Иванов В.А., Кузьмин С.В. и др. Сооружение подводных переходов магистральных трубопроводов Курс лекций

Подождите немного. Документ загружается.

140

Рис. 3.19. Монолитное бетонное покрытие

1 – железобетонное покрытие; 2 – подкладка под упор; 3 – рабочий шов бетонирования;

4 – продольная арматура; 5 – упор для фиксации сетки; 6 – арматурная сетка;

7 – изоляция; 8 – трубопровод

Таблица 3.16

Расход материалов

на утяжелитель

Масса, кг

1 м покрытия

Марка утяжелителя

бетон,

сталь, кг

одного

утяже-

лителя

в воздухе в воде

УТК 1020-24-1

УТК 1020-24-2

УТК 1220-24-1

УТК 1220-24-2

УТК 1420-24-1

УТК 1420-24-2

0,69

0,88

0,98

1,23

1,24

1,79

76,94

88,7

98,3

1587

2024

2254

2829

2850

4120

1323

1687

1878

2358

2377

3431

748

953

1062

1332

1343

1939

Чугунные кольцевые грузы изготовляются из серого чугуна марок

СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 15-32 [15]. Характеристики чугунных кольцевых гру-

зов приведены в табл. 3.17.

141

Таблица 3.17

Размеры, мм

груза болтов

Наружный

диаметр тру-

бопровода,

мм

Масса

груза,кг

B M d

720

820

1020

1100

480

530

635

415

465

570

310

360

405

455

505

610

960

870

725

180

Рис. 3.20. Кольцевые пригрузы

а – железобетонный; б – чугунный; 1,2 – соответственно верхняя и нижняя

половины груза; 3 – болт; 4 - гайка

142

Строительно-монтажная площадка предварительно должна быть

спланирована. При монтаже утяжелителей на двух и более плетях расстоя-

ние между плетями должно обеспечивать проезд трубоукладчиков и авто-

машин для выполнения сварочно-монтажных и изоляционных работ, а так-

же раскладки пригрузов (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Схема раскладки плетей трубопровода при монтаже

утяжелителей типа УТК

I – II – последовательность монтажа утяжелителей на плеть трубопровода;

1 – плеть трубопровода Æ 1020; 2 – полукольца; 3 – кран-трубоукладчик

Перед балластировкой трубопровода сборными пригрузами краской

нумеруют плети и на футеровке делают отметки мест установки пригру-

зов. Нижние и верхние полумуфты пригрузов раскладывают параллельно

подготовленным плетям трубопровода в два ряда вдоль оси трубы. На

практике используются главным образом два способа балластировки при-

грузами.

При использовании первого способа балластировки плеть трубопро-

вода приподнимается с помощью трубоукладчика и затем с помощью лю-

бого тягового механизма, например трактора, полумуфты пригрузов заво-

дятся под намеченные на трубе места. При применении второго способа

балластировки плеть с помощью трубоукладчиков перекладывают на ниж-

ние полумуфты грузов, уложенные прямолинейно на строительно-монтаж-

ной площадке (рис. 3.22).

143

Рис. 3.22. Схема выгрузки труб и пригрузов

на строительно-монтажной площадке

1, 2 – трубы соответственно 1-й и 2-й плетей; 3, 4 – верхние и нижние половины

пригрузов 1-й петли; 5, 6 – соответственно верхние и нижние половины

пригрузов 2-й петли.

До закрепления установленных полумуфт на трубопроводе проверя-

ют величину зазора между футеровкой и трубой и при наличии зазоров бо-

лее 5 мм подкладывают под внутреннюю поверхность полумуфт дополни-

тельные рейки необходимого размера. Для центровки в отверстия для бол-

тов верхних полумуфт при установке закладывают металлические стерж-

ни, которые при опускании верхних полумуфт на трубу входят в соответ-

ствующие отверстия нижних полумуфт. После завершения центровки

стержни извлекают, верхние и нижние полумуфты пригрузов соединяют

между собой болтами и гайками. После подтяжки болтовые соединения

покрывают лакокрасочными материалами II и III группы или битумной

грунтовкой.

