Прокладка трубопроводаПрокладка трубопровода — прокладка инженерных сетей или отдельных трубопроводов для подачи из одной точки в другую необходимого вещества — жидкости (нефти, воды, бытовых и промышленных канализационных стоков, включая продукты питания — алкоголь, молоко и др.), твёрдых веществ (уголь и др.), газа, либо энергии — электричества. При изменении прокладки трубопровода, если требуется выполнение входа в землю или выход из земли трубопроводом либо требуется специальное сооружение (защитный кожух, мост, балка и др.) в связи с препятствием (овраг, река и др.), то такая часть прокладки трубопровода вместе с сооружением называется трубопроводным переходом. Общая классификацияВ зависимости от интенсивности движения транспорта, категорий дорог, диаметра трубопровода, методов производства работ, грунтовых условий прокладку трубопроводов производят методами: открытым, скрытым и закрытым[1]. В зависимости от местоположения трубопровода прокладку различают: надземную, подземную, подводную. Открытая прокладкаОткрытая прокладка труб выполняется по существующим или специально возведённым строительным конструкциям (стенам, опорам, эстакадам) или в проходных и полупроходных каналах и галереях), в траншее (под землёй) или по грунту (на земле) следующим образом[1]:
Открытый способ строительства переходов под автомобильными дорогами включает следующие способы организации работ[2]:
При пересечении дорог в сложных географических и гидрологических условиях может быть применено строительство тоннелей открытым способом. Например, такой переход был сооружён на нефтепроводе Каспийского трубопроводного консорциума при пересечении автодороги Краснодар — Новосибирск[2]. Доступ к трубам в процессе производства работ и эксплуатации свободен[1]. Прокладка труб производится в соответствии с проектом производства работ, разработанным на основе рабочей документации проекта и действующих норм[3]. Земляные работы по разработке траншей и котлованов производятся в соответствии с правилами производства и приёмки земляных работ с соблюдением требований[3]:
Перед укладкой трубы, соединительные детали и элементы тщательно осматриваются с целью обнаружения трещин, сколов, глубоких надрезов, проколов, вырывов и других повреждений защитной оболочки[3]. После гидравлического испытания трубопровода производится его засыпка и уплотнение мест стыков с последующей равномерной засыпкой траншеи экскаватором слоем местного грунта толщиной 0,3 м с разравниванием грунта вручную и ковшом экскаватора[3]. Скрытая прокладкаСкрытая прокладка — укладка труб в траншеях и непроходных каналах (в грунте или в строительных конструкциях зданий — стенах, подполье и т. п.)[1]. Доступ к трубам возможен во время эксплуатации только после вскрытия соответствующих конструкций[1]. Закрытая прокладкаЗакрытым способом трубы прокладывают без вскрытия грунта, такая прокладка называется «бестраншейной»[англ.] и производится одним из методов[1][2]:
Выбор бестраншейного способа прокладки труб зависит от диаметра и длины трубопровода, физико-механических свойств и гидрогеологических условий разрабатываемых грунтов и применяемого оборудования[2]. Закрытая прокладка трубопровода может применяться под водой, в болотах и в других условиях, когда доступ к трубам после укладки невозможен или затруднён[1]. Рекомендуемые способы бестраншейной прокладки трубопроводов[2]:
Надземная прокладкаНадземная прокладка трубопровода в условиях Коми АССР показала ряд эксплуатационных преимуществ: увеличение надёжности, простота надзора, облегчение ремонта и удлинение срока службы. Эксплуатация подвесных газопроводов в условиях Севера доказала надёжность и целесообразность надземной прокладки трубопроводов там, где подземная прокладка затруднительна. Ведение работ при надземной прокладке возможно круглый год, а на болотах особенно целесообразно вести работы зимой.[4] Надземная прокладка трубопроводов производится на участках с любым рельефом, наиболее целесообразное применение на трассах, пересекающих территории с изрезанным рельефом, большим количеством рек, озёр и т. п., на просадочных многолетнемёрзлых грунтах и в других сложных условиях[5]. При надземной прокладке трубопроводов применяют[6]:
В зависимости от вида прокладки и/или перехода, конструкция трубопровода может быть: Бестраншейная (подземная) прокладка
