Введение к работе
з .
Актуальность проблемы.
Принятый Закон Российской Федерации № 63-03 «О Газоснабжении в Российской Федерации» классифицирует газораспределительные сети как одну из подсистем комплексной системы газоснабжения, включающей добычу, транспортировку, распределение и реализацию газа потребителям. В этой связи вопросы строительства территориальных газораспределительных сетей, в том числе на территории Ямало-Ненецкого Автономного Округа, где добывается до 90% общероссийского газа и 95% объема газа, экспортируемого за рубеж, следует рассматривать с учетом состояния и развития других подсистем газоснабжения.
Потребление природного газа в Ямало-Ненецком Автономном Округе (ЯНАО) в несколько раз меньше, чем в других регионах России. Такое положение вызывает серьезные трудности в решении социальных вопросов, создании стабильных трудовых коллективов, закреплении молодежи и квалифицированных кадров на Севере, не позволяет кардинально решить проблем стабильного энергетического обеспечения региона.
Для выправления сложившейся ситуации в 1996-97 г.г. была разработана программа газификации ЯНАО. Преобразование па этой основе населенных пунктов ЯНАО и повышение жизненного уровня населеїшя, проживающего в этом регионе, выдвинуто в качестве задач большого политического и общегосударственного значения. Программа предусматривает полностью удовлетворить потребности в газе населеїшя, коммунально-бытовых потребителей, оленеводческих предприятий, отдельных хозяйств и завершить к 2005 году газификацию основных производственных и коммунальных мощностей, жилнщно-бытового сектора. Чтобы выполнить эти задачи, необходимо, кроме газопроводов-
отводов высокого давления, построить свыше 30 тысяч километров распределительных газовых сетей.
Ускоренную реализацию программы сдерживают неблагоприятные факторы в регионе - экстремальные климатические условия, большая рассредоточенность населенных пунктов, наличие вечномерзлых грунтов, значительная удалешюсть районов строительства от промышлешшх центров, большая уязвимость экосистемы от техногенного воздействия.
Специфика самих газоснабжающігх систем на территория Заполярья, условий их сооружения, включая экологические, требует дополнительной разработки новых по содержашпо организационно-технологических и технических решений. Кроме того, следует отметить, что все без исключения разработки двух последних десятилетий в области строительно-технологической прочности трубопроводов были посвящены обеспечению строительства престижных объектов отрасли -трубопроводов диаметром 1220 и 1420 мм. О трубах малого диаметра, в том числе используемых при строительстве газораспределительных систем, за это время практически ничего сказано не было.
В этой связи тема диссертации представляется актуальной и своевременной.
Цель работы.
Целью диссертационной работы является проанализировать существующие и разработать новые методы оргаиизационно-технологического проектирования строительства газораспределительных систем применительно к условиям Заполярья.
Основные задачи исследования:
Провести исследования влияния климатических и инженерно-геологических условий арктических зон на методы органшашш и технологии строительства газораспределительных систем.
Разработать систему показателей и методику количественной оценки организационных схем производства работ.
Разработать рациональную технологию строительства газораспределительных трубопроводов в вечиомерзлых грунтах.
Разработать исследовательскую и инженерную методики расчета технологических схем укладки трубопроводов малых диаметров применительно к решению задач организационно-технологического проектирования строительства в условиях Крайнего Севера.
Провести комплексные обоснования по выбору параметров укладки полиэтиленовых трубопроводов
Провести целенаправленный поиск путей повышения эффективности выполнения транспортных работ за счет совершенствования схем размещения труб на серийных трубовозах.
Оценить расчетным путем величину дополнительной жесткости и характеристик сопротивляемости труб малых диаметров югибу при увязке их в пакеты для транспортировки.
Методика исследования.
В работе использовались: системный анализ, методы экономико-математической статистики, строительной механики и теории моделирования.
Достоверность полученных результатов.
Структура представленных в диссертации формул, а так же некоторые допущения, используемые при их составлении, а следовательно,
и достоверность получаемых результатов - все это правомерно в той степени, в которой справедливы правила строительной механики и положения курса «Сопротивления материалов».
В тех случаях, когда возникала необходимость в применении новых исследовательских приемов, полученные результаты тестировались на сходимость путем сведения задач к частным случаям, где решение задач заведомо известно.
