Результат интеллектуальной деятельности: УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ОХВАТЫВАЮЩИЙ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА

Предлагаемое техническое решение относятся к области производства и использования блоков бетонных, используемых при строительстве или ремонте для балластировки расположенных в траншеях трубопроводов и обеспечивающих их проектное положение в процессе эксплуатации, в том числе и в обводненных грунтах, траншеях и при прокладке трубопроводов через водные преграды.

Известным является бетонный блок двухблокового утяжелителя, содержащий выполненные заодно и располагаемые выше и ниже оси трубопровода части, обращенная к трубопроводу поверхность нижней части блока выполнена с равной и обратной кривизной относительно кривизны верхней части, при этом дуги криволинейных поверхностей обеих частей сопряжены в точке касания с контуром трубы.

Недостатком известного утяжелителя является трудоемкость его изготовления

[Авт. свид SU №1714274, опубл.1992 г.].

Известен утяжелитель железобетонный блочный УББ, содержащий пару снабженных монтажными петлями и симметрично расположенных относительно трубопровода балластных грузов, к каждому из которых ниже его центра тяжести закладными элементами шарнирно на лобовой поверхности грузов присоединены наложенные сверху на трубопровод гибкие перемычки, а каждый балластный груз на нижней плоской и направленной к трубопроводу взаимодействующей с ним ниже его горизонтальной осевой плоскости стенке снабжен упорной накладкой. Гибкие перемычки выполнены в виде мягких поясов, расположены X-образно относительно продольной оси трубопровода, с расчетным углом между мягкими поясами, скреплены в своей средней части налагаемой на трубопровод накладкой с образованием единого комбинированного пояса, при этом на лобовых поверхностях грузов выполнены наклонные глухие пазы, в которых размещены не выступающие за лобовые поверхности грузов шарниры узлов крепления концов комбинированного пояса, причем для исключения повреждения последнего заходная часть глухих пазов выполнена конической.

Однако такая конструкция гибких перемычек не всегда обеспечивает высокую надежность при долговременной его эксплуатации и осевых перемещениях труб. [патент RU №2226635, кл. F16L 1/06, опубл. 10.04.2004 г.].

Известен блок бетонный для утяжелителя трубопровода содержит монолитное тело с закрепленными в нем строповочными петлями, и имеет расширяющуюся в направлении к его основанию форму, а на, по крайней мере, одной из боковых поверхностей которого, обращенной к трубопроводу и имеющей участки поверхности, параллельные продольной оси блока закреплено в процессе формования монолитного тела за счет адгезии к нему защитное покрытие из материала с антифрикционными свойствами со стороны лицевой его поверхности, причем покрытие расположено по всей высоте боковой поверхности на упомянутых участках с образованием сплошного зашитого покрытия или расположенных дискретно по длине блока его зон. При этом большая часть вогнутой поверхности каждого блока расположена ниже продольной оси трубопровода, предпочтительно, без касания его поверхности. В качестве материала покрытия может быть использован материал на основе полиолефинов, например, полиэтилен или полипропилен - однослойный или с основой из нетканого синтетического материала, скрепленной с ним, предпочтительно термически. Покрытие может быть выполнено из, по крайней мере, двух слоев, внутренний из которых обладает адгезией к бетону, а наружный - антифрикционными, гидроизоляционными или демпфирующими. Защитное покрытие может быть выполнено из битума или битумсодержащего материала - битумной мастики, предпочтительно с армирующим слоем, например из нетканого синтетического материала или технической ткани. Покрытие может быть нанесено в процессе формования блока из бетонной смеси путем размещения его вдоль соответствующей стенки формы или ее разделителя. Покрытие может быть нанесено на боковую поверхность дискретно, например, в виде чередующихся полос или геометрических фигур - кругов, прямоугольников, треугольников и т.п.

Поверхность, на которую нанесено защитное покрытие, может иметь вогнутую граненую или цилиндрическую форму с радиусом ее дуги, превышающим радиус трубы трубопровода. Поверхность, на которую нанесено защитное покрытие, может быть выполнена с образованным путем течения плоскостью скосом в ее нижней части на высоте блока от его основания, меньшем расстояния от поверхности трубы до основания блока в плоскости выполнения упомянутого скоса.

Однако представленная конструкция утяжелителя не всегда обеспечивает высокую надежность при долговременной его эксплуатации от осевых перемещениях труб, а использование защитного покрытия усложняет процесс изготовления бетонных блоков и требует специальной формы для их изготовления.

[патент РФ на ПМ №60566 опубл. 27.01.2007, Е04С 1/39].

