База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / 1vishnevskaya_n_s_berdnik_m_m_konspekt_lektsiy_chast_1_metodi

2)болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции при глубине торфа до 0,7 м. подстилаемые плотным минеральным грунтом, допускающим ра-

боту обычных строительных машин и механизмов. Ширина болота по створу перехода до 500 м. Несущая способность поверхности болота 0,05 < р < 0,25 кгс/см2;

3)болота глубиной до 1,5 м на минеральном основании, целиком запол-

ненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением на грунт р ≥ 0,1 кгс/см2. Ширина болота в створе перехода до 250 м.

II тип: 1) болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции, при

глубине торфа до 0,7 м, подстилаемые минеральным грунтом. Ширина болота более 500 м. Несущая способность болота 0,05 < р < 0,25 кгс/см2;

2)болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см2. Ширина болота до 1 км.

III тип: 1) болота, допускающие работу только специальных плавучих машин и механизмов или обычных машин на понтонах;

2)болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см2 при ширине болота более 1 км.

При прокладке магистральных трубопроводов через болота в ряде случаев необходимо их осушать. От степени осушения торфяной залежи болота зависит величина осадки и несущая способность торфа, что особенно важно при укладке трубопровода на торфяное основание, а также при выполнении строительно-монтажных работ на болоте. Осушение торфяной залежи может производиться на полосе отвода трубопровода или на всём болоте и должно осуществляться предварительно за 6-12 месяцев. Осушение может быть полное

ичастичное. При полном осушении на полосе строительства торфяная залежь осушается по всей глубине залегания торфа, при частичном осушении – на глубине, меньшей, чем мощность торфяного покрова.

Частичное или полное осушение зависит от технической возможности и экономической целесообразности производства осушительных работ. В ряде случаев достаточно частичного водоотвода, особенно, когда период выполнения осушительных работ не совпадает с периодом сооружения трубопровода.

Перед осушением проводится обследование болота, в результате которого представляются данные о расположении трассы трубопровода относительно болота, о площади болота и о возможности водоотвода.

Работы по осушению болот начинаются с разбивки на местности нагорных

иосушительных канав и расчистки трассы от деревьев, кустарника и другой растительности. Сначала роют нагорные канавы, а затем осушительные. Нагорные канавы отрывают по границам осушаемой площади с уклоном от трубопровода.

Канавы роются механизмами и машинами, которые в дальнейшем используются для рытья траншеи.

Трубопровод, прокладываемый в болотистом и обводненном грунте, должен быть закреплен не только против погружения, но и против всплытия, если он имеет положительную плавучесть. Трубопровод закрепляют утяжеляющими грузами (чугунными или железобетонными), сплошным бетонированием или винтовыми анкерными устройствами. Опыт строительства трубопроводов в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и других районов показывает, что при не-

51

большой длине переходов через болота, а также при изредка встречающихся вдоль трассы болотах целесообразно закреплять трубы отдельными чугунными или железобетонными грузами. При большом числе болотистых участков значительно выгоднее применять анкерные устройства, особенно в условиях Крайнего Севера, куда доставка балласта оказывается весьма дорогостоящей, а сама навеска грузов достаточно сложной.

Применяют два основных способа укладки трубопроводов в траншею: раздельный и совмещённый. При раздельном способе предварительно подготовляют траншею, а затем укладывают в неё трубопровод; при совмещённом способе одновременно с разработкой траншеи осуществляют изоляцию трубопровода и его укладку в траншею. Этот способ в основном содержит все элементы технологии строительства трубопроводов в нормальных условиях.

Применение совмещённого способа обусловливается возможностью продвижения по поверхности болота вдоль траншеи изоляционноукладочной колонны.

При раздельном способе трубопровод нужно укладывать в отрытую траншею как можно скорее после её устройства во избежание оползания откосов и «заплывания» траншеи.

Наиболее распространены три технологические схемы раздельного способа: 1) протаскивание балластированного трубопровода с берега по дну траншеи; 2) сплав трубопровода по поверхности воды в траншее с последующим опусканием его на дно и 3) протаскивание трубопровода по поверхности воды (при наличии ее в траншее) с применением разгружающих понтонов.

Суть совмещённого способа заключается в одновременном выполнении работ по устройству траншеи, изоляции и опусканию трубопровода. При этом необходима возможность прохода экскаватора и изоляционно-укладочной колонны по поверхности болота. В условиях болот, находящихся в районах с длительной зимой, можно вести работы совмещённым способом после промерзания болота на глубину 40-50 см. Для увеличения толщины промерзшего слоя снег по трассе в полосе шириной 7-8 м периодически убирают. На непромерзающих болотах обязательно нужна лежневая дорога.

