книги / Транспортировка нефти, нефтепродуктов и газа

6.7.Строительство водных переходов магистральных трубопроводов

6.7.1.Организация строительства водных переходов

До начала строительства водного перехода заказчик должен передать генподрядчику по акту створ подводного перехода, за­ крепленный геодезическими знаками с необходимым числом реперов за пределами зоны производства земляных работ, и про­ ектную документацию в сроки, необходимые для опережающего строительства подводных переходов.

Строительство переходов должно осуществляться в соот­ ветствии с проектом организации строительно-монтажных работ (ПОР). ПОР выполняется проектным институтом по материалам инженерных изысканий в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01—87, ВСН 010—88 и должен учитывать техническую осна­ щенность строительной организации, передовой опыт и дости­ жения в области подводно-технических работ, применение про­ грессивных конструкций и материалов.

Проект организации строительства подводных переходов магистрального трубопровода должен включать:

—календарный план строительства переходов, учитываю­ щий очередность и сроки выполнения подводных земляных ра­ бот, согласованный с соответствующими бассейновыми управ­ лениями, органами охраны рыбных запасов, водных ресурсов и

сдругими организациями;

—план строительно-монтажной площадки с указанием участка отвода земли заказчиком для размещения временных сооружений и отвалов грунта, территория которой должна быть достаточной для размещения сварочных стапелей, спуско­ вых устройств и других сооружений, необходимых для про­ изводства работ, связанных со строительством подводного пере­ хода;

—транспортную схему доставки грузов и оборудования;

—устройство временных причалов с разгрузочными меха­ низмами;

—схемы разработки подводных и береговых траншей (с рас­ пределением отвалов грунта);

—способы укладки подводного трубопровода;

—ситуационный план перехода с указанием и привязкой к местности основных геодезических знаков;

—ведомость объемов работ;

—технические решения по охране окружающей среды.

272

Проект производства работ определяет технологическую по­ следовательность работ по строительству подводного перехода, которая должна быть отражена в календарном графике строи­ тельства перехода. Основные производственные операции (по монтажу трубопровода и подготовке подводной траншеи) долж­ ны выполняться с таким расчетом, чтобы укладка трубопровода производилась сразу же после окончания работ по устройству подводной траншеи.

Перед началом производства строительно-монтажных ра­ бот по строительству водного перехода должна быть построе­ на временная строительно-монтажная площадка. Площадка должна размещаться на незатопляемой части поймы реки. При строительстве переходов в летнее время через реки с широки­ ми залитыми или сильно заболоченными поймами монтажную площадку рекомендуется сооружать методом намыва средствами гидромеханизации.

На строительно-монтажной площадке должно быть преду­ смотрено размещение следующих временных зданий, сооружений

иоборудования:

—трубосварочный стенд;

—полевая испытательная лаборатория;

—склад ГСМ с заправочными пунктом;

—укрытия для ремонта техники;

—склады материалов открытого хранения (трубы, металл, грузы и др.) и материалов закрытого хранения (метизы, изоляци­ онная пленка, обертка, электроматериалы и др.);

—передвижная механическая мастерская и электростанция;

—причалы для плавучих средств и паромная переправа;

—площадка для стоянки машин и механизмов;

—временное хранилище для ампул с радиоактивными эле­

ментами;

— объекты санитарно-гигиенического и бытового назначе­ ния (душевая, раздевалка, сушилки, санузел, медсанчасть).

Все сооружения на строительной площадке должны быть размещены с обязательным соблюдением всех требований сани­ тарного надзора и пожарной безопасности.

