Прокладка нефтепровода через водные преграды

Содержание

Введение

1. Организационный раздел

1.1 Способы прокладки нефтепровода через водное препятствие

1.2 Способы прокола

1.3 Способ продавливания

2. Технологический раздел

2.1 Технология работы земснаряда

3. Конструкторский раздел

Заключение

Список использованных источников

 

Введение

В настоящее время география нефтеперерабатывающей промышленности не всегда совпадает с районами ее переработки. Поэтому задачи транспортировки нефти привели к созданию большой сети нефтепроводов. По размеру грузооборота нефтепроводный транспорт в 2,5 раза превзошел железнодорожный в части перевозок нефти и нефтепродуктов.

На железной дороге основной поток нефти образуется в Западной Сибири и Поволжье. Из Западной Сибири нефть по железной дороге транспортируется на Дальний Восток, Южный Урал и страны центральной Азии. Из Урала нефть везут на Запад, Северный Кавказ и Новороссийск.

Транспортировка нефти водным путем обходится дешевле и экономичней других видов транспортировки, однако из-за географических особенностей нашей страны используется мало, в основном при перевозки нефти на экспорт, а также по внутренним бассейнам страны (Ленский, Амурский) и северному морскому пути.

Трубопроводы - наиболее эффективное средство транспортировки нефти (исключая морские перевозки танкерами). Пропускная способность нефтепровода диаметром 1200 мм составляет 80-90 млн. т в год при скорости движения потока нефти 10-12 км/ч.

Трубопроводный транспорт является важной подотраслью нефтяной промышленности. На сегодняшний день сформировалась развитая сеть магистральных нефтепроводов, которая обеспечивает поставку более 95% всей добываемой нефти при средней дальности перекачки 2300 км. В целом вся сеть нефтепроводов представлена двумя неравными по значимости и условиям управления группами объектов: внутрирегиональными, межобластными и системой дальних транзитных нефтепроводов. Первые обеспечивают индивидуальные связи промыслов и заводов, вторые - интегрируют потоки нефти, обезличивая ее конкретного владельца. Связывая очень большое число нефтедобывающих предприятий одновременно со многими нефтеперерабатывающими заводами и экспортными терминалами, нефтепроводы этой группы образуют технологически связную сеть единый объект экономического и режимного управления, которая получила название системы дальних транзитных нефтепроводов и в которую входят такие трубопроводы, как Нижневартовск - Курган - Самара; Усть-Балык - Курган - Уфа - Альметьевск; Сургут - Полоцк; Холмогоры - Клин; Самара - Тихорецкая; система нефтепроводов "Дружба" и другие трубопроводы, включая выходы к экспортным терминалам.

 

1. Организационный раздел

1.1 Способы прокладки нефтепровода через водное препятствие

При сооружении подводных переходов трубопроводов траншейным способом объемы, очередность, сроки и порядок выполнения подготовительных работ перед началом земляных работ на переходах должны определяться ПОС и уточняться подрядчиком в разрабатываемых им ППР с учетом параметров водных преград, их судоходности и сезонности работ. Параметры траншей на переходах трубопроводов через водные преграды (глубина, ширина по дну, откосы) должны приниматься в зависимости от гидрогеологических и морфологических особенностей подводной и береговой частей русел, их рельефа, состояния береговых склонов, способов разработки траншей и укладки в них трубопроводов, сроков и стоимости выполнения земляных работ, характера дноуглубительных (спрямление русла) работ и гидротехнического строительства вблизи строящегося перехода.

Прокладку можно осуществлять следующими способами:

Прокол лучше применять для прокладки труб малых и средних диаметров (не более 400—500 мм) в глинистых и суглинистых (связных) грунтах. Ограничение диаметра прокалываемых труб обусловлено тем, что при этом способе массив грунта прокалывают трубой, оснащенной наконечником, без удаления грунта из скважины, вследствие чего для прокола требуются значительные усилия. В связи с этим и длина прокола труб не превышает 60—80 м.

Способ продавливания с извлечением из трубы грунтовой пробки или керна можно применять практически в любых грунтах !—IV групп, он пригоден для труб диаметром 800— 1720 мм при длине прокладки до 100 м.

