Ремонт оснований фундамента газоперекачивающих агрегатов ( ГПА)

     Введение

     Развитие  газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего  совершенствования эксплуатации и  обслуживания систем трубопроводного  транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные  районы страны.

     Оптимальный режим работы компрессорных станций  в значительной степени зависит  от типа и числа газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на станции, их энергетических показателей и  технологических режимов работы.

     Основными типами ГПА на КС в настоящее время  являются: агрегаты с приводом от газотурбинных  установок (ГТУ), электроприводные агрегаты и поршневые газомотокомпрессоры. Особенности работы газотурбинного привода в наилучшей степени, среди отмеченных типов ГПА, отвечают требованиям эксплуатации газотранспортных систем: высокая единичная мощность (от 6 до 25 МВт), небольшая относительная  масса, блочно-комплектная конструкция, высокий уровень автоматизации  и надежности, автономность привода  и работа его на перекачиваемом газе. Именно поэтому этот вид привода  получил наибольшее распространение  на газопроводах (свыше 85% общей установленной  на КС мощности агрегатов).  
 
 
 

     

     

     Мощная  и разветвленная сеть магистральных  газопроводов с тысячами установленных  на них газоперекачивающих агрегатов, многие из которых уже выработали свой моторесурс, обязывают эксплуатационный персонал компрессорных цехов и  производственных предприятий по обслуживанию газопроводов детально знать технику  и технологию транспорта газов, изучать  опыт эксплуатации и на основе этого  обеспечить, прежде всего, работоспособность и эффективность эксплуатации установленного энергомеханического оборудования КС.

     Нормальная, безаварийная работа газоперекачивающего агрегата зависит, прежде всего, от качества фундамента. Функционально фундамент предназначен для того, чтобы принять на себя все статические и динамические нагрузки и силы реакции от газоперекачивающего агрегата во время его монтажа и работы. Размеры и конструкция фундаментов зависят не только от действующих на него сил, но и от допустимого давления на грунт, глубины промерзания грунта, конструктивных форм и особенностей рам оборудования, особенностей крепления к агрегату технологических трубопроводов и других вспомогательных систем. Подошву фундамента необходимо всегда располагать ниже линии промерзания грунта. Фундамент газоперекачивающего агрегата должен быть общим, как для нагнетателя, так и для привода, и не должен жестко соединяться со стенами и фундаментами цеха (укрытия). На фундамент оказывает влияние масло, разрыхляя и постепенно разрушая бетон, поэтому на некоторые типы газоперекачивающих агрегатов на монтажной площадке изготавливают металлические поддоны. Существуют и другие способы защиты бетона от масла – применение маслостойких красок или жидкого стекла, которым покрывают фундамент.

     Приемку фундаментов выполняют специалисты  монтажной организации совместно  с представителями заказчика  и строительной организации, а также  завода-поставщика оборудования. Производится проверка качества бетона фундамента в отношении его монолитности и на отсутствие трещин, раковин, сколотых мест.

       
 

                                                     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  ГЛАВА 1. Технологическая часть

     Перед заливкой фундамента производят предварительную  заливку контрольных образцов - кубиков  размерами 200х200 мм. Цель этой заливки - проверить правильность подбора  строительных материалов песка, щебня, цемента, а также качественного  их соотношения для обеспечения  необходимой прочности. Эта предварительная  заливка делается до начала размещения заказов на песок, щебень, цемент. Фундаменты сооружаются из железобетона, т.е. сочетания  бетона и стальной арматуры, монолитно  соединенных и работающих в конструкции  как единое целое.

     Различают следующие основные виды фундаментов, наиболее часто встречающиеся на практике: монолитные и сборно-монолитные фундаменты.

