Строительство временных дорог

3. Экономическая целесообразность и эффективность применения

4. Экологическая безопасность и охрана окружающей среды при производстве дорожных работ с применением покрытий из модуля

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Автомобильные дороги являются составляющей одной из важнейших отраслей хозяйства. Автомобильные дороги выполняют функцию своеобразной кровеносной системы в сложном организме любой страны. Без развитой автомобильной сети нельзя создать эффективную рыночную экономику.

Одним из приоритетных направлений развития российской экономики является развитие нефтегазового отрасли. Доходы от этой отрасли составляют более 46% в общих экономических доходах.

Освоение месторождений нефти и газа, расположенных в районах Крайнего Севера и Сибири, обусловило необходимость проектирования и строительства трубопроводов в самых разнообразных топографических, гидрогеологических и климатических условиях.

Протяженность магистральных трубопроводов в России составляет 218,9 тыс. км, в том числе газопроводов - 151 тыс. км, нефтепроводов - 48,6 тыс. км, нефтепродуктопроводов - 19,3 тыс. км.

Наряду с участками, сложными грунтами, обладающими большой несущей способностью, вдоль трассы часто встречаются участки с грунтами малой несущей способности, а также болотистые участки, участки многолетнемерзлых грунтов и др. Наличие их осложняет как процесс строительства, так и работу в процессе эксплуатации. Для обеспечения подъезда и маневрирования технических средств при строительстве и аварийно-восстановительных работах на магистральных трубопроводах, проложенных в труднодоступных местах, сооружают временные подъездные дороги и рабочие площадки.

В данной работе будет проведено исследование строительства временных (объездных, технологических) дорог для строительства и аварийно-восстановительных работах на магистральных трубопроводах, проложенных в условиях вечной мерзлоты и труднодоступных местах.

Такие дороги сооружаются как традиционными методами (лежневая дорога, укладка железобетонных плит), так и современными - применение пластиковых модулей для дорожного покрытия. Подобное дорожное покрытие является инновационным проектом по существенному улучшению экологии и значительному сокращению затрат на строительство временной дороги.

Актуальность темы диссертационной работы.

Актуальность темы диссертационной работы обусловлена тем, что временные дороги из пластикового модуля сокращают время и расходы на их строительство.

Объект - пластиковый модуль в качестве дорожного покрытия временных дорог.

Предмет исследования - технология устройства дорожного полотна из модуля для временной дороги в труднодоступных местах.

Цель работы - изучение дорожного покрытия из модульных покрытий, которые предлагаются российскими предприятиями для строительства объездной, временной или технологической дороги на нефтегазодобывающих предприятиях.

Заданная цель конкретизируется в решении следующих задач:

1. Охарактеризовать традиционные методы существующих видов материалов и их технологий по устройству покрытий для временных дорог в условиях Крайнего Севера;

2. Исследовать разработанные технологии дорожных покрытий, как традиционных, так и инновационных;

3. Провести сравнительный анализ дорожных покрытий. Провести сравнение и рассчитать экономическую эффективность применения дорожных модульных покрытий;

5. Оценить экологичность технологии дорожных модульных покрытий.

Научная новизна работы: В дипломной работе в качестве дорожного покрытия предложены модульные дорожные покрытия из полимерных материалов МДП Р-ТЭК, разработанные компанией «РусТЭК», которая специализируется на разработке и внедрении современных технологий для нужд энергетического комплекса Российской Федерации и положительно зарекомендовала себя на рынке полимерных плит.

1. В результате получаются прочные, долговечные, износостойкие конструкции дорожного полотна временных дорог с высокими качественными характеристиками в условиях больших нагрузок и экстремальных климатических условий России.

2. Технология дорожных модульных покрытий имеет широкую область применения в проектах небольших дорог (как правило, временных, объездных, технологических), которые предусматривают устройство покрытий переходного или облегченного типа.

3. Даны уточнения и рекомендации по усовершенствованию технологии покрытий из модуля.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования заключается в том, что дано понятие временных дорог, проведена их классификация, описаны категории дорог по болотам (I и II тип).

Рассмотрены традиционные конструкции временных дорог.

