Предлагаемая конструкция легко укладывается вручную или при помощи лебедочно-тросового устройства на лавиноопасных труднодоступных склонах, которые пересекают трубопровод 1.
Для монтажа заявленной конструкции выравнивают и уплотняют, если требуется, поверхность откоса (горного склона). Осуществляют засыпку в траншею 2, в которой проложен трубопровод 1, наполнителя - слоя песка 4 и слоя камней 5. Траншею 2 закрывают слоем из гибких бетонных плит 6, армированных георешетками, которые фиксируют на поверхности откоса анкерами 9. Образующуюся при стыковке плит 6 полость 10 заполняют щебнем и, при необходимости, дополнительно заливают бетоном.
Таким образом, заявленное изобретение не требует отключения газопровода на время монтажа и обеспечивает уменьшение изгиба гибких бетонных плит при воздействии сжимающих усилий вследствие попадания в нее продуктов выделения геологических процессов, обеспечивает возможность установки конструкции на лавиноопасных труднодоступных склонах, а также быстрый и легкий монтаж конструкции.