База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / krets_v_g_shadrina_a_v_antropova_n_a_sooruzhenie_i_ekspluata

различными инженерными сооружениями, в том числе под другими трубопроводами при обустройстве нефтегазопромыслов, при прокладке трубопровода с берега в открытое море под полосой прибоя, при соединении шельфового трубопровода с береговым и т. д.

Строительство подводных переходов траншейным способом можно разделить на четыре основных вида работ: рытье подводной траншеи, монтаж и изоляция трубопровода, укладка трубопровода в траншею, засыпка траншеи.

Все эти операции выполняются специальными машинами и механизмами. Существующие машины по роду работы можно разделить на следующие четыре группы: машины для производства земляных работ, машины для изоляции и утяжеления труб, оборудование для укладки трубопроводов в траншею, вспомогательное оборудование.

Бестраншейный способ прокладки трубопроводов

За рубежом сооружение магистральных нефтегазопроводов через водные преграды осуществляется в основном бестраншейным способом с применением установок направленного бурения (рис. 5.10.1). Его преимущества перед традиционными технологиями неоспоримы.(29). Среди них следует выделить:

наименьший экологический ущерб окружающей среде;

исключение работ по разработке подводных траншей, их засыпке, устройству берегового укрепления;

увеличение надежности за счет того, что труба укладывается в массив ненарушенного грунта на большую глубину;

сокращение эксплуатационных затрат за счет исключения водолазных обследований и необходимости периодических работ по ликвидации размывов трубопроводов;

сохранение естественного ландшафта и многое другое.

251

Рис.5.10.1. Установка наклонного бурения Vermeer D24 × 40 Series II Navigator

В настоящее время уже более 30 зарубежных фирм выпускают целый ряд установок для направленного бурения. Более 20 тыс. таких установок находятся в эксплуатации. Самая мощная из них обеспечивает бурение скважин под трубопровод диаметром 1400 мм на расстояние до 2 км

(табл.5.10.1).

Таблица 5.10.1

Техническая характеристика буровых установок

При выполнении трубопроводного перехода процесс ННБ состоит из трех основных этапов (рис.5.10.2–5.10.4). Во-первых, бурится пилотная скважина уменьшенного диаметра с входной стороны на выходную. Затем ствол скважины расширяется с тем, чтобы в нее можно было затащить дюкер увеличенного диаметра. И на последнем этапе дюкер протаскивается через скважину с выходной стороны на входную.

252

Рис.5.10.2. Бурение пилотной (лидерной) скважины

Рис.5.10.3. Расширение скважины

Рис. 5.10.4. Протаскивание трубопровода

Строительство подводных переходов траншейным способом

При строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов, кроме требований проекта и ВСН 010–88, должны соблюдаться требования СНиП 2.05.06–85*, СНиП III-42–80, СНиП 3.02.01–87, СНиП IV–5–84, СНиП

3.01.01–85, СНиП 3.01.03–84, а также стандартов и инструкций, утвержденных или согласованных Госстроем СССР, регламентирующих производство и приемку отдельных видов общестроительных и специальных работ в комплексе строительства магистрального трубопровода. При производстве работ в охранной зоне действующих магистральных трубопроводов работы должны вестись с соблюдением требований «Правил безопасности при эксплуатации магистральных трубопроводов», утвержденных Мингазпромом СССР, и «Инструкции по производству строительных работ в охранных зонах магистральных трубопроводов» ВСН 51-1–80 / Мингазпром.

Перед началом земляных работ необходимо обследовать участки дна реки или водоема. Обнаруженные препятствия в виде топляков и отдельных валунов следует устранить отмывкой гидромониторами (грунтососами) с

253

последующим подъемом плавучими грузоподъемными средствами при участии водолазов.

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

Для устройства подводных траншей можно применять:

землечерпательные ковшовые снаряды;

землесосные рефулерные снаряды;

гидромониторно-эжекторные снаряды;

канатно-скреперные установки;

взрывной способ.

Тип механизма для выемки подводного грунта следует выбирать в зависимости от его физико-механических свойств, объема выемки, гидрологического режима, условий судоходства, глубины водоема, периода (времени года) производства работ.

Плавучие грунторазрабатывающие снаряды следует выбирать с учетом продолжительности навигационного периода и времени буксировки снаряда на объект.

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

Разработку траншей на прибрежных участках следует выполнять бульдозерами и экскаваторами с учетом обводненности грунтов и правил техники безопасности.

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

После выполнения земляных работ к наряд-заданию следует прилагать план подводного перехода.

Для разработки и извлечения тяжелых и скальных грунтов при строительстве подводных переходов следует применять:

на береговых и урезных участках русел рек – сухопутную землеройную технику с навесным оборудованием (экскаваторы и бульдозеры);

на русловых участках – плавучие одночерпаковые земснаряды

(штанговый, гидравлический), многочерпаковые земснаряды.

