По дисциплине Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

2. Строительство магистральных трубопроводов на болотах. Лекция 11 (лекции сооружения гнп)

Болотом называют избыточно увлажненные участки земной поверхности, покрытые слоем торфа, мощностью от 0,5 до нескольких метров.

Болота по условиям производства работ при прокладке магистрального трубопровода подразделяются на типы:

1) болота, допускающие работу и неоднократный проход техники с удельным давлением на грунт 0,2-0,3 кг/см2, проход обычной гусеничной техники по временным или элементарным дорогам, снижающим давление на грунт до 0,2 кг/см2;

2) болота, допускающие работу и проход болотной техники по временным слоям, щитам снижающим давление до 0,1 кг/см2;

3) болота, допускающие работу специальной техники только с понтонов или с плавучих средств.

Технологические операции при строительстве на болотах:

1.Подготовка трассы

2.Земляные работы

3.Сварка в нитку

4.Изоляция

5.Укладка

6.Закрепление и засыпка

7.Очистка и испытание

1 Подготовка трассы и разработка траншеи

Подготовка трассы может быть выполнена в зависимости от состояния болота: мерзлое или талое. Талый грунт: выемка торфа, отсыпка песка, песчаные сваи, осушение, устройство лежневой дороги (т. е. бревна по болоту). Для мерзлого грунта: возможно устройство лежневой дороги, промораживание, расчистка трассы.

В зависимости от типа болота его естественного состояния и других факторов, осуществляется та или иная технологическая операция.

Выемка торфа проводится когда работу принято вести по минеральному грунту, торф убирается бульдозером или другим устройством на всю глубину.

Отсыпка песка производится при большой глубине болота, при этом отсыпается массивная песчаная подушка. Отсыпка песка производится с берега болота самосвалами или гидронамывом. Песчаные сваи устраивают с целью уменьшения количества песка.

Осушение болот проводят с помощью водоотводных дренажных каналов.

Промораживание осуществляется в тех случаях, когда необходимо как можно быстрее проморозить болото. Достигается это снятием снежного покрова с поверхности болота бульдозером. Выпускать на промороженное болота механизированную колонну можно только убедившись в достаточной прочности промерзшего грунта.

Устройство лежневой дороги осуществляется как на талом, так и на мерзлом болоте для прохождения тяжелых строительных машин. Земляные работы могут выполняться в талом грунте и в мерзлом. При мерзлом грунте – как и в обычных условиях, в талом – взрывом, бульдозером и экскаватором (экскаватором на салазках, с щитом, на понтоне), землесосом. Устройство траншеи взрывом проводится при относительно небольшой ширине труднопроходимого болота глубиной до 2-3м, в качестве взрывчатого вещества используют пероксилиновый порох, уложенный в упаковку в виде шнура диаметром 12-18см, в результате образуется траншея глубиной до 2м и шириной 5-6м.

Разработка траншей бульдозером и экскаватором проводится в тех случаях, когда глубина слоя в торфе не превышает 1м. Бульдозер снимает слой торфа в полосе шириной 4-5 м до минерального грунта, отставая от бульдозера на 15-30 м по минеральному грунту идет экскаватор, оборудованный обратной лопатой и разрабатывает траншею на необходимую глубину.

Разработка траншеи экскаватором имеет несколько вариантов:

- экскаватор установлен на салазки из труб (рисунок 11.1). Число труб и их длина должны соответствовать необходимой опорной площади определяемой таким образом, чтобы

давление на болото от салазок с экскаватором было меньше допустимого.

- экскаватор установленный на понтоне свободно плавающим в траншее, то сначала у края болота разрабатывают котлован, который должен быть таких размеров, чтобы в него можно было спустить понтон.

Экскаватор разрабатывает грунт впереди себя (рис 11.2);

- экскаватор ведет разработку со сланей, периодически перекладывая их по ходу движения.

11.2 Укладка трубопровода в траншею

Сварка трубопровода в нитку, изоляция и укладка выполняется по различным технологическим схемам. При замерзшем болоте эти схемы выполняются как в обычных условиях.

Укладка является наиболее ответственной технологической операцией при строительстве трубопроводов на болотах. Подземная прокладка трубопроводов в зависимости от времени года, методов производства работ, степени обводненности, несущей способности грунта и оснащенности строительного участка оборудованием осуществляется следующими способами:

- укладкой с бермы траншеи или лежневой дороги (как в нормальных условиях);

- в специально создаваемую в пределах болота насыпь;

- сплавом;

- протаскиванием по дну траншеи (аналог строительства подводных переходов).

Укладка сплавом имеет несколько разновидностей, но суть всех одинакова: трубопровод выводят в траншею на плаву, перемещая его с одного из сухопутных участков, примыкающих к болоту.

Протаскивание подготовленного трубопровода осуществляется следующим образом: на берегу полностью подготовленный к укладке трубопровод длина которого на 30-40м больше ширины болота размещается в створе перехода спусковой дорожки или на спланированной полосе. Протаскивание производится с помощью тягового троса в заранее проложенной траншеи. Укладка протаскиванием целесообразна в тех случаях, когда проезд трубоукладчиков-кранов по поверхности болота не возможен, а балластировка труб или не требуется или сделана на берегу, при отрицательной плавучести трубопровод сразу протаскивают, а при положительной внутрь заливают воду и протаскивают.

При выторфовывынии и усилении несущей способности болота в створе перехода возможно производить наземную кладку газопровода на болотах 3 типа.

