Миклуш А.С., Арбузов Ю.А., Белов С.А.

ООО "Стройнадзордиагностика", Россия

Анализ нормативных требований к технологическим параметрам использования анкеров для обеспечения устойчивости магистральных газопроводов

Одной из наиболее важных задач является разработка новых методологических решений в определении перемещений трубопровода, вызванных эксплуатационными нагрузками и воздействиями на трубопровод различных динамических и термодинамических процессов, имеющих место как внутри, так и вне трубопровода.

Устойчивость трубопроводов на проектных отметках чаще всего обеспечивается за счет навески одиночных утяжеляющих железобетонных грузов или сборных железобетонных утяжелителей, а также установки анкерных устройств различных конструкций. Закрепление трубопроводов анкерными устройствами принципиально отличается от всех других способов балластировки, так как в этом случае собственная масса анкера во много раз меньше развиваемой им удерживающей силы.

Потеря устойчивости трубопровода, проложенного в обводненной местности или на переходе через болото, может привести к резкому повышению напряжений в трубопроводе, к нарушению прочности труб и повреждениям изоляционного покрытия, требует значительных затрат на проведение ремонтно-восстановительных работ и погружение трубопровода в проектное положение. Во многих случаях это связано с укладкой трубопровода в новую траншею.

При анализе технологических параметров закрепления участка магистрального трубопровода против всплытия можно использовать как детерминистические, так и статистические методы исследования. Построение расчетной схемы так, как будто исследуемый процесс строго детерминирован, может привести к неправильным результатам, а в дальнейшем, и к поспешным выводам, не учитывающим реально существующую неопределенность. Использование при расчетах статистических методов хотя и не может уменьшить эту неопределенность, но позволяет более точно оценить ее и тем самым принять лучшее решение.

Из анализа существующих методик расчета видно, что алгоритмы и соответствующие им программы для проверки продольной устойчивости трубопроводов носят исключительно приближенный, т.е. поверочный характер. Для того, чтобы проверить выполнение условия устойчивости необходимо только вычислить усилия (напряжения) и перемещения участка трубопровода при расчетных значениях всех неопределенных величин. Для нахождения всех расчетных величин коэффициенты надежности (запаса) по тем или иным соображениям уже выбраны, начиная от характеристик грунта, несущей способности анкера и, наконец, расчетной несущей способности анкера.

Тем не менее, исходя из общих принципов концепции теории надежности, может быть реализован и другой алгоритм проверки продольной устойчивости закрепленного анкерными устройствами участка трубопровода, а именно: из детерминированного расчета удаляются все коэффициенты запаса, т.е. решается физическая задача; все неопределенные величины должны быть каким-то образом описаны (в виде случайных или нечетких величин); условие отказа должно быть сформулировано в явном виде, т.е. для проверки устойчивости можно взять условие Sэкв £ Nкр, где Sэкв и Nкр - физические величины, не содержащие в качестве аргументов никаких коэффициентов запаса; должна быть поставлена задача устойчивости, из которой можно было бы найти Nкр; должен быть выбран некоторый показатель надежности Mнад (в качестве Mнад может быть использована вероятность или степень возможности) и его нормированное значение Mнад.0, тогда цель расчетов на надежность формулируется следующим образом Mнад{Sэкв £ Nкр} = Mнад.0; все вводимые коэффициенты надежности (запаса) должны выбираться таким образом, чтобы удовлетворялось условие надежности; и, наконец, в расчетах надежности должны быть отражены, по возможности, все наиболее важные неопределенные факторы, в том числе должно в каком-то виде учитываться качество строительства - в задаче закрепления трубопровода анкерами фактор качества установки анкеров имеет первостепенное значение.

Анализ выполненных работ по данному вопросу показал, что существующие методы расчета технологических параметров установки анкерных устройств в заболоченной и обводненной местности не всегда отражают специфическое напряженно-деформированное состояние участка магистрального трубопровода в сложных гидрогеологических условиях прокладки. Это послужило основанием для постановки основных задач исследования проблемы обеспечения продольной устойчивости трубопроводов в обводненной и заболоченной местности.