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

Подождите немного. Документ загружается.

150

− трубопровод не может быть заведен в створ с предварительно

приваренными крутоизогнутыми отводами и монтаж его осуще-

ствляется на плаву.

Шестую схему укладки, основанную на опускании трубопровода с

использованием плавучих опор, применяют, если:

− способ протаскивания не приемлем по условиям берегового

рельефа и продольного профиля подводной траншеи;

− укладка способом свободного погружения трудно выполнима.

Перед укладкой трубопровода в предварительно подготовленную

траншею строительная организация при участии представителя техниче-

ского надзора заказчика должна производить проверку отметок продольно-

го профиля дна траншеи. Переборы грунта в основании траншеи допуска-

ются на глубину не более 50 см. Трубопровод должен быть подготовлен

для укладки к моменту окончания работ по устройству подводной тран-

шеи.

Перед укладкой подводного трубопровода должны быть произведе-

ны проверочные расчеты устойчивости и напряжений, возникающих в ук-

ладываемом трубопроводе, с учетом фактических скоростей течения воды,

замеренных в натуре, глубины воды и профилей спусковых устройств.

Укладка подводных трубопроводов не допускается во время паводка,

весеннего ледохода и осеннего ледостава. В период осеннего ледостава до-

пускается укладка подводных трубопроводов через небольшие водные

преграды шириной до 200 м при скоростях течения воды не более 0,5 м/с.

Укладка трубопровода на дно для последующего его заглубления в

грунт допускается только при условии, если предварительными контроль-

ными промерами и расчетами будет установлено, что радиусы изгиба тру-

бопровода, укладываемого в русле на естественные отметки дна, будут не

меньше минимально допустимого по условиям обеспечения прочности.

Укладка обетонированного трубопровода допускается после дости-

жения бетоном проектной прочности.

В технологический процесс укладки трубопровода способом протас-

кивания по дну водоема траншеи входят работы (рис. 3.24):

− укладка на спусковую дорожку оснащенных балластными груза-

ми и понтонами плетей трубопровода:

− проверка готовности подводной траншеи, включающая водолаз-

ное обследование, промеры глубин и проверку отметок дна тран-

шеи;

− приварка оголовка и прокладка тяговых тросов с закреплением их

на оголовке;

− протаскивание всей нитки трубопровода или отдельных плетей

со сваркой межсекционных стыков;

151

− проверка положения уложенного трубопровода в соответствии с

проектом.

Длина протаскиваемых плетей определяется в зависимости от шири-

ны водной преграды, мощности тяговых средств и конструкции спусково-

го устройства.

Необходимыми условиями для укладки трубопровода способом про-

таскивания является наличие:

− достаточных размеров площадки в створе перехода для устройст-

ва спусковой дорожки, на которую устанавливают нитку или

плеть трубопровода перед протаскиванием;

− достаточной прочности протаскиваемого трубопровода с учетом

воздействия на него тяговых усилий;

− плавного рельефа одного из берегов в створе перехода, на кото-

ром возможна планировка грунта в соответствии с допустимым

радиусом упругого изгиба трубопровода при протаскивании.

Рис. 3.24. Укладка трубопровода способом протаскивания

При разработке технологии укладки трубопровода способом протас-

кивания по дну определяют:

− массу трубопровода без грузов, с грузами, с понтонами на воде и

на суше;

152

− силу воздействия потока воды на трубопровод;

− необходимые тяговые усилия;

− число и грузоподъемность разгружающих понтонов.

Разгружающие понтоны применяются для уменьшения веса участка

трубопровода, находящегося под водой. Для укладки трубопроводов целе-

сообразно использовать специальные понтоны грузоподъемностью 5 и 10

т, снабженные устройствами для полуавтоматической отстроповки. Допус-

кается применение понтонов других конструкций, обеспечивающих на-

дежное крепление последних на трубопроводе. Все применяемые понтоны

должны иметь достаточную прочность для сопротивления гидростатиче-

скому давлению воды.

В качестве тяговых средств для протаскивания в зависимости от не-

обходимого тягового усилия применяют тяговые лебедки серии ЛП, тяга-

чи, оборудованные лебедками, а также однотипные тракторы, работающие

на сцене. Тракторы используют при строительстве небольших переходов и

тяговых усилиях до 20 – 30 т. Если тракторы не могут перемещаться по бе-

регу в створе перехода, то осуществляется их перемещение вдоль берега с

закреплением на берегу блока для изменения направления тягового троса.