Подготовительный период строительства водного перехода

В подготовительный период к строительству перехода геоде­ зисты строительной организации должны выполнить следующие мероприятия:

— проверить наличие основных реперов и установить вре­ менные реперы на период строительства перехода (при ширине

273

реки до 200 мустанавливается по одному реперу на каждом берегу, более 200 м — не менеедвух реперов на каждом берегу за пределами разрабатываемых береговых траншей и монтажной площадки);

—установить и закрепить длину водного перехода в границах подводно-технических работ (на пойменных участках его длина устанавливается с учетом вывода концов перехода на отметки, удобные для монтажа);

—закрепить ось трассы выносными опорными знаками в двух-трехточках за пределами строительной площадки (осьтрассы закрепляется на каждой стороне водоема);

—закрепить в натуре все характерные точки проектного про­ филя в пределах незатопленной части перехода с выносом знаков за пределы производства земляных работ;

—выполнить нивелировку по створам подводных трубопро­ водов на переходе с промерами подводного участка трассы;

—осуществить проверку и разбивку углов поворота и кри­ вых трассы в пределах перехода с выносом закрепляющих знаков за пределы участков работы землеройных механизмов и отвалов грунта;

—уточнить ширину водоема при расстояниях между уре­ зами воды: до 200 м — по тонкому тросу между берегами; более 200 м — с помощью геодезических инструментов с разбивкой берегового базиса;

—установить между берегами в створе перехода временную двухстороннюю радиотелефонную связь.

—установить временный водомерный пост с привязкой его

креперу.

6.7.2.Устройство подводных траншей

Заглубление трубопроводов в дно реки или водоема до проектных отметок осуществляется в подводные траншеи. Ве­ личину заглубления подводных трубопроводов в дно реки или водоема определяется при проектировании от верха забалласти­ рованного трубопровода в соответствии с требованиями СНиП и ВСН 010-88.

Ширина подводных траншей по дну в пределах руслового участка определяется по формуле

где Д, — наружный диаметр с защитным и балластным покрытием, м; А2Р— запас, учитывающий допускаемые отклонения по ширине

траншеи (по обе стороны от оси) в процессе ее разработки, м;

274

Д? — запас, учитывающий отклонения продольной оси тру­ бопровода от проектной оси траншеи (в обе стороны) при укладке трубопровода, м;

Д3 — запас на заносы траншеи донным илом, м.

Запас Др, учитывающий допускаемые отклонения по ширине траншеи, принимается для земснарядов согласно табл. 6.21, для канатно-скреперных установок — согласно табл. 6.22.

Табл и ца 6.21

Нормы отклонений ширины подводной траншеи при применении земснарядов

Табл ица 6.22

Нормы отклонений ширины подводной траншеи при применении скреперных установок

Запас Дт, учитывающий отклонения продольной оси трубо­ провода от створа при укладке способом протаскивания на пере­ ходах, принимается из условия:

где L — ширина водной преграды при среднем уровне воды, включая длины урезных участков траншеи, м;

—при ширине водной преграды от 1000 мдо 2000 м на среднем участке траншеи длиной 1000 м (по 500 м от середины водной пре­ грады в сторону обоих берегов) принимается по табл. 6.22;

—на остальных участках траншеи Дт= 5 м.

275

Таблица 6.23

Нормы допустимых отклонений продольной оси трубопровода

При совмещенной укладке кабеля связи и трубопровода в одной траншее проектную ширину увеличивают не менее чем на 0,5 м.

При строительстве переходов через водные преграды шири­ ной более 2000 м или укладке трубопровода способом свободного погружения с плавучих средств величина запаса Ат определяется с учетом принятой технологии укладки и гидрологических усло­ вий.

Запас ширины траншеи на занос илом А3 учитывается только для русловых участков перехода, где средние скорости течения — 0,5 м/с и более. При этом величина А3 определяется из условия

где qT — средняя интенсивность отложения донных наносов на 1 м фронта траншеи при среднем уровне воды (определяемая расчетом при проектировании);

/ —продолжительность заноса траншеи, определяется при раз­ работке проекта производства работ, сут;

h — проектная глубина траншеи, м.

В тяжелых и скальных грунтах запас на занос траншеи илом не учитывается, поскольку перед укладкой трубопровода в таких местах проводятся работы по зачистке траншеи.

На мелководных участках переходов размеры траншеи (ши­ рину и глубину) определяют из возможности работы земснарядов и грунтовозных шаланд с учетом их осадки, запаса глубины под килем, возможности маневрирования и т. д.