Преимущества наземной укладки трубопроводов на болотах заключается в отсутствии работ по закреплению трубопровода от всплытия и в сокращении объема земляных работ. Недостатком метода является сложный вид работ по подготовке основания под трубопровод, его обволакиванию и устройство дорогостоящей лежневой дороги

11.3 Закрепление трубопроводов от всплытия

Продольная устойчивость трубопроводов, прокладываемых на болотах, обводненных и заболоченных участках трассы, обеспечивается различными средствами балластировки. Средства балластировки и закрепления трубопроводов выбирают с учетом гидрогеологических условий районов прохождения трассы и диаметра трубопровода. При этом необходимо учитывать схему прокладки трубопровода; прочностные и деформационные свойства подстилающих грунтов; наличие горизонтальных и вертикальных углов поворота; методы и сезон производства строительно-монтажных работ; температурный режим эксплуатации трубопроводов. Закрепление трубопровода необходимо производить после укладки его на проектные отметки. Средства балластировки магистральных трубопроводов можно разделить на две основные группы:

К средствам балластировки первой группы относятся устройства, воздействующие на трубопровод собственным весом:

1 – одиночные железобетонные грузы;

2 – групповая установка одиночных железобетонных грузов;

3 – одиночные чугунные грузы;

4 – минеральный грунт засыпки, обычно используется при повышенном заглублении трубопровода;

5 – закрепленные гидрофобизированные грунты;

6 – полимерно-контейнерные балластирующие устройства (ПКБУ), заполненные местным или привозным грунтом или щебнем;

7 – минеральный грунт в оболочке из нетканых синтетических материалов;

8 – сплошное обетонирование труб;

9 – анкерные плиты;

10 – комбинированные способы и др.

В настоящее время используются следующие методы балластировки:

1. Балластировка трубопроводов одиночными (чугунными, железобетонными грузами устанавливаемыми на трубу непосредственно на строительной площадке

2. Групповой метод установки грузов. Грузы укладывают один к другому, обеспечивая соответствие их общего числа требованию проекта. Наибольший эффект достигают при монтаже группы грузов с одного места стоянки крана.

3. Обетонирование трубопроводов. В основном применяются трубы, заранее покрытые монолитным железобетоном в заводских или базовых условиях.

4. Полимерно-контейнерные балластировочные устройства. Устройства применяются для балластировки трубопроводов, прокладываемых на обводненных, заболоченных и периодически затопляемых участках строительства с грунтами минерального основания, применение которых в качестве группового заполнителя полостей ПКБУ позволяет создать необходимую балластирующую нагрузку на трубопровод.

5. Балластировка грунтом с использованием нетканых синтетических материалов. Нетканые синтетические материалы (НСМ) получают из полиамидных нитей в процессе формообразования их из расплава вторичного полиамида или из вторичной переработки лавсана и капрона.

6. Балластировка трубопроводов с использованием закрепленных гидрофобизированных грунтов. В качестве пригруза как конструктивного элемента в виде балластных перемычек можно использовать нефтегрунт или минеральные грунты, улучшенные добавками вяжущих компонентов (тяжелых крекинг-остатков, нефтяных битумов и т. д.).

7. Закрепление трубопровода анкерными плитами. Данный способ закрепления рекомендуется в обводненных и заболоченных грунтах, позволяет повысить надежность балластировки трубопровода путем размещения в приямках, отрываемых по обе стороны трубопровода в боковых стенках траншеи, анкерных плит.

8. Балластировка трубопроводов минеральным грунтом. На участках трасс трубопроводов, периодически затапливаемых водой. может быть применена в сочетании с утяжеляющими железобетонными грузами, анкерными устройствами и бетонированием трубопровода.

К средствам балластировки второй группы относятся анкерные устройства:

1 – винтовые анкерные устройства (ВАУ) (рис. 11.8);

2 – раскрывающегося типа;

3 – выстреливаемые;

4 – взрывные;

5 – вмораживаемые;

6 – свайные консольного типа;

7 – якорные анкерные устройства;

8 – козловые анкерные устройства;

9 – ВАУ с повышенной удерживающей способностью;

10 – анкер-инъекторы и т. д.

Основными преимуществами анкерных устройств являются: быстрота и экономичность доставки; незначительный собственный вес по сравнению с развиваемой удерживающей силой; невысокая стоимость. Обязательным условием применения анкерных устройств является наличие плотного минерального грунта в рабочей зоне анкера.

В практике трубопроводного строительства наибольшее рас-пространение получили вмороженные анкерные устройства, применяющиеся при наличии вечномерзлых грунтов и ВАУ. Более широкое применение ВАУ ограничивается из-за их невысокой надежности.

При производстве работ по установке анкерных устройств на трубопроводе необходимо соблюдать следующие допуски:

- глубина установки анкеров в грунт менее проектной не допускается;

- увеличение расстояний между анкерными устройствами не допускается;

- возможно сокращение расстояний между указанными устройствами до 0,5м;

- относительные смещения анкеров между собой в устройстве не

должны превышать 25 см;

- расстояния от трубы в свету до анкерной тяги не должны превышать 50 см.

Контроль за несущей способностью анкерных устройств необходимо осуществлять путем проведения контрольных выдергиваний.

3. Технологические схемы перекачки нефти.

Системы перекачки нефти

В зависимости от того как организовано прохождение нефти через нефтеперекачивающие станции, различают следующие системы перекачки (рис 5.1):

- постанционная;

- через резервуар станции;

- с подключенными резервуарами;

- из насоса в насос.