Горизонтальное бурение предусматривает опережающую разработку грунта в забое с устройством скважины в грунте большего диаметра, чем прокладываемая труба. Этим способом можно устраивать подземные переходы трубопроводов диаметром до 1720 мм. На длину 70-80 м. Однако способ этот недостаточно эффективен в обводненных и сыпучих грунтах.

Щитовой и штольневый способы применяются при необходимости устройства переходов трубопроводов, коллекторов и тоннелей значительных диаметров и длины.

При любом из бестраншейных способов прокладки труб вначале по обе стороны дороги отрывают рабочий и приемный котлованы, а затем монтируют соответствующие механизированные установки. На берме рабочего котлована подготовляют для бестраншейной прокладки трубы, изолируют их, оснащают наконечниками {при проколе) или режущей головкой и шнеком (при горизонтальном бурении). После этого краном опускают их в рабочий котлован на направляющую раму и с помощью домкратов производят их прокол, продавливание или горизонтальное бурение.

Размеры рабочего котлована определяют в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, глубины его заложения и конструкции направляющей рамы. Так, при диаметре трубопровода 159—436 мм длина рабочего котлована составляет 10—13 м, а ширина — 2,2 — 2,4 м. Глубина его в зависимости от типа направляющей рамы принимается на 0,1 —0,3 м больше глубины заложения трубопровода.

Размеры приемного котлована назначаются с учетом возможности проведения сварочных и монтажных работ при соединении рабочей трубы с основным трубопроводом и конструкции уплотнительных сальников на конце рабочего трубопровода. Длина приемного котлована по дну должна быть не менее 1—1,5 м, а ширина — 2,3—2,4 м. Крепление стенок рабочего и приемного котлованов выполняют в соответствии с указаниями проекта производства работ.

Основным оборудованием при проколе и продавливании труб являются направляющие рамы, гидравлические домкраты, нажимные патрубки, шомполы, наконечники, грунтозаборные ковши, пневмопробойники, насосы, компрессоры и т.п., а при горизонтальном бурении — установки, включающие двигатели внутреннего сгорания, шнеки, режущие головки и др. Установки эти изготовляются на заводах и в мастерских строительных организаций.

1.2 Способы прокола

В зависимости от применяемых нажимных приспособлений, передающих усилие на прокладываемый трубопровод, различают несколько разновидностей прокола труб: с помощью домкратов, грунтопрокалывающих станков, лебедок, тракторов, трубоукладчиков, бульдозеров и т.п. Прокладываемые в толще грунта трубы для уменьшения сопротивления и снижения сил трения при вдавливании трубы в грунт снабжают специальными наконечниками, закрепляемыми на переднем конце труб. Чаще всего применяют конусные наконечники (рис. 10.1, а-д) и расширительные пояса с заглушками (рис. 10.1, р, ф). При небольшой длине прокола трубы прокладывают открытым концом (рис. 10.1, к).

Тип и конструкцию вдавливающего механизма, способного развить требуемое усилие, выбирают в соответствии с необходимым расчетным усилием вдавливания, которое зависит от диаметра и длины прокладываемого трубопровода, а также вида грунта. Необходимое нажимное усилие для продвижения в грунте прокладываемой трубы определяют расчетом.

Приблизительные нажимные усилия, которые должны быть приложены к трубам (кожухам) разных диаметров при их прокладке проколом на длину до 50 м, определяют по графику на рис. 10.2. Затем принимают необходимое число гидродомкратов для силовой установки и выбирают тип упорной стенки.

Для прокола труб чаще всего применяют нажимные насоснодомкратные установки, состоящие из одного или двух спаренных гидравлических домкратов типа ГД-170 с усилием до 170 тс каждый, смонтированных на общей раме. Штоки домкратов обладают большим свободным ходом (до 1,15—1,3 м). Раму с домкратами устанавливают на дне. рабочего котлована, из которого ведут прокол. Рядом с котлованом на поверхности размещают гидравлический насос высокого давления — до 30 МПа (300 кгс/см²).