При разработке траншеи с применением скреперов величина увеличения глубины траншеи определяется из условия

276

где В — проектная ширина траншеи по дну, м; Вк— ширина скреперного ковша (1,5—2,5), м;

Ар — запас, учитывающий отклонения по ширине траншеи при скреперовании, м (см. табл. 6.22);

т — коэффициент заложения откоса траншеи.

Крутизна откосов подводных траншей принимается при проектировании в зависимости от прочности грунта, скорости течения воды и других факторов.

Перед началом производства подводных земляных работ не­ обходимо обследовать участки дна реки или водоема. Обнаружен­ ные препятствия в виде топляков и отдельных валунов следует устранить отмывкой гидромониторами или грунтососами с по­ следующим подъемом плавучими грузоподъемными средствами при участии водолазов.

При устройстве подводной траншеи участок, подвергающий­ ся интенсивному заносу, разрабатывают в последнюю очередь, непосредственно перед укладкой трубопровода.

Для устройства подводных траншей можно применять:

—землечерпательные ковшовые снаряды;

—землесосные рефулерные снаряды;

—гидромониторные -эжекторные снаряды;

—канатно-скреперные установки (КСУ);

—взрывной способ.

Тип механизма для выемки подводного грунта выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от его технической ха­ рактеристики, объема выемки грунта, гидрологического режима реки, условий судоходства, глубины водоема, периода (времени года) производства работ. В таблице 6.24 приведены характерис­ тики рекомендуемых механизмов для разработки подводных траншей.

Грунтососы и гидромониторы рекомендуется применять, когда транспортировка и использование на строительстве других механизмов, указанных в табл. 1, нецелесообразны.

Канатно-скреперные установки рекомендуется применять при разработке траншей в предварительно разрыхленных грун­ тах; при скорости течения менее 0,7 м/с, с дальностью скреперо­ вания до 150 м и глубине подводной траншеи до 3,0 м; Канатно­ скреперные установки на илистых грунтах и плывунах применять не рекомендуется.

Разработку грунта при устройстве траншеи на подводных переходах рекомендуется выполнять в соответствии с технологи­ ческой схемой. На рис. 6.22 показана примерная схема разработки подводного перехода.

277

Т а б л и ц а 6.24

М еханизмы, применяемые для разработки подводных траншей

Разработка грунта бульдозерами производится на глубину капиллярного поднятия воды # к, которая для несвязных грунтов составляет 0,5 м, для связных грунтов — 1,0 м.

Рис. 6.22. Технологическая схемаразработки траншеи на подводных переходахмагистральныхтрубопроводов:

Н,—глубинаразработкибульдозером; Н2—глубинаразработки экскаватором; Н3 — глубина разработки земснарядом

278

Глубина разработки несвязного грунта из-под воды Н2 экскаватором-драглайном с длиной стрелы 10—13 м определяется в зависимости от угла откоса по таблице 6.25.

П р и м еч ан и е: Связные грунты разрабатывать экскаваторомдраглайном нецелесообразно.

Разработка траншей на прибрежных участках выполняется бульдозерами и экскаваторами.

Разработку траншей на заболоченных поймах необходимо начинать с урезной части перехода для обеспечения стока воды в реку и дренирования пойм.

Для разработки и извлечениятяжелых и скальных грунтов при строительстве подводных переходов рекомендуется применять:

—на береговых и урезных участках русел рек сухопутную землеройную технику с навесным оборудованием (экскаваторы

ибульдозеры);

—на русловых участках — плавучие одночерпаковые зем­

снаряды (штанговый, гидравлический) и многочерпаковые зем­ снаряды.

В случае разработки траншей через судоходные реки и во­ дохранилища (при больших объемах и глубинах) рекомендуется совмещать работу высокопроизводительных земснарядов, имею­ щих недостаточную глубину опускания рамы, с работой специ­ альных земснарядов меньшей производительности, но с большей глубиной опускания рамы для разработки подводных траншей до проектных отметок.

Подводная разработкатяжелыхгрунтовразличнойпрочности может производиться земснарядами, КСУ (канатно-скреперные установки) и грейферами с предварительным рыхлением грунтов механическим или взрывным способами.