Прокладка трубопроводов в насыпях (дамбах) возможна на болотах второго и третьего типов. Этот способ мало используется из-за большой трудоёмкости работ.

В зависимости от несущей способности и обводненности торфяной залежи на болотах можно применять различные способы сооружения насыпи: 1) без выторфовывания с отсыпкой насыпи на торфяной залежи и 2) с выторфовыванием, т. е. с предварительным частичным или полным удалением торфа перед отсыпкой насыпи.

Грунт для отсыпки насыпей на болотах должен быть дренирующий крупноскелетный – щебенистый, галечный, гравелистый или крупнопесчаный. В крайнем случае, допускается супесь или водонепроницаемая плотная глина. Суглинки, а также иловатые глины для отсыпки болотных насыпей применять нельзя, так как они обладают высокой водопоглощаемостью.

Насыпи на болотах возводятся постепенным наращиванием слоев. Первый слой отсыпается с торца насыпи отдельными участками.

52

После отсыпки первой (первого слоя) и второй (второго слоя) части насыпи трубоукладчиками укладываются секции труб. Когда секции будут сварены, очищены и заизолированы, производится отсыпка третьей части насыпи (второго слоя) так, чтобы толщина слоя над трубой была не менее 30 см. Затем отсыпается четвертая часть (третий слой) насыпи полностью.

Прокладка трубопроводов в траншее с частичным или полным выторфовыванием применяется на болотах всех типов.

При частичном выторфовывании трубопровод располагают на торфяном основании.

При прокладке в траншее с полным выторфовыванием трубопровод укладывают на минеральное основание.

Укладку трубопровода в траншею осуществляют различными способами в зависимости от типа болота и обводнённости траншеи: 1) с бровки траншеи при использовании лежневой дороги; 2) сплавным методом с предварительной (до сплава) или последующей (после сплава) балластировкой грузами; 3) методом протаскивания забалластированной плети трубопровода.

При сплавном методе на одном из берегов перехода производятся все сва- рочно-монтажные работы на стационарной монтажной площадке. После очистки и наложения изоляции и футеровки секция сплавляется по обводненной траншее. По мере сплава секции трубопровода в траншею периодически наращиваются последующие секции в плеть.

Сплавной метод позволяет осуществлять укладку трубопровода на труднопроходимых болотах в летнее время при минимальном количестве машин и механизмов, работающих в стационарных условиях на монтажной площадке.

Сплавной метод применяется на переходах, имеющих значительную длину и глубину залегания торфяного слоя, и высокий уровень стояния грунтовых вод. В таких болотах по мере продвижения экскаватора и выемки грунта траншея сразу заполняется водой. Утяжеляющие грузы можно навешивать до или после сплава.

На непроходимых болотах, а также при отсутствии соответствующих механизмов для доставки грузов и их укладки на трубопровод применяется метод протаскивания забалластированного трубопровода по дну вырытой траншеи. По оси траншеи прокладывают трос, один конец которого прикреплён к переднему заглушенному концу плети, а другой – к трактору (или лебёдке), расположенному на противоположном конце болота. Методом протаскивания трубопроводы можно уложить на минеральное дно болота глубиной не менее 3 м или в траншею на торфяное основание с мощностью залежи свыше 3 м, т. е. метод протаскивания позволяет вести укладку трубопровода на глубоких болотах без применения специальных машин, а основные работы выполнять на монтажной площадке, что повышает их качество.

Для утяжеления протаскиваемой плети трубопровода, кроме балластных грузов, можно использовать также сплошное бетонирование.

При небольшой длине перехода протаскивается вся плеть сразу, а при длинных переходах плеть протаскивается по мере наращивания секций.

При спуске трубопровода на дно траншеи для уменьшения тяговых усилий при протаскивании, особенно в начале движения, используют роликовые опоры, применяемые при центровке и сварке секций.

53

Надземная прокладка на свайных и отдельно стоящих опорах применяется на болотах третьего тина со значительной глубиной (от 3 до 10 м) и слабым торфяным покровом и заполнением. Прокладку трубопровода рекомендуется выполнять в зимнее время.

3.2 Особенности сооружения трубопроводов в горных условиях

Особенности строительства в горах. Устройство полок. Способы закрепления техники. Методы разработки траншеи. Сварочно-монтажные работы. Изоляционно-укладочные работы. Предохранение изоляции от повреждения. Засыпка трубопровода. Оформление документации.

Строительство трубопроводов в горах – весьма сложная в инженернотехническом и организационном отношении задача.