Известен бетонный утяжелитель, взятый за прототип, содержащий два блока, располагаемых противоположно относительно продольной оси трубопровода и соединяемых в двух уровнях гибкими силовыми поясами, причем в каждом из блоков со стороны, обращенной к трубопроводу, ниже центра тяжести блока образовано углубление, в котором размещен элемент крепления гибкого силового пояса. Каждый блок выполнен в верхней части по форме усеченной пирамиды, вершина которой ориентирована в проектном положении от оси трубопровода, а основание представляет собой основание призмы нижней части блока, имеющей в уровне нижней части трубопровода опорную часть и наклонно расположенную к ней со стороны трубопровода параллельную грани, прилегающей к трубопроводу, нижнюю грань, перпендикулярную грани, прилегающей к трубопроводу, и грань под углом 25-30 градусов к нижней грани, причем нижняя точка утяжелителя охватывающего после установки его на трубопроводе выше нижней образующей трубопровода, верхняя его точка - ниже верха трубопровода, а центр тяжести утяжелителя находится ниже продольной оси трубопровода, блоки снабжены двумя монтажными и двумя технологическими петлями, и от 3 до 6 элементами крепления силовых поясов, при этом длина последних выбрана соответственно для верхних и нижних поясов из условия L_в=1,6-1,65D и L_н=1,9-1,95D, где D - диаметр трубопровода.

Обычно утяжелитель охватывающий имеет 2 или 3 нижних и 1 или 2 или 3 верхних силовых поясов.

Преимущественно элементы крепления силовых поясов расположены в пазах, выполненных для верхних поясов в части утяжелителя, ограниченной гранью, прилегающей к трубопроводу и верхней гранью, и для нижних поясов в нижней части утяжелителя, ограниченной гранью прилегающей к трубопроводу и основанием.

Желательно элементы крепления силовых поясов выполнять в виде крюков.

Обычно монтажные петли, выполнены в части утяжелителя, ограниченной верхней гранью и основаниями призмы, при этом плоскость каждой петли перпендикулярна продольной оси трубопровода, а технологические петли, выполнены в части утяжелителя ограниченной гранью параллельной грани прилегающей к трубопроводу,

Желательно монтажные и технологические петли выполненять в пазах или выступающими над гранями блока.

На фиг.1 представлена аксонометрическая проекция блока.

На фиг.2 представлен общий вид спереди утяжелителя охватывающего по месту монтажа на трубе.

Бетонный утяжелитель содержит два блока, выполненных из бетона класса прочности не ниже В 12,5, с объемной плотностью не ниже 2300 кг/м³.

Блок выполнен (фиг.1) в виде призмы с основаниями 1, 2 (2 не показано) в виде неправильного пятиугольника, имеющей

грань 3, прилегающую к трубопроводу,

перпендикулярную ей верхнюю грань 4,

грань 5 параллельную грани, прилегающей к трубопроводу,

нижнюю грань 6, перпендикулярную грани, прилегающей к трубопроводу,

и грань 7 под углом 25-30 градусов к нижней грани,

Грань 3 (плоскость), прилегающую к трубопроводу (образует с аналогичной плоскостью второго блока и трубопроводом поверхность, на которую опирается грунт, которым засыпают траншею вместе с утяжелителем и трубопроводом).

На перпендикулярную грань 3, прилегающей к трубопроводу, - верхнюю грань 4 (верхнюю плоскость) опирается грунт, которым засыпают траншею вместе с утяжелителем и трубопроводом.

Угол между гранями 6 и 7 ними подобран таким образом, чтобы максимально полезно использовать пространство в траншее с учетом растяжения поясов поскольку глубина траншеи, в зависимости от конкретного места установки, может быть разной, соответственно, требуется разное количество грунта, которым засыпают траншею, что, в свою очередь, приводит к разному растяжению поясов. Этот угол составляет 25-30°.

В блоке выполнены пазы 8-10 для элементов крепления нижних силовых поясов, пазы 11-13 для элементов крепления верхних силовых поясов и пазы 14-15 для монтажных петель (расположение технологических петель не показано).

На фиг.2 представлен общий вид спереди утяжелителя охватывающего по месту монтажа на трубе, где 16 - трубопровод, 17 - блоки утяжелителя, 18 - верхний пояс (для обеспечения развала блоков), 19 - нижний пояс (для удерживания блоков), 20 - крюки верхнего силового пояса, 621 - крюки нижнего силового пояса, 22 - монтажные петли, 23 - технологические петли.

Как видно из фиг.2, после установки утяжелителя на трубопроводе блоки висят, не опираясь на грунт, причем нижняя точка утяжелителя охватывающего выше нижней образующей трубопровода, верхняя его точка - ниже верха трубопровода, а центр тяжести утяжелителя находится ниже продольной оси трубопровода.

Выполнение блоков такой конфигурации - в сечении - пятиугольник - сокращает трудозатраты при изготовлении блока (минимальное количество граней

Габаритные размеры блоков выбраны таким образом, чтобы максимально использовать пространство в траншее с учетом монтажных зазоров, при этом для проведения работ по балластировке с использованием таких утяжелителей не требуется увеличение габаритов траншеи, выполненной по СНиП III-42-80* «Магистральные трубопроводы», а также с учетом того, чтобы пространство в стандартных железнодорожных полувагонах, подвозящих блоки, было использовано максимально эффективно.

