БЕТОННЫЙ УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ОХВАТЫВАЮЩЕГО ТИПА ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к оборудованию преимущественно подземных трубопроводов и используется при их сооружении реконструкции и ремонтах на переходах через болота, в обводненных и заболоченных грунтах, а также в условиях распространения многолетнемерзлых.
Известны утяжелители трубопроводов SU №№756123, 1106950, 1008959, 1244221, 1529858, 1681110, 1756717, RU UI №№62684, 77382, 86696, 92137, RU C1 2227239.
Известен, например, утяжелитель трубопровода, включающий пару симметрично, относительно балластируемого трубопровода, расположенных балластных бетонных блоков, плоские направленные друг к другу стенки которых взаимодействуют с трубопроводом, к которым шарнирно присоединены наложенные сверху трубопровода гибкие перемычки, каждый балластный блок снабжен упорной накладкой на нижней части обращенной к трубе плоской стенки, а каждый из шарниров для присоединения к балластному блоку гибких перемычек размещен ниже центра тяжести блока и расположен на его лобовой поверхности. При этом сама гибкая перемычка выполнена длиной, обеспечивающей взаимодействие упорных накладок балластных блоков с поверхностью трубопровода ниже его горизонтальной осевой плоскости. (SU №756123).
Известен также утяжелитель трубопровода, содержащий пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода и контактирующих с ним плоскими стенками балластных блоков, выполненных в поперечном сечении в виде неправильных многоугольников, на лобовых поверхностях которых ниже их центров тяжести установлены шарниры, к наружной части каждого из которых присоединены наложенные на трубопровод гибкие перемычки (SU №1244421).
Известен утяжелитель трубопровода, содержащий пару соединенных налагаемыми на трубопровод гибкими перемычками и расположенных симметрично относительно него балластных бетонных блоков, направленные к трубопроводу плоские стенки которых контактируют с ним, а на лобовых поверхностях блоков ниже центров тяжести закреплены шарниры, к открытой части каждого из которых присоединены гибкие перемычки. При этом балластные блоки в поперечном трубопроводу сечении имеют форму тупоугольного треугольника, тупой угол которого превышает 100°, а противолежащая тупому углу наибольшая сторона каждого блока обращена к откосу траншеи, причем шарниры для прикрепления гибких перемычек размещены на уровне, не превышающем горизонтальной осевой плоскости трубопровода, в пазах, открытых со стороны трубопровода, а глубина пазов превышает длину «открытой» части шарниров (RU №2227239, прототип).
Данный утяжелитель обеспечивает сплошную (беззазорную) установку групп утяжелителей на трубопроводе, в результате чего им обеспечивается возможность учета балластирующей способности грунтов засыпки над утяжелителями, однако, возможно повреждение изоляции трубопровода со стороны каждого из блоков.
Основным недостатком известных бетонных утяжелителей трубопроводов охватывающего типа, выполненных в виде двух балластных блоков, установленных по обе стороны от балластируемого трубопровода и соединенных между собой гибкими, наложенными на трубопровод перемычками является контакт между трубопроводом и бетонными блоками и создаваемые ими при этом значительные усилия, воздействующие на стенки и изоляционное покрытие балластируемого трубопровода, что сокращает срок службы последнего.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного бетонного утяжелителя трубопроводов и расширения арсенала современных утяжелителей охватывающего типа.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в обеспечении бесконтактной (с гарантированным зазором) установки балластных блоков утяжелителя на трубопровод, и, тем самым, исключении возможности повреждения изоляции трубопровода при боковом воздействии блоков с одновременным повышением устойчивости утяжелителя на трубопроводе в процессе возможных подвижек в обводненной траншее, что реализуется за счет наличия специальных упоров на нижней грани блоков утяжелителя, препятствующих их перемещению к балластируемой трубе при воздействии на трубопровод, например, выталкивающих сил в заполненной водой траншее. При этом обеспечивается долговечность и надежность эксплуатации балластируемого трубопровода.