Рисунок 10.1. Наконечники бестраншейной прокладки труб способом прокола

а, б, а — конусные; г — конусный с эксцентриситетом; д — конусный со штырем; в, ж — конусный с щелевыми прорезями; э — конусный с усеченной вершиной; и — конусный с отверстиями для увлажнения грунта; к — открытый конец трубы; л — открытый конец трубы с кольцом; м — приварная заглушка; н — съемная заглушка; о — кольцевой нож с наружным скосом кромок; л — то же, с приварной заглушкой; р — кольцевой нож с внутренним скосом кромок; с — кольцевой нож клиновидной формы с внутренним скосом кромок; г — нож серпообразного сечения; к — то же, с приварной заглушкой; ф — кольцевой нож с направляющими пластинками (стабилизаторами)

 

Трубу вдавливают циклически путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Давление домкратов на трубу передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. При применении нажимных удлинительных патрубков длиной 1, 2, 3 и 4 м после вдавливания трубы в грунт на длину хода штока домкрата (например, 1 м) шток возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют другой патрубок удвоенной длины и так продолжают до тех пор, пока не закончат прокол первого звена трубопровода (обычно длиной 6 м). Затем к нему приваривают второе звено и указанные операции повторяют до тех пор, пока не будет завершен прокол всего трубопровода.

Рисунок 10.2. График для определения необходимого усилия для прокола труб разных условных диаметров Dy на длину L, м, в песчаных (сплошные кривые) и глинистых (пунктирные) грунтах

Шомпола делают из труб с отверстиями по бокам, расстояния между которыми соответствуют длине хода штоков домкратов. Шомпола бывают внутренние, двигающиеся внутри прокладываемой трубы, и наружные, охватывающие трубу снаружи Шомпола жестко крепятся к напорной балке домкратов, давление от которых к трубам передается через фланец-шайбу и стальной стержень диаметром 50 мм с рукоятью, вставляемый поочередно в сквозные попарно расположенные отверстия.

При использовании шомпола по мере вдавливания звена одновременно с обратным ходом штоков домкратов шомпол выдвигается назад, стержень переставляют в очередное отверстие, и цикл повторяется до тех пор, пока все звено не вдавится в грунт. Затем к нему приваривают следующее звено и его также вдавливают с помощью того же шомпола и т.д. Механический прокол труб с помощью домкратов возможен в песчаных и глинистых грунтах без твердых включений.

Рисунок 10.3. Способы прокола труб

а — общая схема работ; б — прокол установкой ГПУ-600; в — вибропрокол установкой УВВТП-400; г — прокол труб с помощью вибропробойников; f — наконечник; 2, 3 — приямки; 4 — прокалываемая труба; 5 — шпалы; 6 — направляющая рама; 7 — нажимной патрубок; 8 — гидродомкраты; 9 — опорный башмак; 10 — упорная стенка; 11 — насосная станция; 12 — маслопроводы; 13 — нажимная заглушка; 14, 16 — рабочий и приемный котлованы; 15 — обводной лоток; 17 — подвижный упор; 18 — нажимная плита на тележке; 19 — фиксатор; 20 — свая; 21 — лебедка; 22 — рама; 23 — планка; 24 — ударная приставка; 25 — направляющие стержни; 26 — вибрационный механизм; 27 — электродвигатель; 28 — электросварочный агрегат; 29 — причалка; 30 — отвес; 3/ — пневмопро-бойник; 32 — сварка труб

На рисунке 10.3, а показана наиболее распространенная схема бестраншейной прокладки труб (кожухов) способом прокола с применением гидродомкратной установки и комплекта нажимных патрубков. Такие установки, как правило, комплектуются самими строительными организациями.

Для бестраншейной прокладки стальных труб диаметром 104—630 мм на длину до 80 м в грунтах I —IV групп (без крупных включений) способом прокола применяют установки ГПУ-600 (рис. 10.3, б). Установка работает по принципу "шагающих домкратов", что позволяет значительно сократить время рабочего цикла. Вначале путем включения маслостанции гидродомкратами продвигают подвижную нажимную плиту с прокладываемой трубой на длину хода штока домкратов (1,2 м). Затем, после окончания рабочего цикла, подвижной упор освобождают и обратным ходом домкратов подтягивают его вслед за прокладываемой трубой. Указанные операции повторяют до полного внедрения в грунт первого звена прокладываемой трубы, после чего подвижной упор, салазки с домкратами и нажимную плиту возвращают в исходное положение. Далее монтируют второе звено трубы, и цикл работ повторяют и так до полного прокола всего трубопровода.

