Обоснование выбора комплекса оборудования для разработки траншеи при строительстве магистральных трубопроводов пересекающих водоемы

 

 

2. Машины для подготовительных работ

Для производства строительно-монтажных  работ проектом предусмотрен отвод  земель: на залесенных участках для  газопроводов Ду 1400 мм- 32 м, Ду 1200 мм – 30 м, Ду 1000 мм – 28 м; на участках оленьих  пастбищ для газопроводов Ду 1400 мм - 45 м, Ду 1200 мм – 42 м, Ду 1000 мм – 39 м.

Для производства строительно-монтажных  работ проектом предусмотрена ширина полосы отвода земли под строительство  газопровода Ду 1400 и кабель ВОЛС (в 9 метрах от оси газопровода) на лесных угодьях и прочих землях – 32 м.

В  состав  инженерной  подготовки  строительной  полосы  входят  следующие

работы:

• расчистка строительной полосы газопровода от леса и снега;
• снятие и складирование почвенно-растительного слоя;
• планировка строительной полосы;
• организация проезда вдоль трассы и сооружение временных переездов и технологических проездов.

Подготовка строительной полосы для сооружения линейной части  магистрального газопровода является частью общей подготовки строительного  производства, цель которого – обеспечение планомерного развертывания и выполнения СМР в полном соответствии с проектом производства работ (ППР).

В соответствии с СП 103-34-96 «Подготовка строительной полосы», во всех природно-климатических условиях строительства линейной части магистральных  газопроводов при подготовке строительной полосы следует соблюдать четыре основных принципа:

• первый – нанесение минимального ущерба окружающей природной среде (экологический принцип);
• второй – подготовка полосы для работы сварочно-монтажных бригад и изоляционно-укладочных колонн должна обеспечивать технически, технологически и организационно условия для разгрузки труб или трубных секций, их сварки в плети (сплошную нитку) различными методами, для выполнения изоляционно-укладочных работ, а также для закрепления газопровода на проектных отметках путем его балластировки (железобетонными пригрузами, грунтом, грунтом с использованием нетканых синтетических материалов - НСМ и др.).  Кроме того, указанные полосы должны обеспечивать аналогичные условия для выполнения работ по заварке захлестов и врезке линейной арматуры, устройству системы электрохимической защиты (ЭХЗ) газопровода, очистки полости трубопровода, а в дальнейшем обеспечивать эксплуатационное обслуживание линейной части магистрального газопровода;
• третий – планировка полосы разработки траншеи (с учетом диаметра и толщины стенки труб она должна соответствовать радиусу упругого изгиба газопровода в вертикальной плоскости за исключением участков врезки кривых вертикальных вставок, предусмотренных проектом) при геодезическом контроле на всем протяжении трассы;
• четвертый – полоса движения транспортных средств (вдольтрассовый проезд) должна быть спланирована с учетом возможности беспрепятственной транспортировки основных грузов – одиночных труб, длинномерных секций труб (до 36 м).

Подготовка строительной полосы в условиях болот при прокладке  трубопровода с бровки траншеи при  неразложившемся торфе (при частично разложившемся) как в летний, так  и в зимний сезон обеспечивается сооружением временной технологической  дороги (лежневого типа или иной конструкции) для работы сварочно-монтажных  бригад и прохода изоляционно-укладочной колонны.

Подготовка строительной полосы в условиях болот при прокладке  трубопровода с бровки траншеи при  полностью разложившемся торфе  в зимнее время обеспечивается сооружением  временной технологической дороги путем промораживания болотного  грунта при неоднократном его  проходе – проминании последовательно: трелевочным трактором, болотным трактором, трактором на ординарном ходу, трубоукладчиком, гусеничным транспортером.

Подготовка строительной полосы в условиях болот при прокладке  трубопровода методом сплава или  протаскивания (летний сезон работ) обеспечиваются созданием на берегу болота монтажно-сварочно-изоляционной базы и устройством прохода по болоту экскаватора на болотном ходу или экскаватора на перекидных сланях, или экскаватора на пене-волокуше, или выполнением мероприятий  по подготовке взрыва удлиненными или  сосредоточенными зарядами для образования  траншеи-канала.

