15. Технологии и организация строительства магистральных трубопроводов за рубежом

Организационно-технологические схемы строительства. Методы организации строительства во всех зарубежных странах примерно одинаковы. Строительство ведется по хорошо отработанной типовой схеме, рекомендованной Международной ассоциацией трубопрово-достроительных фирм. Сооружение магистрального трубопровода ведется поточным методом крупными комплексными подразделения­ми, каждое из которых имеет единое оперативное подчинение, не­смотря на то, что в подразделении могут быть бригады из субподряд­ных фирм.

При осуществлении строительства магистрального трубопровода за рубежом большое значение придается правильной и четкой орга­низации управления проектно-строительными работами на основе методологии управления проектами.

В зарубежной практике подготовительные работы, как правило, вы­полняются на 1—1,5 года раньше основных, что создает условия для беспрерывного производства основных работ. В каждом строительном потоке постоянно имеется 20—25-процентный запас основных машин. Гнутье труб выполняется на трассе с помощью передвижных трубогибочных машин, после рытья траншеи, что обеспечивает полную вписываемость в нее трубопровода, позволяет уменьшить уровень напря­женного состояния трубопровода в период его эксплуатации.

Технические средства и способы прокладки трубопроводов в раз­личных странах примерно одинаковы. Некоторая разница в приме­няемой технике и методах строительства объясняется характерным для каждой страны климатом, геологической структурой и действую­щими техническими нормами.

Как правило, общий технологический процесс сооружения линей­ной части магистрального трубопровода, как и в России, делится на технологические операции, выполняемые в определенной последова­тельности:

• разбивка трассы, установка вех, пикетов, в случае необходимости

ограждение строительной полосы;

• расчистка строительной полосы от леса и кустарника, обработ­ка вырубленной растительности;

• планировка строительной полосы и строительство вдольтрассового проезда, снятие плодородного слоя земли;

• осушение монтажной полосы и полосы рытья траншеи (при не­обходимости);

• развозка труб или трубных секций и раскладка их по трассе;

• рытье траншеи заданной глубины, при необходимости, подсып­ка мягкого грунта на дно;

• измерение профиля траншеи и гнутье труб «по месту»;

• монтаж трубопровода — центровка труб или трубных секций и сварка кольцевого стыка;

• контроль качества сварных соединений;

• изоляция трубопровода или мест стыковых соединений (при при­менении изолированных на заводе труб), контроль качества изо­ляционного покрытия;

• укладка трубопровода в траншею, при необходимости, совме­щенная с ремонтом поврежденных мест в изоляционном покры­тии;

• засыпка трубопровода, при необходимости, присыпка мягким

грунтом, уплотнение грунта;

• соединение в траншее длинных плетей трубопровода (ликвида­ция захлестов) и врезка запорной арматуры;

• очистка полости и испытание трубопровода;

• возвращение на место плодородного слоя почв (рекультивация), окончательная зачистка трассы.

Параллельно с выполнением этих основных работ выполняют ра­боты по сварке труб в секции в базовых условиях; нанесению изоля­ционного покрытия на базе, сооружению переходов дорог, перехо­дов рек, строительству систем катодной защиты, связи и т. д.

Прокладка надземного трубопровода включает в себя следующие технологические операции:

• бурение скважин под вертикальные свайные опоры;

• установка свай;

• раскладка труб по трассе;

• монтаж и сварка труб в нитку;

• установка ригелей опор;

• установка и регулировка опорных конструкций;

• подъем трубопровода и укладка на опорах;

• монтаж теплоизоляции трубопровода;

• очистка полости и испытание трубопровода;

• соединение плетей (замыкание).

По прогнозам специалистов, такая последовательность операций в основном сохранится и в ближайшем будущем. При этом можно применять обычное оборудование (например, трубоукладчики), но в большем количестве.

Исключением являются землеройные машины: понадобятся более мощные и производительные роторные и одноковшовые экскаваторы.

