Определение технологии подводного перехода газопровода через реку Клязьма в Щелковском районе Московской области

Под бестраншейными методами понимаются технологии прокладки, замены, ремонта, инспекции и обнаружения дефектов в подземных коммуникациях различного назначения с минимальным вскрытием земной поверхности, а в некоторых случаях нулевой объем земляных работ, проводимых в период строительства [3]. Это позволяет исключить расходы на восстановление прилегающих территорий, а также сократить сроки проведения работ.

Для технологии прокола грунта используется специальной пневматический пробойник со специальным для каждого вида грунта и прокола наконечником. Для производства достаточно подготовки небольшого котлована размером около 2 - 3 м², в который будет погружена установка. Прокол может производиться на длину до 20 - 25 м. Так как управлять направлением пробойника невозможно. На более длинных расстояниях точность и эффективность способа снижается. В случае проходки более 30 м, более актуальным будет технология горизонтально-направленного бурения, так как с помощью бурильной машины можно наиболее точно пройти намеченное расстояние.

В рабочей практике также встречается неофициальный вид прокола подручными средствами в виде штыковой лопаты с удлиненным черенком и лома, но его применение является исключением из правил и происходит достаточно редко на участках работ с небольшой протяженностью прокола.

Наибольшее распространение имеет технология горизонтально направленного бурения (ГНБ). Его суть сводится к применению специальных буров, которые выполняют предварительное бурение по рассчитанной траектории. Пилотная скважина бурится с последующим расширением специальными расширителями и протаскиванием газопровода через готовую скважину.

Схема траектории расширения пилотной скважины приведена на рисунке 2

Рисунок 2 - Схема траектории расширения пилотной скважины при строительстве подводного перехода методом наклонно-направленного бурения

Наклонно-направленное бурение (ННБ) похоже на процесс ГНБ в части направления бурения. Но оно подразумевает отклонение угла бурения от горизонта, с сохранением первоначального направления бурения. Это обусловлено задачами, которые ставятся перед подобной техникой. Например:

- добыче полезных ископаемых;

- геологической разведке;

- оценке плотности почв, параметров залегания пластов;

- обустройстве подземных переходов;

- прокладке коммуникаций, инженерных сетей под руслами рек, в том числе многорукавных;

- строительстве подводных тоннелей для автомагистралей, пеших переходов.

Данная техника зарекомендовала свою эффективность на валунных, карстовых, илистых грунтах. Но подходит далеко не во всех случаях, так как требует больших финансовых затрат. Ее применение может быть оправдано исключительно при реализации проектов по добыче полезных ископаемых или строительства социально значимых объектов.

Главные отличия между ГНБ и ННБ:

1. ГНБ применяется для прокола горизонтальных или чуть наклонных отверстий, тогда как ННБ позволяет осуществлять более крутой и наклонный прокол.

2. ГНБ использует гибкие стержни, которые прокладываются через землю, в то время как ННБ включает в себя использование специального оборудования, чтобы зафиксировать и контролировать наклон буровой колонны.

3. ГНБ позволяет прокладывать коммуникации на более длинные расстояния, в то время как ННБ используется для более сложных задач, таких как прокол под дорогами или реками.

4. ГНБ может быть произведено с меньшим количеством погрузчиков и буровых машин, чем ННБ.

5. ГНБ обычно используется в гражданском строительстве, тогда как ННБ чаще всего применяется в нефтяной и газовой промышленности.

Более простой технологией является раскатка скважины. Ее суть заключается в образовании в грунте цилиндрической полости путем деформации и уплотнения грунта раскатывающим механизмом или раскатчиком. Раскатка скважин используется для укрепления и уплотнения грунтов для прокладки коммуникаций, для чего в образовавшуюся скважину помещается наполнитель.

Внешний вид раскатчика представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - внешний вид раскатчика

Технология горизонтально-шнекового бурения (ГШБ) позволяет прокладывать газопроводы на расстояния до 150 м и наружным диаметром 400 - 2000 мм, более точные параметры зависят от категории грунта. В отличие от ГНБ, технологией горизонтально-шнекового бурения работы можно вести на малой глубине, поскольку отсутствует опасность прорыва бурового раствора и просадки грунта.

Для технологии ГШБ подходит только неподвижный и устойчивый грунт, который не осыпается во время проходки. В случае глинистого грунта могут возникнуть проблемы с проходкой из-за налипания глины на шнек. Технология ГШБ, по сравнению с ГНБ или микротоннелированием, более дешевая.

Другим методом строительства переходов газопроводов, набирающим популярность, является микротоннелирование. Строительство по данной технологии также безлюдное, и выполняется щитовой прокладкой. В ходе прокладки газопровода происходит одновременное бурение с креплением стенок тоннеля железобетонными трубами, продавливаемыми из стартовой шахты пресс-рамой, которая располагается за продвигающимся щитом. Внешний вид технологии представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Внешний вид технологии микротоннелирования

Технология микротоннелирования получила большее применение в строительстве коллекторов в крупных городах и промышленных районах, поскольку она позволяет не перерывать транспортное сообщение и не требует больших площадей под размещение оборудования.