Подводная разработка тяжелых грунтов различной прочности может производиться земснарядами, КСУ (канатно-скреперные установки) и

254

грейферами с предварительным рыхлением (частичным или сплошным) механическим или взрывным способами в обоснованных проектом случаях.

На крупных переходах с большим объемом разработки тяжелых и скальных грунтов работу земснарядами необходимо выполнять в соответствии с проектом производства работ или индивидуальной технологической картой, которую разрабатывает строительная организация перед началом работы с учетом фактических условий на переходе.

При строительстве переходов с большим объемом разработки тяжелых и скальных грунтов тип механизмов для работы на береговых и русловых участках следует выбирать на основании технико-эконо-мических расчетов, с учетом себестоимости рыхления, извлечения и удаления грунта различными механизмами, которые использованы на данном переходе.

Необходимость производства взрывных работ при устройстве подводных траншей на переходах устанавливает проектная организация с учетом требований по охране окружающей среды и техники безопасности.

Подводные взрывные работы могут быть выполнены методами накладных, шпуровых и скважинных зарядов.

Технические средства для разработки подводных траншей, предусмотренные в ППР, рекомендуется выбирать с учетом группы грунтов, глубины водоема, объемов земляных работ согласно ВСН 010–88 (табл.

5.10.1).

255

По принципу разработки и эвакуации грунта земснаряды подразделяются на землесосные и землечерпательные снаряды, схематично указанные на рис. 5.10.5.

Землесосные снаряды (землесосы) всасывают грунт вместе с водой (пульпу) через трубу, грунтозаборный наконечник которой располагается в непосредственной близости от разрабатываемого участка дна.

Землечерпательные снаряды представляют собой устройства с механическим способом отделения и подъема грунта с помощью черпаков (ковшей и грейферов) и бывают одночерпаковые и многочерпаковые.

Рис.5.10.5. Земснаряды: а – землесосный; б – землечерпательный

Обычно земснаряды строят отдельно для речных, озерных, и морских условий работы. Они отличаются друг от друга очертаниями, прочностью и высотой борта.

Последовательность выполнения работы. Земснаряд устанавливается в начале участка. Его рабочий орган опускается на дно и по мере разработки грунта все глубже погружается в образуемую воронку до отметки, называемой величиной заглубления (от поверхности дна), после чего весь земснаряд начинает двигаться вперед, в результате на дне образуется уже не воронка, а траншея.

256

Разрушенный грунт, смешиваясь с водой, образует пульпу, которая сбрасывается по течению или грузится в баржи и увозится.

Чтобы траншея дольше сохраняла свою форму, не обваливалась и в определенной степени противостояла течению, ее стенки должны быть пологими. Формирование траншеи необходимого профиля производится не только продольными, но и поперечными движениями земснаряда. Он движется поступательно, совершая одновременно последовательные перемещения вправо и влево.

Рабочие перемещения земснаряда осуществляются при помощи якорей, якорных канатов и оперативных лебедок.

Подводные трубозаглубители. (29).Для ускорения темпа строительства подводных переходов, уменьшения объема земляных работ и увеличения глубины прокладки трубопроводов возникает необходимость их укладки непосредственно на дно с последующей разработкой траншеи под трубопроводом и постепенным спуском в нее трубопровода.

Машины, предназначенные для разработки подводных траншей непосредственно под выложенным по дну трубопроводом, называются

подводными трубозаглубителями. Для успешной работы подводного трубозаглубителя поверхность уложенного по дну трубопровода должна быть обетонирована. При заглублении трубопровода одной и той же длины и диаметра на одну и ту же глубину при прочих равных условиях трубозаглубители должны вынуть грунта в четыре-пять раз меньше, чем земснаряды.

Подводный трубозаглубитель (рис. 5.10.6) состоит из энергетической базы и рабочего органа. Энергетическая база предназначена для снабжения энергией рабочего органа и обеспечения передвижения по трубопроводу.

На рис. 5.10.6, а изображен трубозаглубитель, энергобазой которого является земснаряд ТЗР-25. Рабочий орган трубозаглубителя предназначен для выполнения основной операции – заглубления трубопровода. Применяются два типа рабочих органов – фрезерно-гидравлический и гидроэжекционный. Рабочий орган фрезерно-гидравлического типа (рис. 5.10.6, б) представляет собой подводный траншеекопатель, разрабатывающий траншею под выложенным по дну трубопроводом при помощи специальных фрез. Расположение фрез выполнено таким образом, чтобы агрегат имел двусторонний рабочий ход. Рабочий орган выполняется из двух одинаковых поворотных половин, соединенных шарнирно с центральной частью и охватывающих трубопровод. Гидроэжекционный рабочий орган (рис. 5.10.6, в) представляет собой подводный механизм портального типа на салазках, охватывающий трубопровод сверху и снабженный гидравлическими рыхлителями и гидроэлеваторами, расположенными симметрично по обеим

257

его сторонам. Рабочий орган любого типа соединяется с энергетической базой при помощи стальных тросов и гибких шлангов. В процессе заглубления трубопровода рабочий орган передвигается по нему на роликах при помощи энергетической базы, которая перемещается поверху водоема с помощью оперативных лебедок. Передвигаясь по трубопроводу, трубозаглубитель разрабатывает под ним траншею, в которую тот опускается под действием собственной массы, массы трубозаглубителя и пригрузки, равномерно расположенной вдоль трубопровода. По окончании трубозаглубительных работ рабочий орган поднимают на поверхность.