1. Обзор существующих методов прокладки временных дорог к труднодоступным местам магистрального трубопровода

1.1 Характеристика труднодоступных мест и временных дорог

Магистральные трубопроводы проходят в условиях вечной мерзлоты и среди болот. В соответствии со СНиП Ш-42-80 «Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы» болота по характеру передвижения по ним строительной техники делятся три типа:

- I тип - болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и неоднократное передвижение болотоходной техники с удельным давлением 0,02…0,03 МПа или работу обычной техники при использовании щитов, сланей или дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхности залежи до 0,02;

- II тип - болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и передвижение строительной техники только по щитам, сланям или дорогам, обеспечивающим снижение удельного давления на поверхности залежи до 0,01 МПа;

III тип - болота, заполненные растекающимся торфом и водой с плавающей торфяной коркой, допускающие работу только специальной техники на понтонах или обычной техники с плавающих средств.

Временные технологические дороги предназначены для бесперебойного подвоза материалов, машин, оборудования и прохождения строительной техники в течение всего периода строительства, в любое время года и при любой погоде (ВСН 2-105 - 78 «Инструкции по строительству временных дорог для трубопроводного строительства в сложных условиях (на обводненной и заболоченной местности)).

Временные дороги для трубопроводного строительства подразделяются:

- вдольтрассовые - предназначены для организации перевозок строительных грузов вдоль трассы сооружаемого трубопровода, для перебазировки строительных подразделений, транспортировки грузов к строящимся наземным объектам (КС и НС), перевозки рабочих, связи между объектами (например, между промыслами или строительными площадками внутри промыслов) и оперативного контроля за ходом работ. Вдольтрассовая дорога располагается в непосредственной близости от трассы трубопровода на всем его протяжении, имеет необходимое количество съездов к трассе трубопровода;

- подъездные - предназначены для связи пунктов поступления строительной техники и материалов с местами базирования механизированных колонн и строительно-монтажных участков, полевых жилых городков, а также строительных подразделений с местами производства работ на трассе трубопровода. К подъездным относятся также дороги к карьерам строительных материалов, предприятиям стройиндустрии;

- технологические - предназначены для прохождения строительной техники механизированных колонн. Эти дороги рассчитаны на непродолжительную эксплуатацию, обеспечивают производство строительно-монтажных работ при строительстве линейной части магистральных трубопроводов, искусственных сооружений, внутрипромысловых и других объектов. Съезды от вдольтрассовой дороги также относятся к технологическим дорогам (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1. Виды временных дорог

Временные дороги должны иметь следующие технические параметры:

? ширину проезжей части - 4,5 - 9 (10) В скобках приведены размеры для технологических дорог. м;

? ширину земляного полотна - 8 - 13 (15) м;

? минимальный радиус поворота в плане при перевозке длинномерных грузов (плетей труб) - 120 (60);

? предельный продольный уклон дороги - 8%.

Техническая классификация дорог для трубопроводного строительства представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Техническая классификация дорог

При расчете конструкции временных дорог учитываются следующие нормативные нагрузки:

? колесная - 80 т;

? осевая -20 т;

? гусеничная - 60 т;

? максимальная гусеничная - 120 т;

? нормативное удельное давление на грунт от гусеничной нагрузки - 2,8 кгс/см2;

? максимальное удельное давление на грунт от гусеничной нагрузки - 4 кгс/см2.

Строительство и ремонт магистральных трубопроводов ведется в различных природно-климатических, гидро- и геокриологических условиях, сочетание которых в значительной мере предопределяет технологию выполнения земляных работ. Проведению основных земляных работ, как правило, предшествуют подготовительные работы. В осваиваемых нефтяных месторождениях Сибири и Севера европейской части страны, в большинстве своем нефтепроводы больших диаметров (1020, 1220 мм) проходят по болотистой местности.

Протяженность участков болот, по которым проходят нефтепроводы, составляет десятки и сотни метров, а в отдельных случаях - десятки километров. Способы производства строительно-монтажных работ на болотах и в заболоченной местности должны определяться проектами организации строительства.

До начала сооружения переходов через болота должны быть решены вопросы обеспечения и организации строительства:

- выбор участков трассы для первоочередного строительства в зимнее и летнее время;

- выбора мест и устройства площадок для складирования материалов и базирования техники;

- разработки транспортной схемы завоза материалов;

- строительства временных технологических дорог и подъездов и др.;

- строительства лежневых дорог.