С помощью прокольной установки Главмосстроя можно прокалывать трубы диаметром 209—426 мм на длину до 45 м в грунтах I —IV групп независимо от его влажности. Установка работает, как и установка ГПУ-600, по принципу "шагающих домкратов".

Гидропроколом трубы прокладывают с использованием кинетической энергии струи воды, выходящей под давлением из расположенной впереди трубы специальной конической насадки. Струя воды, выходящая из насадки под давлением, размывает в грунте отверстие диаметром до 500 мм, в котором прокладывают трубы. Удельный расход воды при этом зависит от скорости струи, напора воды и категории проходимых грунтов.

Вода под напором в горизонтальную скважину подастся центробежными насосами, а откачка воды из котлована производится грязевыми (грунтовыми) насосами. Длина проходок зависит от свойств грунта и диаметра труб. Для труб 100—200 мм максимальная длина скважин достигает 30—40 м, а для труб диаметром 400—500 мм — до 20 м. Наиболее целесообразно применять гидропрокол в легко размываемых {песчаных, супесчаных) грунтах; меньший эффект достигается в глинистых грунтах.

При гидропроколе трубу подают вперед лебедкой, согласуя при этом скорость подачи трубы со скоростью образования скважины, что очень важно. Если скорость подачи трубы будет превышать скорость образования скважины, то конусная насадка может забиться грунтом, а при недостаточной скорости подачи в скважине могут образоваться каверны. При гидропроколе необходимо чаще, чем при любом другом виде прокола, проверять уклон трубы, так как при малейшем отклонении возникают искривления скважины.

Преимущества гидропрокола — относительная простота ведения работ и довольно высокая скорость образования скважины (до 30 м/смену). Существенными его недостатками являются сравнительно небольшая протяженность проходки (до 20—30 м), возможные отклонения от проектной оси и сложные условия работы вследствие загрязненности рабочего котлована. Поэтому гидропрокол целесообразно применять при бестраншейной прокладке труб через различные грунтовые преграды преимущественно в полевых условиях трассы, при достаточной обеспеченности водой и наличии необходимых мест для сброса пульпы вблизи производства работ.

Бестраншейную прокладку трубопровода в несвязных песчаных, супесчаных и плывунных грунтах ускоряют способом вибропрокола. В установках для вибропрокола применяются возбудители продольно направленных колебаний.

Способом вибропрокола можно не только прокладывать трубопроводы диаметром до 500 мм на длину 35—60 м при скорости проходки до 20—60 м/ч, но и извлечь их из грунта.

Наиболее эффективной является ударно-вибрационновдавливающая установка УВВГП-400 конструкции ВНИИГС. При использовании этой установки прокладываемую трубу (кожух) с закрепленным на одном конце инвентарным наконечником другим концом устанавливают в наголовнике ударной приставки вибромолота (рис. 10.3, в). Под действием ударных импульсов в сочетании со статическим вдавливанием с помощью пригрузочного полиспаста секция труб последовательно внедряется в грунт.

Используется также универсальная виброударная установка УВГ-51 (см. рис. 10-4, в) конструкции МИНХиГП им. Губкина, которая предназначена для прокладки труб диаметром до 530 мм способом прокола и диаметром 530—1020 мм способом виброударного продавливания.

При необходимости обеспечения высокой точности проходки способом прокола (с соблюдением заданного уклона трубопровода) осуществляют протаскивание труб (диаметром до 300 мм и длиной до 30 м) через направляющие пионерные скважины (пилот-скважины) с помощью каната и лебедки.

Для бестраншейной закрытой прокладки труб диаметром 63—400 мм широко применяются механические грунтопрокладыватели и пневматические пробойники типов ПР-60 (СО-144), ИП-4605, ИП-4603, ПР-400 (СО-134) и М-130. Механические винтовые прокладыватели, работающие от двигателя внутреннего сгорания, могут прокладывать в глинистых грунтах трубопроводы диаметром до 89— 108 мм при максимальной длине прокола 50—80 м и средней скорости проходки 18—20 м/ч.