Рис. 5.10.6. Трубозаглубитель

5.10.2. Подземные переходы трубопроводов через железные и автомобильные дороги

Переходы трубопроводов через железные и автомобильные дороги следует предусматривать в местах прохождения дорог по насыпям либо в местах с нулевыми отметками и в исключительных случаях - при соответствующем обосновании в выемках дорог.( СНиП 2.05.06–85*)

Угол пересечения трубопровода с железными и автомобильными дорогами должен быть, как правило, 90 °. Прокладка трубопровода через тело насыпи не допускается.

Участки трубопроводов, прокладываемых на переходах через железные и автомобильные дороги всех категорий с усовершенствованным покрытием капитального и облегченного типов, должны предусматриваться в защитном футляре (кожухе) из стальных труб или в тоннеле, диаметр которых определяется из условия производства работ и конструкции переходов и должен быть больше наружного диаметра трубопровода не менее чем на 200 мм.

Концы футляра должны выводиться на расстояние:

а) при прокладке трубопровода через железные дороги:

от осей крайних путей —50 м, но не менее 5 м от подошвы откоса

258

насыпи и 3 м от бровки откоса выемки; от крайнего водоотводного сооружения земляного полотна (кювета,

нагорной канавы, резерва) -3 м; б) при прокладке трубопровода через автомобильные дороги - от бровки

земляного полотна -25 м, но не менее 2 м от подошвы насыпи.

Концы футляров, устанавливаемых на участках переходов нефтепроводов и нефтепродуктопроводов через автомобильные дороги III, III- п, IV-п, IV и V категорий, должны выводиться на 5 м от бровки земляного полотна.

Прокладка кабеля связи трубопровода на участках его перехода через железные и автомобильные дороги должна производиться в защитном футляре или отдельно в трубах.

На подземных переходах газопроводов через железные и автомобильные дороги концы защитных футляров должны иметь уплотнения из диэлектрического материала.

На одном из концов футляра или тоннеля следует предусматривать вытяжную свечу на расстоянии по горизонтали, м, не менее:

Высота вытяжной свечи от уровня земли должна быть не менее 5 м. Заглубление участков трубопроводов, прокладываемых под железными

дорогами общей сети, должно быть не менее 2 м от подошвы рельса до верхней образующей защитного футляра, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 1,5 м от дна кювета, лотка или дренажа.

Заглубление участков трубопроводов, прокладываемых под автомобильными дорогами всех категорий, должно приниматься не менее 1,4 м от верха покрытия дороги до верхней образующей защитного футляра, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 0,4 м от дна кювета, водоотводной канавы или дренажа.

При прокладке трубопровода без защитных футляров вышеуказанные глубины следует принимать до верхней образующей трубопровода.

Заглубление участков трубопровода под автомобильными дорогами на территории КС и НПС принимается в соответствии с требованиями СНиП II- 89-80*.

Расстояние между параллельными трубопроводами на участках их переходов под железными и автомобильными дорогами следует назначать исходя из грунтовых условий и условий производства работ, но во всех

259

случаях это расстояние должно быть не менее расстояний, принятых при подземной прокладке линейной части магистральных трубопроводов.

Пересечение трубопроводов с рельсовыми путями электрифицированного транспорта под стрелками и крестовинами, а также в местах присоединения к рельсам отсасывающих кабелей не допускается.

Минимальное расстояние по горизонтали в свету от подземного трубопровода в местах его перехода через железные дороги общей сети должно приниматься, м, до:

При прокладке трубопроводов под дорогами и другими препятствиями в принципе возможны два основных способа производства работ – открытый и закрытый. При открытом способе требуется разрытие поперек дороги траншеи. Это неудобно для пассажиров, транспорта и, кроме того, влечет за собой удорожание работ, так как возникает необходимость восстановления дорожного покрытия и элементов благоустройства в месте перехода.

Более перспективными являются закрытые методы прокладки труб под дорогами, не требующие устройства траншей. При прокладке труб бестраншейными способами вначале под дорогами устраивают защитные кожухи или футляры, а затем в них прокладывают сами рабочие трубопроводы. Чтобы это стало возможным, диаметр кожуха (футляра) должен быть большим, чем диаметр прокладываемого трубопровода [36].

Закрытую прокладку труб кожухов (футляров) выполняют в основном способами прокола, продавливания, горизонтального бурения, а для прокладки коллекторов и тоннелей применяют щитовой и штольневый способы подземных проходок.(36,29).

Прокол лучше применять для прокладки труб малых и средних диаметров (не более 400–500 мм) в глинистых и суглинистых (связных) грунтах (рис. 5.10.7).

260