Подготовка к строительству трубопроводов в зимнее время на болотах заключается в предварительном промораживании торфяной залежи на глубину 0,8 - 1,0 м, устройстве на ней зимних проездов для автотранспорта и строительных машин.

Строительно-монтажные работы в этом случае выполняются по технологическим схемам, применяемым для строительства трубопроводов на устойчивых минеральных грунтах.

В теплое время года разработку траншей на болотах, в зависимости от несущей способности торфяного покрова, типа и характеристик подстилающего грунта осуществляют:

- на болотах с несущей способностью 0,02 - 0,01 МПа (0,2 - 0,1 кгс/см) специальными болотными одноковшовыми экскаваторами, устанавливаемыми на перекидных щитах, пеноволокушах или понтонах;

- на болотах с несущей способностью ниже 0,01 МПа (0,1 кгс/см) - специальными болотными экскаваторами или обычными экскаваторами, устанавливаемыми на понтонах или пеноволокушах.

Сооружение переходов через болота методам сплава и протягиванием может осуществляться на болотах протяженностью до 100 метров и допускается только при надежном закреплении на трубопроводе перед протягиванием балластирующих устройств (навеска кольцевых пригрузов).

При протягивании трубопроводов с отрицательной плавучестью и не требующих балластировки необходимо принимать меры по надежной защите изоляции от повреждения.

При строительстве в зимне-весенний период необходимо своевременно принять меры исключающие:

- всплытие уложенных и не забалластированных в соответствии с проектными решениями участков трубопровода в период паводка;

- загрязнение полости трубопровода илом, песком и др.

-

Руководство по охране труда и ответственность за обеспечение условий для соблюдения требований охраны труда в специализированных подразделениях возлагаются на начальников и главных инженеров этих организаций.

На местах работ ответственность за соблюдение этих требований несут начальники участков, колонн, прорабы и мастера.

1.2 Традиционные конструкции, материалы и методы сооружения временных дорог

На обводненных участках и болотах I и II типов применяют следующие временные дорожные конструкции [ВСН 2-105-78]:

Дороги с покрытием низшего типа:

? деревогрунтовые (лежневые);

? сборно-разборные (колейные и сплошные) с деревянным покрытием;

? из грунтов, улучшенных добавками.

Грунтовые дороги без покрытия (земляное полотно).

Дороги с покрытием переходного типа:

? гравийные и щебеночные;

? сборные с покрытием из железобетонных плит.

1.2.1 Лежневые дороги на участках с грунтом низкой несущей способности

Анализ необходимости временных дорог при ремонтно-восстановительных работах в условиях заболоченной местности

Временные дорожные покрытия имеют особое значение при ликвидации аварий на магистральных трубопроводах.

Ремонтные работы, проводимые на заболоченных участках, имеют свою особенность - большая водонасыщенность и малая плотность болотистых масс не позволяют устраивать ремонтные котлованы обычными способами из-за обрушения стенок, а сам котлован зачастую заполняется грунтовыми или поверхностными водами.

Ремонт нефтепроводов на болотах имеет характерные особенности:

? ухудшением несущей способности поверхности болот при неоднократном проходе техники;

? обводненностью грунтов поверхностными и грунтовыми водами;

? невозможностью создания ремонтного котлована и котлована для сбора нефти обычным способом из-за неустойчивости грунтов;

? большой продолжительностью подготовительного периода аварийно-восстановительных работ, обусловленной большим объемом вытекающей нефти, загрязнением нефтью больших пространств и затруднением доступа к месту повреждения;

? ограничением возможности маневрирования технических средств в районе ремонтных работ из-за залеснености болотистых участков нефтепроводов;

? необходимостью использования в большом количестве стройматериалов для настилов на поверхности болота;

? большой трудоемкостью доставки ремонтной техники в район аварии.

Применение современных конструкций и технологий при строительстве временных дорог позволяет снизить затраты на ликвидацию аварий нефтепровода, а также сократить время его простоя.

Временные подъездные дороги позволяют соединить место размещения ремонтных технических средств с местом производства аварийных работ (рабочими площадками); сооружают их по кратчайшей прямой при благоприятных грунтово-геологических условиях.

