1.5.2. Предупреждение всплытия трубопроводов

Опасность всплытия трубопроводов имеет место на обводняемых участ­ках их трассы.

К обводняемым относятся участки трассы трубопровода, на которых происходит постоянное или временное превышение уровня грунтовых вод над уровнем дна траншеи и связанное с этим воздействие на трубопровод вытал­кивающей силы воды.

Обводнение участков в процессе строительства и эксплуатации может происходить за счет притока талых и дождевых вод через боковые стенки и дно в открытую траншею или в грунт обратной засыпки, бокового притока поверхностных и грунтовых вод из-за перераспределения стоков, вызванного отрывкой траншеи, оттаивания грунта вокруг трубопровода при транспорти­ровке продукта, имеющего положительную температуру. Сюда же относятся и пойменные участки трубопроводов, прилегающие к водным преградам и под­верженные паводковым затоплениям. Таким образом, опасность всплытия трубопроводов достаточно реальна.

Имеется три группы методов закрепления трубопроводов на проектных отметках на обводняемых участках трассы:

1. использование утяжеляющих железобетонных и чугунных пригрузов;

2. использование анкерных устройств;

3. использование грунта засыпки.

Закрепление трубопроводов утяжеляющими железобетонными и чугунными пригрузами

В условиях обводненной и заболоченной местности балластировка трубопроводов осуществляется одиночными и групповыми железобетон­ными пригрузами. Наиболее распространенные их типы приведены в табл. 1.8.

Конструкция применяемых железобетонных пригрузов

Таблица 1.8

Самый распространенный вид пригрузов - седловидные. Главным недос­татком этого груза является то, что центр тяжести конструкции расположен выше оси трубопровода, а это приводит к тому, что нередко положение равно­весия нарушается и пригруз опрокидывается. Кроме того, возможна поломка пригруза в вершине седла, вследствие малого сопротивления бетона изгибу.

Указанные недостатки частично устранены в конструкциях шарнирного пригруза и пригруза типа СУГ, однако устойчивость их недостаточна.

Привлекательна своей устойчивостью конструкция пригруза УБО, т.к. центр тяжести конструкции размещается ниже оси трубопровода.

Однако использование железобетонных пригрузов связано с большими капиталовложениями, т.к. расход железобетона очень велик.

Закрепление трубопроводов анкерными устройствами

Один из наиболее экономичных способов обеспечения устойчивого по­ложения трубопроводов на проектных отметках - их закрепление анкерными устройствами.

Достоинствами анкеров являются: быстрота доставки и установки; воз­можность заглубления анкера без нарушения структуры грунта; незначитель­ный собственный вес по сравнению с развиваемой удерживающей силой; не­большая стоимость.

Наиболее распространены винтовые анкера.

Гипротюменнефтегазом разработан способ закрепления трубопровода от всплытия раскрывающимися анкерами, погружаемыми в минеральный грунт выстреливанием. Сущность метода заключается в следующем. Анкера с прикрепленными к ним тягами выстреливаются в грунт гарпунно-китобойной пушкой, которую устанавливают на трактора или автомобили. Тяги анкеров после подтягивания приваривают к силовому поясу, под который предвари­тельно укладывают прокладку из бризола и футеровочный мат.

Закрепление трубопроводов с использованием грунта засыпки

Наиболее экономичным материалом для балластировки трубопроводов является сам грунт, извлекаемый при рытье траншеи.

Используются следующие методы балластировки:

• применение полимерно-контейнерных балластировочных уст­ройств (ПКБУ);

• использование нетканых синтетических материалов (НСМ);

• использование закрепленного грунта.

Полимерно-контейнерные балластировочные устройства (рис. 1.10 а) разработаны Оргнефтегазстроем. Они представляют собой конструкцию из двух мягких контейнеров (емкостей из ткани), связанных нижним и верхними силовыми поясами и разделенных жесткой распорной рамкой. Емкости из мягкой ткани предназначены для заполнения минеральным грунтом. Таким образом, чтобы всплыть трубопроводу необходимо преодолеть вес грунта, расположенного не только непосредственно над трубой, но и в мягких кон­тейнерах, а также над ними.

Для изготовления контейнеров используется нитепрошивное полотно "Поникон".

Устройства применяются для балластировки трубопроводов, проклады­ваемых на обводненных, заболоченных и периодически обводняемых участ­ках строительства. В качестве заполнителя используются грунты минерально­го основания плотностью более 1000 кг/мЗ,

Другим способом увеличения удерживающей способности грунта явля­ется применение нетканых синтетических материалов. НСМ размещают спо­собом, указанным на рис. 1.10 б. Один край НСМ крепится к бровке траншеи металлическим штырем диаметром 12... 15 мм, а другим - накрывают балла- стировочный материал.

Для закрепления трубопровода в качестве балласта используется мест­ный или привозной материал. В зависимости от вида и состояния грунта тру­бопровод балластируют сплошь по всей длине или перемычками. Длина пере­мычки 25...30 метров, расстояние между ними 20...30 метров.

Применение НСМ позволяет использовать для пригрузки дополнительный объем грунта, размещенный между трубой и стенкой траншеи. НСМ свободно пропускает воду в обе стороны от трубопровода и вдоль траншеи, но предот­вращает вынос грунта, т.к. не пропускает частицы размером более 50 мм.

НСМ получают из полиамидных нитей или полипропилена. Они стойки против гниения, несгораемы, долговечны. Непосредственно на месте балласти­ровки из рулонов НСМ нарезаются полотна необходимой длины. На балластиров­ку одного метра трубопровода диаметром 1420 мм расходуется около 15 м²НСМ.

Кафедрой сооружения трубопроводов Уфимского нефтяного института совместно с МИНГ им. И.М. Губкина, Главвостокгрубопроводстроем и ВНИИСТом, разработан метод балластировки трубопроводов с использовани­ем закрепленных грунтов. По данной технологии минеральный грунт с добав­ками вяжущих компонентов (тяжелых крекинг-остатков, нефтяных битумов и др.) используют для изготовления балластных перемычек, которые и удержи­вают трубопровод на проектных отметках.

Вес балластной перемычки из закрепленного грунта зависит от вида и состояния грунта, степени обводненности траншеи, а также от того использу­ется ли в конструкции арматурная сетка.

Балластировка с использованием закрепленных грунтов может приме­няться на обводненных участках при подземном, полузаглубленном и назем­ном способах укладки трубопровода как в летнее, так и в зимнее время.

Рис. 1.10. Методы балластировки трубопроводов грунтом

а) конструкция полимерно- контейнерного балласти­рующего устройства

1,2 - мягкие контейнеры, 3 - силовой пояс.

4 - трубопровод

б) балластировка грунтом с использованием НСМ

1. - слой НСМ,

2. - металлический штырь,

3. - бапластировочкый материал,

4. - трубопровод