Предполагают, что сварка труб в секции на базах будет нецелесо­образна при применении длинных труб (18—24 м) из-за усложнения транспортных работ при перевозке, погрузке и разгрузке тяжелых секций. При применении труб большого диаметра повышаются эко­номичность и техническая целесообразность использования автома­тической сварки.

При использовании труб диаметром 1020 мм и более нанесение изо­ляционного покрытия на заводах или базах становится обязательным, так как возрастают трудности трассового нанесения высококачест­венного изоляционного покрытия.

При увеличении диаметра труб возможно придется усложнить их засыпку в траншее: сначала засыпать только нижнюю половину тру­бы, утрамбовать засыпку и потом досыпать верхнюю часть. Это необ­ходимо, чтобы не изменилось сечение трубы под давлением насыпан­ного грунта.

Увеличение длины труб (18—24 м) позволяет отказаться от тради­ционных трубосварочных баз и сократить число сварных швов в трассовых условиях.

Для антикоррозионной защиты стыков широко применяются термоусаживающиеся манжеты, изготовленные из полимерных материалов.

В странах ЕС практически все трубы поставляются с заводской изоляцией.

Все большее распространение за рубежом (Швейцария, Италия, Финляндия) получает прокладка трубопроводов (особенно газопро­водов) в тоннелях при пересечении горных хребтов и других естест­венных препятствий (особенно в скальных грунтах).

Земляные работы. Параметры земляных сооружений, применяе­мых при строительстве магистральных трубопроводов (ширина, глу­бина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяют проектом. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диамет­ра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических и других условий.

В США нефтепроводы полагается прокладывать ниже уровня пло­дородных почв, минимальная глубина заложения в мягких грунтах должна составлять 76 см, а в скальных — 45,7 см. При пересечении дорог глубина заложения по отношению к дренажным кюветам долж­на быть не менее 91,5 см.

В ФРГ высота засыпки трубопроводов, уложенных в местах, где возможно действие нагрузок от движения транспорта, железных до­рог и взлетно-посадочных полос, должна составлять минимум 1 м. Во всех других местах трубопровод должен быть засыпан слоем грунта высотой 0,8—1 м, на небольших участках — 0,6—2 м.

Во Франции минимальная высота засыпки трубопровода — 0,8 м. Если эта высота уменьшена, то подрядчик должен обеспечить трубо­проводу дополнительную защиту в виде кожухов, патронов, полускорлуп, бетонных плит и т. д. Если трубопровод забалластирован, то глу­бина его заложения исчисляется от верхней образующей балластно­го устройства. В том месте, где на дне траншеи сделано соединение плетей трубопровода (ликвидация захлеста), отрывается приямок дли­ной 1,5 м, шириной 1 м сверх обычной ширины траншеи, глубиной не

менее 0,6 м.

Выбору глубины траншеи за рубежом придается гораздо большее значение, чем в России, так как там во много раз больше объем тру-богибочных работ, трубопровод приспосабливается к профилю вы­рытой траншеи. Траншея, как правило, имеет стабильную глубину, практически не зависящую от рельефа местности. Это позволяет из­бежать планировки микрорельефа (срезки грунтов) и, следователь­но, эрозии грунтов.

Иногда трубопровод может быть проложен на больших глубинах. Так, в Канаде глубина заложения трубопровода «Эдмонтон—Саскачеван» составляла 1 м, Трансканадского газопровода — 1,2 м, газопро­вода диаметром 1321 мм в Кувейте — 1,2—1,5 м, трубопровода «Эль Пасо—Аризона» (США) — 1,5 м.

Согласно Американскому стандарту ASME В31.4, заглубление неф­тепровода до верха трубы близко требованиям СНиП 2.05.06-85* и Канадского национального стандарта CANЗ-2183-М86.

Чтобы обеспечить темп рытья траншей, равный темпу сварочных и изоляционных работ, зарубежные землеройные бригады оснащены большим количеством техники: 2—3 роторных экскаватора, 1—6 буль­дозеров-рыхлителей, 5—12 одноковшовых экскаваторов. Особенностью зарубежной технологии является то, что вся эта техника, особенно роторные экскаваторы, не расставляется по отдельным захваткам, как это большей частью принято в отечественной практике, а используется в одной колонне.

