уметь:
- подбирать тип балластировки трубопровода, выбирать оптимальный способ сооружения перехода.
Методические указания
Существуют следующие методы строительства подводных переходов трубопроводов: траншейный метод; ННБ; микротоннелирование.
Из указанных методов выбор предпочтительного основывается на рассмотрении совокупности условий прохождения трассы нефтепровода и требований к переходу - инженерно-геологические условия трассы перехода; стоимость работ; ширина водной преграды.
Траншейный метод. Наиболее распространенный траншейный метод сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с достоинствами имеет ряд недостатков и в полной мере не отвечает современным требованиям, предъявляемым к надежности этих переходов.
Основным недостатком траншейного метода является большой объем подводно-технических и земляных работ, связанных с разработкой траншеи, которая, к тому же, нарушает целостность водоема, что приводит к значительному экологическому ущербу.
Магистральный трубопровод на пересечении с водной преградой прокладывают с заглублением в дно водоема. Земляные работы под водой выполняются с помощью специальной землеройной техники (земснарядов, грунтососов, гидромониторов, скреперов и т.д.). На мелких водоемах, глубина которых не превышает 2-3 м, разработку подводных траншей осуществляют с помощью экскаватора, устанавливаемого на понтоне. Применяются три метода укладки трубопровода в подводные траншеи: протягивание по дну; погружение с поверхности воды трубопровода полной длины; укладка с плавучих средств и опор.
Перед укладкой в траншею трубы сваривают, изолируют поперечные стыки, футеруют матами из деревянных реек, балластируют.
Футерование трубопровода используют в целях предохранения изоляционных покрытий при транспортировке, монтаже в секции и укладке его в траншею.
Бестраншейные методы. В настоящее время при строительстве трубопроводов все чаще при переходе через водные преграды применяется бестраншейная прокладка труб. При использовании бестраншейных технологий строительства ППМН, таких как наклонно направленное бурение и микро-тоннелирование, отсутствуют недостатки традиционных методов, уменьшается неблагоприятное воздействие на окружающую среду, повышается надежность трубопровода.
Метод наклонно направленного бурения (ННБ) для преодоления водных преград при прокладке трубопроводов в мировой практике начали применять в 1970-х годах; сейчас метод ННБ является одним из наиболее прогрессивных в строительстве подводных переходов. Диаметр трубопроводов, уложенных этим методом, увеличился до 1400 мм, а максимальная протяженность выполненного перехода достигла 1800 м.
Строительство подводных переходов нефтепроводов методом ННБ в зависимости от характеристики водных преград, технических характеристик используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.) осуществляется по различным технологическим схемам, имеющим определенные отличия.
Общим для всех технологических схем строительства ПП методом ННБ являются следующие основные этапы:
- бурение пилотной скважины;
- расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;
- протягивание трубопровода в разработанную скважину.
Преимущества метода ННБ:
- большая надежность построенного объекта;
- сокращение эксплуатационных затрат (исключаются водолазные обследования, необходимость периодических работ по ликвидации размывов берегов и ремонту берегоукреплений);
- сокращение сроков строительства за счет использования высокотехнологичных буровых комплексов с большой скоростью проходки;
- возможность строительства в любое время года;
- сохранение природного ландшафта и экологического баланса в месте проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов;
Технические ограничения при использовании метода ННБ:
По геологическим условиям. Предпочтительными для применения метода ННБ являются связные однородные грунты - суглинки, супеси, алевриты. Несколько сложнее выполнять бурение в плотных глинах, водонасыщенных песках, однородных скальных породах. Наибольшую сложность представляют грунты с большим содержанием гравия (более 30 %), илистые и карстовые грунты, а также грунты, содержащие галечник, булыжники и валуны. Рискованными для бурения являются водоносные пласты, оползни.
По максимальной длине и диаметру перехода. Это ограничение связано в первую очередь с тяговыми возможностями буровых установок. С увеличением длины и диаметра скважины повышается риск обвала скважины в процессе расширения.
Метод микротоннелирования основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционного управляемого проходческого щита. Микротоннельный щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в заданном прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.