Прокладка через водоем тягового троса выполняется строго прямо-

линейно. Для этого сначала прокладывают тонкий трос-проводник, к кото-

рому прикрепляют тяговый трос, после чего его протаскивают по заданно-

му створу. Перед протаскиванием трубопровода выполняют обтяжку тяго-

вого троса.

К головному концу протаскиваемого трубопровода приваривают ого-

ловок для крепления тягового троса. Конструкция оголовка может быть

различной в зависимости от диаметра трубопровода, способа крепления

троса, величины тягового усилия и необходимости заполнения трубопро-

вода водой в процессе его протаскивания по дну.

Для приварки очередной плети трубопровода при протаскивании ис-

пользуются трубоукладчики, обеспечивающие условия для центровки труб

на берегу. Сварка гарантийных стыков между отдельными плетями трубо-

провода осуществляется сварщиками высокой квалификации, не ниже

шестого разряда. Сборка и сварка межсекционных стыков производится

под контролем инженерно-технического работника, ответственного за со-

оружение подводного перехода. До протаскивания очередной плети нара-

щиваемого трубопровода качество сварки межсекционного стыка проверя-

ется физическими методами контроля.

На сборку, сварку и проверку качества сварки каждого межсекцион-

ного стыка составляют акт, подписываемый инженерно-техническим ра-

ботником, ответственным за сооружение подводного перехода, и предста-

вителем полевой испытательной лаборатории. Результаты контроля этих

153

стыков заносят в журнал сварочных работ. Акты на сборку, сварку и про-

верку качества сварки межсекционных стыков представляют совместно с

исполнительной технической документацией по переходу.

Перед протаскиванием трубопровода проверяют и опробуют все тех-

нические средства и их взаимодействие, проверяют средства связи, прово-

дят инструктаж персонала и его взаимодействие, определяют ответствен-

ность каждого исполнителя за свой участок работы.

Протаскивание трубопровода, установленного на спусковых устрой-

ствах с малым коэффициентом трения, таких как тележки и роликовые

опоры, осуществляется с постоянным приложением тормозного усилия к

заднему концу протаскиваемого трубопровода. Тормозное усилие прикла-

дывается для предотвращения самопроизвольного перемещения плети тру-

бопровода по спусковому устройству, гашения сил инерции при трогании

с места и плавного без рывков движения трубопровода.

При тяговом усилии 1500 кН протаскивание трубопровода с помо-

щью лебедки ЛП-151 осуществляют плетями длиной не более 230 м, тяго-

вый трос пропускается через блок в оголовке трубопровода (рис. 3.25). По-

сле протаскивания очередной плети трос отсоединяют от мертвяковой опо-

ры и закрепляют на вспомогательном тяговом средстве – лебедке или трак-

торе. Далее сматывают тяговый трос с барабана основной лебедки и одно-

временно вытаскивают звено анкерного троса на берег. При этом тяговая

ветвь троса пропускается через блок на длину, равную удвоенной длине

протаскиваемой плети.

При протаскивании трубопроводов через крупные реки и водохрани-

лища для уменьшения длины троса и соответственно тягового усилия ле-

бедку ЛП-151 устанавливают на барже. Трубопровод протаскивают с пере-

становкой баржи в процессе пристыковки очередной плети (рис. 3.26).

Число перестановок зависит от длины плетей и способа запасовки тягового

троса. Расстояние от оголовка трубопровода до баржи при протаскивании

должно быть не менее 50 м.

Перед протаскиванием трубопровода баржу устанавливают строго по

створу и раскрепляют якорями. При необходимости палубу баржи укреп-

ляют настилом. Лебедку закрепляют на палубе от продольного и попереч-

ного смещения упорными брусьями [15].