Схему прокладки подземных трубопроводов принимают такой же, как и надземных трубопроводов с компенсационными участками[9]. Подземные трубопроводы, лежащие на сплошном основании и засыпанные землёй, различают по расчётным схемам в зависимости от наличия или отсутствия поперечных колец жёсткости и длины трубопровода[9]. Метод «труба в трубе»Метод прокладки «труба в трубе» применяется в двух случаях: когда необходимо восстановить старый изношенный трубопровод, либо, когда требуется защита трубопровода от химических или механических воздействий. Релайнинг — один из вариантов прокладки новых труб в старом трубопроводе; это бестраншейный метод санации и восстановления трубопроводов, когда новый трубопровод прокладывается внутри существующего без раскрытия (или с частичным раскрытием), а также без демонтажа старого трубопровода. Для предотвращения быстрого изнашивания труб от механических и других воздействий на переходах через препятствия (реки, озёра, автомобильные дороги, железнодорожные пути и т. д.) их прокладывают в защитных кожухах, то есть прокладка трубы производится внутри другой трубы большего диаметра, не менее чем на 200 мм. В технической литературе кожух также называют «чехлом», «футляром» или «патроном». Метод «прокола»Выделяют несколько методов прокола: вибро-, гидропрокол, прокол с помощью грунтопрокалывателя, прокол механический с помощью гидравлического домкрата, пневмопробивка с помощью пневмопробойника. Прокол — это образование отверстий за счёт радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником[10]. Применяются различные по форме наконечники, наиболее распространённые из них в виде прямого кругового конуса, при использовании которых создаётся минимальное сопротивление грунта проколу[2]. От угла заострения наконечника существенно зависит усилие прокола[2]. Прокол механический гидравлическим домкратомВдавливание производят с помощью гидравлического домкрата. В котловане укладывается звено трубы с наконечником и после выверки домкратом вдавливается в грунт на длину хода штока. После возврата штока в начальное положение на его место вводится нажимной патрубок (шомпол), и процесс повторяется. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную длину шомпол убирается, в котлован опускается следующее звено и приваривается встык к уже задавленному в грунт. Далее задавливается наваренное звено, и цикл повторяется до прокола на всю длину участка. За каждый цикл труба продвигается на 150 мм.[10] Создание нажимного усилия на задний торец футляра вместо домкрата может быть обеспечено тяговым усилием лебёдки или трактора с помощью тросов или полиспастов. Вместо длинного шомпола-толкателя также применяются короткие нажимные патрубки с фланцами, длина которых равна величине хода штока домкрата. В этом случае после прокола грунта на длину хода шток домкрата возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют очередной нажимной патрубок для продолжения процесса прокола[11]. Способом прокола прокладываются трубы диаметром до 500 мм на длину 30—40 м со скоростью проходки 2—3 м/ч, величина усилий, необходимых для прокола, в зависимости от свойств грунтов и диаметров труб составляет 50—300 т[11]. Метод практикуется в хорошо сжимаемых грунтах, отверстия прокалывают для труб диаметром 100—400 мм на глубине более 2,5—3 м[10]. В мало сжимаемых грунтах (песок, супесь) для обеспечения устойчивости стенок дополнительно к горизонтальному усилию применяется поперечное и вибрационное воздействие, при этом диаметр отверстия выполняется до 300 мм[10]. ПневмопробивкаПневмопробивка производится с помощью специального проходческого снаряда виброударного действия — пневмопробойника, впервые предложенного Сибирским отделением Академии наук СССР[12], который позволяет проходить скважины до 50 м для трубопроводов до 400 мм включительно[10]. Агрегат представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину, корпус которой является рабочим органом, образующим скважину[10]. Ударник под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения и наносит удары по переднему внутреннему торцу корпуса, забивая его в грунт[10]. Метод «продавливания»При использовании метода продавливания, прокладываемую трубу с открытым концом, снабжённую «ножом», вдавливают в массив грунта, а грунт, поступающий в трубу в виде плотного керна (пробки), разрабатывают и удаляют из забоя[2]. При продвижении трубы преодолевают усилие трения грунта по наружному её контуру и врезания ножевой части в грунт. Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырёх, восьми и более гидродомкратов усилием в 50—300 т каждый с ходом штока в 1,1—2,1 м, работающие от насосов высокого давления[2]. Метод «бурения»Бурение применяется для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 0,8—1,0 м на длину до 100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от мотора, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться посредством шнековой установки или гидромеханическим методом.