Несмотря на довольно высокие темпы производства работ, трубо-проводостроительные фирмы не удовлетворены существующими машинами для разработки траншей, особенно на мерзлых грунтах с включением скальных обломков.

В РФ при сооружении трубопроводов большого диаметра (1020, 1220 и 1420 мм) для разработки траншей применяется в основном им­портная мощная техника — трубоукладчики, бульдозеры, рыхлители, одноковшовые экскаваторы фирм «Komatsu», «Caterpillar», «Kato», «Hitachi», «Fiat-Alles» и др. И только роторные траншейные экскава­торы используются отечественного производства.

Особенно эффективны роторные траншейные экскаваторы при раз­работке траншей в многолетнемерзлых грунтах. В настоящее время ни один вид землеройной техники не может сравниться с ними по эконо­мическим показателям разработки мерзлых грунтов при строительстве линейной части магистральных трубопроводов. Применение машин с рабочим процессом разрушения грунта рыхлением или взрывом в условиях Крайнего Севера приводит к значительному увеличению объемов разрабатываемого грунта, размеров полосы земляных работ. Дно и стенки траншеи получаются неровными, поэтому для защиты изо­ляции в нижней части трубопровода под ним делают подсыпку из при­возного песчаного грунта. Отвал вынутого грунта представляет собой нагромождение мерзлых глыб, полученных при рыхлении мерзлых грун­тов бульдозерами-рыхлителями. Для защиты изоляции при засыпке тру­бопровода его сверху присыпают привозным песчаным грунтом. Зава­ленный затем крупными комьями грунта трубопровод через некоторое время обнажается из-за отсутствия эрозионно-устойчивой формы у валика грунта, против размывания талыми водами.

Дно траншеи является проектным ложем трубопровода и поэтому оно тщательно подготавливается. В США специально созданы миниа­тюрные бульдозеры с узким ножом для планировки дна траншей. При строительстве трубопровода на скальных грунтах дно траншеи под­сыпается мягким грунтом толщиной не менее 10— 15 см. Мягкий грунт подается в траншею с помощью роторного траншеезасыпателя либо с помощью одноковшового экскаватора с последующим разравниванием вручную.

Обычно требуется, чтобы засыпку трубопровода в траншее выпол­няли сразу же за его укладкой. В некоторых странах существуют пра­вила, ограничивающие длину незасыпанного трубопровода. Например, во Франции требуется, чтобы расстояние между местом производства этих двух видов работ не превышало 1 км или 1—2 рабочих дней.

При засыпке траншей бульдозеры применяют не во всех странах. Более широко используются шнековые траншеезасыпатели. Траншеезасыпатели передвигаются по отвалу грунта и сдвигают его в тран­шею.

В Западной Европе бульдозеры применяются редко; в некоторых странах (например, во Франции) их использование на засыпке за­прещено. Наибольшее распространение получили скребковые тран­шеезасыпатели (бэкфиллеры), представляющие собой экскаватор с удлиненной стрелой и широким ковшом (скребком) или трубо­укладчик с удлиненной стрелой, к которой подвешивается скребок, подтягивающийся по направлению к гусеницам быстродействующей лебедкой. Бэкфиллеры при работе передвигаются по монтажной полосе.

Многие фирмы считают, что после засыпки необходимо уплотнить рыхлый грунт в траншее. Эту работу иногда выделяют в самостоятель­ную технологическую операцию. Простейший способ ее выполнения заключается в многократном прохождении гусеничного трактора по засыпанной траншее.

Самой трудной проблемой при строительстве трубопроводов в гор­ных условиях является выполнение подготовительных и земляных работ.

Подготовительные работы включают в себя расчистку трассы на косогорах от леса и валунов, планировку трассы с устройством вы­емок, насыпей, полок, устройство водоотводных канав и противооб­вальных сооружений, производство буровзрывных работ по рыхле­нию скальных грунтов, строительство подъездных дорог.

