Разработка принципиальной схемы разработки подводной траншеи и прокладки газопроводов через водные преграды

 

 

Рис. 2. Расположение отвалов извлеченного грунта в границах рабочей полосы:

1 - траншея; 2 - берма; 3 - экскаваторный  отвал; 4 - бульдозерный отвал; 5 - отвал  плодородного

грунта (для рекультивации)

 

Для разработки мягких грунтов  используются землесосные снаряды, эжекторные и гидромониторные установки, а для разработки тяжелых грунтов (глин) – черпаковые земснаряды, КСУ и экскаваторы. При разработке траншей в мерзлых и скальных породах или тяжелых глинах, находящихся, как правило, под слоем наносных грунтов, должны удаляться сначала легкие наносные грунты (при большой их толщине), а затем, после предварительного рыхления, твердые породы (рис.3)

Рис. 3. Схема разработки предварительно разрыхленного взрывами мерзлого (скального)

грунта с помощью  экскаватора на понтоне:

1 - трактор-тягач; 2- отвал  разработанного грунта, разрыхленного  взрывом; 3 - траншея;

4 - смотровые люки на  понтоне; 5 - экскаватор фирмы "Като" с удлиненной рукоятью;

6 - страховочные тросы; 7 - понтонная переправа ПП-90 со смещенной средней секцией;

8 - гашевые тросы; 9 - разрыхленный  взрывом грунт.

 

Разработка подводных  траншей земснарядами производится одновременно со сбросом грунта на дно реки (водоема) по рефулеру, с отвозом и укладкой грунта в подводные отвалы шаландами или транспортированием его на берег пульпопроводами.

Способ удаления грунта определяется в соответствии с требованиями ПСО

и согласованиями всех заинтересованных организаций и сроками производства работ и уточняется в ППР. В качестве основных средств для транспортирования грунта при разработке траншеи в зависимости от расположения и удаленности отвалов, учета требований судоходных организаций, природоохранных и других органов следует принимать шаланды или пульпопроводы. Тип и количество шаланд, длина пульпопровода определяются типами земснарядов, дальностью транспортировки грунта, объемами его разработки и другими условиями.

 

4. Монтаж подземных газопроводов

Трубы, поступающие на монтаж, рекомендуется защищать от попадания в их полость грязи, снега и посторонних предметов.

Трубы и трубные секции на строительной полосе рекомендуется  раскладывать с использованием подкладок (раскладочных лежек), исключающих прямой контакт между телом трубы  и грунтом, с целью обеспечения сохранности тела трубы и изоляционного покрытия, снижения вероятности попадания в полость труб влаги, снега, грязи, возможности использования при монтаже газопровода помимо клещевых захватов еще и мягких монтажных полотенец, несмерзания труб (по нижней образующей) с грунтом, возможности выполнения опережающей подготовки кромок труб под их сборку без использования трубоукладчика.

В качестве раскладочных лежек могут быть использованы деревянные брусья с выемкой по форме трубы, которая располагается в средней части лежки. Размеры лежек выбираются на стадии разработки проекта производства работ (ППР). При этом учитываются: диаметр труб, длина трубных элементов (одиночных труб или секций), грунтовые условия, вспомогательное технологическое назначение этих устройств и т.п.

Сборку труб (секций) в  плети на трассе выполняют так, чтобы  пристыковываемая труба, поддерживаемая в своей средней части трубоукладчиком, одним из концов (тем, который участвует в сборке) вошла в надежный неподвижный контакт с торцом наращиваемой плети. Такое положение фиксируется внутренним центратором. Плеть при сварке не должна подвергаться подвижкам; выполнение такого условия может быть достигнуто применением инвентарных монтажных опор, которые, полностью воспринимая вес плети, надежно фиксируют ее пространственное положение.

После сварки корневого  слоя шва под свободный конец  трубы (секции) устанавливают (подводят) очередную монтажную опору. Далее  осуществляют сварку заполняющих и  облицовочного слоев; при этом положение  всей плети, включая пристыковываемую трубу, является строго фиксированным по отношению к монтажным опорам.