154

Рис. 3.25. Схема протаскивания трубопровода

с использованием спусковой дорожки

1 – оголовок; 2 – плеть трубопровода; 3 – рельсовая спусковая дорожка; 4 – приямок для приема тележек;

, Т

– краны трубоукладчики; Т

л1

– Т

л5

– тележки

155

Рис. 3.26. Схемы протаскивания трубопровода (а – в) с установкой тяговых

лебедок на берегу и (г – ж) с установкой тяговых лебедок на барже

а – протаскивание трубопровода одной лебедкой без применения блока; б – протаскива-

ние трубопровода одной лебедкой с применением блока; в – протаскивание трубопро-

вода двумя лебедками; I – протаскивание при ширине водоема меньшей, чем канатоем-

кость барабана; II, III – протаскивание при ширине водоема большей, чем канатоем-

кость барабанов (II – с периодическим сматыванием троса с барабана лебедки,

III – с перепусканием троса через блок на оголовке трубопровода и подтягиванием ли-

нии, подходящей к мертвяковой опоре); 1 – трубопровод; 2 – тяговый трос; 3 – тяговая

лебедка ЛП 151; 4 – блок на оголовке трубопровода; 5 – соединительное звено;

6 – мертвяковая опора; 7 – вспомогательная лебедка для сматывания троса с барабана

тяговой лебедки или для подтягивания второй линии троса; 8 – тяговая лебедка ЛП 1А;

9 – анкерный трос; 10 – баржа

156

При протаскивании трубопровода без блока анкерный трос от бере-

говой опоры закрепляют непосредственно на лебедке. При протаскивании

трубопровода с использованием блока одну ветвь анкерного троса закреп-

ляют на лебедке, а другую пропускают по палубе баржи через блок в ого-

ловке трубопровода и соединяют с тяговым тросом лебедки. В процессе

перестановки баржи анкерную линию подтягивают вспомогательной ле-

бедкой, установленной либо на берегу, либо на барже. В последнем случае

требуется меньшее усилие для вытягивания анкерной линии. Перед пере-

становкой баржи ослабляют тяговый трос, отсоединяют анкерный трос от

тяговой лебедки, закрепляют его на вспомогательной лебедке, поднимают

якоря. Баржа перемещается при одновременном сматывании тягового тро-

са с барабана основной лебедки и наматывании анкерного троса на барабан

вспомогательной лебедки. При этом буксирные суда удерживают баржу в

створе.

В процессе протаскивания трубопровода все рабочие посты поддер-

живают двустороннюю связь с пунктом управления, размещенным около

спусковой дорожки. С пункта управления должен быть обеспечен обзор

всей спусковой дорожки. При протаскивании используются условные сиг-

налы движения и остановки трубопровода, которые в зависимости от ши-

рины водной преграды передаются с пульта управления по телефону с по-

мощью портативных радиостанций и дублируются световыми сигналами.

Укладку подводного трубопровода, запроектированного с защитным

кожухом, в зависимости от местных условий, протяженности перехода и

массы трубопровода выполняют протаскиванием трубопровода вместе с

кожухом или путем предварительной укладки кожуха и последующим про-

таскиванием через него трубопровода.

3.8.1. Укладка трубопровода свободным погружением

Свободное погружение с заполнением внутренней полости водой

применяется обычно для укладки нефтепродуктопроводов, имеющих в не-

заполненном состоянии положительную плавучесть [9]. Для укладки газо-

проводов, имеющих в забалластированном состоянии отрицательную пла-

вучесть, свободное погружение применяют без заполнения полости газо-

провода водой путем последовательного открепления понтонов. Техноло-

гия укладки нефтепродуктов свободным погружением с заполнением их

водой включает:

− монтаж трубопровода на спусковой дорожке или стапеле;

− оснащение трубопровода разгружающими понтонами, а также

вентилями для выпуска воздуха и залива воды в трубопровод;

− спуск трубопровода на воду;

157

− буксировку трубопровода к месту укладки в случае, если монтаж

выполняется не в створе перехода;

− установку плавающего трубопровода в створе перехода;

− погружение плавающего трубопровода в проектное положение

путем заполнения его водой с одновременным выпуском воздуха

через вентиль на противоположном конце трубопровода.

Укладка трубопровода свободным погружением выполняется при на-

личии следующих условий:

− скорость течения воды невелика и не требуются сложные устрой-

ства для удержания плавающей нитки трубопровода и погруже-

ния его на дно;

− пересекаемая водная преграда не судоходна или в месте перехода

возможен перерыв судоходства на время установки трубопровода

в створе перехода и погружения его на дно.