Расчистка строительной полосы газопровода от леса выполняется  на залесенных участках трассы.

К расчистке строительной полосы от лесорастительности приступают, оформляя с Заказчиком в установленном  порядке получение специального разрешения - лесопорубочного билета. Расчистку полосы строительства  от леса выполняет специальная бригада  поточным методом. Участки мелколесья и кустарника расчищаются тяжелыми бульдозерами.

В зимнее время очистку  от лесорастительности выполняют в  два этапа. Вначале очищают зону для проезда транспорта и работы строительных машин, затем оставшуюся полосу и корчевку пней выполняют  непосредственно перед рытьем траншеи, что обеспечивает неглубокое промерзание  грунта и позволяет вести разработку траншей без предварительного рыхления.

Таблица 2. Квалификация леса по крупности, густоте и числу деревьев на 1 гектар

Характеристика  леса по					Норма расхода древесины на 1 га в плотном  кубометре
крупности	диаметру, см		густоте	числу деревьев
	ствола	пня
Крупный	более 32	более 34	Средней	200	150
Средний	до 32	до 34	Средней	340	125
Мелкий	до 24	до 26	Средней	500	100
Тонкомерный (подлесок, кустарник)	до 11	до 12	Средней	1450	20

В состав работ, последовательно  выполняемых при расчистке трассы и рассматриваемых картой, входят:

• валка леса бензомоторными пилами;
• обрезка сучьев бензомоторными пилами;
• трелевка леса без крон трелевочным трактором на расстояние до 1000 м;
• очистка трассы от порубочных остатков;
• корчевка пней бульдозером с перемещением на расстояние до 10 м;
• перемещение пней бульдозером на расстояние до 100 м;
• раскряжевка хлыстов бензомоторными пилами;
• штабелевка бревен вручную.

Расчистку строительной полосы от тонкомерного леса (подлесок, кустарник) и мелкого производить бульдозером.

Валку леса средней крупности  и крупного производить бензомоторными пилами.

Планировка строительной полосы

Планировка строительной полосы включает в себя срезку косогоров  и бугров, склонов оврагов и  балок с одновременной подсыпкой  низинных мест местным или привозным  грунтом и планировку микрорельефа с геодезическим контролем на полосе разработки траншеи, благодаря  которой обеспечивается профиль  траншеи, соответствующий упругому изгибу газопровода при его укладке.

Снятие и восстановление плодородного слоя грунта

Техническая рекультивация  проводится на участках, сложенных  минеральными грунтами и заключается  в снятии почвенно-растительного  слоя на глубину его залегания  по площади траншеи поверху в  зоне тундры и по площади строительной полосы на остальной трассе. Растительный грунт перемещается и складируется в полосе временного отвода газопровода.

Срезка почвенно-растительного  слоя (0,15 м) выполняется бульдозером мощностью 410 л.с. с перемещением в отвал на 15 м. 

2.1 Бульдозеры

Бульдозер – основная машина для подготовительных работ (рис. 2.1). Он применяется для планировки местности, срезки бугров, засыпки ям и траншей, перемещение грунта на небольшие расстояния (до 100 м) и т.д. Бульдозер может быть использован для валки деревьев с корнями, корчевания пней и кустарников. В зимнее время его применяют для расчистки дорог и площадок от снега.

Бульдозер состоит из базовой  машины (трактора) и специального навесного  рабочего оборудования (отвала с рамой  или толкающими балками) (рис. 2.2). По способу установки отвала относительно оси трактора различают бульдозеры неповоротные и универсальные (поворотные).

Неповоротными называются бульдозеры, у которых отвал располагается  только перпендикулярно оси трактора, универсальными – когда отвал  может быть установлен как перпендикулярно  оси трактора, так и под другим углом к ней, а также повернут в вертикальной плоскости под  углом 5-6 град (изменение угла перекоса).

Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит  из операций копания, срезания стружки, перемещения грунта перед ним  и разравнивания грунта. Срезанный  грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним, образуя  валик близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой  волочения. При транспортировании  грунта катет призмы, прилегающей  к отвалу, может достигнуть его  высоты. После этого отвал приподнимает, прилегающей к отвалу, может достигнуть его высоты. После этого отвал  приподнимают, прекращая тем самым  процесс резания, транспортируют срезанный  ранее грунт до места разгрузки.

