7.5.3 Занурення трубопроводу в траншею
Трубопровід зразу ж після встановлення у створ опускають у траншею. При цьому необхідно, щоб трубопровід занурювався плавно, без коливань у вертикальній площині і час занурення був мінімальним.
Занурення в траншею може бути виконано за двома схемами. Якщо занурюють трубопровід, що має додатну плавучість, то його занурюють заливом води в середину труби. Якщо плавучість від’ємна, то він утримується на плаву понтонами, а занурюється послідовною їх відстроповкою.
При зануренні затопленням, воду у трубу заливають з більш низького берега, а на іншому березі встановлюють вантуз для виходу повітря з трубопроводу.
Заливають воду насосами, що мають подачу до 200 м3/год. Під час заливання уважно слідкують за утворенням початкової ділянки перехідної кривої. В цей час вода повинна подаватися повільно, щоб уникнути перелому, що дуже небезпечно, оскільки, при швидкому переміщенні води у середині труби можуть виникнути коливання трубопроводу в вертикальній площині. Схема створення перехідної кривої при деформуванні трубопроводу наведена на рис.7.15.
Рисунок 7.15 – Формування перехідної прямої
В момент заливання утворюється прогин 2. Якщо дуже швидко подавати воду, то вода може переливатися в другу частину труби, ділянка 1 спорожниться і буде виштовхнута на поверхню, що спровокує коливальний процес. Повна подача води може бути тільки при утворенні нормальної перехідної кривої (положення 3 і 4).
При зануренні трубопроводів за допомогою понтонів, відстроповка проводиться від одного берега до іншого. Є спеціальні понтони, відстроповка яких здійснюється з поверхні води, що спрощує процес занурення.
Як в першому, так і в другому випадку відтяжки, що утримують трубопровід у створі, від’єднують тільки після занурення його у траншею.
Підводний трубопровід можна укладати у траншею з плавучих засобів послідовним нарощуванням трубопроводу.
При цьому способі укладання по трасі переходу переміщується судно, на якому знаходиться головна частина трубопроводу. До цієї частини приварюють наступну трубу або секцію і ізолюють стик. Потім судно переміщується вперед, опускаючи у воду закінчену частину трубопроводу, а цикл монтажних робіт продовжується. Судно обладнане пристроями для приймання та переміщення секцій труб, зварювання і ізолювання стиків. Допоміжна баржа підвозить до судна підготовлені секції труб, зварені, за ізольовані і покриті баластом на береговій базі. Завантаження секцій на естакаду судна (баржі – трубоукладача) здійснюється краном. Довжина секцій труб, як правило, не перевищує 60-65 м і залежить від потужності піднімальних засобів. Плавуча збирально-зварювальна площадка наведена на рис. 7.16.
Рисунок 7.16 – Плавучий складально-зварювальний майданчик
Для зменшення напружень, що виникають при згині трубопроводу, що укладається на ділянці від корми судна до дна водойми, використовують різні допоміжні розвантажувальні засоби (рис. 7.17). Найбільше розповсюдженим способом розвантаження є застосування проміжних роликових опор, по яких трубопровід, що нарощується, переміщується одночасно з рухом баржі – трубоукладача. Ці роликові опори підвішені до додаткових барж, що рухаються за основним судном. При укладанні можна використовувати також розвантажувальні понтони.
Укладати підводний трубопровід можна також способом буксування секцій до місця укладання. Підготовлена на березі секція трубопроводу спускається на воду, буксирується до місця укладання і опускається у створ переходу, після зварювання і ізоляції міжсекційних стиків на баржі.
Довжина секцій вибирається максимальною в залежності від вантажопідйомності понтонів та потужності буксирів.
а – з проміжними роликовими опорами; б – з відстроповуваними понтонами; в – з понтонами, що переміщуються разом з баржою; 1 – баржа-трубоукладач; 2 – плавуча опора (баржа); 3 – роликові опори; 4 – розвантажувальний понтон;
5 – жорсткий зв'язок; 6 – буй
Рисунок 7.17 – Схема укладання трубопроводу з баржі-трубоукладача
За кордоном для укладання трубопроводів застосовують спеціальні понтони, які називають «понтонами, що дихають» (рис.7.18).
Рисунок 7.18 – Сферо-подібний понтон змінної вантажопідйомності
Сферо-подібний сталевий понтон має знизу отвори, що забезпечують вільний доступ в нього води, а в середині камеру з гуми і нейлону, заповнені повітрям. При зануренні вода поступає всередину понтона і стискає камеру, зменшуючи її об’єм та плавучість понтона. При підніманні понтона до поверхні водойми тиск, води в камері зменшується, вона розширюється, витискаючи частину води через нижні отвори в понтоні. При цьому зі збільшенням об’єму камери плавучість (вантажопідйомність) понтона підвищується.
Поступове зменшення плавучості понтона при зануренні трубопроводу забезпечує його згин по кривій великого радіус і, відповідно, зменшує діючі напруження.
Пліть трубопроводу переміщується до місця укладання двома буксирами у відповідному положенні на глибині 15 м від поверхні води. Головна частина пліті закріплюється тросом до першого буксира, а хвостова частина пліті – до другого буксира так, що трубопровід розтягується при буксируванні. (рис. 7.19, а).
а – буксирування трубопроводу в підводному положенні;
б – опускання одного кінця трубопроводу; в – укладання трубопроводу за допомогою сферо-подібних понтонів
Рисунок 7.19 – Схема буксирування і укладання нитки трубопроводу
При прибутті до місця укладання із другого буксира опускають важкий якір, закріплений у хвостовій частині пліті. Під дією ваги якоря кінець пліті опускається на дно і одночасно з цим, включаються у роботу сферо-подібні понтони (рис. 20), зі зниженням плавучості яких, пліть трубопроводу приймає зворотну форму і плавно занурюється на дно (рис. 7.19, б).
Рисунок 7.20 – Етапи занурення підводного трубопроводу у воду шляхом заповнення водою камер сферо-подібних понтонів
Спосіб укладання секцій трубопроводу з попереднім буксируванням також широко використовується при перетині заболочених ділянок значної протяжності.