Пневмопроходка с помощью указанных пневмопробойников типа "Крот" применяется для устройства сквозных и глухих горизонтальных и наклонных скважин с уплотненными стенками диаметром 63—400 мм и длиной до 40—50 м, через которые прокладывают трубопроводы. Пневмопробойник представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину ударного действия. Его корпус является рабочим органом, образующим скважину, а ударник, размещенный в корпусе, совершает под действием сжатого воздуха возвратно-поступательные движения и наносит удары по переднему торцу корпуса, забивая его в грунт. Обратному перемещению корпуса препятствуют силы трения его о грунт. Благодаря осевой симметрии и значительной длине (1,4—1,7 м) пневмопробойник при движении в грунте сохраняет заданное направление.

Для устройства скважины пневмопробойник запускают в грунт из входного приямка в направлении приемного. В ходе движения пневмопробойник своим коническим передним концом уплотняет грунт, раздвигая его и стороны, и образует скважину. Для восприятия усилий в момент запуска пневмопробойника из приямка и увеличения точности проходки используют стартовые устройства, создающие силы трения на его корпусе (для пнеомопробойников ИП-4603, ИП-4605) либо поджимающие его к забою (СО-134). Для уменьшения искривления скважины в сложных условиях и при значительной длине проходки к пневмопробойнику крепят специальную насадку — удлинитель. При обеспечении точного запуска пневмопробойника отклонение скважины от проектного положения на длине 20 м, как правило, не превышает 0,2—0,3 м по вертикали и 0,05—0,1 м по горизонтали.

При проколе стальных труб с помощью пневмопробойников (рис. 10.3, г) их используют в качестве ударного узла, присоединенного к заднему торцу трубы и забивающему ее в грунт. На переднем торце трубы крепят конусный наконечник. При этом возможны два варианта технологии работ: забивка трубы в грунт и забивка ее в лидирующую скважину (в устойчивых глинистых грунтах). При забивке трубы в грунт пневмопробойник присоединяют к заднему торцу трубы с помощью специальной переходной втулки. Сварные стыки труб по мере их забивки обязательно усиливают продольными накладками (4—6 шт. в зависимости от диаметра) длиной 200—300 мм, расположенными равномерно по окружности. Особое внимание при стыковке следует обращать на соосность секций трубопровода.

С помощью пневмопробойника можно заменять старые трубы подземной прокладки новыми того же или большего диаметра. Для этого первую секцию нового трубопровода присоединяют к удаляемому (в случае разных диаметров — с помощью конического переходника), а старую трубу по мере выхода в приемный приямок обрезают и удаляют. Пневмопробойником можно также извлекать из грунта стальные трубы диаметром до 800 мм. Длина извлекаемых труб зависит от грунтовых условий (сцепления грунта с поверхностью трубы). При извлечении труб из грунта пневмопробойник используют в качестве ударного механизма, прикрепленного к переднему торцу трубы с помощью специального приспособления.

Ширину подводных траншей на мелководных и приурезных участках следует принимать с учетом ширины и осадки грунторазрабатывающего судна (с запасом под днищем), возможных колебаний уровня воды, а также перемещений обслуживающих средств (грунтоотвозных шаланд, буксиров и др.). Запас под днищем следует принимать не менее 0,5 м для малых земснарядов и 1,0 м для больших. Крутизну откосов подводных траншей, включая урезные участки, следует принимать по таблице 1.

 

Таблица 1- Крутизна откосов подводных траншей

Наименование и характеристики грунтов	Крутизна откосов подводных траншей при глубине траншеи, м
	до 2,5 вкл.		более 2,5
1	2		3
Пески пылеватые и мелкие	1:2,5		1:3,0
Пески средней крупности	1:2,0		1:2,5
Пески неоднородного зернового состава	1:1,8		1:2,3
Пески крупные	1:1,5		1:1,8
Гравийные и галечниковые	1:1,0		1:1,5
Супеси	1:1,5		1:2,0
Суглинки	1:1,0		1:1,5
Глины	1:0,5		1:1,0
Предварительно разрыхленный скальный грунт	1:0,5	1:1,0
Заторфованные и илы	1:2,0	1:2,5

Способы выполнения земляных работ на пойменных, береговых и русловых участках переходов должны определяться проектом в зависимости от рельефа берегов и поймы, обводненности участков, времени года (сезонности работ), характеристики грунтов (наличия и категории мерзлых и скальных грунтов); наличия специальной землеройной техники; объемов работ и сроков их выполнения. При работе машин на склонах следует учитывать возможность их опрокидывания или скольжения по уклону и обеспечивать соответствующие меры для устойчивости, в соответствии с требованиями. Крутизна откосов обводненных береговых траншей должна приниматься по таблице 2.

