5. Прокладка трубопроводов под водными преградами

Участок трубопровода, проложенный по дну водоема (река, пролив, озеро, море), называется дюкером.

К дюкерам предъявляются повышенные требования по прочности и надежности. Поэтому, чаще всего, они выполняются из стальных труб и прокладываются не менее чем из двух линий (ниток).

Во избежание повреждения дюкеры укладываются в траншею глубиною 0,5 - 1,5 м вырытые на дне водоема, и засыпаются грунтом. Ширина подводной траншеи (по низу) должна быть не менее:

А = n Д + а ( n- 1 ) + 2 в, м,

где А – ширина подводной траншеи по дну, м;

n – количество трубопроводов, укладываемых в траншею;

Д – наружный диаметр трубы вместе с футеровкой и балластом, м;

a – расстояние между трубами, принимаемое 0,7 - 1,5 м;

в – расстояние между образующей крайней трубы и откосом, принимаемое 0,5 – 1 м.

В процессе прокладки дюкера требуется выполнение следующих основных работ:

- отрывка траншеи по дну водоема;

- сборка трубопровода (сварка стыков, изоляция трубопровода и её защита);

- балластировка трубопровода (в необходимых случаях);

- укладка трубопровода в подводную траншею;

- гидравлическое испытание трубопровода и засыпка траншеи.

Методы отрывки траншеи по дну водоема зависят от многих факторов: - ширина и глубина водной преграды;

- скорость движения воды;

- характер берегов и грунта;

- климатические условия;

- наличие технических средств в распоряжении строителей;

- и др.

Разработка подводной траншеи может быть проведена:

- с помощью земснарядов;

- канатными скреперами;

- экскаваторами-драглайнами с берегов;

- экскаваторами с баржи;

- с помощью гидромониторов и гидроэжекторов;

- взрывом;

- под защитой земляных или грунтовых перемычек с временным отводом реки (ручья) в новое русло;

- с отсыпкой временной земляной плотины (непроточные водоемы) и последующей разработки в ней траншей;

Применение земснарядов для подводной отрывки траншеи обусловлено возможностью доставки к месту работы земснаряда и характером грунта.

Применение канатных скреперов возможно при отрывке траншей на несудоходных реках.

Канатный скрепер представляет собой бездонный ковш с двумя тросами, пропущенными через блоки, установленные по обоим берегам реки по оси траншеи.

Ковш тяговым тросом подтягивается к берегу, наполняется грунтом, выходит из воды, поднимается по эстакаде и разгружается в бункер, под которым устанавливаются транспортные средства. Хвостовым тросом ковш возвращается к противоположному берегу.

Экскаваторы-драглайны могут быть применены для разработки траншей через реки шириной в несколько десятков метров.

Первоначально экскаваторы разрабатывают грунт на прибрежных участках в пределах максимального вылета стрелы. Затем ковши экскаваторов соединяют между собой и перемещая ковши вперед и назад, разрабатывают среднюю часть русла.

После этого ковши разъединяют и экскаваторы разрабатывают береговые части траншеи.

Разработка траншеи экскаватором с баржи возможна при достаточной глубине реки.

Баржа вдоль траншеи перемещается лебедками, установленными на барже. Концы тросов закрепляются на противоположных берегах или якорях. Баржа от сноса течением реки удерживается якорем.

Применение гидромониторных и гидроэжекторных установок для подводной разработки траншей возможно только специализированными строительными организациями.

Подводная разработка траншеи взрывом применима в исключительных условиях специализированными организациями.

В тех случаях, когда имеется возможность временно отвести речку (ручей) в новое русло, разработку траншеи можно производить под защитой земляных или грунтовых перемычек.

Устройство дюкеров через староречья и непроточные водоемы можно вести с предварительной отсыпкой земляной плотины, в которой отрывается траншея.

Сборке трубопровода уделяется особое внимание, так как от этого зависит качество работы.

Для дюкеров используются стальные качественные трубы с повышенной толщиной стенок. Сварка труб ведется на берегу на стапелях. Все стыки проверяют физическими методами контроля (просвечивание гамма-лучами, ультразвуковой контроль).

Каждый участок (секция) трубопровода на стапеле проходит предварительное гидравлическое испытание, а затем наноситься защитная изоляция (битумное покрытие), поверху которой укрепляются деревянные рейки (снизу – сплошь, по бокам и сверху – с зазором)

Подготовку и укладку трубопровода следует вести одновременно с рытьем траншеи, чтобы избежать заиливания последней.

Закрытый трубопровод обладает плавучестью, если отношение:

где Д – средний диаметр трубы, см;

 - толщина стенки, см.

Поэтому в зависимости от способа укладки трубопровода в траншею может потребоваться его балластировка чугунными или железобетонными разъёмными муфтами. Балластировка проводится на стапелях.

Укладка трубопроводов дюкеров может проводиться:

- протаскиванием;

- способом свободного погружения;

- опусканием с опор (понтоны);

- опускание с эстакады или со льда;

- последовательным наращиванием;

- и др.

При укладке трубопровода протаскиванием на берегу, в продолжение стапелей, устраивают спусковую дорожку (рельсовый путь с вагонетками, роликовые опоры, желоб) с уклоном в сторону реки.

Передний конец трубопровода закрывают заглушкой и соединяют с тросом, проложенным по оси траншеи и прикрепленным к трактору или лебедке на противоположном берегу.

По мере готовности и соединения секций трубопровод, не обладающий плавучестью, протаскивается по дну траншеи.

Способ свободного погружения применим для трубопроводов обладающих плавучестью.

По мере сборки трубопровод на плаву заводят и устанавливают в створе траншеи. Затем через винтель на одном конце трубопровода закачивается вода, а через винтель на другом конце выпускается воздух. По мере поступления воды трубопровод изгибается в вертикальной плоскости и погружается на дно траншеи.

При опускании с опор трубопровод по мере сборки заводится в створ траншеи и удерживается на плаву с помощью понтонов. Понтоны оборудуются козлами сталью или лебедками для подвешивания трубопровода.

Количество понтонов, расстояние между ними определяется их грузоподъемностью и весом трубопровода, который может иметь или не иметь плавучести.

При нешироких и неглубоких реках трубопроводы можно собирать и опускать под воду с помощью талей с предварительно возведенной поперек реки эстакады, а в зимнее время со льда.

В последнем случае, собранный трубопровод укладывают на деревянные брусья, уложенные поперек прорези во льду (майны). Вдоль майны ставятся козлы с талями, трубопровод приподнимают, удаляют из-под него брусья и трубопровод опускают на дно траншеи.

При прокладке дюкеров через широкие водные преграды применяют способ последовательного наращивания звеньев (секций).

Наращивание выполняют в надводном или в подводном положении с использованием специальных монтажных понтонов, барж или водолазами.

Завершающим этапом устройства дюкера является гидравлическое испытание и засыпка трубопровода.

Гидравлическое испытание трубопровода, уложенного в траншею, проводиться дважды: до и после засыпки траншеи.

Засыпку трубопровода в подводной траншее проводят намывом грунта гидромониторами или с использованием грунта, привозимого на баржах (с участием водолазов).