XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Аннотация: В данной работе представлены характеристики, влияющие на вид перехода трубопровода через водные преграды, а также способы прокладки этих самых переходов.

Ключевые слова: переходы, прокладка труб, прокол, продавливание.

Транспортные трубопроводы имеют большое значение в нефтяной и газовой промышленности. Они являются наиболее удобным и выгодным способом доставки сырья к потребителям. Порой приходится «сокращать расстояния» между берегами и прокладывать трубопровод через водоем.

Цель работы – рассмотреть особенности установки переходов через водные препятствия бестраншейным способом.

Прокладку можно осуществлять следующими способами: прокол, продавливание, горизонтальное бурение, щитовой и штольневый.

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 I – 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. 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. 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.

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.

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.

Для прокола труб чаще всего применяют нажимные насоснодомкратные установки, состоящие из одного или двух спаренных гидравлических домкратов типа ГД-170, смонтированных на общей раме. Механический прокол труб с помощью домкратов возможен в песчаных и глинистых грунтах без твердых включений.

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. Установка работает по принципу "шагающих домкратов", что позволяет значительно сократить время рабочего цикла.

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.

Способ продавливания бывает с ручной разработкой грунта и механической.

Применение ручной разработки грунта при продавливании малоэффективно, так как из-за неудобства удаления грунта из забоя снижаются производительность таких установок и общая скорость проходки. Поэтому для бестраншейной прокладки трубопроводов чаще всего применяют установки с механизированной разработкой и удалением грунта, в том числе установки типов СКБ Главмосстроя и ПУ-2 конструкции ЦНИИПодземмаша.

С помощью установки СКБ Главмосстроя можно продавливать трубопроводы диаметром до 920 мм в грунтах I – III групп. Установка общей массой 13 т при давлении в гидросистеме 30 МПа (300 кгс/см) и ходе штоков гидродомкратов 1,15 м позволяет достичь скорости прокладки 18 м в смену при общей максимальной длине трубопровода до 60 м.

Установка состоит из силового агрегата (два гидравлических домкрата ГД-170/1150 с индивидуальными насосными станциями Н-403), устройства для передачи нажимных усилий на торец труб, трехбарабанной лебедки, предназначенной для отрезания грунтового керна и его транспортирования, ножевой секции с системой роликов, гидрораспределителя давления с контрольной аппаратурой.

Установка ПУ-2 состоит из силового агрегата (два гидродомкрата ГД-170/1150, насосной станции, двухбарабанной лебедки с пультом управления), рабочего органа, устройства для передачи нажимных усилий и ножевой секции. С ее помощью можно продавливать трубопроводы диаметром 1220 и 1420 мм в таких же грунтах, что и установкой СКВ Главмосстроя, при скорости прокладки 8,4 м в смену и максимальной длине трубопровода 60 м.

Бестраншейную прокладку труб диаметром 1220 мм способом продавливания в сухих и увлажненных грунтах I—III групп можно производить также с помощью установки У-12/60 конструкции Гип-ронефтеспецмонтажа. Этой установкой, имеющей массу 12,7 т, при усилии продавливания 3400 кН и мощности приводных электродвигателей 18 кВт можно продавливать трубы указанного диаметра на длину до 60 м.

Виброударной установкой УВГ-51 можно продавливать трубы (кожухи) диаметром 530 – 1020 мм, причем диаметром до 530 мм без эвакуации грунта из скважины, а диаметром до 1020 мм – с эвакуацией грунта. С помощью этой установки можно прокладывать трубы на длину до 50 м.

Иногда применяют также способы с разработкой грунта гидроразмывом и удалением его из забоя в виде пульпы.

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.

Литература

СНиП 2.05.06-85*: «Магистральные трубопроводы». [Электронный ресурс] // БД Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/871001207 (дата обращения 10.11.2019).

2. СП 341.1325800.2017 «Подземные инженерные коммуникации. Прокладка горизонтальным направленным бурением». [Электронный ресурс] // БД Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/557350728 (дата обращения 10.11.2019).

3. Прокладка нефтепровода через водные преграды. [Электронный ресурс] // Прокладка нефтепровода через водные преграды: электрон. статья. – Режим доступа : https://mirznanii.com/a/220614/prokladka-nefteprovoda-cherez-vodnye-pregrady (дата обращения 20.10.2019).

Код для цитирования: Скопировать