Во избежание возникновения  чрезмерных остаточных напряжений в  стенках труб не допускается изгибать или нагревать трубы с целью  достижения требуемого сварочного зазора, а также обеспечения их соосности. Исключение составляют те случаи, когда перечисленные выше воздействия специально предусмотрены технологией монтажа, например при сборке замыкающего стыка возле компенсатора, и в других аналогичных случаях.

Если зона расположения захлесточного стыка совпадает с местом, где меняется номинальная толщина стенки труб, то стык захлесточного соединения не должен

включать в себя трубы с разной толщиной стенки. В указанных случаях  захлесточный стык выносят в то место, где расположены равнотолщинные трубы; при этом к концу одной плети заранее приваривается труба или секция с толщиной стенки, соответствующей по этому параметру трубам смежной плети.

Захлесточное соединение должно быть полностью закончено  сваркой (включая облицовочный слой шва), прежде чем трубоукладчики начнут опускать приподнятый для монтажа захлеста участок газопровода. Во время производства сварочных работ не рекомендуется производить изменения технологических параметров той монтажной схемы, которая была зафиксирована к моменту завершения сборки захлесточного стыка.

Не рекомендуется оставлять  незаконченными сварные соединения захлестов, т.е. устраивать длительные перерывы в работе, когда стыкуемые  плети с незавершенным сваркой  стыком находятся на весу.

На участках упругого изгиба сборка и сварка труб ведутся сначала напрямую, при этом все кольцевые стыки в зоне предстоящего изгиба плети полностью завариваются всеми слоями шва, и лишь после этого допускается приложение к плети изгибающих усилий. Контроль качества стыков на таких участках производится после выполнения изгиба.

Приварка патрубков ответвлений  газопровода в местах расположения заводских швов не допускается. Расстояние между заводским продольным швом газопровода и швом приварки патрубка составляет не менее 50 мм.

 

5. Балластировка газопроводов на подводных и пойменных участках переходов

На русловых участках подводных переходов для балластировки  трубопроводов, укладываемых в траншеи, применяются кольцевые утяжелители, изготовленные из чугуна, железобетона, шлакового литья, либо сплошные бетонные покрытия. На пойменных и прибрежных участках подводных переходов применяют отдельные бетонные грузы или анкера.

Состав бетона (обычного или тяжелого) должен обеспечивать заданные проектом и ТУ объемную плотность, марку по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

Выбор способа балластировки  газопровода и типа конструкций  балластных грузов (или устройств), определение их количества производится проектной организацией и отражается в проекте. Исходя из диаметра газопровода и расчетных нагрузок, действующих на него, геологической характеристики дна водной преграды, участка перехода (русло, пойма, прибрежная часть), технологии укладки трубопровода, непрерывности доставки грузов на переход и других условий.

Кольцевые утяжелители, состоящие из двух полуколец, охватывающих трубопровод, соединяются между собой посредством болтов и гаек. Навеска и закрепление утяжелителей производятся на берегу. Выполнение этих операций водолазами не допускается. Навеска пригрузов производится после покрытия трубы сплошной футеровочной рейкой. Защита трубопровода ковриками из футеровочной рейки под пригрузами применяется в тех случаях, когда отдельные пригрузы, установленные на трубопроводе, располагаются на больших

 

 расстояниях друг от друга, например, на приурезных участках перехода.

При балластировке подводных  трубопроводов наряду с утяжеляющими кольцевыми пригрузами может быть применено сплошное обетонирование труб. Трубы с таким покрытием готовятся в заводских условиях или на крупных региональных базах строителей. Конструкция бетонного покрытия труб (толщина, марка бетона, вид заполнителя) определяется проектом.

Балластировка газопровода  на сухих пойменных и береговых  участках переходов одиночными грузами выполняется после укладки трубы в траншею трубоукладчиками. Установка грузов производится сразу после укладки трубы теми же трубоукладчиками или кранами (рис.4.).

 

Рис 4. Схема баллансировки трубопровода утяжелителями УБО:

1 - утяжелитель, 2 - соединительный пояс; 3 - футеровочный мат; 4 - защитный коврик,

5 - трубопровод, 6 - траверса, 7 - отвал грунта

 

 

6. Укладка трубопровода
1. Укладка открытым (траншейным) способом

При выборе траншейного  способа укладку трубных плетей в подводную траншею возможно производить протаскиванием забалластированной плети по дну подводной траншеи, погружением плавающей на поплавках забалластированной плети на дно подводной траншеи или же путем залива полости водой с последующей ее балластировкой.