     Монолитные  железобетонные фундаменты полностью  выполняются на месте. Если фундамент  заливается на месте и в его  конструкции присутствуют унифицированные  заводские узлы, то такой фундамент  называется сборно-монолитный. При  наличии слабых грунтов основание  фундамента усиливают посредством  свай. Сваи по способу их изготовления и погружения в грунт подразделяются на погружные, т.е. погружаемые в  грунт забивкой, и набивные, изготовленные  из железобетона непосредственно на месте их расположения в предварительно пройденных в грунте и заармированных скважинах.

     Фундаменты  бетонируют без перерыва, горизонтальными  слоями толщиной 300-350 мм с тщательным уплотнением глубинными вибраторами.  

     

     

     Фиксируются данные о марке цемента, качестве заполнителей (песка, щебня, гравия), качестве и температуре бетонной массы  при ее укладке, дате начала и окончания укладки бетона, температуре его во время отвердения, результатах испытания образцов. Зимой фундаменты необходимо бетонировать при положительной температуре, создаваемой искусственным обогревом, сохраняя тепло в бетоне во время его отвердения. В процессе заливки фундамента также производят заливку нескольких кубиков, которые после заливки хранятся при такой же температуре, как и основной фундамент. Эти контрольные кубики необходимы для определения времени набора прочности бетоном, не менее 70% от допустимого. Заключение о достижении этой прочности после испытаний кубиков дает специальная лаборатория.

     Приемку фундаментов выполняют специалисты  монтажной организации совместно  с представителями заказчика  и строительной организации, а также  завода - поставщика оборудования. Производится проверка качества бетона фундамента в отношении его монолитности и на отсутствие трещин, раковин, сколотых мест. Строительная организация при  сдаче фундаментов приемочной комиссии представляет исполнительную схему  фундамента с нанесенными на ней:

     - проектными и фактическими размерами  фундаментов;

     - расположением закладных частей;

     - расположением колодцев под анкерные  или фундаментные болты;

     - высотными отметками.

     

     Перед приемкой фундамента в первую очередь  устанавливают репер в виде шаброванной  площадки размером 120х120 мм, которую  располагают в непосредственной близости от периметра или закрепляют в бетоне фундамента. Репером может  являться опора колонны цеха или  другое металлическое тело, заделанное в фундамент. Репер является контрольной точкой для вычисления высоты применяемого фундамента, вычисления размеров осей фундамента, а также размеров до анкерных болтов и расположенных закладных.

     При приемке фундаментов проверяется  соответствие фундамента проекту. По представленной исполнительной схеме проверяют  правильность разбивки осей и отметок  реперов на фундаменте. Оси и реперы должны быть расположены таким образом, чтобы они не были закрыты монтируемым  оборудованием. Затем проверяют  габаритные размеры фундамента относительно основных осей. Далее устанавливают  правильность выполнения колодцев для  фундаментных болтов (по высоте, длине, ширине), отвесность и привязку их к  основным осям фундамента с помощью  струн, отвесов и рулетки, а также  чистоту и перпендикулярность мест установки анкерных плит (рис. 7.2). Проверяют  соответствие высотных отметок опорных  поверхностей.

     Отклонения  фактических размеров от проектных  не должно превышать допусков, указанных  в табл. 7.1. 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 7.1

     Допускаемые отклонения фактических  размеров

     от  проектных на объектах фундамента.

       

     

     При приемке фундаментов, имеющих закладные  детали, на их соответствие требованиям  следует обращать особое внимание. Перемешивание бетона вибратором вблизи закладной детали в ходе заливки, как правило, затруднено, поэтому  в этих местах могут оказаться  пазухи, не заполненные бетоном. Выявляется это при обстукивании закладных  деталей.