В земляные работы, выполняемые непосредственно для укладки трубопровода, входят разработка траншеи, устройство мягкой под­сыпки и присыпки, устройство перемычек в траншее против размы­вов грунта на больших уклонах, засыпка трубопровода, зачистка трас­сы и рекультивация.

Для упрощения конфигурации трубопровода при прокладке через горные кряжи идут по пути увеличения объема земляных работ. Так, на строительстве нефтепровода в Канаде при пересечении хребта для придания трассе плавной конфигурации были выполнены вертикаль­ные выемки глубиной до 7,5 м, а в отдельных местах — до 40 м.

Для тех же целей (при прокладке в горах) широкое распростране­ние получает строительство трубопроводов в тоннельной прокладке. В Швейцарии тоннельным способом проложено 40% всех трубопро­водов, самый длинный тоннель — 12,6 км. В России этим способом проложены участки трубопровода на газопроводе Владикавказ—Тби­лиси, Россия—Турция и др. По оценкам американских специалистов, темп работы в горах по сравнению с равнинными районами снижа­ется в 4 раз а из-за сложности трассы.

Сварочно-монтажные работы. В последние годы отечественное трубопроводное строительство претерпевает весьма существенные изменения, связанные с внедрением прогрессивной технологии сва­рочных работ зарубежных стран, возрастанием требований к каче­ству, сокращением сроков строительства.

В последние годы за рубежом, а также в России, начиная со строитель­ства газопровода «Ямал—Европа», при сооружении линейной части на­блюдаются постоянный рост объемов применения полуавтоматической и автоматической сварки и снижение объемов применения ручной дуго­вой сварки покрытыми электродами. Эта тенденция, наметившаяся при сооружении указанного выше газопровода, наиболее полно отразилась при строительстве нефтепроводов «Тенгиз—Новороссийск» (КТК), «Баку—Тихорецк», «Суходольная—Родионовское», газопровода «Рос­сия—Турция», нефтепроводов Балтийской системы (БТС).

К настоящему моменту накоплен весьма значительный опыт при­менения оборудования и материалов зарубежных фирм для полуав­томатической и автоматической сварки.

В настоящее время в зарубежном трубопроводном строительстве используются следующие способы сварки стыков трубопроводов:

• ручная дуговая с применением электродов с целлюлозным и основным видами покрытия для сварки корневого и последую­щих слоев шва;

• полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой прово­локи с использованием специального комплекта оборудования для сварки всех слоев шва, кроме корневого;

• полуавтоматическая сварка корневого слоя шва в среде защит­ных газов проволокой сплошного сечения с использованием ис­точников питания сварочной дуги специального назначения;

• полуавтоматическая сварка неповоротных стыков в среде защит­ных газов сплошной электродной проволокой;

• механизированная и автоматическая сварка под слоем флюса проволокой сплошного сечения поворотных стыков труб на тру­босварочных базах;

• односторонняя автоматическая сварка порошковой проволокой в среде защитных газов с помощью специальных сварочных го­ловок;

• двусторонняя автоматическая сварка проволокой сплошного сечения в среде защитных газов;

• односторонняя автоматическая сварка в среде защитных газов с помощью специальных головок;

• односторонняя автоматическая сварка проволокой сплошного сечения в среде защитных газов с использованием при сварке корневого слоя технологических подкладок.

Большинство приведенных выше способов и процессов нашли при­менение как в составе комбинированных вариантов сварки, так и при сварке всех слоев шва одним способом.

Изоляционные работы. В настоящее время при строительстве и вводе в эксплуатацию магистральных нефтегазопроводов за рубежом, применяются преимущественно стальные трубы с заводским анти­коррозионным покрытием. При этом в качестве заводских покрытий труб могут использоваться следующие типы защитных покрытий:

• заводское эпоксидное покрытие;

• заводское полиэтиленовое покрытие;

• заводское полипропиленовое покрытие.

Данные типы покрытий отвечают самым современным техниче­ским требованиям и обеспечивают эффективную защиту трубопро­водов от коррозии.