Подъездные дороги и рабочие площадки могут быть неразборными, сооруженными из насыпных грунтов или по принципу лежневых и сланевых дорог - из подручных материалов, а также разборными, сооруженными из инвентарных конструкций дорожных покрытий.

Устройство временных дорог из насыпных грунтов трудоемко, связано с большими затратами средств и времени.

Строительство неразборных лежневых и сланевых подъездных дорог и рабочих площадок при ликвидации аварий на магистральных нефтепроводах - наиболее распространенный способ повышения несущей способности болот I и II типов в лесной зоне.

Однако данный способ очень трудоемкий и требует больших затрат времени и значительных материальных ресурсов, в том числе древесины (от 1,3 до 3 тыс. мі/км). Поэтому при аварийно-восстановительном ремонте на болотах рационально использовать высокопроходимую технику или сборно-разборные дорожные покрытия и рабочие площадки, имеющие достаточную несущую способность и высокие темпы сборки.

В данном параграфе будут рассмотрены 2 варианта конструкций временных лежневых дорог общей шириной 8,5 м и шириной проезжей части 5,5 м:

I вариант - лежневые дороги по болотам I типа без основания из хворостяной выстилки и защитным грунтовым слоем;

II вариант - лежневые дороги по болотам II типа с основанием из хворостяной выстилки и защитным грунтовым слоем.

На оба варианта разрабатывается технико-технологическая карта (ТТК), в которой принимаются следующие исходные данные:

- работы по устройству лежневой дороги выполняются в летнее время на участках, соответствующим болотам I и II типа.

В состав работ, рассматриваемых ТТК, входят:

- укладка продольных лежней по профилю дороги;

- укладка лаг поперечного настила (накатник);

- укладка колесоотбойных брусьев;

- забивка скоб для связки колесоотбойных брусьев и крепление их с крайними продольными лежнями скрутками;

- разравнивание бульдозерам защитного слоя грунта (минерального дренирующего слоя) толщиной 0,3 - 0,5 м.

Для варианта II (болота второго типа) добавляется работа по укладке хворостяной выстилки слоем 20 - 30 см с проминкой хворостяной выстилки гусеницами трелевочного трактора за 10 проходов.

В составе работ для вариантов I и II не рассматриваются работы по заготовке лесоматериалов.

1.2.3 Организация и технология выполнения работ по сооружению дорог лежневого типа

Выполнению работ по сооружению дорог лежневого типа предшествует комплекс организационно - подготовительных мероприятий и работ:

- назначения лица, ответственного за качественное и безопасное производство работ;

- разбивка и закрепление оси дороги на всю длину участка, порученного для строительства данному подразделению;

- расчистка полосы отвода от леса и кустарника, срезка пней в уровень с землей;

- получение разрешения на рубку леса от лесохозяйственных органов;

- обозначение на местности колышками или вехами проектной оси трубопровода и ближайшей к ней кромки настила сооружаемой лежневой дороги;

- подготовка вдольтрассового проезда до болота или отдельного заезда с существующих дорог на трассу к болоту;

- доставка на трассу к месту работ и укладка в штабеля по сортаментам лесоматериалов;

- доставка к месту работ механизмов, инструмента и инвентаря;

- получение производственно - технической документации;

- получение проекта производства работ (технологической карты) и ознакомления с документами членов бригады;

- установка в непосредственной близости от места работ вагончика для отдыха людей, хранения инструментов и инвентаря;

- обеспечение рабочих мест бригады средствами первой медицинской помощи, питьевой водой, противопожарным оборудованием;

- инструктаж членов бригады по техника безопасности и производственной санитарии.

Устройство временных технологических дорог лежневого типа для вариантов I и II. Сооружение лежневой дороги ведут методом наращивания с подвозом лесоматериала трелевочным трактором по готовому настилу дороги. Работы выполняются захватками, равными по длине шагу продольных лежней.

Для варианта II цикл работ на захватке начинается с устройства подстилающего слоя основания лежневой дороги.

Подстилающий слой основания дороги (хворостяная выстилка) устраивают в два слоя.

Работы по устройству каждого слоя осуществляют в два этапа: сначала хворост вручную укладывают на торфяную поверхность, а затем уплотняют гусеницами трелевочного трактора.

Толщина каждого слоя выстилки до уплотнения должна составлять 30 - 35 см, после уплотнения 10 - 15 см. Хворост в нижнем слое располагают перпендикулярно дороги, а в верхнем - параллельно.

