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锚使浮力成为过去

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世界管道,


英国Platipus Anchors Limited的Jeff Curnick解释了在许多具有挑战性的地点,使用冲击驱动的土锚作为管道浮力的解决方案。

在饱和的环境中(例如河流,洪泛区或地下水位高的地区)建造管道时,浮力一直是一个问题。 4)。上个世纪以来,管道所有者,设计者和承包商已采用各种方法来抵消浮力,首先是简单的管道称重,该过程包括将两个铸铁半螺栓固定在管道上。后来被混凝土固定配重和土工布马鞍袋代替。所有这些方法都带来了自己的挑战,特别是在将重物运输到偏远地区及其实施所需的时间和资源方面,尤其是在今天’没有现代化的设备。直到1980年代,管道浮力控制技术才取得了重大进展,引入了地锚作为传统方法的一种经济有效的替代方法。


图1–Platipus锚为缅甸Zawtika的一个项目提供边坡稳定。


土锚系统

Platipus® 在敲击式地锚(PDEA)的设计,制造和供应方面拥有超过35年的经验®),用于各种市场领域。 PDEA是一种现代且用途广泛的设备,可以在大多数可移位的地面条件下快速部署。它提供了重量轻,耐腐蚀的锚,可以使用常规设备从地面将其打入。它的设计目的是在安装过程中对土壤产生最小的干扰,可以承受精确的保持力,并可以立即完全投入使用。作为完全干燥的系统,它对环境的影响也很小。

管道锚固系统的规格会因管道的直径,每个管道段的长度,当地土壤条件(包括地下水位),管道的结构完整性(如果将管道安装在淡水或盐水中)以及恢复回填材料。通常,锚头由铝合金或球墨铸铁制成,并连接至带子。然后使用带扣和张紧装置将该系统投入使用。锚固系统组沿着管道沿计算出的距离隔开,穿过需要反浮力措施或需要其他外力稳定的区域。在图2的动画中可以看到典型管道锚定系统的安装。


图2–典型的Platipus管道锚固系统的安装指南。

应力分布和承载力

可以使用传统的基础理论来模拟负载锚点前面的应力分布。锚固在土壤中的最终性能由载荷确定,在载荷下,锚固前面的应力集中超过土壤的承载力。影响锚固最终性能的因素包括剪切角/不排水的土壤抗剪强度,锚固的大小,安装深度和水下条件。

PDEA在粒状土壤中表现良好,表现出短的载荷锁定和延伸特性,紧靠锚固物前面的广阔的截锥体以及极高的载荷(图3)。


图3–典型的平截头体在粒状土壤中。

坚硬的粘性土壤(例如巨石粘土)也会产生令人印象深刻的结果。但是,较弱的粘性土壤(例如软质冲积粘土)会导致更长的载荷锁定和延伸距离,以及锚固件前面的较小的截头锥体。因此,这些条件需要较大尺寸的锚,如果可能,则需要更深的驱动深度才能达到设计载荷。

锚固系统的优势

  • 标准的2 t(20 kN)和10 t(100 kN)管道套件适用于小直径和大直径管道。
  • 高性能锚定件的设计要比传统的混凝土安装和鞍袋重量节省大量成本。
  • 可以在使用标准现场设备铺设管道之前或之后完成锚定安装。
  • 每个锚固系统都可以在安装后立即进行证明测试和验证。
  • 应用设计的安全带可以提供快速的张紧力,而不会损坏管道或腐蚀涂层。
  • 灵活的锚固件选择,可适应不同的土壤条件。
  • 不需要阴极保护。
  • 在设计和安装过程的各个阶段提供技术指导和支持。
  • 动员成本低,对环境的影响最小。
  • 轻巧的产品和安装设备使其成为极端或挑战性环境的理想选择。

如以下案例研究所述,Platipus管道锚固系统已在全球极端地区的挑战性项目中使用。


图4 –在Platipus系统锚定的水下条件下安装的管道。

Zawtika陆上管道项目二– Myanmar

这个长达6公里的管道工程于2014年完成,其特点是复杂的地面和地形条件,例如沙质土壤上的热带森林和需要穿越的陡坡。成功完成后,许多陡峭的斜坡被确定为潜在不稳定,需要进行补救,以防止将来对正在运行的管道造成任何损害。

到这个时候,通往该站点的道路极为有限,偏远地区也没有任何机器可用(图1)。任何提议的解决方案都必须仅适合通过手持设备进行安装。尽管不是浮力控制应用,但Platipus锚可以涵盖广泛的应用,侵蚀控制和斜坡稳定性是行业标准。

装备有Platipus S8锚的每个仅重几公斤,配备便携式液压锤和100 kN液压应力设备,安装团队能够将锚固定在斜坡上的位置,以安装到指定的4 m深度。布置成菱形网格状并安装在斜率分析设计中确定的理论破坏平面之外,每个锚都经过了严格的40 kN夹持力的测试–在需要时为斜坡的每个部分提供整体稳定性。图5显示了典型斜坡稳定应用的锚固安装。

井里汶2– Indonesia

在印度尼西亚西爪哇省北部沿海地区建造的1000 MW燃煤电厂,土壤贫瘠,工作条件潜在泛滥,给安装所需的各种管道带来了一些挑战。

其中最具挑战性的是4000 mm (157 in。)直径的循环水管,由于软黏土和极高的地下水位而可能下沉或漂浮。


图5–典型的斜坡稳定应用的锚固安装指南。

设计解决方案的一部分是将混凝土基座放置在桩上,以为大直径管道提供基础支撑。然后,Platipus Anchors的任务是提供一种与基础相结合的防止隆起的系统(图6)。


图6–Platipus防止隆起的系统与印度尼西亚Cirebon 2项目的地基结合使用。

解决方案是使用75 mm宽的宽织带,承受150 kN的断裂载荷,将其以设定的间距放置在管道上,并使用全不锈钢配件将其固定到预制的吊环螺栓上,以提供额外的腐蚀保护。仅需基本的张紧工具,该解决方案便为安装团队提供了一种简单的方法来固定管道,而无需在现场安装任何其他机械。

概要

随着管道基础设施的不断扩展,通常是在充满挑战和偏远地区的情况下,对轻型,有效和经济的解决方案以抵消管道浮力并支持其他相关应用的需求至关重要。

Platipus提供的PDEA系统旨在为需要克服上述挑战并实现其目标的管道利益相关者提供有益的解决方案。

本文发表在《 世界管道 Extreme 2020》增刊中。 单击此处在线查看完整版。

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