Получившие широкое применение в США, Канаде, Великобрита­нии и ряде других стран тонкопленочные (350—500 мкм) заводские эпоксидные покрытия труб отличаются высокими защитными и экс­плуатационными характеристиками, повышенной теплостойкостью (до 100—110 °С), но при этом имеют недостаточно высокую ударную прочность, особенно при отрицательных температурах окружающей среды, что в значительной степени ограничивает область их приме­нения.

Заводские полипропиленовые покрытия труб характеризуются высокой теплостойкостью, повышенной стойкостью к продавливанию, истиранию, абразивному износу и предназначены прежде все­го для строительства трубопроводов, строящихся методами «закры­той» прокладки (проколы, «микротоннелирование», наклонно-направ­ленное бурение). Кроме того, данный тип покрытия рекомендуется к применению при строительстве подводных переходов, морских и шельфовых трубопроводов, а также для строительства трубопрово­дов с температурой эксплуатации 80—110 °С.

На вновь строящихся нефтегазопроводах в качестве антикоррози­онного покрытия трубопроводов в настоящее время применяются в ос­новном заводские двухслойные и трехслойные полиэтиленовые покрытия.

Накопленный опыт применения заводских полиэтиленовых покры­тий подтвердил их высокую эффективность и способность обеспечи­вать надежную защиту трубопроводов от коррозии при температу­рах эксплуатации до плюс 60 °С.

Помимо стальных труб, при строительстве магистральных нефте­проводов применяются: запорная арматура, фасонные соединитель­ные детали трубопроводов, кривые «горячего» и «холодного» гнутья. Требования к их надежности и долговечности по крайней мере долж­ны соответствовать требованиям, предъявляемым к стальным трубам. Из этого следует, что уровень противокоррозионной защиты перечис­ленных элементов трубопроводов должен быть сопоставим с уровнем противокоррозионной защиты стальных труб.

Особенности технологий укладки трубопроводов. Анализ зару­бежного опыта строительства трубопроводов показал, что в большин­стве случаев технологические решения, связанные с производством укладочных работ, во многом совпадают с теми, которые использу­ются в отечественной практике трубопроводного строительства.

Как в России, так и за рубежом, основным методом укладки явля­ется опуск предварительно заготовленных плетей с бермы траншеи. Укладочные работы одинаково выполняются с использованием колон­ны трубоукладчиков. При этом взаимная их расстановка производит­ся на основе расчетов, выполняемых по однотипным методикам.

Тем не менее, в связи с использованием определенных исходных ограничений результаты расчетов в ряде случаев заметно расходятся.

Одним из таких ограничений является критерий, согласно кото­рому максимальный угол наклона упруго изогнутой плети при уклад­ке трубопровода не должен превышать 4°. Это требование, в частно­сти, является всегда обязательным при строительстве объектов, со­оружаемых канадской фирмой «Лавалин».

Использование в расчетах такого ограничения влечет за собой уве­личение числа трубоукладчиков в колонне, особенно при укладке тру­бопроводов малых диаметров. Другим исходным требованием (в от­личие от наших) является заведомое ограничение уровня напряже­ний изгиба в укладываемом трубопроводе. Как правило, этот уровень не должен превышать величину 140 МПа (1400 кгс/см²).

Здесь необходимо заметить, что указанное ограничение вводится без учета фактического соотношения между толщиной стенки труб и диаметром трубопровода (b/D). В отечественной практике строитель­но-технологического проектирования (т. е. при расчетах монтажной прочности трубопроводов) подход к аналогичному вопросу дифферен­цированный, и к тому же он привязан к действительным свойствам трубной стали, точнее, к пределу текучести.

Не случайно, что в проекте новых нормативных документов, рег­ламентирующих правила производства работ, приводятся на этот счет более «гибкие» исходные критерии, чем те строго фиксированные, о которых сказано выше.

В связи с этим следует отметить, что ограничение напряжений при укладке практически не сказывается на расчетном количестве трубо­укладчиков в колонне (если не принимать во внимание трубопрово­ды диаметром менее 150 мм). В основном этот критерий предопреде­ляет выбор оптимальных расстояний между трубоукладчиками, что представляется особенно актуальным, когда рассматриваются схемы цикличной укладки. В этих случаях операции взаимного «замещения» трубоукладчиков (переезд, перехват) могут потребовать более щадя­щих условий технологического цикла.