Сильная пересечённость рельефа местности обусловливает необходимость выполнения работ на крутых подъемах и спусках, косогорных участках. Часто встречаются уклоны такой крутизны, что работа машин на них оказывается невозможной. Требуются такие методы работ, при которых исключалась их необходимость применения на уклонах машин (тракторов, трубоукладчиков, экскаваторов и т. п.).

Горные дороги имеют большое число крутых подъёмов и поворотов. Это создаёт значительные трудности в транспортировке длинномерных грузов (секций труб). В некоторых случаях доставка даже двухтрубных секций оказывается сложной и строительство трубопроводов приходится вести из одиночных труб.

Работы можно вести только одной колонной, устраивая сначала полки, дорогу, траншею. Только вслед за землеройной колонной может идти изоляцион- но-укладочная. На очень сложных участках работы ведёт обычно комплексная колонна, выполняя все операции, вплоть до засыпки уложенного трубопровода.

Подготовительный период строительства в горных районах имеет особое значение, а сами подготовительные работы в значительной мере отличаются от выполняемых в нормальных условиях.

До начала работ подробно изучают особенности трассы в пределах каждого участка. В процессе визуального обследования выясняют:

а) возможные варианты транспортировки труб и строительных материалов по трассе. Это важный вопрос, удачное решение которого для горных условий в значительной мере определяет успех выполнения основных работ;

б) состояние трассы к моменту начала работ. В горах одинаково важны все факторы, которые могут повлиять на ход работ. Тщательным образом обследуют участки, подверженные оползням или пересекаемые селевыми потоками.

Трассы трубопроводов в горах прокладывают с таким расчётом, чтобы они проходили как можно ближе к существующим дорогам.

Подъезды устраивают с помощью бульдозеров или экскаваторов так же, как и полки на косогорах. Особенность устройства подъездов заключается в том, что разрабатываемый грунт из-за близости дороги общего пользования не может сбрасываться под уклон. Поэтому применение бульдозера иногда становится невозможным и разработку грунта ведут экскаватором, оборудованным

54

прямой лопатой, а породу перевозят на автотранспорте. При выполнении буровзрывных работ движение по дороге в опасной зоне перекрывают. Если по требованиям эксплуатации дороги это не допускается, то для рыхления скального грунта используют только механические рыхлители.

Для устройства траншей на продольных уклонах используют одноковшовые и роторные экскаваторы и бульдозеры.

Траншеи разрабатывают несколькими способами:

разработка траншей без анкеровки экскаваторов;

разработка траншей с анкеровкой (закреплением) экскаваторов;

разработка траншей лотковым способом;

разработка траншей канатной скреперной установкой.

Устройство траншей в скальных грунтах на участках с продольными уклонами включают следующие основные операции:

очистку трассы от крупных валунов и рыхлого грунта, если он покрывает коренной скальный грунт;

рыхление коренного скального грунта;

планировку разрыхлённого грунта;

разработку разрыхлённого грунта экскаватором, рыхление оставшихся крупных кусков породы и перемычек накладными зарядами и окончательную подчистку траншеи.

При прокладке ГНП по участкам с продольными и поперечными уклонами (так называемые косогоры) сначала устраивают «полку», которой ликвидируют поперечный уклон или уменьшают его до 3-6°, а затем открывают траншею.

При устройстве полок и траншей в скальных грунтах обычно:

проводят буровзрывные работы для рыхления грунта;

удаляют разрыхленный грунт и взрывают зарядами крупные глыбы;

выполняют буровзрывные работы для рыхления грунта траншеи; удаляют

разрыхленный грунт из траншеи и дорабатывают оставшиеся глыбы.

Как на участках с продольными уклонами, так и на косогорах, сложенных скальными грунтами, выполняют комплекс работ, связанных с их рыхлением.

Рыхление проводят буровзрывным комплексом, включающим бурение шпуров, в которые закладывают взрывчатое вещество (ВВ), заряжение шпуров и взрывание зарядов ВВ. При устройстве траншей используют преимущественно мелкошпуровые заряды, что обеспечивает наилучшее соответствие профиля траншеи проектному, хорошее дробление и, кроме того, исключает разброс кусков породы на далекое расстояние.

После рыхления объём грунта значительно увеличивается, вследствие чего поверхность его оказывается вспученной и имеет большие неровности. Проход по такой поверхности экскаватора с колеей обычной ширины практически невозможен. Поэтому после взрыва грунт разравнивают бульдозером.

