Министерство строительства
предприятий Министерство газовой промышленности ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВНИИСТ ЮЖНИИГИПРОГАЗ ГИПРОТЮМЕННЕФТЕГАЗ
ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ Учет
удерживающей способности грунтов ВИ 102-2-88
Разработаны и внесены Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ) и Главвостоктрубопроводстроем Миннефтегазстроя
Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строительству магистральных трубопроводов Миннефтегазстроя СССР: И.Д. Красулиным, канд. техн. наук, В.В. Рождественским, канд. техн. наук, А.С. Гехманом, канд. техн. наук, П.И. Кашперюком, канд. геол.-минер. наук, А.Д. Перельмитером, канд. техн. наук, С.Г. Степановой, канд. геол.-минер. наук.; ССО «Уралтрубопроводстрой» Миннефтегазстроя СССР: Н.П. Бобрышевым, Е.Г. Елизарьевым, М.С. Богдановым; ССО «Запсибтрубопроводстрой» Миннефтегазстроя СССР: С.П. Вельчевым, А.С. Трофимовым, А.А. Гердтом; Гипротюменнефтегазом Миннефтепрома СССР: И.Д. Скворцовым, канд. техн. наук Г.В. Ничевиловым; Производственным и научно-исследовательским институтом по изысканиям в строительстве Госстроя РСФСР: Т.В. Нефедовой, канд. геол.-минер. наук; Уфимским нефтяным институтом Минвуза СССР: Ю.И. Спектором; ЮжНиигипрогазом Мингазпрома СССР: В.С. Сумароковым, В.А. Ромоданом, Н.Н. Желудковым. ВНЕСЕНА: Миннефтегазстроем СССР, Миннефтепромом СССР, Мингазпромом СССР. ПОДГОТОВЛЕНА к утверждению Главным научно-техническим управлением Миннефтегазстроя СССР: Н.И. Курбатовым; Главным управлением капитального строительства Мингазпрома СССР: М.С. Федоровым. С введением в действие «Временной инструкции. Учет удерживающей способности грунтов нарушенной структуры при прокладке стальных трубопроводов на обводняемых участках ВИ 102-2-88» утрачивают силу «Указания по балластировке грунтом стальных трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках ВСН 1-31-71». СОГЛАСОВАНА с Гипротрубопроводом: В.П. Воронковым; ПНИИСом НПО «Стройизыскания»: В.В. Баулиным.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ1.1. Настоящая Инструкция распространяется на проектирование вновь строящихся и реконструируемых магистральных и промысловых газопроводов, нефте- и нефтепродуктопроводов и ответвлений от них, укладываемых подземно на обводненных, прогнозно-обводняемых участках трассы, а также участках верховых болот с мощностью торфа менее 0,5 м для трубопроводов диаметром до 1420 мм включительно. Учет несущей способности допускается только в случае засыпки уложенного в проектное положение трубопровода. Примечания: 1. K обводненным участкам относятся такие участки, на которых трубопровод в проектном положении находится в водонасыщенных грунтах на уровне не ниже верхней образующей. 2. К прогнозно-обводняемым участкам относятся такие, на которых может произойти обводнение в первые три года эксплуатации трубопровода. 1.2. Временная Инструкция разработана в развитие глав СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования» и СНиП III.42-80 «Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ», регламентирует вопросы, связанные с учетом удерживающей способности минеральных грунтов нарушенной структуры и является дополнением к ВСН 007-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Конструкции и балластировка». 1.3. Удерживающая способность минеральных грунтов при проектировании трубопроводов учитывается для прямолинейных и выполняемых упругим изгибом труб криволинейных участков. При необходимости возможно дополнительное заглубление трубопровода, величина которого определяется расчетом. 1.4. Закрепление трубопроводов грунтом можно предусматривать в сочетании с утяжеляющими грузами, скорлупами, со сплошным обетонированием и анкерными устройствами, а также с геотекстильным нетканым синтетическим материалом на выпуклых кривых. 1.5. Учет удерживающей способности грунтов допускается независимо от величины положительного температурного перепада. При этом необходимо обеспечить продольную устойчивость трубопровода в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06.85. 1.6. Учет удерживающей способности грунта не допускается в следующих случаях: на участках, на которых в период производства работ возможно обводнение траншеи и всплытие трубопровода; при мощности торфяной залежи более 0,5 м, если нельзя обеспечить повышенное заглубление; на поймах рек (за исключением трубопроводов диаметром 500 мм и менее в случае отсутствия размыва пойм на участках прокладки); на участках, сложенных песчаными грунтами с уклоном дна траншеи более 3°. Если при изысканиях трассы трубопровода не были получены все необходимые для расчета характеристики, их следует принимать согласно нормативным документам и указаниям разд. 3 настоящей Инструкции. При этом принимаются минимальные значения плотности и угла внутреннего трения, которые могут быть у данного вида грунта. 1.8. Засыпка трубопровода в зимний период должна производиться размельченным грунтом с размерами грунтовых комьев не более 5 см, без примесей снега и ледяных включений. При засыпке трубопровода минеральным грунтом над уровнем дневной поверхности должен быть создан валик высотой более 0,3 м, а при балластировке мерзлым грунтом не менее 0,6 м. 1.9. На участках с уклонами более 3°, сложенных песчаными грунтами, и на примыкающих к переходам через водные преграды и болота III и II типа следует предусматривать устройство противоэрозионных перемычек протяженностью 12 - 25 м из грунта с геотекстильными материалами, устанавливаемых с шагом, обеспечивающим сохранность обратной засыпки трубопровода. 1.10. Засыпанный грунт перемычек уплотняется в траншее посредством поперечного наезда бульдозера на полностью засыпанную траншею с валиком.
