Особенности проектирования и разработки подводных траншей

Строительство подводных переходов магистральных трубопроводов требует детального учета особенностей встречающихся водных преград (геоморфологические и гидрологические факторы).

Незнание характера будущих изменений профиля русла в створе перехода — одна из частых причин аварий на переходах.

В СНиП П-Д.10-62 указывается, что величина заглубления подводного трубопровода определяется в зависимости от возможных размывов дна, причем правила обязывают заглублять подводные трубопроводы ниже зоны возможного размыва, хотя никаких конкретных рекомендаций по этому вопросу не приводится. Решение его целиком представлено проектной организации, которая не всегда может это сделать, но данным изысканий, выполненных, как правило, в недостаточном объеме. Производитель работ должен критически подходить к данным проекта по назначению глубины траншей, а следовательно, и заложения трубопровода. В процессе строительства он имеет возможность тщательно ознакомиться с характером водной преграды, особенностями ее гидрологического режима, составом грун­тов.

Способы и технология укладки подводных переходов

В настоящее время у нас и за рубежом при строительстве подводных переходов наиболее распространены три основных способа укладки трубопроводов:

Протаскивание подготовленного, полностью оснащенного трубопровода по дну траншеи с помощью троса, заранее уложенного в траншею.

Отпуск трубопровода с поверхности воды на дно траншеи.

Укладка с поверхности воды наращиванием трубопровода с плавсредств.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. В отношении технологии выполнения работ каждая схема укладки подразделяется на варианты, применение которых зависит от конкретных условий (вида и характера водной преграды, размеров укладываемого трубопровода, наличия тяговых средств и т. д.). Так, при спуске с поверхности воды трубопровод может быть установлен в створ протаскиванием с берега или разворотом на плаву; при укладке протаскиванием трубопровод может укладываться одновременно или по частям (последовательным наращиванием), с помощью лебедок или тракторов и т. д.

Укладка трубопроводов протаскиванием.

Способ укладки подводных трубопроводов протаскиванием по дну траншеи при строительстве переходов через водные препятствия применяется чаще, чем любой другой. Простота способа, возможность укладки на реках без остановки судоходства являются основными предпосылками применения его как для газопроводов, так и в ряде случаев для нефтепроводов. Способ применим в любых условиях: при малых и достаточно больших скоростях; на малых и больших реках; зимой и летом. Как уже отмечалось, укладку трубопроводов протаскиванием с большой эффективностью используют не только на «чисто» подводных переходах, но и при пересечении болот.

Технологическая последовательность основных операций, связанных с укладкой по этому способу, следующая:

Трубопровод сваривают в нитку, гидравлический испытывают, изолируют, футеруют и балластируют на берегу;

Устраивают спусковую дорожку одного из описанных выше типов, на которую помещают подготовленный к укладке трубопровод;

по дну разработанной заранее подводной траншеи укладывают тяговый трос;

Протаскивают трубопровод через водную преграду с помощью тракторов или мощных лебедок;

Сразу же после окончания протаскивания проводят водолазное обследование уложенного трубопровода.

Производителю работ следует иметь в виду, что протаскивание подводит итог большей части работ по строительству перехода и, естественно, к его выполнению надо относиться самым серьезным образом. Можно привести множество примеров, когда протаскивание прерывалось из-за неверно выполненного расчета тягового усилия, недостаточно надежной заделки анкера и, наконец, из-за неправильной организации работ. Здесь, прежде всего, нужно отметить, что в процессе протаскивания должно быть обеспечено единоначалие, все распоряжения должны исходить от одного лица — только в этом случае могут быть согласованы действия всех машин и механизмов.

К моменту укладки должны быть подготовлены как трубопровод, гак и береговые и подводные траншеи. К протаскиванию трубопровода можно приступить после того, как будет установлено, что фактические данные подводной траншеи соответствуют проектным.

Схема 1

Оба берега водоема имеют равнинный характер, что создает благо­приятные предпосылки для протаскивания полностью подготовленного к укладке трубопровода с одного берега к другому тракторами без изменения направления их движения (рис.9).

Рис.9. Схема протаскивания трубопровода без изменения направления движения тракторов:

1 — тракторы или тяговая лебедка; 2 — тяговый трос; 3 — трубопровод с грузами; 4 — подводная траншея

При этих условиях на одном берегу устраивается спусковая дорожка, достаточная для размещения на нем всего трубопровода, а на другом берегу размещаются тяговые средства, обеспечивающие движение тягового

троса без изменения направления его движения. Протаскивание осуществляется без каких-либо значительных остановок. Длина про­таскиваемого по схеме 1 трубопровода ограничивается размером площадок на обоих берегах водоема, а также величиной тягового усилия и наличием для его создания тяговых средств. Как показывает опыт, при большом количестве тракторов или других самоходных тягачей трудно добиться синхронности их работы. Например, использование одновременно больше шести машин на одном тяговом тросе из-за сложности синхронизации их работы не приводит к существенному увеличению тягового усилия. На практике нередко случается, что, несмотря на правильный расчет количества тяговых средств, протаскивание выполняется с осложнениями. Чаще всего они вызываются несогласованностью в работе тягачей, причиной которой является, как правило, недостаточная подготовка машинистов.