Разработку подводных траншей при расположении в кори­ доре двух или более ниток трубопроводов необходимо начинать с нижней по течению нитки трубопровода.

279

Необходимость производства взрывных работ при устройстве подводных траншей на переходах устанавливается проектной ор­ ганизацией с учетом требований по охране окружающей среды и охраны труда.

Подводные взрывные работы могут выполняться методами на­ кладных, шпуровых и скважинных зарядов. При выборе способа взрывных работ необходимо учитывать:

—сохранность расположенных рядом сооружений;

—гидрологические и геологические условия на участке под­ водной траншеи;

—расчетную глубину подводной траншеи;

—влияние взрывов на ихтиофауну.

Заряды необходимо укладывать на скальное дно водоема, очищенное от илистых и песчаных наносов. Очистка дна водоема от наносов выполняется гидромониторами или грунтососами. Рекомендуется использовать заряды взрывчатых веществ направ­ ленного действия.

Места отвалов грунтов при подводных выемках необходимо выбирать с учетом технологии подводных земляных работ, усло­ вий судоходства и лесосплава и согласовывать с заинтересован­ ными организациями.

6.7.3. Укладка подводных трубопроводов

Существуют несколько способов укладки подводных тру­ бопроводов:

—протаскивание трубопровода или отдельных его плетей по дну водоема (траншеи);

—свободное погружение (опускание) плавающего трубопро­ вода на дно при заполнении его водой;

—прокладка методом наклонного бурения;

—свободное погружение плавающего и удерживающего понтонами трубопровода путем открепления понтонов;

—укладка с трубоукладочных судов;

—опускание трубопровода с помощью плавучих кранов. Технология укладки трубопровода на дно водоема (траншеи)

разрабатывается с учетом следующих факторов:

—назначения трубопровода;

—топографических условий в створе перехода (крутизна береговых откосов, рельеф пойменного участка, ширина пере­ секаемого водоема);

—диаметра трубопровода, его массы, прочностной харак­ теристики;

2 8 0

—гидрологического режима водоема, периода (времени года) производства работ, условий судоходства и лесосплава;

—экономичности применяемого способа работ.

При составлении проекта производства работ на укладку подводного трубопровода должны быть рассчитаны строитель­ ные нагрузки на трубопровод и напряжения, возникающие в нем при укладке, с учетом скорости течения и профиля спусковых устройств.

Укладка трубопровода способом протаскивания по дну

Способ укладки трубопровода протаскиванием по дну под­ водной траншеи, как правило, применяется при строительстве переходов на судоходных реках в период навигации, чтобы не на­ рушать режим судоходства. Способ укладки заключается в пред­ варительной сборке труб перехода на специальной спусковой до­ рожке, расположенной на одном из берегов реки, с последующим его перемещением посредством талевой системы по дну реки с помощью тяговыхлебедок или других механизмов, установленных на противоположном берегу. Такой способ укладки трубопровода применяется при возможности строительства спусковой дорожки,

адля этого требуются следующие условия:

—плавный рельеф одного из берегов в створе перехода с уклоном, не превышающим допускаемую стрелу прогиба трубо­ провода при его протаскивании;

—возможность планировки берега на этом участке;

—наличие площадки достаточных размеров встворе перехо­ да для устройства спусковой дорожки с механизмами, на которую укладывают нитку трубопровода перед протаскиванием;

—достаточная прочность протаскиваемого трубопровода с учетом воздействия на него тяговых усилий.

Втехнологический процесс укладки трубопровода способом протаскивания по дну водоема входят:

—устройство и оборудование спусковой дорожки;

—укладка трубопровода на спусковую дорожку;

—оснащение трубопровода понтонами (при необходимости);

—проверка готовности подводной траншеи (промеры глубин и проверка отметок дна траншеи);

—приварка оголовка к трубопроводу, установка, закрепле­ ние и прокладка талевой системы и тяговых средств;

—протаскивание всей нити трубопровода или отдельных секций со сваркой межсекционных стыков.

При разработке технологии укладки трубопровода способом протаскивания по дну необходимо учитывать:

281