2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ2.1. Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных и прогнозно-обводняемых участках трассы, следует проверять в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06.85. 2.2. Расчетную удерживающую способность Ргр (Н/м) на единицу длины трубопровода, когда уровень грунтовых вод совпадает с дневной поверхностью грунта, определяют по формулам: (1) где (2) В формуле (3) F рассчитывают следующим образом: Если при вычислении по формуле (4) F < 0, то следует принимать F = 0. В формулах приняты следующие обозначения: DH - наружный диаметр трубопровода, м; h - высота слоя грунта над трубопроводом, м; j - угол внутреннего трения обводненного грунта, град; С0 - удельное сцепление полностью водонасыщенного грунта, Н/м2; g = 9,84 - ускорение свободного падения, м/с2; rsb - плотность грунта с учетом взвешивающего действия воды, кг/м3; (5) rs - плотность частиц грунта, кг/м3; rb - плотность воды с учетом растворенных солей (на засоленных участках rb = 1020 - 1200 кг/м3), кг/м3; l - коэффициент пористости грунта; m - коэффициент условий работы. При транспортировке нефтегазовой смеси в нестационарном режиме m = 0,5, в остальных случаях m = 0,8. Значения j, С0, rs, rb, l определяются по материалам изысканий или в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» с учетом рекомендаций, приведенных в разд. 3 настоящей Инструкции. Ориентировочные значения удерживающей способности грунтов приведены в табл. 1. 2.3. Удерживающую способность грунта рассчитывают для наивысшего уровня возможного стояния грунтовых и поверхностных вод: для нефтепродуктопроводов - в период строительства до момента заполнения трубопровода продуктом или водой; для газопроводов - в период строительства и эксплуатации. 2.4. При определении проектной высоты слоя грунта, находящегося над уровнем воды, необходимо учитывать осадку свеженасыпанного грунта (в зависимости от свойств грунта и способа производства работ). Таблица 1 Ориентировочные значения удерживающей способности грунтов обратной засыпки при подземной прокладке трубопроводов
3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГРУНТОВ, СЛУЖАЩИХ ДЛЯ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКИ ТРАНШЕЙ И БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ3.1. Подвергнутые предварительной экскавации грунты, служащие для обратной засыпки трубопроводов, относятся к группе искусственных (насыпных) отложений, характеризующихся неоднородным составом, наличием пустот и макропор. 3.2. Инженерно-геологические свойства и вещественный состав грунтов изменяются во времени под влиянием сил гравитации и физико-химических процессов. 3.3. Гравитационное уплотнение обратной засыпки завершается, как правило, для песчаных грунтов в течение 2,5 - 7 лет Рис. 1. Изменение плотности скелета rdt песков во времени: 1 - I тип. rdt = 1,65 - 0,11e-0,16t; 2 - II тип. Незаболоченные участки. rdt = 1,62 - 0,14e-0,23t; 3 - III тип. Заболоченные участки. rdt = 1,55 - 0,35e-0,88t; 4 - IV тип. rdt = 1,64 - 0,35e-0,35t. Рис. 2. Изменение плотности скелета rdt связных грунтов во времени: 1 - I тип. Супесь. rdt = 1,64 - 0,22 e-0,20t; 2 - II тип. Супесь. rdt = 1,56 - 0,18 e-0,15t; 3 - III тип. Супесь. rdt = 1,60 - 0,17 e-0,23t; 4 - IV тип. Суглинок. rdt = 1,76 - 0,36 e-0,11t. где r и rdt - показатели плотности грунта, соответственно в природном залегании и в момент времени t; t - время от момента обратной засыпки, подвергнутого экскавации грунта в годах; n - коэффициент интенсивности процесса самоуплотнения; Кr - коэффициент разуплотнения, характеризующий изменение плотности в первоначальный момент времени после экскавации; (7) где r0 - плотность грунта в момент времени t = 0, т.е. сразу после экскавации. 3.5. Коэффициенты разуплотнения и интенсивности самоуплотнения следует принимать по табл. 2. Таблица 2 Коэффициенты, характеризующие изменения плотности грунтов обратных засыпок трубопроводов
3.6. Самоуплотнение до естественного состояния насыпных песков происходит наиболее интенсивно на заболоченных участках поймы, где грунты водонасыщены (Sz = 0,81 - 0,90); стабилизация плотности грунтов происходит в течение 2,5 лет. 3.7. При проектировании рекомендуется учитывать, что угол внутреннего трения j снижается при обводнении грунта обратной засыпки на 5 - 8 % и повышается при высыхании насыпных грунтов на хорошо дренированных участках на 3 - 5 %. 3.8. Характер и интенсивность изменения инженерно-геологических свойств грунтов обратной засыпки во времени зависят от вида грунта, его свойств в естественном залегании, способов разработки и засыпки траншеи, рельефа, уровня грунтовых вод, состояния грунта на притрассовых участках. 3.9. Самоуплотнение насыпных грунтов до стабилизированных значений происходит в течение длительного времени (см. рис. 1, 2). Поэтому для обеспечения надежности закрепления трубопроводов минеральным грунтом необходимо искусственное (техническое) уплотнение грунтов в траншее сразу после их засыпки (в соответствии с п. 1.7). 3.10. Наиболее благоприятными для закрепления трубопроводов являются глинистые грунты полутвердой и тугопластичной консистенции (супеси, суглинки, глины), обладающие высокими значениями коэффициентов сцепления и угла внутреннего трения. 3.11. Инженерно-геологические свойства нарушенных дисперсных грунтов центральных и северных районов Западной Сибири, необходимые для расчета удерживающей способности грунта, приведены в табл. 3. Таблица 3 Ориентировочные значения характеристик грунтов нарушенной структуры для балластировки трубопроводов
СОДЕРЖАНИЕ
|