Обетонирование подводных трубопроводов может выполняться сле-

дующими основными способами:

− обетонированием отдельных труб в базовых условиях;

− обетонированием трубопровода монолитным железобетонным

покрытием с применением опалубки в полевых условиях.

144

Обетонирование трубопровода в полевых условиях производится в

два этапа: сначала обетонируются участки между лежками, затем после

снятия опалубки и торцевых заглушек производится обетонирование ос-

тавшихся участков. Приемка готовых обетонированных труб производится

на основании результатов входного, операционного и приемочного контро-

ля [19].

При приемке готовых обетонированных труб контролируется:

− внешний вид;

− геометрические размеры железобетонного покрытия;

− прочность бетона; плотность бетона;

− масса обетонированной трубы;

− ширина раскрытия трещин;

− правильность нанесения знаков маркировки;

− водонепроницаемость для трубопроводов, эксплуатирующихся в

условиях агрессивной среды.

3.7. ПОДГОТОВКА СПУСКОВОЙ ДОРОЖКИ И ТЯГОВОЙ

ЛЕБЕДКИ

Спусковые устройства для укладки трубопроводов большого диамет-

ра могут быть выполнены в виде железнодорожного пути или роликовых

опор. Грузоподъемность опорных устройств для протаскивания газопрово-

дов составляет 30 – 40 т, что обеспечивает возможность их расстановки

вдоль спусковой дорожки на расстоянии друг от друга, равном 10 – 12 м.

При пологом рельефе берега и незначительных колебаниях уровня

воды вместо спусковых устройств используют траншею, отрываемую в

створе укладываемого трубопровода.

Спусковая дорожка имеет два участка:

− криволинейный приурезный участок, профилируемый в верти-

кальной плоскости по радиусу не менее 800 м для трубопроводов

диаметром 1220 мм и не менее 1000 м – для трубопроводов диа-

метром 1420 мм;

− прямолинейный участок, примыкающий к строительно-монтаж-

ной площадке.

Длина криволинейного участка зависит от рельефа берега.Длину

прямолинейного участка принимают равной длине одной плети с учетом

запаса, необходимого для монтажа стыка между последовательно протас-

киваемыми плетями. Этот запас принимается обычно равным не менее

50 м.

Минимальную ширину спусковой дорожки на криволинейном участ-

ке определяют по формуле 3.15:

145

321

bbbb ++=

(3.15)

где b

– ширина спусковых устройств; b

– габаритная ширина трубо-

укладчика с откинутыми контрогрузами; b

– запас по ширине, равный

сумме расстояний от края спускового устройства до подошвы ближайшего

откоса и от гусеницы трубоукладчика до спускового устройства; величину

принимают равной не менее 2 м.

При продольном профилировании спусковой дорожки стремятся к

тому, чтобы длина криволинейного участка и объемы земляных работ бы-

ли минимальными при радиусах кривизны не менее допустимых. Плани-

ровка земляного полотна должна быть выполнена с точностью ± 20 мм.

В качестве спусковой дорожки для протаскивания трубопровода час-

то используют рельсовый путь с седловидными одноосными тележками.

Рельсовую дорожку для забалластированных трубопроводов диаметром

1020 мм собирают из отдельных звеньев длиной по 16 м, колея рельсового

пути равна 900 м. На строительно-монтажную площадку рельсовый путь

доставляют звеньями на плетевозе. Для дорожки используются рельсы

Р38 – Р50, в качестве шпал – швеллер № 20, шпалы ставятся через каждый

метр.

Тележка грузоподъемностью 30 т представляет собой массивную ось

на катках с приваренным к ней седловидным ложем для укладки трубопро-

вода. Колеса тележки сделаны из опорных катков экскаватора ТЭ-ЗМ, сед-

ловидное ложе – из трубы диаметром 1020 мм. Ложе тележки имеет в пе-

редней части упоры, исключающие проскальзывание плети трубопровода в

процессе протаскивания, вес тележки около 100 кг.