Одной из наиболее отличительных сторон в рассматриваемом во­просе является подход к «вписываемости» уложенного трубопровода в продольный профиль дна траншеи. В зарубежной практике практи­чески все кривые вставки в нитке трубопровода изготавливаются «по месту» с помощью передвижной трубогибочной установки. Это обес­печивает полное прилегание трубопровода к дну траншеи по всей ее длине.

Кроме того, в этом случае отпадает необходимость оставлять в нит­ке трубопровода так называемые технологические разрывы (предна­значенные для последующего монтажа кривых или варки «катушек»).

Особое место в разработках зарубежных специалистов занимают вопросы создания специальной технологической оснастки для выпол­нения укладочных и монтажных работ. Хорошо известна такая про­дукция фирмы CRC «Crose», как катковые полотенца (канатно-роликовые подвески), самозажимные полотенца, различные траверсы и захваты.

Основное преимущество катковых полотенец (по сравнению с традиционно используемыми в нашей стране трехрядными трол­лейными подвесками) состоит в том, что при наличии множества широких катков (их число составляет от 24 до 40) обеспечиваются более благоприятные условия опирания трубопровода на захватное приспособление, и за счет этого снижается риск повреждения трубы и изоляционного покрытия. Освоение подобных изделий у нас в стране на сегодняшний день весьма ограничено (в основном под­вески такого типа сейчас используются только при капитальном ремонте нефтепроводов).

Самозажимные полотенца предназначены в основном для монтажа и укладки участков трубопровода с кривыми вставками или для обслуживания трубогибочных станков. Применение таких устройств на трассе позволяет более качественно осуществлять сборку стыков, не опасаясь за возможные искажения проектной оси трубопровода.

Используемые в качестве альтернативы монтажные «удавки» из ка­проновых канатов или из облицованных тканью стальных тросов хотя и способны обеспечить целостность изоляции и стенок труб, но с точ­ки зрения безопасности труда являются крайне ненадежными.

В зарубежной практике в последнее время особое внимание стало уделяться вопросам обеспечения неповреждаемости труб после укладки. С этой целью рядом фирм (в том числе итальянских) разра­ботаны и внедрены специальные машины, обеспечивающие создание вокруг трубопровода однородной грунтовой среды (подсыпка-при­сыпка), при наличии которой полностью исключается возможность овализации труб и появления на них вмятин. Измельченный грунт из отвала с помощью этих машин равномерно заполняет все простран­ство вокруг трубопровода и препятствует ударам, которые могут воз­никать при выполнении завершающей стадии засыпки (т. е. с исполь­зованием неизмельченного грунта).

Наряду с этими мерами для обеспечения сохранности формы тру­бы ряд зарубежных фирм требует выполнения тщательной послой­ной трамбовки грунта засыпки. В особой степени это относится к участ­кам, где свойства грунтов неоднородные, а также к тем местам на трас­се, где расположены переходы через дороги, крановые узлы и другие ответственные инженерные сооружения.

Для реализации указанного требования ряд фирм, производящих строительную оснастку, наладил выпуск специальных переносных трамбовок с пневматическим (для нужд капремонта трубопроводов) или электрическим приводом, которые обеспечивают заданную сте­пень уплотнения грунта.

Среди других видов технологической оснастки необходимо отме­тить траверсы, используемые при монтаже и укладке труб со специ­альным покрытием (теплоизолированных, обетонированных и т. п.).

Следует обратить внимание на то, что за рубежом обетонированные трубы широко используются не только как обладающие отрица­тельной плавучестью, но и как обеспечивающие целостность изоля­ционного покрытия, т. е. как защитное (футеровочное) средство.

В последние годы многие зарубежные фирмы стали уделять при­стальное внимание разработке механизированных комплексов для строительства трубопроводных объектов по «интеллектуальным» тех­нологиям. Такие комплексы являются полностью автоматизирован­ными, имеют собственную систему компьютерного обеспечения.