Сущность полезной модели состоит в том, что бетонный утяжелитель охватывающего типа содержит пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода железобетонных балластных блоков с плоскими гранями и с поперечным сечением в виде неправильных многоугольников, причем нижние грани выполнены с возможностью установки на дно траншеи, а в пазах, выполненных на лобовых гранях блоков, установлены шарниры, к каждому из которых присоединена наложенная на балластируемый трубопровод и частично охватывающая его, по меньшей мере, одна гибкая перемычка, отличающийся тем, что нижние грани блоков снабжены упорами, выполненными с возможностью, по меньшей мере, частичного погружения в дно траншеи с фиксацией балластных блоков от перемещения в сторону трубопровода.
В частных случаях реализации упоры на балластных блоках утяжелителя выполнены в виде заостренных стержней, выступающих из нижних граней и закрепленные в блоках, в других случаях реализации упоры на балластных блоках утяжелителя выполнены в виде бетонных уступов на нижних гранях.
Предпочтительно, в одних упоры на балластных блоках утяжелителя выполнены в виде швеллеров или уголков, закрепленных на нижних гранях балластных блоков
Утяжелитель может быть снабжен дополнительной гибкой перемычкой, установленной над охватывающей перемычкой и выполненной с длиной, выбранной из условия натяжения при установке нижних граней балластных блоков на дно траншеи.
На чертеже фиг.1 изображена схема установки утяжелителя охватывающего типа с упорами в виде швеллеров или уголков, на фиг.2 - схема установки утяжелителя с дополнительной гибкой перемычкой, на фиг.3 - балластный блок со схемой узла крепления шарниров и упоров.
Бетонный утяжелитель охватывающего типа содержит пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода 1 балластных железобетонных блоков 2, 3 с плоскими гранями и с поперечным сечением в виде неправильных многоугольников. Нижние грани 4 выполнены с возможностью установки на дно 5 траншеи, а в пазах 6, выполненных на лобовых гранях 7 блоков 2, 3 установлены шарниры 8, к каждому из которых присоединена наложенная на балластируемый трубопровод 1 и частично охватывающая его гибкая перемычка 9 (мягкий пояс). Нижние грани 4 блоков 2, 3 снабжены упорами 10, выполненными с возможностью, по меньшей мере, частичного погружения в дно 5 траншеи с фиксацией балластных блоков 2, 3 от перемещения в сторону трубопровода 1.
Каждый из шарниров 8 размещен ниже центра тяжести блока 2, 3.
На чертежах упоры 10 па балластных блоках 2, 3 утяжелителя выполнены в виде металлических швеллеров или уголков, закрепленных на нижних гранях 4 балластных блоков 2, 3. В других случаях реализации (эквивалентно) упоры 10 на балластных блоках 2, 3 утяжелителя выполнены в виде металлических заостренных стержней (не изображены), выступающих из нижних граней 4 и закрепленные (монолитно залитые в бетон) в блоках 2, 3. Такие металлические (стальные) упоры 10 могут быть приварены к арматуре блоков 2, 3 при их изготовлении. Кроме того, упоры 10 на балластных блоках 2, 3 утяжелителя могут быть выполнены в виде бетонных уступов (не изображены) на нижних гранях 4.
Утяжелитель с блоками 2, 3, выполненными с пониженным центром тяжести, по фиг.2, снабжен дополнительной гибкой перемычкой 11, установленной над охватывающей перемычкой 9 и выполненной с длиной, выбранной из условия натяжения при установке нижних граней 4 на дно 5 траншеи, т.е при погружении упоров 10 в грунт на дне 5 траншеи и фиксации балластных блоков 2, 3 относительно дна 5 и откосов траншеи, и трубопровода 1.
Предпочтительно, траншея выполняется шириной по дну 5, равной двум диаметрам балластируемого трубопровода 1 и заложением откосов 1:0,5 (вариант).
При использовании различных модификаций балластных блоков 2, 3 (по форме многоугольников и выполнению упоров 10) установку их на трубопроводе 1 следует осуществлять преимущественно групповым способом, что обеспечивает повышение балластирующей способности и приводит к сокращению числа утяжелителей необходимых для балластировки трубопровода 1.