После планировки траншею разрабатывают экскаватором с соблюдением мер по удержанию его от сползания. Если в траншее остаются перемычки, большие глыбы, то их разрыхляют накладными или шпуровыми зарядами. Разрыхлённый грунт укладывают вдоль траншеи так, чтобы он не мешал изоляци-

55

онно-укладочным работам, и чтобы его можно было использовать при засыпке трубопровода. Особенно бережно следует относиться к мягкому грунту, так как его используют для устройства подушки под трубопровод и присыпки последнего сверху. Перед производством буровзрывных работ мягкий грунт снимают бульдозером или роторным экскаватором, работающим сверху вниз.

Разрыхлённый скальный грунт разрабатывают бульдозерами или экскаваторами на полках. Применение их в каждом случае зависит, в первую очередь, от поперечного и продольного уклонов косогора.

В отличие от трасс нормальной сложности, где монтажники и строители действуют относительно независимо друг от друга, в горах, особенно на сложных участках, необходим тесный контакт между ними. Часто монтаж, изоляция и укладка в горах настолько взаимозависимы, что выполняются в едином комплексе.

При этом работы выполняются так, чтобы после прохода строительной колонны не оставалось недоделок. Линейные сооружения, в том числе и переходы через балки, овраги, реки, строятся в одном потоке.

Технологическая схема монтажных и изоляционно-укладочных работ в горных условиях включает следующие укрупненные операции: доставку труб на трассу; монтаж трубопровода со всеми кривыми вставками и переходами; изоляционно-укладочные работы, футеровку трубопровода, подсыпку и присыпку его мягким грунтом, полную засыпку.

3.3 Сооружение магистральных ГНП в районах Крайнего Севера

Особенности сооружения трубопроводов в северных районах. Особенности вечномёрзлых грунтов. Конструктивные требования к прокладке газопроводов в вечномёрзлых грунтах. Особенности работы магистрального газопровода в условиях вечной мерзлоты.

Внастоящее время для сооружения в районах Крайнего Севера применяют три основных конструктивных схемы: подземную, наземную и надземную.

Применимость каждой из них в тех или иных конкретных условиях определяется, прежде всего, тепловым взаимодействием труб с окружающей их средой. Если температура транспортируемого продукта отрицательная, то мерзлый грунт вокруг трубы оттаивать не будет; и, следовательно, его несущая способность будет достаточной для нормальной работы трубопровода при любой конструктивной схеме. Если же температура продукта положительная, то грунт вокруг трубы оттаивает. Несущая способность его резко снижается, что приведет к просадкам трубы и другим нежелательным последствиям.

Любая из существующих в настоящее время схем может быть хороша для одних условий и совершенно непригодна для других.

Врезультате проведенных исследований составлена таблица рекомендуемых систем (табл. 1) прокладки трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов.

56

Она составлена с учетом несущей способности мерзлого грунта при различных температурных состояниях трубопровода в соответствии с приведенным выше определением горячих, теплых и холодных участков.

Таблица 1 Рекомендуемые системы прокладки ГНП в условиях вечномерзлых грунтов

4 СООРУЖЕНИЕ ПЕРЕХОДОВ ЧЕРЕЗ ИСКУССТВЕННЫЕ

ИЕСТЕСТВЕННЫЕ ПРЕПЯТСТВИЯ

4.1Сооружение подводных переходов трубопроводов

Специальные работы при подготовке трубопровода к укладке на подводном переходе. Земляные работы. Укладка методом сплава, протаскиванием. Балластировка трубопровода. Берегоукрепление. Предварительное испытание и очистка полости. Оформление документации.

При строительстве подводных переходов к подготовительным относятся геодезические и гидрометрические работы, связанные с промерами глубин в створе перехода и определением скоростей потока, планового положения

57

траншей, подготовка спусковых дорожек, футеровка и балластировка трубопровода и ряд других, специфических для подводных трубопроводов работ.

58

Геодезические и гидрометрические работы

Строительство подводных переходов магистральных трубопроводов требует соответствующего геодезического и гидрометрического обслуживания.

Наиболее важными являются работы по составлению фактического профиля и планового положения траншей. Промеры глубин для составления продольного профиля достаточно делать 3 раза:

а) перед началом разработки траншеи для выявления соответствия фактического профиля дна реки проектному;

б) перед укладкой трубопровода в подготовленную траншею; в) после укладки трубопровода с целью определения его фактического

положения.

Масштабы для составления профилей принимают в соответствии с масштабом съемки.