Если спусковая дорожка имеет длину, равную ширине реки, и трубо-

провод протаскивают одной ниткой, то его балластировку можно вести на

спусковой дорожке. С этой целью изолированную плеть трубопровода ук-

ладывают рядом со спусковой дорожкой, частично балластируют в местах

дальнейшего опирания на тележки и трубоукладчиками укладывают меж-

ду рельсами по оси спусковой дорожки. Вдоль спусковой дорожки напро-

тив балластированных участков трубопровода раскладывают тележки. За-

тем плеть приподнимают, тележки устанавливают на рельсовый путь та-

ким образом, чтобы при опускании трубопровода пригруженные участки

опирались на седловидное ложе тележек.

Спусковой путь, представляющий собой береговую траншею, запол-

ненную водой, применяют на пологих пойменных берегах, когда протаски-

вают целую нитку трубопровода. Береговые траншеи для спуска трубопро-

вода должны иметь уровень воды, соответствующий уровню воды в водо-

ёме. Глубина береговой траншеи определяется в зависимости от осадки

нефтепровода или диаметра газопровода с дополнительным запасом глуби-

146

ны 0,4 – 0,5 м. Ширину траншеи по дну принимают на 20 – 30% больше

диаметра трубопровода. Длина береговой траншеи определяется длиной

нитки протаскиваемого трубопровода.

В зависимости от веса трубопровода на береговом и русловом участ-

ках, коэффициентов трения при протаскивании, длины плетей можно при-

менять следующие типы тяговых лебедок, технические характеристики ко-

торых приведены в табл. 3.18. Схема лебедки ЛП 151 показана на рис. 3.23.

Таблица 3.18

Максимальное тяговое

усилие, кН

Тип лебедки

Масса

лебедки,

Без блока С блоком

Канато-

емкость,

Диаметр

тягового

троса,

мм

ЛП1А

ЛП151

ЛП301

45,5

39,5

720

1500

1440

3000

1600

500

1000

60,5

Рис. 3.23. Схема якорения тяговой лебедки

1 – якорь; 2 – шпалы; 3 – канатная вставка; 4 – обойма блоков; 5 – канат;

6 – ручная лебедка; 7 – динамометр; 8 - сжимы

147

Тяговое усилие лебедки Т необходимо для преодоления сил трения

при движении плети трубопровода на береговом участке, на подвод-

ном участке, а также на преодоление силы трения троса на подводном уча-

стке, определяется согласно формуле 3.15.

321

ТТТТ ++³

(3.16)

где Т

– сила трения на береговом участке, зависящая от конструк-

ции спусковой дорожки, коэффициента трения и веса трубопровода;

– сила трения трубопровода о грунт на подводном участке, зависящая от

веса трубопровода под водой и коэффициента трения; Т

– сила трения

троса о грунт.

Для уменьшения расчетных тяговых усилий и, следовательно, мощ-

ности тяговых лебедок и сечения тягового троса, а также для увеличения

длины плети протаскиваемого трубопровода используют:

− спусковые дорожки в виде роликоопор или железнодорожного

пути; в этом случае расчетные тяговые усилия уменьшаются про-

порционально уменьшению коэффициента трения не менее чем в

10 раз;

− гладкие бетонные покрытия, для которых коэффициент трения о

грунт при движении может быть принят равным 0,3 – 0,35, т.е. в

2 – 2,5 раза меньше по сравнению с покрытием из деревянной фу-

теровки;

− разгружающие понтоны для уменьшения отрицательной плавуче-

сти трубопровода на подводном участке.

При укладке трубопровода протаскиванием с последовательным на-

ращиванием плетей максимальные усилия обычно возникают в начале или

конце протаскивания последней приваренной плети, когда вся остальная

часть трубопровода находится под водой. Если сопротивление 1 м трубо-

провода на подводном участке больше сопротивления 1 м трубопровода на

береговом участке, то максимальное тяговое усилие возникает в конечный

момент протаскивания, когда весь трубопровод находится под водой. Для

расчета тяговых усилий и предельной длины плетей, монтируемых на бе-

регу, используют весовые характеристики труб.

Перед установкой тяговой лебедки:

− готовят гравийное основание для тяговой лебедки в створе пере-

хода на расстоянии 20 – 25 м от начала берегового уреза;

− разрабатывают траншею глубиной 1,5 м для якоря на расстоянии

15 – 25 м от оси передней тележки лебедки;

− на упорной стороне траншеи устанавливают вертикально шпалы,

опущенные на глубину 2 м;

148

− прокапывают от средней части траншеи дорожку для укладки

якорного каната;

− доставляют комплект оборудования лебедки с якорем к месту ус-

тановки.

