. (4.56)

Коефіцієнти запасу стійкості на спливання кв залежать від характеру водної перешкоди, що перетинається, відповідно до досвіду будівництва підводних переходів вони можуть бути рекомендовані:

для трубопроводів, що прокладаються на болотах і заплавних ділянках, не схильних до розмиву, кв = 1,07;

для трубопроводів, що прокладаються нижче за граничний профіль розмиву русла через річки шириною до 200 м, кв= 1,10;

для трубопроводів, що прокладаються нижче за граничний профіль розмиву русла через річки шириною понад 200 м, кв = 1,15;

для трубопроводів, що прокладаються через річки вище за граничний профіль розмиву русла і через гірські річки кв = 1,20.

Для підводних трубопроводів, втрата стійкості яких може викликати важкі наслідки, коефіцієнти стійкості на спливання можуть бути збільшені. Наприклад, для підводних нафтопроводів діаметром 1020 мм і більше коефіцієнт стійкості на спливання слід рекомендувати не менше 1,25.

Розрахунок привантаження трубопроводу,

прокладеного по дну прямолінійно, при відсутності течії води

При проектуванні підводних переходів магістральних трубопроводів відповідно до вказівок СНіП II-Д.10—62 необхідна кількість баласту визначається із співвідношення сумарної ваги трубопроводу з продуктом і ваги баласту під водою до ваги води, витисненої трубопроводом. Ця умова може бути представлене у вигляді:

, (4.57)

де БП — вага баласту під водою на 1 м довжини трубопроводу в кг;

к — коефіцієнт стійкості, значення якого приймається залежно від характеристики водної перешкоди і умов роботи трубопроводу.

Відповідно до виразу (4.57) розрахункова вага баласту під водою:

, (4.58)

або розрахункова вага баласту в повітрі:

, (4.59)

де г б - об'ємна вага .баласту в кг/м 3.

З формули (4.58) випливає, що розрахункова вага баласту під водою Бп і негативна плавучість трубопроводу не залежать від того, який матеріал використовується для привантажування. Коефіцієнт запасу по формулі (4.58) відноситься не до всієї конструкції трубопроводу (включаючи баластування), а тільки до трубопроводу, покритого ізоляцією.

В даний час використовуються труби більшого діаметру і застосовуються економічніші суцільні покриття з армованого монолітного бетону і збірних бетонних обважнювачів, що обважнюють. Об'ємна вага бетону залежно від способу приготування і вживаних добавок, що обважнюють, може прийматися від 2,2 до 3,0 т/м3. Причому навіть порівняно незначні відхилення в об'ємній вазі можуть привести до неприпустимих помилок при розрахунку стійкості підводного трубопроводу.

Рекомендований розрахунок привантажування трубопроводу, прокладеного по дну прямолінійно, при відсутності течії води. Привантаження трубопроводу в цьому випадку повинно забезпечити стійке його положення відповідно до умови, що визначається за формулою (4.57), де розрахункова вага води, витисненої привантажувачем (баластом):

. (4.60)

Тут гв і гб — відповідно об'ємна вага води і баласту в кг/м3.

Підставивши значення Бв з виразу (4.60) у формулу (4.57), прийме розрахункове значення ваги привантаження (баласту) у повітрі на 1 м довжини трубопроводу, прокладеного прямолінійно без вигину у вертикальній площині, при відсутності впливу потоку води:

, (4.61)

і відповідно вага баласту на 1 м довжини трубопроводу під водою:

, (4.62)

де кв — коефіцієнт стійкості на вспливання, значення якого приведені вище.

Формули (4.61) і (4.62) дають можливість визначити розрахункову вагу баласту з будь-якого матеріалу на 1 м довжини підводного трубопроводу.

При баластуванні підводних трубопроводів суцільними армованими покриттями необхідно визначати розрахунком товщину цього покриття.

Зовнішній діаметр підводного трубопроводу з бетонним покриттям при умові прямолінійного прокладання трубопроводу при відсутності впливу на нього потоку води, визначається з виразу:

. (4.63)

Тоді товщина бетонного покриття, визначається розрахунком необхідного привантаження у відповідності з формулою (4.63), знаходиться з виразу:

. (4.64)

Розрахункове значення ваги 1 м довжини привантаженого трубопроводу у воді (негативну плавучість) можна визначити з виразу:

, (4.65)

де Бп — вага баласту під водою, визначувана по формулі (4.62). Якщо привантаження газопроводу проектується одиночними вантажами, розрахункова відстань між баластними вантажами по довжині трубопроводу

, (4.66)

де Ргр — вага одного баластного вантажу в повітрі в кг;

Бв — вага баласту на 1 м довжини трубопроводу в повітрі, визначуваний по формулі (4.61).

При визначенні ефективності використання покриттів із важкого бетону слід порівняти витрати на добавки з економією від зменшення потрібної ваги покриття. При цьому треба враховувати спрощення технології нанесення бетонних покриттів меншої товщини, а також менші кількість і вантажопідйомність кранів і понтонів при монтажі і укладанні підводних газопроводів з такими покриттями. Розрахунок привантаження трубопроводу, прокладеного по дну прямолінійно, при відсутності течії води виконаний за допомогою ЕОМ і приведений у додатку Г, Д.

Стійкість трубопроводу на дні

водної перешкоди при впливи на нього потоку води

На експлуатуючий трубопровід, як правило, повинна бути відсутня дія потоку води. Це умова, що досягається заглибленням трубопроводу в дно водної перешкоди нижче за проектний профіль розмиву, надійно забезпечує безаварійну експлуатацію трубопроводу на переході при переформуванні русла річки. Проте коли відсутні достатньо повні матеріали досліджень, визначити необхідну величину заглиблення трубопроводу не завжди можливо. Крім того, іноді у будівельних організацій, особливо за наявності скельних ґрунтів, відсутні технічні засоби для заглиблення трубопроводу. Тому потрібно зважати на необхідність перевірки стійкості трубопроводу, його баластування з урахуванням тиску потоку води.

При впливі потоку води на трубопровід можливі його спливання під дією додаткової підйомної сили У і горизонтальний зсув під дією гідродинамічного тиску X.

Таким чином, трубопровід повинен зберігати стійке положення при впливі на нього наступних сил: вага трубопроводу з продуктом (gіз+gтр); вага баласту Б2; виштовхуючої сили, рівної вазі води в об'ємі зануреного трубопроводу qтр; виштовхуючої сили, рівної вазі води в об'ємі