При разработке грунта бульдозером  универсального типа срезаемый грунт  будет перемещаться по ширине отвала, и отводиться в боковом, к направлению  движения машины, направления. Наиболее эффективно последняя операция совершается  при установке отвала под углом  к продольной оси, близким к 45ᵒ. Таким методом могут вестись работы при засыпке траншей, разработке выемок на косогорах, разравнивании валиков грунта и т.п.

Рис. 2.1. Бульдозер (общий вид)

 

Рис. 2.2. Конструкция отвала бульдозера: а – неповоротного типа; б – универсального (поворотного) типа

 

Для производства работ рассмотрим несколько типов бульдозеров, характеристики которых приведены в таблице 3.

Таблица 3. Техническая характеристика гусеничного бульдозера с поворотным отвалом

Показатели	PR714 LGP	ДЗ-28	Komazu D375A5D	Komazu D275A-5
	2	1	3	4
Базовый трактор	PR714	Т-130.1Г-1	D375A5D	D275A-5
Мощность, кВт (л.с.)	90 (122)	125 (170)	391 (530)	306 (410)
Номинальное тяговое усилие трактора, ТС		(10)
Отвал: Ширина, мм Высота без козырька, мм Подъем, мм Опускание, мм	3383 1100 991 533	4860 1300 890 450	5140 2265 1660 715	4300 1960 1450 640
Угол град: Резчик Перекоса В плане	7 467мм 20	55 5 63 и 90	55 1065 мм 45	52 1000мм 45
Способ изменения углов  перекоса и в плане	Гидравл.	Вручную	Гидравл.	Гидравл.
Управление		Канатное
Масса, кг Бульдозерного оборудования Общая с трактором	770 14039	1900 14900	10540 59990	7478 50850

 

2.2 Тяговый расчет бульдозера ДЗ-28

Максимальное сопротивление  перемещению бульдозера в момент окончания набора грунта отвалом:

 

где – сопротивление грунта резанию; – сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом; – сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу; – сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту; – сопротивление перемещению тягача.

Сопротивление грунта резанию:

 

где – удельное сопротивление грунта резанию, кПа, принимается [машины и оборудование для сооружения ГНП, табл 2]; – ширина отвала (табл 2.4); – угол поворота отвала в плане, град; - средняя толщина стружки равная 10% высоты отвала.

Сопротивление перемещению  призмы грунта перед отвалом:

 

где – плотность грунта;   – коэффициент трения грунта о грунт [методические указания по выполнению практических и курсовых работ, таблица 3.4]; – уклон местности , где – угол продольного уклона местности, [таблица 4.1]

 – объем  призмы:

 

где – угол естественного откоса грунта; – коэффициент разрыхления грунта.

 

 

Сопротивление от скольжения грунта по верху отвала

 

 

где – угол резания, град;  – коэффициент трения грунта о сталь [1, таблица 3.4].

 

Сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту:

 

 

где   – коэффициент несущей способности грунта ; – ширина нижней площадки ножа, трущейся о грунт ;   – масса отвала и толкающих брусьев, т

 

Сопротивление перемещению  грунта бульдозера

 

где  M – масса бульдозера, т; f – коэффициент удельного сопротивления перемещению бульдозера (0,1-0,15).

Мощность бульдозера (двигателя)

Расходуемая двигателем мощность:

 

где – скорость резания (2-6км/ч); – КПД (0,75)

Полученная необходимая  мощность не превышает мощности выбранного бульдозера ДЗ-28 (125кВт), то есть бульдозер  с данными техническими характеристиками целесообразно использовать для разработки заданной категории грунта.

Рис 3. Схема движения бульдозера: 1 – ось газопровода; 2 – бульдозер; 3, 4 – срезаемая часть; 5 – место  складирования срезанного грунта

Производительность бульдозера

Найдем объем призмы волочения:

 

где    – коэффициент потерь грунта; – расстояние, на которое перемещается грунтовая призма (по проекту, перемещение грунта ведется на длину 15м).