2) Технологические трубопроводы (газо- и нефтепроводы, нефтепродуктопроводы, трубопроводы сжиженных газов, кислотопроводы, трубопроводы инертных газов и т.Д.).

Магистральные трубопроводы. По своей функциональной значимости магистральные трубопроводы подразделяются на классы: газопроводы на 2 класса, нефтепроводы на 4.

К 1^му классу газопроводов относятся трубопроводы с рабочим давлением от 2.5 до 10 Мпа, ко 2 ^му – от 1.2 до 2.5 Мпа.

Первый класс нефтепроводов – трубопроводы с диаметром труб от 1000 до 1200мм, второй – от 500 до 1000мм, третий – от 300 до 500мм, четвертый – менее 300мм.

Трассу магистральных трубопроводов выбирают на основе материалов инженерно-геологических изысканий с учетом мерзлотно-грунтовых условий. Трубы стремятся прокладывать по сухим участкам с крупноскелетными грунтами в обход территорий с высокольдистыми грунтами, подземными льдами, наледями, буграми пучения, активно развивающимися термокарстом, оползнями и солифлюкцией.

Бугры пучения надо обходить с низовой стороны, оползневые участки – ниже зеркала скольжения, не рекомендуется прокладывать трубопроводы в непосредственной близости от подошвы косогора.

Существуют три способа прокладки магистральных трубопроводов: подземный, наземный и надземный. Выбор способа зависит от температуры транспортируемого продукта и типа местности, по которой проходит трасса. Здесь различают горячие участки трубопровода (весь год температура положительная), теплые (положительна только среднегодовая температура продукта) и холодные (среднегодовая температура продукта отрицательна). В связи с этим выделяют 4 типа местности: IV простой, III нормальный, II сложный и I очень сложный.

Отсюда, способ прокладки выбирают на основании технико-экономичес-кого сравнения вариантов с учетом перечисленных ниже особенностей каждого способа.

Подземный способ применяют в пределах местности II – IV типа при прокладке холодных и теплых участков трубопроводов, а также горячих участков в пределах площадок со скальными и крупнообломочными грунтами. При прокладке трубопровода в песчаных и глинистых грунтах трубу покрывают битумным лаком и укладывают непосредственно на дно траншеи.

В скальных и крупнообломочных грунтах под трубой устраивают подсыпку из песчаных грунтов толщиной 10 см, трубу укладывают на подсыпку и засыпают тем же грунтом на высоту 20 см, от верха трубы.

В пучинистых грунтах обратная засыпка траншеи осуществляется привозным непучинистым материалом.

Наземный способ обычно применяют в тех же условиях, что и подземный, но на ограниченных участках трассы с резко пересеченным рельефом или сильной заболоченностью.

Он используется при прокладке горячих участков трубопроводов, теплые – на местности III и IV типов и холодные на II (при этом трубы обваловывают непучинистым грунтом), III и IV.

Для прокладки теплых участков трубопровода на местности II типа в конструкции дополнительно используется тепловая изоляция в виде плоского экрана под трубой или дополнительной отсыпки грунта. Горячие участки трубопроводов на местности II – IV типов прокладывают с применением теплоизоляции и термоохладителей.

Надземная прокладка применяется при трубопроводном строительстве в пределах местности I и II типов на низких и высоких опорах. На низких опорах прокладывают теплые и горячие участки трубопровода в пределах местности II типа и теплые участки на местности I типа;

На высоких опорах – горячие участки трубопровода в пределах местности I типа. Опорой считается металическая или железобетонная конструкция, расположенная между трубой и фундаментом.

Опоры бывают в виде ригелей, рам, эстакад и т.п. Опоры подразделяются на неподвижные (мертвые) и подвижные (скользящие, катковые, роликовые и др.), обеспечивающие свободное перемещение трубопровода при температурном удлинении (сокращении) трубы. Опоры располагают на высоте не менее 0.5 м от уровня земли.