В основном такие комплексы предназначены для строительства наи­более сложных и уникальных объектов, к их числу, например, относят­ся морские трубопроводы, переходы, сооружаемые методом наклон­но-направленного бурения, тоннельные участки трубопроводов.

Применительно к укладке трубопроводов из полиэтиленовых труб за рубежом в последнее время созданы специальные машины (трубозаглубители), которые способны выполнять укладку трубопровода по бестран­шейной технологии. Такой подход позволяет, помимо технико-экономи­ческих задач, решить ряд вопросов, связанных с экологией.

Особенно перспективным представляется применение бестран­шейных методов в сочетании с использованием длинномерных пла­стмассовых труб, поставляемых в бухтах.

В связи с изложенным необходимо отметить, что значительная часть наработок, представленных в этом разделе, известна россий­ским специалистам не столько по литературным источникам, сколь­ко из той ситуации, которая сложилась у нас в стране в связи с при­влечением инофирм к строительству различных трубопроводных объ­ектов.

Сооружение переходов трубопроводов бестраншейным способом. Траншейные способы сооружения переходов трубопроводов наряду с широким практическим применением, имеют ряд существенных не­достатков, которые ограничивают их дальнейшее развитие, поскольку они часто не отвечают современным требованиям, предъявляемым к строящимся объектам — необходимому уровню надежности в про­цессе эксплуатации, экологическим и другим требованиям.

К основным недостаткам траншейных способов относится; боль­шой объем земляных работ, необходимость установки громоздких утяжеляющих грузов, нарушение экологического равновесия в про­цессе работ и др. Недостаточно высокий уровень надежности пере­ходов приводит к многочисленным авариям.

Эти и другие причины обусловили развитие принципиально новых методов сооружения подводных переходов трубопроводов: наклон­но-направленного бурения, продавливания, микротоннелирования.

Метод направленного бурения разработан и впервые внедрен в 1971 г. в США корпорацией «Cerrington» под р. Педжейро в Кали­форнии. Был проложен трубопровод диаметром 115,3 мм протяженностью 231,6 м. В дальнейшем началось широкое внедрение его в прак­тику. К 1992 г. диаметр трубопровода, уложенного методом направ­ленного бурения, увеличился до 1200 мм, максимальная длина пере­хода превысила 2 км, а суммарная протяженность превысила 800 км. В последнее время отмечается настоящий бум в развитии и внедре­нии новой технологии строительства. В 1990 г. в одну скважину впер­вые поместили пучок из трех труб. С каждым годом все более совер­шенными становятся технология строительства и технические сред­ства, с помощью которых реализуется эта технология. Расширяется круг стран и фирм, успешно реализующих ее. При этом трубопрово­ды прокладывались через крупнейшие реки мира. Только через р. Мис­сисипи методом направленного бурения проложено около 150 пере­ходов.

В нашей стране интерес к способу направленного бурения появил­ся в 1980-е гг., а в начале 90-х годов была начата и реализована про­грамма по созданию отечественной буровой установки.

Строительство переходов трубопроводов способом наклонно-на­правленного бурения скважин (ННБ) осуществляется:

• на свободных, стесненных или застроенных участках рек шири­ной (с поймой) до 1500—2000 м, имеющих прямолинейный уча­сток русла;

• на реках с однорукавным руслом, невысокими берегами;

• в границах технических коридоров действующих трубопрово­дов и других коммуникаций;

• на участках заповедных или закрытых зон;

• на участках, требующих высокой экологической защиты в про­цессе строительства перехода;

• в местах интенсивного судоходства.

Строительство переходов трубопроводов способом ННБ выполня­ется по различным технологическим схемам. Наиболее распростра­ненной является технологическая схема, включающая бурение пио­нерной скважины, ее расширение до необходимого размера и протаскивание в расширенную скважину рабочего трубопровода, смонтированного на берегу.

Величина расширения пионерной скважины зависит от диаметра рабочего трубопровода и грунтовых условий. Площадь поперечного сечения скважины должна не менее чем на 25% превышать диаметр протаскиваемого трубопровода.