Таблица 2 - Крутизна откосов обводненных береговых траншей

Наименование и характеристика грунтов	Крутизна откосов обводненных береговых траншей при глубине траншеи, м
	до 2 вкл.	более 2
Пески мелкие	1:1,50	1:2,00
Пески средней зернистости и крупные	1:1,25	1:1,50
Суглинки	1:0,67	1:1,25
Гравийные и галечниковые	1:0,75	1:1,00
Глины	1:0,50	1:0,75
Предварительно разрыхленный скальный грунт	1:0,25	1:0,25
Примечание - Крутизна откосов дана с учетом наличия грунтовых вод.

Способы разработки подводных траншей через водные преграды должны определяться в зависимости от ширины реки, скорости течения и категории грунтов на дне. Разработка, в основном, выполняется одноковшовыми экскаваторами, устанавливаемыми на временных дамбах, перемычках, сланях или понтонах. В качестве средств для выполнения подводно-технических работ могут применяться малогабаритные гидромониторные, грунтососные и канатно-скреперные установки. На реках с глубиной воды до 0,5 м и с плотными донными грунтами для разработки траншей допускается применять экскаватор, оборудованный обратной лопатой с перемещением по дну реки. При глубине воды более 0,5 м и скорости течения от 0,1 м/с до 0,3 м/с на слабых грунтах экскаватор должен работать с насыпной дамбы. При глубине воды 1,5 м экскаватор или грейфер может работать с плавсредств (понтоны). На реках шириной до 30 м при глубине до 1,5 м траншеи разрабатывают экскаватором поочередно сначала с одного, а затем с другого берега. При наличии на переходе скальных грунтов применяется предварительное рыхление. На реках шириной более 30 м и глубиной до 1,5 м подводные траншеи разрабатывают при одновременной работе двух экскаваторов с отсыпной дамбы или экскаваторами с устройством временного обводного русла. Разработку траншей гидромониторами следует производить в легкоразмываемых грунтах со складированием их в прибрежные приямки (на одном или обоих берегах) и дальнейшим перемещением на берег. При разработке траншей на реках заносимость траншей донными наносами определяется проектом и уточняется в ППР на основе контрольных гидрометрических измерений, проведенных подрядчиком перед началом земляных работ. При этом заносимость траншей на реках следует учитывать для легкоразмываемых донных отложений (мелкозернистых и среднезернистых песков) при средних скоростях течения не менее 0,5 м/с. Разработку подводных траншей при расположении в техническом коридоре двух или более ниток трубопроводов следует начинать с нижней по течению нитки трубопровода.

При строительстве переходов трубопроводов через водные преграды допускается разработку подводных траншей осуществлять путем выемки грунта из-под предварительно уложенного на дно трубопровода для его заглубления методом подсадки. При этом в технологической карте должны быть указаны очередность технологических операций, величина допустимого заглубления трубопровода (исходя из его напряженного состояния) за одну проходку и число проходок, необходимых для полного заглубления трубопровода на проектные отметки. При этом подводная плеть не должна быть состыкована с береговыми трубопроводами. Возможность выполнения буровзрывных работ и их сроки определяются требованиями природоохранных, рыбоохранных и других заинтересованных организаций и согласовываются подрядчиком с этими организациями. Величину заряда, необходимую для рыхления грунта при устройстве подводных траншей следует определять расчетом, исходя из физико-механических характеристик скальных грунтов, глубины траншеи, характера и мощности залегаемого сверху слоя наносов. Безопасные расстояния до близлежащих подводных сооружений должны определяться организацией, ведущей взрывные работы по методике, изложенной в ПБ 13-407-01 (раздел 8). Разработку подводных траншей следует производить с учетом характера водной преграды, типа грунторазрабатывающего земснаряда, ограничений, связанных с требованиями заинтересованных организаций, сроков и объемов выполняемых работ. Способ транспортировки грунта (в береговые карты намывкой или в подводные отвалы) определяется типом земснаряда;

- землесосные снаряды - рефулирование или отгрузка в шаланды;

- многочерпаковые снаряды - отгрузка в шаланды;

- одночерпаковые - отгрузка в шаланды или в отвал.