Совпадение данных в контролируемых областях обеспечивалось при этом с точностью, не выходящей за пределы 5 - 7%.
Научная новизна.
Впервые строительство газораспределительных сетей рассмотрено как формирование подсистемы территориальной системы газоснабжения.
Разработана система показателей и методика оценки с их помощью
организациошю-технологического уровня строительства
газораспределительных сетей.
Впервые разработана математическая модель, в которой посредством двух вспомогательных безразмерішх критериев устанавлііваются взаимосвязи между всеми технологическими параметрами схемы укладки трубопровода, при этом заложенные в основу модели принципы физического подобия обеспечивают возможность получать результаты исследований как в размерной форме (в реальном масштабе), так и в относительной, «критериальной», т.е. без привязки к конкретному диаметру трубопровода и толщине стенок труб.
Предложены способы оценки допустимых границ, в пределах которых существует возможность транспортировки труб малых диаметров на трубовозах; при этом для каждого типоразмера труб и каждой схемы загрузки трубовоза эти границы имеют свое математическое описание.. Разработаны методы определения напряжений изгиба в стенках труб,
увязанных в транспортные пакеты. При решении этих задач получила дальнейшее развитие теория расчета составных конструкций.
Рассмотренные в данной диссертации технические и организационно-технологические решения по сравнению с известными к настоящему времени базируются на максимальном использовании последних достижений в области индустриализации строительства: применении труб, поставляемых в бухтах; изготовлении укрупненных монтажных элементов и узлов; создают унифицированных проектных решений (по крановым узлам, ГТС, ГРП и т.п.), а также на внедрении наиболее рациональных форм планирования и управления строительным производством.
Практическая значимость работы.
Разработанный метод оценки организациошю-технологического уровня строительства позволяет с достаточной для практики достоверностью оценивать оферента, его организационно-производственные возможности.
Полученные аналитические зависимости в части решения задач по укладке представляют собой основу для создаїшя системы автоматизированного проектировашш технологических схем и программируемого составления соответствующих разделов ПГГР.
Разработан метод расчетного определения основных параметров укладки полиэтиленового трубопровода «змейкой» в зависимости от требуемой компенсационной способности трубопровода при задашшх условиях строительства.
Ввиду частичного отсутствия нормативных требований по ряду показателей применительно к строительству обособленных и удаленных трубопроводных объектов в вечномерзлых грунтах, выполненные исследования способствуют освоению новых строительных технологий,
способных повысить эффективность создания систем газоснабжения в условиях Заполярья.
Обоснованный подход к решению задач о возможном использовании серийных плетевозов для дальнего транспорта трубных плетей применительно к малому и среднему диаметру труб позволил установить допустимую область применения этих машин. Установлены количественные соотношения тішоразмеров труб и схем загрузки плетевозов, которые в отдельных случаях дают результаты, значительно отличающиеся от ранее существовавших мнений; в частности, трехтрубный пакет («пирамида») позволяет снизить напряжения изгиба всего лишь на 7-8 %, а не на 40-50%, как традиционно считалось раньше.
Результаты проведенных исследований могут найти свое
применение на разных стадиях процесса создания газораспределительных
сетей: при формирования планов строительства (с выделением
приоритетных объектов); при техническом проектировании (на стадии
разработки ПОС и ППР); при составлении заказов на трубы, материалы,
технологическое оборудование, машины, механизмы, а также при решении
кадровых и других социальных вопросов.
Апробация работы.
Положения диссертационной работы докладывались:
на Республиканской научно-практической конференции «Современные проблемы автомобильного транспорта» (г. Красноярск) в 1991 году.
на расширенном семинаре «Технология и организация строительства трубопроводов» в АО «ВНИИСТ» в 1999 году;
на заседании Научно-технического совета АО «ВНИИСТ» в 1999 году;
Публикации.
Основные материалы диссертации опубликованы в пяти публикациях и одной Научно-техническом отчете; перечень работ представлен в конце автореферата.
Объем работы
Диссертационная работа состоит їв введения, четырех глав, общих выводов, списка использоваїшой литературы. Объем диссертации составляет 137 страниц машинного текста, включая 25 рисунков и 2 таблицы.