Технологический комплекс выполняемых операций по укладке трубопровода методом микротоннелирования сводится к выполнению следующих основных видов работ:
- устройство стартовой шахты;
- устройство приемной шахты;
- монтаж технологического оборудования;
- щитовая проходка с обустройством тоннеля железобетонными трубами;
- сварка и предварительное гидравлическое испытание рабочего трубопровода на площадке;
- устройство опор для укладки рабочего трубопровода;
- протягивание трубопровода в тоннель;
- гидравлическое испытание трубопровода (II этап);
- контроль сплошности изоляционного покрытия;
- забутовка межтрубного пространства (если необходимо).
Преимущества микротоннелирования. По сравнению с обычным траншейным способом метод микротоннелирования имеет следующие преимущества:
- полностью отсутствующее отрицательное воздействие на русловые процессы пересекаемой водной преграды;
- надежная защита руслового участка подводного перехода от размыва и высокая степень защиты трубопровода от механических повреждений, обеспечиваемая прокладкой трубопровода на глубине не менее 7 м от дна и значительно ниже линии предельного размыва русла реки;
- отсутствие ущерба биоценозу в районе строительства;
- отсутствие воздействия на режим судоходства;
Литература: 4, стр. 233-251
Вопросы для самоконтроля:
1. Подготовка трубопровода к укладке на подводном переходе
2. Предварительное испытание и очистка полости
3. Земляные работы в русловой части перехода
4. Укладка методом сплава, протаскиванием
5. Балластировка трубопровода
Тема 4.2. Сооружение переходов трубопроводов через автомобильные и железные дороги
Студент должен:
знать:
- конструкцию трубопровода на переходе через автомобильную и железную дороги, технологию сооружения переходов газонефтепроводов через дороги.
- способы прокладки переходов под железными и автомобильными дорогами.
Подготовительные работы при сооружении перехода. Подбор необходимой техники и материалов для сооружения перехода. Установка защитного патрона. Установка опорно-центрирующих устройств на трубопроводе. Протаскивание плети в защитный патрон. Заделка межтрубного пространства на торцах патрона. Установка вытяжных свеч. Предварительное испытание и очистка полости перехода через дорогу. Оформление документации.
Методические указания
Прокладывать трубопроводы на пересечениях с автомобильными и железными дорогами можно двумя способами: без нарушения нормальной работы транспорта (бестраншейный или закрытый способ) и с прекращением движения транспорта (открытый способ).
На всех переходах, сооружаемых открытым и закрытым способами, устанавливается в грунте защитный кожух-патрон для прокладки в нем трубопровода. Патрон воспринимает давление грунта и подвижных нагрузок.
Сооружение перехода трубопровода как открытым, так и закрытым способом состоит из следующих основных операций: разработки грунта, установки защитного кожух-патрона внутри разработанного грунта (одновременно с его разработкой или после), протаскивания через патрон заизолированного и офутерованного трубопровода с укладкой его на опоры, засыпки трубопровода и восстановления участка пересекаемой дороги.
Прокладка кожуха под дорогой может быть выполнена различными методами: прокалыванием, продавливанием, горизонтальным бурением и виброударным способом, В исключительных случаях могут применяться методы, используемые в шахтном строительстве, связанные с применением специальной.
Способ прокалывания заключается в следующем. Лобовую, часть кожуха оснащают специальным заостренным наконечником, диаметр которого на 30 – 40 мм больше наружного диаметра кожуха. С помощью специальных домкратов, установленных в рабочем котловане и упирающихся в заднюю стенку котлована, вдавливают наконечник в грунт. По мере внедрения кожуха в грунт его наращивают дополнительными заранее приготовленными секциями. При таком способе прокладки кожуха требуется очень большое усилие продавливания, так как при внедрении его в грунт происходит уплотнение грунта наконечником, т. е. приходится преодолевать лобовое сопротивление грунта и силу трения наружной поверхности кожуха о грунт.
При укладке способом прокалывания следует иметь в виду, что минимальная глубина заложения трубы должна быть 3 м, так как при меньшей глубине поверхность грунта над трубой вспучивается, что совершенно недопустимо при пересечении железных дорог.