[10] При бурении породу разрушают механическим или физическим воздействием[10]. Механическое бурение ведут тремя основными способами: вращательным, ударным, ударно-вращательным и вибрационным[13]; физическое бурение ведут способами: термический, гидравлический, электрогидравлический, плазменный, ультразвуковой и др[10]. Метод «микротоннелирования»Микротоннелирование — автоматизированная проходка тоннеля с продавливанием трубной конструкции обделки, выполняемая без присутствия людей в выработке[14]. Это бестраншейный метод прокладки трубопроводов и коммуникаций с помощью специальных домкратных станций, когда труба «продавливается» сквозь грунт от одной станции до другой с помощью специального тоннелепроходческого щита, также называемый — буром (бурошнековое бурение) на расстояние 100—120 м[15], который при работе смешивает породу с водой и транспортируется системой очистки на поверхность, где она сепарируется. Технология микротоннелирования позволяет прокладывать подземные коммуникации в районах плотной застройки, или местности пересечённой транспортными и иными коммуникациями. Работы проводятся в водонасыщенных, нескальных и скальных грунтах, в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки, щебня в виде прослоя и валунов. Прокладка выполняется по прямолинейной и криволинейной в профиле и плане трассе. За щитом с помощью домкратов продавливаются трубы: стальные, стеклопластиковые, керамические, бетонные, железобетонные или полимербетонные со специальными стеклопластиковыми муфтами, оказывающими незначительное сопротивление при продавливании труб в скважине[15]. Для строительства канализационных коллекторов обычно применяются трубы с внутренней изоляцией из полиэтилена, что увеличивает срок службы сооружения в 3—5 раз. Осуществляется прокладка с помощью двух котлованов: стартового и приёмного, глубина которых соответствует глубине прокладки. В стартовом котловане устанавливается мощная домкратная станция, на которую помещается проходческий щит. С помощью домкратов осуществляется проходка щита в грунте на его длину, после чего на домкратную станцию помещается отрезок трубы продавливания той же длины, и процесс повторяется. После наращивания став труб отдельными отрезками производится дальнейшая проходка до выхода щита в приёмный котлован. После этого щит демонтируется, а трубы остаются в земле.[16] Изменяя типоразмер проходческого щита, можно осуществить прокладку подземных микротоннелей различного внутреннего диаметра — от 250 мм до 3600 мм с глубиной залегания до 30 м. Минимальная глубина залегания верха трубопровода относительно поверхности грунта должна быть не менее 1,5—2 диаметров трубы[15]. Расстояние между прокладываемым трубопроводом и уже расположенными коммуникациями и сооружениями должно быть не менее 1 м[15]. Щитовая проходка применяется в полускальных и скальных грунтах, где невозможно применить другие способы, при этом используют бетонные или железобетонные трубы[15]. Первая часть бурового снаряда может отклоняться на несколько градусов по вертикали и горизонтали (до 13 мм на 200 м), что требует постоянной корректировки направления бурения. Точность проходки достигается компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита[15]. Процесс бурения контролируется с поверхности оператором при помощи навигационного комплекса[15]. Технология микротоннелирования позволяет прокладывать коммуникации и трубопроводы с помощью коллекторов небольших диаметров в грунте любой сложности — от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород[16], в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки, щебня в виде прослоя и валунов[15]. Передовая система управления тоннелепроходческими комплексами обеспечивает удовлетворяющую самым высоким требованиям точность проходки и позволяет в каждый момент времени контролировать величины, полностью характеризующие положение проходческого щита, параметры его движения, а также параметры работы его основных узлов и механизмов[16]. Комплексы построены по модульному принципу, что позволяет перебазировать их с одного объекта на другой и максимально сократить сроки монтажа оборудования[16]. Метод «проходкой»Проходка для укладки трубопроводов выполняется щитовая или штольневая. Глубина прокладкиГлубина прокладки трубопроводов зависит от[1]:
Глубина прокладки трубопроводов устанавливается проектом обычно от 0,6—0,9 м (газопроводы) до 5,0 м и более (фекальная, промышленная канализация, водопроводы)[1]. При прокладке воды и канализации глубину заложения труб принимают[17] ниже глубины промерзания грунта (зависит от транспортируемого вещества, его подверженности замерзанию зимой). При прокладке газопроводов глубину заложения труб принимается проектом до верха трубы[18]:
Заглубление магистральных трубопроводов принимается проектом до верха трубы:
См. также
Примечания
Литература
|
Portal di Ensiklopedia Dunia