Свободное погружение целесообразно использовать при наличии на

концах укладываемого трубопровода гнутых вставок, мешающих его про-

таскиванию.

При разработке технологии укладки трубопровода свободным погру-

жением определяют:

− массу трубопровода в различных положениях на воде и на суше;

− силу гидродинамического воздействия потока воды на трубопро-

вод, необходимость боковых оттяжек, их размеры, число и разме-

щение;

− допустимую глубину погружения трубопровода при заполнении

его водой;

− напряжения, возникающие в трубопроводе от воздействия всех

нагрузок на трубопровод в процессе погружения на дно, в том

числе от гидродинамического воздействия потока воды;

− число и мощность буксирных средств, необходимых для букси-

ровки трубопровода и заведения его в створ перехода.

Если нельзя устроить спусковую дорожку в створе перехода, мон-

тажную площадку располагают вдоль береговой линии с устройством го-

ризонтального стапеля. В этом случае понтоны прикрепляются к трубопро-

воду на наклонном участке стапеля после перемещения плети или секции к

урезу берега.

Спускать плети трубопровода с отводами со стапельных площадок

на воду можно в параллельном или перпендикулярном положении плетей

относительно уреза воды.

Установку трубопровода с приваренными отводами в створ перехода

выполняют из двух положений:

158

− сваренные плети с отводами находятся на плаву и расположены

вдоль берега;

− сваренные плети находятся на спусковой дорожке в положении,

перпендикулярном берегу.

В первом случае применяют способ разворота трубопровода по тече-

нию при помощи буксира вокруг конца, удерживаемого у береговой тран-

шеи. Во втором случае трубопровод заводят в створ при спуске плетей на

воду.

Технологические схемы погружения трубопровода предусматривают

расстановку плавучих и технических средств и механизмов и последова-

тельность заполнения трубопровода водой или отстроповки понтонов.

Мероприятия по регулированию кривой изгиба и обследованию уло-

женного трубопровода разрабатываются в проекте производства работ, ис-

ходя из конкретных условий строительства. В проекте производства работ

предусматривают:

− плавное погружение трубопровода в пределах допустимых упру-

гих деформаций, определяемых расчетом;

− минимальное время погружения трубопровода;

− постоянное нахождение трубопровода в створе подводной тран-

шеи;

− возможность быстрой замены вышедших из строя машин и обо-

рудования.

Погружающийся трубопровод удерживается в створе подводной

траншеи при помощи плавучих опор и береговых тросовых оттяжек

(рис. 3.27).

Контроль за положением погружаемого в воду трубопровода осуще-

ствляют визуально при помощи размеченных и прикрепленных к трубо-

проводу тросов, удерживаемых поплавками, а также при помощи эхолота.

С этой же целью можно использовать плавучую портальную опору, уста-

навливаемую над плетью трубопровода в створе траншей. Глубину погру-

жения трубопровода определяют по тросу, размеченному через 0,5 м. Ко-

нец троса пропускают через укрепленный на вершине портала блок и кре-

пят к трубопроводу. Отклонение троса от вертикального положения пока-

зывает на снос трубопровода со створа, а длина троса – глубину его погру-

жения.

Погружение трубопровода может быть осуществлено с применением

разгружающих понтонов или без них. В каждом конкретном случае необ-

ходимость использования понтонов, их число и грузоподъемность опреде-

ляется расчетом.

159

Рис. 3.27. Схема укладки трубопровода способом свободного погружения

1 – плавучий кран; 2 – трубопровод на плаву; 3, 5 – катера; 4 – плавучая опора;

6 – насосная установка; 7 – трубопровод на дне; 8 – лебедка; 9 – тросовая оттяжка

Для закачки воды применяют насосы ГМ-4 и ГИМ-100 с подачей

50 – 150 м

/ч, а также насосы имеющихся на переходе землесосных снаря-

дов. Воду в трубопровод заливают с одного конца через патрубок.Находя-

щийся в трубопроводе воздух вытесняется водой через специальные пат-

рубки, расположенные на обоих концах трубопровода. Для погружения

участка трубопровода на дно и образования s-образной кривой воду зали-

вают медленно, а после того, как образуется s-образная кривая, подают по-