Краны для прокладки трубопроводов выбирают в два этапа. Вначале, на I этапе выбирают несколько технически пригодных типов или марки кранов по вылету их крюка и грузоподъемности, а на II этапе по технико-экономическим показателям вариантов кранов выбирают наиболее экономичный, который и принимают для трубоукладочных работ.
На I этапе выбора кранов, вначале задаются типом необходимых кранов, который определяют по способу прокладки труб. Например, для прокладки стальных магистральных трубопроводов, особенно больших диаметров, удлиненными секциями или плетями, целесообразно использовать краны-трубоукладчики, главной особенность которых является жесткое крепление грузоподъемной стрелы сбоку. Такие краны являются неповоротными.
Для прокладки трубопроводов отдельными трубами из чугунных, а также железобетонных, керамических и асбестоцементных труб с раскладкой их на берме траншеи, когда в процессе их укладки требуется поворот стрелы крана с трубой к траншее, используют мобильные стреловые краны - автомобильные, пневмоколесные или гусеничные нужной грузоподъемности. При выборе типа применяемых кранов следует также учитывать, что вылет крюка у кранов-трубоукладчиков по сравнению со стреловыми ограничен (5,0 - 7,5 м), что затрудняет их использование даже при прокладке стальных магистральных трубопроводов плетями при большой глубине траншей, когда требуются краны с большими вылетами крюка (до 10 - 14 м и более). Выбрав для каждого конкретного случая прокладки трубопроводов с учетом вышеуказанных рекомендаций тип кранов, переходят непосредственно к выбору по техническим показателям.
Расчет рабочих параметров для выбора крана (1-й этап). Вначале определяют возможную схему его работы, т.е. положение крана относительно траншеи, а затем минимальный вылет крюка, т.е. наименьшее расстояние от оси его вращения (для кранов-трубоукладчиков - от крайней гусеницы) до оси трубопровода.
Требуемый вылет крюка (LK) монтажного крана при прокладке трубопроводов из одиночных труб в трапецеидальных траншеях по схеме, приведенной на рис. 6.2, а, равен
LK = 0,5b+1,2·mh+0,5 Бкр (6.1)
где b - ширина траншеи по дну, м; 1,2mh – расстояние от основания откоса выемки до гусениц (колес или выносных опор) крана (свободная берма при этом должна быть не менее 1 м); Бкр - ширина базы крана, м; т - заложение откосов; h - глубина траншеи, м.
При монтаже трубопроводов из одиночных труб в прямоугольных траншеях с креплением (рис. 6.2, б) вылет крюка определяют также, а при монтаже их из укрупненных секций (рис. 6.2, в) (длиной 18... 24 м) вылет крюка определяют по формуле
LK = 0,5b+1,2 mh + dH +1 +0,5 Бкр (6.2)
Рис. 6.2 – Схема определения рабочих параметров крана при прокладке труб
а – укладка одиночных труб в трапецеидальную траншею; б – тоже, в траншею с крепленим; в – монтаж трубных секций; г – монтаж труб с транспортных средств
где dH - наружный диаметр труб, а для раструбных труб - диаметр раструба, м.
В глубокие траншеи, а также при слабых грунтах трубы укладывают на большом вылете крюка и, если расстояние от оси вращения крана до центра тяжести секции L2будет меньше требуемого по расчету вылета крюка (L2 < LK ), то кран отодвигают в сторону от секции на расстояние не менее 1 м и подают вперед на величину L2 - LK, производя далее монтаж на расчетном вылете крюка. Когда такое смещение невозможно, то монтаж ведут при вылете крюка, равном L2 (см. рис. 6.2, в)
LK = L2 = 0,5 l тр с + 1,5 + lгаб (6.3)
где l тр с - длина трубной секции; 1,5 м - расстояние в свету между торцом секции и габаритом крана (по условиям безопасности); 1габ - расстояние между осью вращения крана и передним краем его ходовой части.