Засыпка подводной траншеи может производиться путем:

- рефулирования грунта земснарядами по пульпопроводу;

- транспортирования грунта и засыпки траншей саморазгружающимися шаландами;

- транспортирования грунта баржами с выгрузкой его грейфером в траншею или отвалы;

- сброса грунта с баржи-площадки бульдозером;

- перекачивания грунта из барж грунтососами;

- сталкивания грунта с береговых отвалов бульдозером;

- сброса грунта в воду самосвалами зимой со льда достаточной несущей способности.

Способы засыпки траншей и закрепления грунта в каждом конкретном случае должны определяться проектом и учитывается при разработке ППР.

Подводные земляные работы в зимних условиях допускается выполнять:

- земснарядами, работающими в прорези льда;

- грунторазрабатывающими установками, установленными на льду (гидромониторами, грунтососами, экскаваторами);

- скреперными установками.

Работу земснарядов в зимних условиях в ледовой прорези следует предусматривать только на приурезных участках при значительных объемах подводных земляных работ, без выполнения которых нельзя уложить трубопровод в требуемые сроки. В ППР должны быть предусмотрены специальные инженерно-технические мероприятия по поддержанию прорези и транспортировке грунта в отвалы.

 

Рисунок 10.4 схема перемещения

Несмотря на появление новых технологий по наклонному подземному бурению в большинстве строительных управлений при строительстве подводных переходов применяют старые классические технологии, при которых земснарядами разрабатывают подводную траншею и протаскивают дюкер путем его постепенного наращивания.

Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки.

Техника для подземного наклонного бурения в основном импортная, дорогая. Не каждое строительное управление может себе это позволить. Кроме того, пока отсутствует достаточный опыт работы на многочисленных малых переходах, трудно оценить целесообразность применения этого метода.

Поэтому в ближайшие 10 – 15 лет подводные переходы в основном будут строиться установившимся годами методом подготовки подводных траншей земснарядами и протаскиванием дюкера с постепенным наращиванием.

Теперь, подробнее об опыте строительства подводных переходов.

Подготовку траншеи и дюкера проводят таким образом, чтобы к моменту готовности дюкера, была бы готова и подводная траншея. Задержка в подготовке траншеи ведет к срыву сроков строительства и вынужденному простою рабочих, готовящих дюкер. Преждевременная готовность траншеи, при которой дюкер еще не готов, приведет к замыву ее русловой части. Поэтому, еще при составлении проекта организации работ (ПОР), необходимо точно рассчитать время как наземных, так и подводных работ.

При осуществлении земляных работ по подготовке траншеи, необходимо максимально использовать сухопутную строительную технику (бульдозеры, экскаваторы), выполняя срезки на урезах, с целью уменьшения объемов подводно-технических работ. После осуществления срезок, земснарядами выполняют подводные работы в береговых частях траншеи. И лишь в последнюю очередь, согласовав время подготовки дюкера, приступают к разработке русловой части для того, чтобы закончить эту работу сегодня и завтра утром начинать уже «протаскивать» дюкер.

При строительстве малых переходов, некоторые строительные управления успешно ведут работы в зимний период, по льду. При этом применяют как гидромониторы, которые размывают грунт и извлекают его на лед (так называемый «ямочный способ», через майны во льду), так и малогабаритные земснаряды, оборудованные для условий зимней эксплуатации потокообразователями и ледорезными машинами для нарезания майны по ходу земснаряда.

Проведение работ в зимних условиях имеет ряд преимуществ. Во-первых, там, где весной и летом стояла вода, и не было дорог, есть возможность доставки строительных материалов и техники по «зимнику» до стройплощадки. Во-вторых, уровень воды занижается настолько, что часть подводных работ на урезах становится сухоройной, а необходимую глубину подводной траншеи можно обеспечить с помощью малогабаритного земснаряда с короткой рамой.

Строительство дюкера.

Строительство дюкера – работа ответственная и почти всегда срочная. В створе подводного перехода, как правило, на низком пологом берегу обустраивают стройплощадку. Там же зачастую находится и городок «подводников», как принято называть строителей подводных переходов.