     Наиболее  внимательно при приемке фундамента необходимо проверять расположение и размеры анкерных колодцев. При  этом сравнивают межцентровые расстояния между анкерными болтами на фундаменте с данными чертежа завода-изготовителя рамы оборудования, которая будет  устанавливаться на этот фундамент. Проверяют глубину анкерных колодцев и их чистоту. В сквозных анкерных колодцах проверяют горизонтальность нижних опорных поверхностей, к которым  должны примыкать анкерные плиты. Иногда анкерные болты заливают с помощью  шаблонов (рис. 7.3). Проверку их после  заливки выполняют также с  помощью этого шаблона. При приемке  фундамента проверяют его положение  относительно стен здания, опор под  вспомогательное оборудование и  технологические трубопроводы. В  процессе проведения реконструкции  и техперевооружения очень часто  используют старые фундаменты. Для  установки новых ГПА используют переходные рамы. Рамы могут быть сплошные, а могут состоять из отдельных  опорных конструкций (рис. 7.4). 

     

     

       

     Рис. 7.3. Шаблон для установки фундаментных болтов:

     1 - шаблон; 2 - патрубок; 3 - фундаментный  болт; 4 - опора; 5 - опалубка  
 

     

     

       

     Рис. 7.4. Установка ГПА с переходной рамой на фундамент:

     1 - рама блока ГПА; 2 - переходная  рама; 3 - существующий фундамент; 4 - прокладки плоские

     Для установки оборудования на поверхности  фундамента используют подкладные металлические  площадки. По способу их установки  различают три конструкции. Наиболее распространенный способ предусматривает  ее установку прямо на фундамент. Для этого на фундаментах размечают  площадки для установки подкладок  под опорные поверхности оборудования. Для основного оборудования (турбоблок, нагнетатель и др.) размеченные  площадки 200х200 мм обрабатывают с помощью  зубила и молотка таким образом, чтобы подкладки укладывалась плотно на бетон (пятно контакта не менее 70% от всей площадки), без качания, с  уклоном не более 0,5 мм на 1000 мм длины  во всех направлениях. Установочные подкладки  должны быть чисто строганными или  шлифованными, а с верхней поверхности (стороны установки клиновых прокладок  или рамы) иметь обработку, соответствующую классу чистоты = 2,5 мкм. Толщина установочных подкладок должна быть не менее 20-30 мм.

     

     Второй  тип опорных пластин-подкладок  выполняется путем их заливки  в сборно-монолитном фундаменте. Для  сборно-монолитных фундаментов верхняя  поверхность стальной плиты оголовка каждой бетонной колонны должна также  соответствовать классу чистоты  = 2,5 мкм. Горизонтальность положения устанавливается с помощью установочных болтов, входящих в конструкцию оголовка. Уклон допускается 0,5 мм на 1000 мм длины во всех направлениях. Третий способ аналогичен второму с той лишь разницей, что заливка площадок производится с использованием анкерных колодцев, а не сразу в процессе заливки всего фундамента. Проверку площадок проводят с помощью рамного уровня (рис. 7.5) 
 

     

         

     Рис. 7.5. Подготовка площадки под подкладку: 1 - металлическая плита; 2 - рамный уровень; 3 - фундамент 

     Высоту  отметок установочных подкладок  или верхних плит-оголовков колонн фундаментов замеряют с помощью  нивелира или гидростатического  уровня. Результаты проверки высотных отметок учитывают при выборе толщины постоянных прокладок под фундаментные рамы оборудования. Перед монтажом оборудования на поверхности фундамента следует сделать насечки для разрушения поверхностной бетонной пленки. Эта насечка позволит улучшить схватывание бетона фундамента и бетонной смеси подливки. После нанесения просечки поверхность фундамента необходимо продуть и промыть водой.

Приемка фундамента оформляется актом, акт  подписывается строительной организацией, заказчиком, представителем завода-изготовителя ГПА.

     

         

       Рис. 7.2. Проверка фундаментов: 1 - струны; 2 - колодцы для фундаментных болтов 

Таким же образом проверяются фундаменты и опоры под вспомогательное  оборудование и масляное хозяйство, привязки их осей к основным осям фундамента и соответствие высотных отметок.

