Сооружение фундаментов зданий и оборудования насосных и компрессорных станций

Природный газ, транспортируемый по магистральным  трубопроводам, также взрыво- и пожароопасен. Так для метана (основы природного газа) нижний предел взрываемости составляет 5 %, а верхний предел— 15 % (объемных).

Из приведенного материала видно, что объекты насосных и компрессорных  станций относятся к категориям А, Б и Е в зависимости от состава транспортируемой нефти, нефтепродуктов или газа. К категории А относятся, например, компрессорный цех компрессорных станций и насосный цех магистрального нефтепродуктопровода, по которому транспортируют бензин.

Наименьшие расстояния между зданиями и сооружениями насосных и компрессорных станций регламентированы нормативными документами: СНиП 11-89—90 «Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования»; СНиП II-106—79 «Склады нефти и нефтепродуктов. Нормы проектирования»; GH 433—79 «Инструкция по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтяной и газовой промышленности». От газокомпрессорного цеха компрессорной станции до некоторых объектов установлены следующие минимальные расстояния: до аппаратов огневого нагрева газа— 18м; до операторных, помещений контрольно-измерительных приборов (КИП), насосных станций водоснабжения — 9 м; до ремонтно-механических мастерских, складов материалов и оборудования, котельных — 30 м. Расстояния между газовыми компрессорами, размещенными в индивидуальных укрытиях, не нормируются. От установок по перекачке нефти насосного цеха насосной станции до некоторых объектов установлены следующие минимальные расстояния: резервуарного парка — 20 м; до аппаратов огневого нагрева нефти—15 м; до компрессорных сжатого воздуха, насосных станций оборотного водоснабжения, операторных—9 м; наземных складов масел, метанола и других легковоспламеняющихся и горючих жидкостей— 15 м; до очистных сооружений (открытые нефтеловушки, канализационные насосные станции) —9 м; до сливно-наливных устройств для автоцистерн— 15 м; до противопожарных насосных станций — 18 м; ремонтно-механических мастерских, гаражей, складов материалов, котельных — 30 м; до пожарных депо — 78 м; до узлов управления (блоки КИП, отдельно стоящие шкафы) —9 м. При использовании подземных резервуаров (например, железобетонных) расстояние от резервуарных парков до других объектов может быть уменьшено в 2 раза.

Минимальные расстояния / территорий насосных и компрессорных станций от оси магистральных трубопроводов установлены нормами (СНиП П-45—75 «Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования») и зависят от диаметра трубопровода D:

для компрессорных станций 
D, мм ........... Менее 300       300—600          600—800 
l, м ............            75                  125                    150

 
D, мм ........... 800—1000       1000—1200     1220—1400 
l, м ............           200                  225                    250

для насосных станций 
D, мм ..........Менее 300      300—500     500—1000     1000—1400 
l, м ...........            30                    30                50                    50

Вертикальная планировка территории площадки насосной или компрессорной  станции — изменение профиля площадки, выравнивание ее в соответствии с проектом для строительства и эксплуатации. Необходимость вертикальной планировки территории строительной площадки связана с проведением строительно-монтажных работ (СМР) по возведению зданий и сооружений, получением заданного (проектного) положения зданий и сооружений, устройством водостоков с площадок насосных и компрессорных станций. В соответствии с действующими нормативными документами сплошная вертикальная планировка строительной площадки допускается при плотности застройки более 25 % и большом насыщении площадки предприятиями и инженерными коммуникациями. Уклоны поверхности площадки зависят от вида грунта: для глинистых грунтов — не менее 0,003 и не более 0,05; для песчаных грунтов — 0,03; для легкоразмываемых грунтов (лёссы, мелкие пески) —0,01; для вечномерзлых грунтов — 0,03.

При размещении площадок насосных и компрессорных станций  на прибрежных участках рек или водоемов планировочные отметки площадок нужно принимать на 0,5 м выше уровня расчетного наивысшего горизонта вод с учетом подпора и уклона водотока с вероятностью превышения 1 раз в 100 лет. Кроме того, если в состав насосных станций входит резервуарный парк, то следует предусматривать со стороны водоема земляной вал или земляную емкость, обеспечивающую сбор нефти в случае ее аварийного разлива в количестве, равном половине объема наибольшего наземного резервуара.

При проведении вертикальной планировки площадок насосных и компрессорных  станций в северной строительно-климатической  зоне (например, в северных районах Тюменской области) необходимо по возможности сохранять естественный рельеф местности, не нарушать растительный и почвенный покровы, природную растительность. При возведении фундаментов под здания и сооружения на вечномерзлых грунтах по первому принципу использования грунтов основания (т. е. при сохранении грунтов в мерзлом состоянии) вертикальную планировку следует осуществлять не срезкой грунта, а насыпями без нарушения растительного покрова. Срезка грунта в этом случае допускается только на участках, на которых деформация оснований не будет превышать предельных величин, установленных для оттаивающих грунтов.