Проходка скважины с одновременным протаскиванием трубопро­вода может производиться при его небольшом диаметре (200—300 мм). При прокладке трубопроводов больших диаметров производится многократное расширение скважины, для чего, в зависимости от грунто­вых условий, используются различные конструкции расширителей. Расширение ствола скважины проводится поэтапно с нарастающим увеличением диаметра расширителей.

Рабочий трубопровод должен непрерывно протаскиваться в сква­жину, полностью заполненную буровым раствором, при постоянном вращении буровой колонны и расширителя.

Этот процесс прерывается только на время приварки очередной плети рабочего трубопровода, контроля и изоляции стыка.

Микротоннелирование — безлюдная щитовая проходка пород с укреплением стенок тоннеля особо прочными и долговечными же­лезобетонными трубами, которые продавливаются из стартовой шах­ты мощной пресс-рамой, оборудованной домкратами, вслед за про­двигающимся в породах проходческим щитом. После продавливания щита на длину одной железобетонной трубы ее помещают перед пресс-рамой и вдавливают в разработанное отверстие тоннеля, далее процесс повторяется. Для уменьшения сил трения при вдавливании и прохождении железобетонного ствола по разбуренному штреку в затрубье через специальные форсунки, размещенные в теле трубы, впрессовывается бентонитовая паста. Наращивая трубу за трубой, проходку ведут до выхода щита в приемную шахту, после чего его де­монтируют, а закрепленный тоннель остается в грунте.

Точность проходки и соблюдение расчетных радиусов кривизны тоннеля обеспечиваются компьютерным комплексом управления и высокоточной измерительной лазерной техникой.

Как показал зарубежный опыт, при использовании необходимого количества промежуточных домкратов для проталкивания наращи­ваемых в стартовой шахте железобетонных труб микротоннели, про­ложенные под дном водоема, могут иметь протяженность несколько километров.

Техника и технология микротоннелирования были разработаны в Японии и ФРГ в первой половине 1980-х гг. Стоимость комплекта оборудования, по данным германских экономистов, окупается за год— полтора. Сегодня в мире проложено несколько тысяч километров микротоннелей.

В нашей стране микротоннелирование впервые было выполнено комплексом АУМ-400 фирмы «Herreknecht» (Германия) в 1995 г. в Мос­кве СУ-64 АО ГПР-3 ПСО «Мосинжстрой» при сооружении канализа­ционного коллектора протяженностью 300 м, диаметром 400 мм.

В 2001 г. этим методом был построен подводный переход нефтепро­вода диаметром 720 мм через р. Неву у Санкт-Петербурга (по проекту ОАО «Гипротрубопровод» первой очереди Балтийской трубопровод­ной системы). На данном переходе имелись неблагоприятные условия, выраженные во вкраплении валунов в геологические структуры дна реки, из-за чего был сделан вывод о нецелесообразности использова­ния на данном переходе метода наклонно направленного бурения.

16. Резюме

Сооружение объектов нефтяной и газовой промышленности пред­полагает осуществление комплексов строительно-монтажных работ, выполняемых профессиональными коллективами в определенной последовательности и определенными методами/приемами. Базовы­ми понятиями, характеризующими упомянутые методы, являются техника, технология, организация, управление/менеджмент, эконо­мика.

Структура строительно-монтажных работ для линейной части магистрального трубопровода включает в себя: подготовительные работы; основные работы; завершающие работы. Она является уни­версальной, охватывает все сооружения линейной части трубопровода и каждый раз уточняется исходя из конкретного состава сооружений, природных условий и назначения магистраль­ного трубопровода.

Методы организации строительства во всех зарубежных странах примерно одинаковы. Строительство ведется по хорошо отработан­ной типовой схеме, рекомендованной Международной ассоциацией трубопроводостроительных фирм. Сооружение магистрального тру­бопровода ведется поточным методом крупными комплексными под­разделениями, каждое из которых имеет единое оперативное подчи­нение, несмотря на то, что в подразделении могут быть бригады из субподрядных фирм.

58