     

       
 

                                             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Глава 2. Расчетная часть

 2.1. Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного

     Расчет  кустовых свайных фундаментов под  промышленные и гражданские здания по деформациям производится как  для условно массивного фундамента на естественном основании. Перед расчетом осадки проверяют прочность основания  фундамента в уровне острия свай.

     Границы условного фундамента определяются снизу – плоскостью АД, проходящей через нижние концы свай; с боков  – вертикальными плоскостями  АБ и ДВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии  сверху - поверхностью планировки грунта БВ. Здесь  - рабочая длина сваи, равная сумме толщин слоев грунта, прорезаемых висячими сваями:

     

     где  - расчетные значения угла внутреннего трения грунта в

     пределах  соответствующих участков сваи h₁, h₂, …,h_n.

     

     

     Рисунок 4.10. – Расчетная схема к проверке давления в основании свайного фундамента 1

     

     

     

     

     Расчетом  проверяется условие:

     

     где N_II – сумма расчетных нагрузок в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;

     R – расчетные сопротивления грунта  основания условного массива  в уровне острия сваи;

     

     N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII,

     где N_0II – заданная нагрузка, приложенная к обрезу ростверка, кН; N_PII – вес ростверка, кН;

     N_CBII – вес свай, кН; N_{ГРII -} вес грунта в объеме условного массива, кН;

     

     где b_P, l_P, d_{P -} соответственно ширина, длина и высота ростверка, м;  - удельный вес бетона, принимаемый равным 24 кН/м³ .

     

     Вес сваи определяется по формуле:

     

     где n_C – число свай в ростверке; d – размер поперечного сечения сваи, м; l – длина сваи, м;  - удельный вес железобетона, принимаемый равным 25 кН/м³ .

     

     Вес грунтового массива определяется по формуле:

     

     где h₁, h₂, …h_n – мощность слоев грунта в пределах от подошвы ростверка до острия сваи, м;  - удельный вес соответствующих слоев грунта в пределах рабочей длины сваи, кН/м³, с учетом взвешивающего действия воды.

     

     

     N_II=N_0II+N_PII+N_CBII+N_ГРII=

     

     

         Условия выполняются.

     

     

     2.2.Расчет  основания свайного фундамента  по деформациям

     При  расчете  осадки  свайный  фундамент  рассматривается  как  условный  массивный  фундамент,  в  состав  которого  входят  ростверк,  сваи  и  грунт. 

           

     h – длина  сваи, м;  

        

     Давление  Р  в  кПа  по  подошве  условного  фундамента  определяется  с  учетом  веса  условного  массива:                  

           ,           

       Где  A₁ – площадь  подошвы  условного  фундамента,  м²;          

      N_d1 – суммарный  вес  условного  массива  и  нагрузок,  приложенных  на  уровне  обреза  ростверка,  кН.          

      N_d1=N₀+G₁+ G₂+ G₃ .

     Здесь  N₀ – нагрузка,  приложенная  на  уровне  обреза  ростверка;

     G₁ – вес  ростверка;

     G₂ – вес  свай=4*(8,3*0,09)*25=75;

     

     G₃ – вес  грунта  в  объеме  выделенного  условного  массива G₃=13*3+6*2+11,5*5+21*1=129,5.                     

      N_d1=240+29+75+129,5=473,5 кН.

     

     Давление  Р  от  расчетных  нагрузок  не  должно  превышать  расчетного  сопротивления  грунта  R,  то  есть  необходимо  соблюдение  условий   P<R  .

     Расчетное  сопротивление  грунтов  R  для  свайных  фундаментов  будет  представлено  в  следующей  форме:

       кПа.

     g_с1=1,25;       g_с2=1    ;           К=1;

     М_g=0,51;       М_q=3,06;         M_c=5,66;

     K_z=1 т.к. b<10м

     С_||=100 , т.к. грунт глина

     d_b=2 , глубина подвала – расстояние от уравня планировки до  пола подвала (для сооружений с подвалом шириной В£20м и глубиной более двух метров принимается d_b=2) . 