При всей кажущейся простоте схемы именно этот организационный недочет приводит к задержкам и остановкам протаскивания. Поэтому накануне протаскивания необходимо провести проверку согласованности в действиях машинистов и одновременно достаточности тяговых средств. Для этой цели укладываемый трубопровод 2 — 3 раза сдвигают с места (основной трос к этому времени должен быть проложен через водоем), при этом тяговые механизмы должны быть расставлены так, как они будут стоять во время протаскивания. Наибольшее усилие протаскивания, как известно, нужно приложить именно в момент трогания. Несколько пробных «троганий» вырабатывает у трактористов определенные навыки совместной работы. Кроме того, производитель работ проверяет надежность тягового троса и достаточность тяговых средств.

Операция по протаскиванию значительно облегчается при применении тяговых лебедок большой грузоподъемности, например лебедки ЛП-1, предназначенной специально для протаскивания подводных трубопроводов. С помощью ее можно протаскивать трубопроводы длиной до 800 м. Однако и в этом случае необходимо провести два-три пробных трогания трубопровода с места.

Если величина тягового усилия не превышает тяговой мощности 6 — 8 тягачей или грузоподъемности лебедки, используемой вместо тракторов, то протаскивание по схеме 1 осуществляется довольно просто.

Следует иметь в виду, что величина тягового усилия в процессе протаскивания изменяется. Наибольшим будет тяговое усилие при протаскивании, но грунту, а наименьшим — при спуске трубопровода по специально устраиваемым спусковым дорожкам. Применяя тот или иной тип спусковой дорожки, можно соответственно изменять величину тягового усилия. Но в любом случае необходимая наименьшая величина его определяется тем усилием, которое обеспечит протаскивание трубопровода, полностью сошедшего со спусковой дорожки, когда трубопровод почти весь находится в подводной траншее.

Схема 2

Протаскивание трубопровода осуществляется с изменением направления движения тягового троса на необходимый угол с помощью блока (рис. 10). Эта схема применяется в том случае, когда на одном берегу реки, имеются условия для размещения в створе перехода,

подготовленного к укладке трубопровода, а на другом, обрывистом или высоком, движение тягачей возможно только вдоль берега по узкой береговой полосе. По этой схеме протаскивание осуществляется следующим образом.

Трубопровод на исходном берегу размещается на спусковой дорожке. Особое внимание уделяется закреплению поворотного блока, расчету и устройству анкерной опоры.

Накануне протаскивания обязательно проводится испытание их. Это необходимо для того, чтобы убедиться, что в процессе протаскивания анкер и поворотный блок будут работать надежно. Испытание анкера, а заодно и отработка согласованности действий трактористов заключается в том, что два-три раза производится трогание с места подготовленного к укладке трубопровода. На практике известны случаи вырыва анкерной опоры, например, в момент, когда трубопровод был протащен в водоем только наполовину. Такие явления, как правило, возможны, когда в процессе протаскивания делаются остановки, которые бывают, необходимы, если длина площадки для движения тягачей меньше длины укладываемого трубопровода. Тягачи, протащив его на длину площадки, возвращаются в исходное положение и продолжают протаскивание.

Для уменьшения величины тягового усилия часто «разгружают» протаскиваемый по берегу трубопровод с помощью трубоукладчиков, устанавливаемых вдоль трубопровода на исходном берегу. Это позволяет в ряде случаев отказаться от устройства специальных спусковых дорожек.

Рис. 10. Схема протаскивания с изменением направления тягового

троса:

1 - трубопровод; 2 - тяговый трос; 3 - поворотный блок; 4 - анкер; 5 - трактор

Во время их отстропки и повторной отстропки трубопровод, находясь в покое на водонасыщенном грунте, «присасывается» к нему, и усилие для повторного трогания иногда оказывается большим, чем начальное. Поэтому, если заранее намечаются остановки, при деталировке схемы протаскивания их необходимо учитывать.

Схема 3

При строительстве переходов нередко встречаются водные пре­грады, па одном из берегов которых невозможна или очень

Рис. 11. Схема протаскивания с изменением направления движения тяговых тракторов:

1-трубопровод; 2-тяговый трос; 3- блок; 4- анкер; 5- трактор

затруднена работа тракторов или трубоукладчиков, например, в условиях значительной крутизны берега или сильной заболоченности его. В таких случаях протаскивание осуществляется с исходного берега (рис. 11). На труднодоступном берегу устанавливают блок, с помощью которого изменяется направление движения тягового троса на 170— 180°. К концу трубопровода, подготовленного к укладке, прикрепляют трос, который затем прокладывают по дну траншеи, пропускают через блок и перекидывают на исходный берег, где закрепляют его па тяговой лебедке или тракторе. Протаскивание должно осуществляться без рывков, чтобы избежать выхода троса из блока, а также вырывания анкера. Как и в предыдущей схеме, особое внимание уделяется закреплению поворотного блока, расчету анкера и испытанию его несущей способности.