Для выстилающего слоя используют кустарник, подлесок и порубочные остатки. [9, Фондовые материалы НИПИнефть]

По окончании устройства хворостяной выстилки приступают к работам по сооружению деревянного настила дороги, а для варианта I начинается цикл работ по захватке.

Карта предусматривает применение деревянных элементов дороги (продольных и поперечных лаг, прижимных брусьев), которые имеют одинаковые размеры: длина бревен соответственно ширине лежневой дороги - 8,5 м, диаметром в верхнем отрубе 16 - 18 см.

Продольные лаги (лежни) укладывают на поверхность болота (для варианта I) или на хворостяную выстилку (для варианта II).

Раскатку по уложенным продольным лагам разгруженных бревен настила, доставленных трелевочным трактором, производят опущенным щитом трактора, перемещающегося задним ходом.

Укладку бревен по месту с подгонкой производят с помощью крюков.

Лаги укладывают вплотную друг к другу комлями в разные стороны (на поворотах комли укладываются в сторону внешнего радиуса дороги). На поперечные лаги в соответствии с размером конструкции лежневой дороги укладывают прижимные (колесоотбойные) брусья.

Через каждые 2 метра прижимные брусья скрепляют с крайними лежнями проволочными скрутками. Приготовленную проволоку необходимо отжечь и разрезать на двухметровые отрезки.

Для скруток употребляется проволока диаметром 6 мм в две нитки. Бревна к месту работы доставляет машинист трелевочного трактора.

Объем вывозки за один рейс должен быть равен числу продольных лежней в одной захватке плюс два бревна на устройство отбойных брусьев.

Для поперечного настила объем вывозки за один рейс должен быть равен количеству бревен, рассчитанного на длину захватки.

Вариант II предусматривает устройство защитного покрытия деревянного настила из привозного дренирующего грунта, укладываемого слоем толщиной 30 - 50 см, которому придается односкатный поперечный профиль с уклоном 0,03 - 0,04 в сторону, противоположную оси траншеи.

Работы по устройству защитного слоя осуществляют бульдозером путем разравнивания, профилирования и уплотнения грунта.

При разравнивании бульдозер захватывает в отвал 3 - 4 м³ грунта и перемещает его по настилу, оставляя слой толщиной 30 - 50 см.

Профилирование производят ножом отвала, установленным наклонно, а уплотнение - гусеницами бульдозера (за один проход по каждому месту дороги) и колесами сомосвалов, подвозящих грунт.

Грунт на настил доставляется самосвалом и укладывается призмами по правой и левой стороне дороги через каждые 10 метров.

Конструктивные схемы технологических лежневых дорог для вариантов I и II представлены на рисунке 1.2.

I вариант - на болотах первого типа

II вариант - на болотах второго типа

Рисунок 1.2. Конструктивные схемы технологических лежневых дорог [9]: 1 - продольные лежни; 2 - лаги поперечного настила; 3 - колесоотбойный брус; 4 - хворостяная выстилка.

h=0,10 м (в плотном теле); 5 - слой минерального дренирующего грунта h=0,30-0,50 м.

1. Продольные лежни. 2. Лаги поперечного настила толщиной 20 - 30 см в плотном теле

3. Отбойный брус. 4. Хворост и лесосечные отходы

5. Слой минерального дренажирующего грунта толщиной 30 - 50 см

Схема производства работ по устройству лежневой дороги для вариантов I и II представлена на рисунке 1.3.

Б-Б

Рисунок 1.3. Схема устройства временной технологической дороги лежневого типа

Вариант I (зоны Б и В) Вариант II (зоны А, Б и В)

1 - хворостяная выстилка; 2 - хворостяная выстилка в два слоя;

3 - продольные лаги (лежни); 4 - поперечные лаги (накатник);

5 - трелевочный трактор; 6 - прижимные (колесоотбойные) брусья;

7 - проволочные скрутки; 8 - cкоба; 9 - бульдозер.

Потребность в лесоматериалах (заготовках), крепежных материалах и насыпном грунте для строительства 100 м лежневой дороги приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Потребность в лесоматериалах (заготовках), крепежных материалах и насыпном грунте для строительства 100 м лежневой дороги