     Удельный  вес грунта - g=r´g=10´r

     g₁=1,3*10=13,0 кН/м³;

     g₂=0,6*10=6кН/м³;

     

     g₃=18 кН/м³; g₄=21 кН/м³;               кН/м³;     

       

      кПа

      кПа

     P=169кПа  <R=1139 кПа. Условия выполняются.

                                                         
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава 3. Охрана труда и техника безопасности

3.1. Общие требования 

     Организация и выполнение работ  осуществляется при соблюдении  требований Строительных норм и правил «Безопасность труда в строительстве» СНиП 12-03-02.

      Общее руководство по обеспечению  охраны и безопасности труда  возлагается на руководителя подрядной организации или лицо им уполномоченное.

     Работники выполняют обязанности  по охране и безопасности труда  в объеме требований их должностных инструкций и инструкций по охране труда, утвержденных руководителем.

      Выполнение работ в зоне действия  опасных производственных факторов, возникновение которых не связано с характером выполняемой работы, (подсадка газопровода) производится по наряду - допуску.

     К работникам, выполняющим работы  в условиях действия опасных  производственных факторов (погрузо-разгрузочные работы, газоопасные работы, водолазные работы), связанные с характером работы предъявляются дополнительные требования безопасности.

      К выполнению работ допускаются  лица не моложе 18 лет, прошедшие  медицинский осмотр и признанные годными, имеющие профессиональные навыки, прошедшие обучение по безопасным методам и приемам работ и получившие соответствующее удостоверение.

           

  Руководящие  работники и специалисты не  реже чем один раз в год  проходят проверку знаний правил охраны и безопасности труда с учетом их должностных обязанностей и характера выполняемой работы, остальному персоналу ежегодно производится проверка знаний инструкций по охране труда.

     Все лица, находящиеся на строительной  площадке, обязаны носить защитные  каски.

       При выполнении ремонтных работ  работающий персонал обеспечивается  двусторонней связью.

      Руководитель организации обеспечивает  бесплатно персонал, работающий  с вредными или опасными условиями  труда, а так же с загрязнением, - сертифицированными средствами индивидуальной защиты согласно действующих Типовых отраслевых норм бесплатной выдачи работникам спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты.

      Руководитель организации предоставляет  для работающих помещения для  приема пищи, отдыха, обогрева и хранения аптечек с медикаментами и другими средствами оказания первой помощи пострадавшим.

     Все участники работ несут  установленную законом ответственность  за нарушение требований настоящих норм и правил. 
 
 
 

3.2.Техника  безопасности и охрана труда  при устройстве свайных фундаментов

При устройстве свайных фундаментов необходимо соблюдать требования СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве», «Правил  пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ», «Правил  устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

     Безопасность  производства работ должна быть обеспечена: выбором рациональной соответствующей  технологической оснастки;

     подготовкой и организацией рабочих мест производства работ;

     применением средств защиты работающих;

     проведением медицинского осмотра лиц, допущенных к работе;

     своевременным обучением и проверкой знаний рабочего персонала и ИТР по технике  безопасности при производстве строительно-монтажных  работ.

     Особое  внимание необходимо обращать на следующее:

     способы строповки элементов конструкций  должны обеспечивать их подачу к месту  установки в положении, близком  проектному;

     элементы  монтируемых конструкций во время  перемещения должны удерживаться от раскачивания и вращения гибкими  оттяжками;

     не  допускать нахождения людей под  монтируемыми элементами конструкций  до установки их в проектное положение  и закрепление;

     

     при перемещении краном грузов расстояние между наружными габаритами проносимых грузов и выступающими частями конструкций  и препятствий по ходу перемещения  должно быть по горизонтали не менее 1 м, по вертикали не менее 0,5 м; монтаж и демонтаж опалубки может быть начат с разрешения технического руководителя строительства и должен производиться под непосредственным наблюдением специально назначенного лица технического персонала;