Фундаменты  зданий насосных и компрессорных  станций

Насосные и компрессорные  цехи размещают в общих и индивидуальных зданиях, как правило, с легким металлическим каркасом, а в отдельных случаях с железобетонным каркасом. Под стальные колонны каркаса этих зданий сооружают свайные фундаменты из типовых забивных железобетонных свай. Под каждую колонну забивают куст из трех-пяти свай в зависимости от вида колонны (крайняя или средняя), нагрузки на фундамент, характера грунтов основания и несущей способности каждой сваи. Оголовки свай, входящих в куст, соединяют железобетонным сборным или стальным ростверком (рис. 1). При строительстве в районах севера Западной Сибири применяют сборные ростверки из стального проката. Базы стальных колонн каркаса зданий опирают непосредственно на ростверки. 
Такие фундаменты под колонны зданий освоены в производстве, сборные детали их в большом количестве выпускают заводы железобетонных изделий. Однако массовое применение свайных железобетонных фундаментов в районах севера Западной Сибири осложнено трудностью доставки железобетонных сборных ростверков и свай. Использование монолитных железобетонных ростверков в суровых условиях Севера чрезвычайно затруднено необходимостью ведения бетонных работ.

Рис. 1. Свайные фундаменты зданий насосных и компрессорных цехов с железобетонами (а) и стальными (б) ростверками: 1 – ростверк; 2 – свая; 3 – оголовок

В связи с этим разработаны новые конструкции свайных фундаментов зданий насосных и компрессорных станций, в которых забивные железобетонные сваи заводского изготовления заменены буронабивными сваями, а железобетонные ростверки — ростверками из стального проката (двутавров, швеллеров). На голову каждой из свай монтируют стальные оголовки, на которые устанавливают стальные ростверки. Применение подобных свайных фундаментов по сравнению с применением традиционных из забивных железобетонных свай позволяет снизить транспортные расходы, исключить проведение бетонных работ непосредственно на строительной площадке и уменьшить трудоемкость возведения фундаментов, а следовательно, снизить трудоемкость и сроки выполнения работ нулевого цикла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фундаменты  перекачивающих агрегатов и технологического оборудования насосных и компрессорных станций

К фундаментам газоперекачивающих агрегатов КС и насосных агрегатов  НС предъявляются более жесткие  требования по сравнению с фундаментами зданий. Это связано, во-первых, с большими динамическими нагрузками на фундаменты, во-вторых, с жесткими минимальными допусками на перекосы, горизонтальность и смещение фундаментов. На этих фундаментах работают, например, газоперекачивающие агрегаты с газовыми турбинами с частотой вращения ротора 3000 об/мин, а смещение ротора на сотые доли миллиметра вызывает его усиленное биение и остановку на ремонт. Поэтому фундаменты перекачивающих агрегатов должны обладать необходимой статической прочностью и малой чувствительностью к динамическим (вибрационным) нагрузкам, т. е. малой амплитудой колебаний и отсутствием или малой динамической осадкой.

В практике сооружения насосных и компрессорных станций применяют  три типа фундаментов перекачивающих агрегатов: массивные, рамные и свайные (рис. 2). Тип фундаментов перекачивающих агрегатов НС и КС зависит от многих причин: высотной отметки расположения перекачивающего агрегата, характера и прочности грунтов основания и района строительства.

Массивные фундаменты —  фундаменты, имеющие форму, близкую  к параллелепипеду, из бетона с минимальным коэффициентом армирования. Конфигурация и размеры этого фундамента в плане зависят от конфигурации и размеров основания перекачивающих агрегатов. Массивные фундаменты широко применяют на НС и КС под насосные и газоперекачивающие агрегаты с нулевой высотной отметкой или с незначительным отклонением от нее. Такие фундаменты отличаются высокой несущей и демпфирующей способностью, т. е. способностью к гашению колебаний. Массивные фундаменты выполняют монолитными и реже сборно-монолитными. В связи с этим они отличаются большой трудоемкостью возведения, необходимостью проведения бетонных и значительного объема земляных работ на строительной площадке при повышенном расходе бетона. Последние обстоятельства значительно затрудняют использование массивных фундаментов, особенно в условиях севера Западной Сибири.