Рисунок 10.5 Строительство дюккера

На стройплощадке устанавливают стенд для сварки труб, складируют футеровочную рейку, изоляционные материалы и чугунные пригрузы.

Основная строительная техника – бульдозер, экскаватор и трубоукладчики.

После проведения проверки на наличие дефектов, трубы (длиной по 12 метров) сваривают в короткие плети из трех труб по 36-40 метров. Потом сваривают трехтрубки в плеть длиной 250-300 метров. В таком виде их зачищают изоляционно-очистными машинами до металлического блеска, праймируют жидким битумным раствором, изолируют пленкой ПХВ в два слоя, покрывают еще двумя слоями бризола для защиты, одевают по всей окружности в маты и обвязывают катанкой (проволока 4-6 мм). Теперь, если это нефтепровод, то плети дюкера готовы к протаскиванию. А если это газопровод, то его еще необходимо балластировать бетонными или чугунными пригрузами, с тем, чтобы дюкер в воде имел отрицательную плавучесть.

В зависимости от общей длины дюкера (иногда более двух километров), количество протаскиваемых плетей длиной 250-300 метров может быть от одного до 10 единиц.

Если эта труба, предположим, имеет диаметр 1420 мм, то вес балластированной плети длиной 250 метров будет составлять 560 тонн. Для того, чтобы поднять и протащить к створу такой дюкер, необходимы минимум 7 трубоукладчиков «Камацу» или «Катерпиллер» грузоподъемностью не менее 90 тонн каждый.

Среди отечественных производителей наиболее распространенные трубоукладчики Т-35-60 грузоподъемностью 35 тонн. Для такой работы их понадобиться не менее 16 единиц. Не говоря уже об остальных издержках, только их доставка по железной дороге, по два «трубача» на платформу, обойдется для предприятия значительной суммой.

Строительство подводных переходов без трубоукладчиков невозможно, но их количество на участке можно свести к минимуму при использовании средств малой механизации, основным из которых является Устройство для протаскивания дюкера (УПД), и грамотной организации труда.

УПД представляет собой сборные секции рельсового пути, соединенные между собой, длиной до 500 метров, а также грузовых тележек, к которым подвешивается дюкер. Его не надо «таскать», просто придерживать на лебедке, пропуская медленно в створ перехода. При перевозке 500 метров рельсового пути с тележками в разборном виде потребуется максимум два железнодорожных вагона.

1.3 Способ продавливания

Прокладка трубопроводов продавливанием наиболее приемлема при устройстве переходов подземных коммуникаций диаметром более 800 мм под дорогами. При данном способе в результате разработки грунтов в забое и систематического его удаления из выработки и продвижения прокладываемой трубы преодолевается усилия трения грунта по наружному ее контуру и врезания ножевой части

в грунт. Способом продавливания ведут прокладку не только стальных труб, но и железобетонных коллекторов и тоннелей из элементов различной замкнутой по периметру формы.

Для продавливания труб или элементов коллекторов н тоннелей применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомратов усилием 50—300 тс каждый с ходом штока 1,1—2,1 м. На практике для продавливания труб применяют установки с использованием гидродомкратов ГД-170/1150, ГД-170/1600 или ГД-500/600 (см. табл. 9.4) и насосов высокого давления ЗШ-НВД, Г-17, ГБ-351 или Н-403. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия для продавливания трубопровода.

Поскольку при продавливании труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют особо мощные нажимные установки из нескольких домкратов, способных создавать усилия более 10 000 кН, для них необходимы прочные упорные стенки. Длина рабочих котлованов для продавливания труб диаметром 720—1420 мм составляет 10—12 м, а глубина их равна глубине заложения трубопровода или коллектора плюс 0,2 м. Ширина котлована в зависимости от диаметра продавливаемых труб принимается: для труб диаметром 720 мм - 2,8 м; 820 м - 2,9; 920 мм - 3; 1020 мм - 4; 1220 мм - 4,5 и 1420 мм - 5 м. Приемный котлован служит для отсоединения рабочего органа или кольцевого ножа после продавливания трубопровода, что обусловливает его размеры и тип крепления.

Нажимное устройство состоит из силовой установки и приспособлений, передающих усилие на продавлив