Предусматриваются конструкции утяжелителя с тремя, четырьмя, пятью и шестью силовыми поясами.

В случае, когда имеются два нижних и один верхний пояс, верхний пояс одевают на крюки двух блоков утяжелителя, которые расположены в верхней части блоков, посередине.

В случае, когда имеется два нижних и два верхних силовых пояса, верхние силовые пояса одевают на крюки двух блоков утяжелителя, которые расположены в на крайних крюках блоков.

Для усиления конструкции можно использовать 2 нижних и 3 верхних поясов или 3 нижних и 3 верхних поясов.

Силовые пояса выполнены из долговечных в грунтовых условиях полиамидных или полиэфирных технических тканей, которые при балластировке трубопроводов, прокладываемых в минеральных грунтах, имеют тенденцию к восстановлению прочностных свойств после разрушения сред. Разное количество грунта, которым засыпают траншею, в свою очередь, приводит к разному растяжению силовых поясов. Первоначально выбранная длина силовых поясов должна учесть это обстоятельство и соответствовать следующим: условиям: L_в=1,6-1,65D и L_н=1,9-1,95D, где D - диаметр трубопровода.

При одинаковых длинах верхних силовых поясов минимально допустимый слой грунта засыпки обеспечит параллельность одной грани блока дну траншеи, при этом положение другой будет близким к параллельному со стенкой траншеи. При максимальной засыпке положение другой грани блока будет параллельным стенке траншеи, а первой - близким к параллельному с дном траншеи. В обоих случаях, а также при любом количестве грунта между этими крайними случаями, пространство будет использовано максимально эффективно.

Преимущественно, монтажные петли выполнены в пазах, а технологические петли (или крюки) выполнены - выступающими за контуры внешних поверхностей. Плоскость каждой монтажной петли в пазах - перпендикулярна оси трубопровода; нижняя плоскость паза выполнена под углом 45 градусов, и с одной стороны выходит на верхнюю грань блока, с другой стороны - на торцевую (основание призмы).

Использование элементов крепления в виде крюков упрощает монтаж утяжелителя, а расположение их в пазах позволяет сохранить их целостность при монтаже, такелажных операциях, транспортировке и обеспечивает простоту складирования. Расположение крюков (по высоте) и их количество (присутствие верхних крюков, и, соответственно, поясов) позволяет фиксировать утяжелитель на трубопроводе, не сильно защемляя последний, и, соответственно уменьшая нагрузку на него. Это способствует меньшему давлению на стенку трубопровода и на антикоррозионное покрытие трубопровода, что значительно повышает долговечность эксплуатации трубопроводов.

Расположение монтажных петель в пазах позволяет проводить монтаж утяжелителя на трубопровод без дополнительных рабочих, находящихся в траншее (позволяет сократить травматизм и другие нежелательные ситуации, которые потенциально могут произойти и происходят с людьми, находящимися в траншее при проведении строительно-монтажных работ). Данное преимущество достигается при использовании специальной траверсы, расстояние между парами крюков которой - не менее расчетного и фактического расстояния между монтажными петлями после установки утяжелителя на трубопровод.

Блоки утяжелителя монтируются на трубопровод следующим образом. Под расположенные на некотором расстоянии от трубопровода блоки подводят траверсу, представляющую собой сварную металлическую конструкцию, расстояние между парами такелажных крюков которой (каждая пара предназначена для каждого блока утяжелителя) - не менее расчетного и фактического расстояния между монтажными петлями после установки утяжелителя на трубопровод. Вставляют такелажные крюки в монтажные петли и производят подъем до высоты, позволяющей надеть пояса на крюки блоков. Производят подъем утяжелителя с поясами и опускание его на трубопровод ровно, без перекоса и развала (на место, где размечено место установки утяжелителя. После опускания утяжелителя на трубопровод происходит его фиксация на трубопроводе (развал блоков). При дальнейшем опускании происходит ослабление тросов траверсы и выскальзывание такелажных крюков из петель (это выскальзывание и позволит проводить монтаж утяжелителя на трубопровод без дополнительных рабочих (стропальщиков), находящихся в траншее, которые занимаются вытаскиванием такелажных крюков из монтажных петель утяжелителя).

Блоки висят в течение всего периода эксплуатации, предварительный расчет длины поясов с учетом роста относительного удлинения со временем и стойкость поясов к старению позволяет это осуществлять. Это позволяет сохранить проектное положение трубопровода и проектное положение утяжелителя с учетом шага установки утяжелителей на трубопроводе.

Такая конструкция утяжелителя охватывающего, помимо того, обеспечивает устойчивость бетонного утяжелителя при продольном осевом перемещении трубы с сохранением его основного назначения, как средства балластировки трубопровода, а также позволяет эффективно использовать его при прокладке и реконструкции трубопроводов в различных типах грунтов в траншеях, на обводненных пространствах, в том числе и в болотах и водных преградах.