Вертикальные горные выработки

К вертикальным горным выработкам относятся глубокие разведочные и эксплуатационные скважины, а также вертикальные шахтные стволы. Температура поступающей в выработку и выходящей из нее среды (вода, воздух, буровой шлам, нефть,газ и пр.) всегда положительна, поэтому выработка оказывает большое тепловое воздействие на вмещающие ее ММП. Вокруг выработки образуется ореол оттаивания, и ее крепь воспринимает значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Эти нагрузки часто становятся причиной деформации крепи и потери устойчивости колонны труб.

Устойчивость вертикальных горных выработок в ММП и обслуживающих их сооружений обеспечивается комплексом технических мероприятий, направленных, с одной стороны, на развитие опорных элементов конструкций а, с другой, на уменьшение теплового воздействия выработки на ММП.

Скважины глубокого бурения. Устойчивость устья скважины, пройденной в непросадочных при оттаивании ММП, обеспечивается устройством вокруг нее подсыпки из крупноскелетного материала мощностью 0.8 – 1 м, такое же решение принимается и на участках с ММП несливаюшегося типа.

В просадочных грунтах устойчивость обеспечивается перекрытием приустьевой зоны скважины железобетонной плитой и устройством над ней песчаной насыпи, мощность которой превышает мощность слоя сезонного оттаивания грунта.

В сильно просадочных грунтах в конструкцию скважин включают термоизолированное направление с системой охлаждения.

Применяют следующие системы охлаждения: 1) естественное при помощи парожидкостных термосифонов, установленных в кольцевом пространстве шахтового направления и соединенных с аккумулятором холода; 2) машинное аммиачно-рассольной установкой с циркуляцией рассола в кольцевом пространстве шахтового направления.

Вкачестве аккумулятора холода используют зеротор (емкость, заполненная антифризом), который устанавливают возле испарительной и конденсаторной части термосифона. Состав антифриза для термосифонов разработан на основе ацетона и карбамида в %. Воды 93 – 96%, ацетона 4 – 7% или воды 94 – 97% карбамида 3 – 6%.

Антифризы такого состава не раслаиваются при замерзании и плавлении вследствие того, что ацетон и карбамид хорошо растворяются в воде при температуре от комнатной до замерзания раствора и образуют со льдом твердые растворы. Кроме того, они обладают оптимальными значениями температуры плавления для работы термосифонов (-1…-2⁰С).

Вертикальные шахтные стволы. Устойчивость шахтных стволов в ММП обеспечивают устройством железобетонной крепи с высоким процентом армирования, а также увеличением ширины основания и высоты опорных венцов. Размеры крепи определяют расчетом из условия восприятия горного давления и собственного веса с учетом дополнительного давления оттаявшей породы.

Толщина крепи в устьевой части ствола не должна превышать 1 м, в протяженной части ствола (ниже первого опорного венца) – 0.5 м.

В связи с этим, при больших нагрузках на крепь вместо железобетона применяют металл.

Особые требования предъявляются к устройству опорных венцов на контакте с кровлей коренных пород. Эти венцы должны воспринимать не только вес крепи, но и вертикальную нагрузку со стороны рыхлых пород, оттаивающих при эксплуатации ствола.

Для уменьшения теплового влияния ствола на вмещающие ММП в его устьевой части устраивают форшахту, которая представляет собой кольцевую выработку вокруг ствола. Внешним ограждением форшахты служит специальная кольцевая стенка, воспринимающая давление горных пород. Кольцевой цилиндрический зазор форшахты шириной 1 м доходит до первого опорного венца. В зимний период зазор вентилируется наружным воздухом, который отводит тепло, поступающее от крепи шахтного ствола в грунт. Вентиляция осуществляется за счет общешахтной депрессии, создаваемой шахтными ветиляторными установками.

Холодный воздух поступает через вентиляционные отверстия в двух киосках форшахты, проходит по кольцевому зазору и через четыре отверстия поступает в ствол.

В теплый период года входные и выходные отверстия закрывают и форшахта начинает выполнять роль теплоизоляции вокруг ствола, снижающей поступление тепла в грунт.

Наличие форшахты полностью исключает многолетнее оттаивание вокруг устьевой части ствола. Сезонное же оттаивание в этом случае не превышает 1.5 м.