Утяжелитель по фиг.1 или фиг.2 используется следующим образом.
Навеска гибких перемычек 9 или 9 и 11 на балластные блоки 2, 3 утяжелителей производятся на берме траншеи.
Монтаж утяжелителей на трубопровод 1 выполняется краном-трубоукладчиком с помощью специальной траверсы (не изображено) в собранном виде с закрепленными на балластных блоках 2, 3 гибкими перемычками 9 или 9 и 11. Траверсы поднимают и устанавливают блоки 2, 3 за петли (на чертежах не изображены) по обе стороны трубопровода 1. Установка блоков 2, 3 выполняется таким образом, чтобы нижние грани 4 (дно балластных блоков) контактировали с грунтом на дне 5 траншеи. При установке утяжелителя перемычка 9 охватывает (частично) трубопровод 1, а упоры 10, выполненные с возможностью деформации грунта, погружаются в грунт на дне 5 траншеи под воздействием веса блоков 2, 3 и фиксируют балластные блоки 2, 3 относительно дна 5 и откосов траншеи, и трубопровода 1.
В процессе погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки блоков 2, 3 утяжелителя и его монтажа шарниры 8 не повреждаются, так как находятся в пазах 6 и недоступны для механических воздействий, касательных к граням 7 блоков 2, 3.
С учетом удлинения перемычки 9 (или 9 и 11) под нагрузкой, допускается развал блоков 2, 3 утяжелителя (угол между гранями 7 блоков 2, 3, обращенными к трубопроводу 1) не более, чем 15 градусов. Над трубопроводом 1 и блоками 2, 3 располагается вовлекаемый в работу грунт 6 засыпки траншеи.
Благодаря антикоррозионному покрытию шарниров 4 увеличивается долговечность утяжелителя в целом.
После установки утяжелителей 2, 3 на дно 5 траншеи и балластируемый трубопровод 1 должна быть осуществляется тщательная засыпка траншеи.
После выполнения работ по засыпке траншеи и заполнения грунтом пазух между балластными блоками 2, 3 и балластируемым трубопроводом 1 давление со стороны балластных блоков 2, 3 на изоляционное покрытие трубопровода 1 практически исключается, так как упоры 10 гарантируют наличие зазоров между балластными блоками 2, 3 и балластируемым трубопроводом 1.
Таким образом, повышаются долговечность и надежность эксплуатации трубопровода в результате обеспечения бесконтактной (с гарантированным зазором) установки балластных блоков 2, 3 утяжелителя на трубопровод 1, исключения возможности повреждения изоляции трубопровода 1 при боковом воздействии блоков 2, 3 с одновременным повышением устойчивости утяжелителя на трубопроводе 1 в процессе возможных подвижек в обводненной траншее, что достигается за счет наличия специальных упоров 10 на нижней грани 4 каждого из блоков 2, 3 утяжелителя, препятствующих их перемещению к трубопроводу 1 при воздействии на трубопровод 1 выталкивающих сил в заполненной водой траншее. Одновременно возможно сокращение габаритов блоков 2, 3 путем обеспечения оптимального по высоте положения их центров тяжести за счет сокращения их высоты. Все это обеспечивает установку балластных блоков 2, 3 в траншею с минимальными габаритами (ширина траншеи по дну и заложение откосов) и позволяет сократить площадь занимаемых трубопроводом земель, а также уменьшить объем выполняемых при строительстве трубопроводов земляных работ.
В результате использования данной полезной модели с обеспечением бесконтактной (с гарантированным зазором) установки балластных блоков утяжелителя на трубопровод, и, тем самым, исключением возможности повреждения изоляции трубопровода при боковом воздействии блоков с одновременным повышением устойчивости утяжелителя на трубопроводе в процессе возможных подвижек в обводненной траншее, что реализуется за счет наличия специальных упоров на нижней грани блоков утяжелителя, препятствующих их перемещению к балластируемой трубе при воздействии на трубопровод, например, выталкивающих сил в заполненной водой траншее. Тем самым обеспечивается долговечность и надежность эксплуатации балластируемого трубопровода.