При монтаже труб с транспортных средств (рис. 6.2, г) вылет крюка определяют по формуле, приведенной первой, и проверяют по условию
Lгр= Rпов пл +1+0,5 Ба (6.4)
Этим одновременно определяют место установки
(6.5)
В этих формулах: Lтp - расстояние между осями движения крана и транспортных средств; Rпов пл - радиус поворота хвостовой части платформы крана; Ба - ширина базы транспортных средств.
Укладку изолированных плетей стальных трубопроводов в полевых условиях ведут кранами-трубоукладчиками. Исходя из условия предотвращения обрушения стенки расстояние от бровки до крана-трубоукладчика должно составлять не менее 2 м. Необходимый вылет крюка крана-трубоукладчика при этом
LK = 0,5b + mh + 2 (6.6)
Если укладку изолированных плетей ведут стреловыми кранами, то их размещают по другую сторону от плети (считая от траншеи), а необходимый вылет крюка
LK = 0,5b + mh + l 6p1 + d н + l бр2 +0,5 Бкр (6.7)
где l бр1 l бр2 - соответственно расстояние от бровки траншей до трубной плети и от нее до крана. Обычно первое расстояние принимают равным не менее 1 м, а второе - в пределах 0,5... 1 м.
Если уровень стоянки крана выше отметки монтажного горизонта, например при прокладке труб, то определяют высоту или, точнее, глубину опускания крюка Ноп к с учетом обеспечения подачи трубы в траншею (см. рис. 6.2, г)
Ноп.к= hз.о + hтp + a + dн + hг + s’ (6.8)
где h3.0- глубина заглубления опоры (дна) в траншее или котловане; hтр - высота транспортных средств; а - свободное пространство между бортом транспортного средства и трубой (не менее 0,5 м, а при подъеме с прокладок - не менее 0,75 м с учетом возможного прогиба трубы); dH - наружный диаметр трубы; s' - длина сжатого полиспаста.
Грузоподъемность крана (Q)подсчитывают исходя из максимального груза, который должен поднять кран при требуемом вылете крюка LK. Необходимую грузоподъемность крана определяют в зависимости от массы поднимаемых труб или укрупненных секций с учетом массы грузозахватных приспособлений (захватов, траверс, скоб и т.п.). При прокладке магистральных стальных водоводов комплексно-механизированной колонной машин, включающей краны-трубоукладчики, очистную и изоляционную машины, необходимую грузоподъемность кранов-трубоукладчиков определяют путем деления общей массы поднимаемой плети (вместе с очистной и изоляционной машиной и с учетом массы применяемых троллейных подвесок) на количество кранов-трубоукладчиков.
Длина поднимаемого участка плети трубопровода Ln зависит от диаметра трубопровода
D, mm | ||||||
Ln, м |
Количество кранов-трубоукладчиков в колонне определяют по рекомендациям справочников, в зависимости от принятого способа прокладки и диаметра трубопровода. Так, например, при совмещенном способе прокладки, когда совмещаются процессы очистки, изоляции и укладки трубопровода в траншею, количество необходимых кранов-трубоукладчиков в колонне составит: при диаметре труб 529 - 820 мм - 3; 1020 мм - 4; 1220 мм - 5 и при диаметре 1420 мм - 7. При раздельном способе прокладки, когда плеть первым проходом кранов-трубоукладчиков с помощью очистной и изоляционной машин очищают и изолируют, после чего опускают обратно на берму траншеи, а затем (вторым проходом кранов) плеть с помощью мягких полотенец перекладывают с бермы на дно траншеи, количество кранов-трубоукладчиков будет меньшим. Так, при диаметре плети 529 мм кранов требуется 2; 720 - 1020 мм - 3; 1220 – 1420 - 4. Поэтому в тех случаях, когдa у строительной организации не хватает кранов-трубоукладчиков, принимают раздельный метод прокладки трубопровода.
Определив для всех видов монтажных работ, встречающихся в практике водопроводного строительства, при монтаже трубопроводов необходимые технические характеристики и выбрав по справочникам соответствующие марки кранов, проводят их технико-экономическое сравнение (II этап) и выбирают наиболее экономичный вариант крана.