При выполнении промеров необходимо установить высотное положение измеряемой точки, её положение по пикетажу и отметку уровня воды в момент промера. Фиксирование промерных точек осуществляют одним из следующих способов:

1)засечкой промеряемых точек одним инструментом (теодолитом или мензулой). Этот способ применяют при ширине водной преграды до 200 м при работе

содного берега и до 400 м при работе сначала с одного, а затем с другого берега;

2)засечкой двумя инструментами. Это наиболее точный способ и может быть использован при любой ширине реки;

3)дальномером, установленным в створе;

4)со льда (при работе зимой);

5)с применением эхолота.

Наибольшее распространение между точками промеров глубин берется в зависимости от принятого масштаба топогеодезической документации.

Правильное определение отметки уровня воды очень важно, так как измеренные глубины без отнесения их к известной отметке уровня не имеют никакой ценности. Уровень воды определяется по показаниям водомерных постов, имеющих привязку к абсолютным отметкам, которыми обязательно должно быть оборудовано место подводного перехода еще до начала основных работ.

Наблюдения на водомерных постах проводят 2 раза в день, и результаты их записывают в журнал. При выполнении промеров, кроме того, записывают уровни воды до начала промеров и после их окончания. Если горизонт воды в реке подвержен частым колебаниям (горные реки, низовья равнинных рек), наблюдения за уровнем воды проводят чаще.

Ось перехода до начала работ закрепляют на берегах реперами (металлическими или деревянными) и оборудуют створными знаками.

Расстояния между створными знаками назначают, исходя из предельно попускаемого сноса промерной лодки или катера со створа.

Глубины воды в промерных точках наиболее целесообразно измерять с помощью эхолота. Применение их позволяет получить непрерывную запись глубин, точность которых не зависит от скорости течения, а промеры выполняются со скоростью движения промерного судна. Эхолот позволяет опреде-

59

лить формы размеры, сечения траншей. Для этого следует двигаться на судне или моторной лодке с установленным на нем эхолотом вдоль или поперек оси трубопровода. Набатиграммо одновременно записываются отметки трубопровода и дна водоема под трубопроводом.

Устройство спусковых дорожек

Трубопроводы, подготавливаемые к укладке под воду, размещают обычно на берегу на специальных спусковых дорожках, которые служат для спуска трубопровода с берега в подводную траншею или на поверхность воды. Известны дорожки, следующих основных типов.

Грунтовые дорожки представляют собой спланированную полосу грунта на одном из берегов водоема в створе перехода. Дорожку делают прямолинейной в плане.

Профиль дорожки планируют так, чтобы он имел уклон в сторону водоема или был, по крайней мере, горизонтальным. Даже незначительный обратный уклон создает большое дополнительное усилие протаскивания. По грунтовым дорожкам можно протаскивать только футерованные трубопроводы. Следует иметь в виду, что при песчаных грунтах протаскивание осуществляется легче по сухому основанию, а при глинистых – по сильно увлажненному.

Рельсовые дорожки. Узкоколейную дорожку устраивают обычно прямолинейной в плане и горизонтальной или с незначительным уклоном в стороне водоема по профилю. Перед сборкой рельсовой дорожки производят планировку полосы грунта в створе перехода бульдозером: срезают выступы, бугры, засыпают ямы и т. д.

Одним из основных элементов спуска является вывод вагонеток из-под трубопровода. Рекомендуется следующий способ. В конце пути устраивают приямок глубиной 2-2,5 м, в который сваливаются вагонетки. На другом конце приямка трубопровод уже опирается на грунт. Из приямка вагонетку тут же вытаскивают автокраном. Для быстрого выполнения этой операции на очередную вагонетку на специальную скобу надевают трос длиной 4-5 м с огонами на концах. Как только следующая вагонетка подходит к приямку, второй огон набрасывают на крюк крана, и свалившаяся в приямок тележка немедленно вытаскивается из него. С помощью второго троса к этому времени должна быть подготовлена к вытаскиванию из приямка следующая тележка. Опыт показывает, что описанным способом тележки удаляют из-под трубопровода без каких-либо осложнений.

Водная спусковая дорожка представляет собой траншею, вырытую на берегу водоема в створе перехода, длину и ширину, которой назначают с таким расчетом, чтобы в нее можно было поместить весь подводный участок трубопровода. Наилучшее условие для устройства такой дорожки – низкий и ровный берег. Чем меньше возвышается поверхность берега над уровнем водоема, тем меньшей глубины разрабатывают траншею.

В этом случае береговую траншею отрывают на глубину до 2-3 м, а у среза воды оставляют грунтовую перемычку. Траншею заполняют водой, и в нее опускают трубопровод. Возле перемычки заранее создают резерв грунта. Как только протаскиваемый трубопровод прорезает перемычку, бульдозер, чтобы уменьшить потери воды из береговой траншеи, периодически засыпает образу-

60