Технологические параметры укладки (нагрузки на грузоподъемные средства, их расстановка вдоль газопровода, величина опуска) указываются в ППР исходя из допустимых строительных напряжений в стенке трубы и нагрузок. При определении нагрузок учитываются масса трубы (с балластировкой или без балластировки), сила воздействия потока воды, грузоподъемность поплавков и их количество, усилия тяговых средств (при протаскивании).

Укладка способом протаскивания  осуществляется при наличии пологих  берегов, наличии площадки достаточных  размеров для размещения протаскиваемой плети, достаточной прочности труб в следующей последовательности:

- установка тяговых  средств;

- подготовка трубной  плети к протаскиванию (приварка  оголовка, навеска балластных грузов (при необходимости) и футеровка);

 

 

 

- установка спусковой  дорожки (при необходимости);

- укладка плети в  створ перехода (на спусковую  дорожку);

- навеска поплавков  (при необходимости);

- протяжка тяговых  тросов;

 

- протас кивание всей  плети или отдельных секций  с их соединением в плеть;

- контроль положения уложенной  плети в подводной траншее.

Поплавки навешиваются на плети больших диаметров для  уменьшения веса труб (отрицательной  плавучести) и после укладки подлежат отстроповке с помощью специальных  устройств. В качестве спускового пути может быть использована заполненная водой траншея, разработанная в пойменной части водоема, а в качестве тяговых – лебедки или гусеничные тягачи, работающие в сцепе. Если тягачи не могут перемещаться в створе перехода, то используется заякоренный блок для изменения направления тягового троса. Если тяговых усилий тяговых средств недостаточно, то плеть на берегу приподнимают с помощью кранов-трубоукладчиков.(рис.5)

Рис.5. Схема прокладки тягового троса с плавучей площадки:

1 - плавплощадка ПП-90; 2 - буксирный катер; 3 - тяговый трос; 4 - створ перехода; 5 – створные знаки

 

Укладка плети способом погружения плавающей на поплавках  забалластированной плети осуществляется в следующей последовательности:

- подготовка трубной  плети на берегу;

- навеска балластных грузов и поплавков;

- сплав плети с помощью  кранов-трубоукладчиков;

- установка плети в  створе перехода (якорение) с помощью  плавсредств;

- погружение плети  путем отстроповки поплавков;

- контроль положения  плети в подводной траншее.

Укладка способом погружения плавающей плети путем залива полости водой с последующей балластировкой осуществляется в следующей последовательности:

 

 

- подготовка плети  на берегу к сплаву;

- приварка вентилей  на концах для залива воды  и выпуска воздуха (на противоположном  берегу);

- заполнение плети  водой и ее погружение с  одновременным выпуском воздуха  через вентиль;

- окончательная балластировка  плети;

- контроль положения  плети;

- вытеснение воды сжатым  воздухом (путем пропуска поршней);

- осушка полости плети.

Если водная преграда является судоходной, то по договоренности с судоходной компанией устанавливается перерыв в судоходстве на время укладки газопровода способом сплава или же из-за большой глубины водной преграды могут возникнуть недопустимые напряжения в стенках трубы при погружении, рекомендуется уменьшить начальную плавучесть плети за счет балластировки до требуемой расчетной величины или же приложить продольное растягивающее усилие к укладываемой плети.

Засыпка подводного газопровода  производится после контрольных промеров положения газопровода и их сопоставления с проектными данными и может выполняться рефулированием местного грунта земснарядами или землеройными машинами с плавучих средств.

 

2. Укладка закрытым способ с использованием метода 
   наклонно-направленного бурения (ННБ)

Применение данного  способа при строительстве подводных  переходов позволяет прокладывать газопроводы ниже прогнозируемого уровня изменения русла, исключить выполнение дноуглубительных, подводных, водолазных и берегоукрепительных работ, которые составляют более 50% стоимости строительства подводного перехода,снизить стоимость строительства подводного перехода, исключить необходимость балластировки газопровода и не нарушать рыболовный режим водоема, а так же сохранить естественно-экологическое состояние водоема.