Тяговая лебедка типа ЛП1А, ЛП151 представляет собой тяжеловес-

ный прицеп ЧМЗАП-5208, на котором смонтированы ходовой двигатель

типа Д108, барабан, канатоукладчик и остальное оборудование. Работы по

установке тяговой лебедки и якорной системы выполняются в следующей

последовательности:

− установка лебедки в створе траншеи;

− установка лебедки на роликовые опоры;

− запасовка якорного каната;

− укладка якоря в траншею;

− намотка тягового каната на барабан лебедки.

Установка прицепа с оборудованием тяговой лебедки производится кра-

ном-трубоукладчиком на заранее спланированной площадке в створе пере-

хода. Якорь тяжелого типа в виде стальной фермы укладывается в тран-

шею и засыпается грунтом с помощью бульдозера.

Продолжительность процесса установки одной лебедки составляет

5,88 час [3].

3.8. УКЛАДКА ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА

Укладка трубопровода является наиболее сложной завершающей

операцией при сооружении подводного перехода. Выбор технологии ук-

ладки подводного трубопровода зависит от:

− места расположения строительно-монтажной площадки;

− гидроморфологических, топографических и климатических усло-

вий района перехода;

− конструкции подводного трубопровода;

− судоходства в месте перехода;

− наличия специального оборудования для укладки трубопровода.

Технологический процесс укладки трубопровода включает переме-

щение его в створ перехода и опускание его на дно подводной траншеи.

Технологические схемы укладки отличаются одна от другой расположени-

ем строительно-монтажной площадки, способами перемещения трубопро-

вода в створ и опускания его на дно. Основными технологическими схема-

ми укладки трубопровода являются следующие:

− протаскивание трубопровода по дну с предварительным монта-

жом его на строительно-монтажной площадке на полную длину в

створе перехода;

149

− протаскивание трубопровода по дну с последовательным наращи-

ванием нитки;

− опускание трубопровода способом свободного погружения с мон-

тажом его в створе перехода;

− опускание трубопровода способом свободного погружения с

буксировкой в створ плетей, их монтажом и разворотом дюкера;

− опускание трубопровода способом свободного погружения с бук-

сировкой в створ плетей и сваркой стыков между плетями на

плаву;

− опускание трубопровода с использованием плавучих опор.

Протаскивание трубопровода по первой и второй схеме является

наиболее употребительным при укладке газопроводов. При укладке нефте-

проводов применение этих схем целесообразно на переходах с большими

глубинами, а также при значительной скорости течения воды в реке или

интенсивном судоходстве. Необходимым условием применения протаски-

вания является укладка, по крайней мере, хотя бы с одной стороны дюкера,

по радиусам упругого изгиба.

Протаскивание трубопроводов большого диаметра возможно и при

наличии гнутых вставок, но при ограниченной величине тягового усилия и

при условии, что к трубе в основании криволинейного отвода не привари-

вают металлоконструкцию для закрепления троса. Выбор первой или вто-

рой схемы протаскивания обусловлен рельефом берега, на котором разме-

щена строительно-монтажная площадка, мощностью тяговых средств для

протаскивания, конструкцией и числом специальных спусковых средств.

Применение третьей, четвертой и пятой схем укладки способом сво-

бодного погружения целесообразно, главным образом, при сооружении пе-

реходов нефтепроводов. В отдельных случаях, когда подводную траншею

трудно выполнить по радиусам естественного изгиба трубопровода, сво-

бодное погружение по одной из трех приведенных схем можно использо-

вать для укладки газопроводов с двумя крутоизогнутыми вертикальными

отводами.

Третья схема является основной при укладке трубопроводов свобод-

ным погружением. Четвертая схема целесообразна при одновременном

строительстве большого числа переходов в бассейне одной или нескольких

рек с условиями для судоходства и при монтаже плетей на централизован-

ной площадке. Применение пятой схемы является оправданным, когда:

− трубопровод монтируется на стационарной или временной пло-

щадке вне створа перехода отдельными плетями, меньшими по

длине, чем ширина русловой части;