Рамные фундаменты —  железобетонные фундаменты, состоящие  из монолитной массивной фундаментной плиты, стоек и опорной рамы, на которую устанавливают перекачивающий агрегат. Эти фундаменты широко применяют для газоперекачивающих агрегатов, устанавливаемых на плюсовых высотных отметках до +4,5 м. К таким агрегатам относятся газоперекачивающие агрегаты с приводом от стационарных газовых турбин ГТК-10, ГТ-6-750, ГТ-750-6. Рамные железобетонные монолитные фундаменты отличаются большой трудоемкостью возведения. В связи с этим конструкция таких фундаментов изменена в сторону снижения трудоемкости их возведения и уменьшения расхода материала. Монолитные железобетонные стойки были заменены на сборные из железобетона. Установка и закрепление сборных железобетонных стоек осуществлялась в углублениях (колодцах) путем их замоноличивания. На стойки устанавливали опалубку и бетонировали монолитную опорную железобетонную раму. Но такая конструкция фундамента также требовала выполнения достаточно большого объема работ по заделке (замоноличиванию) концов стоек в плите и бетонированию верхней опорной рамы. Особые трудности при выполнении бетонных работ возникали в зимнее время. Поэтому в следующей конструкции монолитная опорная рама была заменена на сборную железобетонную раму. Затем последовала конструкция, полностью исключающая опорную раму, когда газоперекачивающий агрегат опирался непосредственно на оголовки стоек. Впоследствии сборные железобетонные стойки были заменены на стойки из стального проката, затем на стойки из стальных труб со стальными оголовками. При этом исключались трудоемкие работы по замоноличиванию

Рис. 2. Фундаменты перекачивающих агрегатов  насосных и компрессорных станций:  а – массивные монолиты; б – массивные сборно-монолитные; в – рамные; г – свайные на стойках с массивной плитой; 1 – монолитный участок; 2 – блок; 3 – стойки; 4 – рама; 5 – плита; 6 – ГТУ; 7 – нагнетатель

концов железобетонных стоек. Увеличение расхода стали на стойки компенсировалось значительным снижением трудоемкости и сокращением времени работ по возведению фундамента.

Применение свайных  фундаментов под газоперекачивающие и насосные агрегаты явилось дальнейшим развитием индустриализации строительства  насосных и компрессорных станций. Применение свайных фундаментов позволяет почти полностью исключить земляные работы, сократить расход бетона, снизить трудоемкость и уменьшить сроки выполнения работ нулевого цикла. В связи с тем, что чувствительность свайных фундаментов к динамическим нагрузкам велика, а это вызывает дополнительную осадку свай, была проведена большая научно-исследовательская работа и опытно-промышленные испытания [14, 18, 26]. Проведенные испытания и

многолетняя эксплуатация свайных фундаментов газоперекачивающих и насосных агрегатов показали достаточно высокую степень их надежности. Свайный фундамент состоит из системы забивных или буронабивных свай (рис. 3). В качестве забивных применяют железобетонные сваи, а в отдельных случаях, например в условиях севера Западной Сибири, стальные сваи из труб с пассивной или электрохимической защитой их от подземной коррозии. Буронабивные сваи изготовляют непосредственно на строительной площадке в предварительно пробуренных скважинах. На головы забивных или буронабивных свай монтируют на одинаковых высотных отметках

Рис. 3. Свайные фундаменты с установкой перекачивающих насосных агрегатов  на нулевой отметке (а) и установкой газоперекачивающих агрегатов на отметке выше нулевой (б): 1 – стальная рама; 2 – свая; 3 – башмак; 4 – стойка; 5 – оголовок

специальные стальные оголовки. Для монтажа насосных агрегатов  на оголовках свай устанавливают  специальную раму из стального проката. Аналогично ведут монтаж газоперекачивающих агрегатов с установкой на нулевой  высотной отметке.

Более сложная конструкция  свайного фундамента для газоперекачивающих агрегатов с приводом от стационарных газовых турбин ГТК-Ю и других, устанавливаемых на плюсовых высотных отметках до +4,5 м. В этом случае на головы свай одевают специальные стальные соединительные оголовки, на которые устанавливают стойки из стальных труб диаметром 530 мм с толщиной стенки 12 мм. Под газотурбинную установку устанавливают шесть стоек, а под центробежный нагнетатель — четыре. На верхние концы труб-стоек монтируют специальные стальные оголовки с горизонтальными опорными площадками, на которые устанавливают раму газоперекачивающего агрегата (см. рис. 3). Верхние концы забитых в грунт свай, нижние концы труб-стоек и соединительные оголовки дополнительно закрепляют с помощью монолитной железобетонной плиты толщиной 1,3 м. Для ускорения монтажа газоперекачивающих агрегатов бетонирование этой плиты выполняют после окончания монтажа газоперекачивающих агрегатов. Точное расположение труб-стоек и предотвращение их смещения при монтаже газоперекачивающего агрегата достигают фиксацией труб-стоек с помощью временных стальных горизонтальных и вертикальных связей. Следует отметить, что бетонирование монолитной плиты выполняют не только после монтажа газоперекачивающего агрегата, но и

Рис. 4. Фундаменты для технологического оборудования насосных и компрессорных станций: а – сплошной плитный; б – из песчано-гравийной смеси; в – свайный; г – свайный безростверковый с оголовком из железобетона; д – то же, со стальным оголовком и подвижным стаканом; е – то же, со стальным оголовком и неподвижным стаканом; 1 – ростверк; 2 – свая; 3 – бетонная смесь; 4 – оголовок; 5 – уголок; 6 – подвижный стакан; 7 – неподвижный стакан