Технология бестраншейной прокладки труб должна заблаговременно определиться специалистами. Сначала выполняются геологические изыскания. Специалисты определяют наличие твердых пород и прочих примесей, плотность грунта. После этого определяется дистанция (по согласованному проекту), которую надо будет пройти. После выполнения подготовительных мероприятий выбирается сама технология [4].

Для определения бестраншейной технологии по прокладке газопровода через р. Клязьма в статье использованы данные из технического отчета по результатам инженерно-геологических изысканий, выполненных в октябре 2023 г. ООО "ИнжГеоПат" по заказу АО «Мособлгаз» на объекте: «Газопровод высокого давления Р<1,2 МПа, газопровод высокого давления Р<0,6 МПа с установкой газорегуляторного пункта по адресу: Московская область, г. Щелково, ул. Заводская» [5].

Инженерно-геологические изыскания были выполнены для изучения инженерно-геологических условий (характеристик) участка производства работ и, согласно СП 47.13330.2016 [6], должны обеспечить получение необходимых данных для обоснования компоновки проектируемых сооружений, принятия по ним конструктивных и объемно-планировочных решений составления ситуационного и генерального плана объекта, разработки мероприятий и проектирования сооружений инженерной защиты, мероприятий по охране природной среды, проекта организации строительства.

На рисунке 5 представлена схема района изысканий, относительно проектируемого ПП через р. Клязьма с указанием расположения буровых скважин под анализ грунта.

Рисунок 5 - схема района изысканий с указанием скважин

Площадка - пологоволнистая равнина. Задернована, частично отсыпана грунтом. Частично занесена (береза, тополь, ива, редкая сосна). Площадка местами изрыта, встречаются ямы глубиной до 0,5 м. Река Клязьма на данном участке: шириной до 40 м, глубиной до 2-2,50 м, дно песчаное, скорость течения до 1,50 м/с, берега задернованы, частично занесены (ива, кустарник), местами заболочены.

Слои грунта в скважинах представлены:

- Почвенно-растительный слой, е!У.

- Насыпной грунт - суглинок темно-серый, туго пластичный, с прослоями песка мелкого, с включениями до 15 % щебня, кирпича, в кровле - почвенно-растительный слой (tQIV). Грунт отсыпан сухим способом, не слежавшийся.

- Суглинок коричневый, тугопластичный, с прослоями песка мелкого, суглинка мягко пластичного, с включениями до 10 % гравия, aQIII.

- Песок средней крупности серый, средней плотности, водонасыщенный, с прослоями песка мелкого, песка крупного, aQIII.

- Суглинок серый, мягкопластичный, обводненный по прослою песка мелкого, aQIII.

- Доломит, выветрелый до состояния супеси пластичной, коричневатожелтый, с включениями до 20 % щебня доломита, обводненый по контактам с включениями, eC3.

- Доломит желтовато-белый, средней прочности, трещиноватый, обводненный по трещинам, C3.

Для определения подходящей технологии подводного перехода через р. Клязьма произведен сравнительный анализ технологий, относительно типов грунта. Результаты анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Возможность применения бестраншейных методов в различных грунтовых условиях

Категории грунтов:

- 1 категория грунтов - торф, грунт растительного слоя, суглинок лёгкий (влажный), супесь, песок;

- 2 категория грунтов -глина лёгкая влажная, гравий мелкий и средний, суглинок;

- 3 категория грунтов - суглинок плотный, глина средняя или тяжёлая, разрыхлённая;

- 4 категория грунтов - тяжёлая глина. Сезонно промерзающие грунты: растительный слой, пески, супеси, торф, суглинки и глины;

- 5 категория грунтов - крепкий глинистый сланец. Известняк и некрепкий песчаник. Мягкий конгломерат. Сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гальки, гравия, валунов до 10 % по объёму и щебня, а также речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 30 % по объёму и моренные грунты;

- 6 категория грунтов - крепкие сланцы. Слабый мергелистый известняк и глинистый песчаник. Средний змеевик и мягкий доломит. Сезонно промерзающие грунты: суглинки и глины с примесью гальки, гравия, щебня и валунов до 10 % по объёму, супеси, а также речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 50 % по объёму и моренные грунты;

- 7 категория грунтов - окварцованные и слюдяные сланцы. Твёрдый мергелистый известняк и плотный песчаник. Плотный доломит и крепкий змеевик. Мрамор. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 70 % по объёму и моренные грунты.

Метод прокола применяют при ведении работ в глинистых и суглинистых грунтах 1 - 3 категорий. Технология продавливания эффективна в грунтах 1 - 4 категорий. Методы ГНБ и микротоннелирования способны справиться со всеми категориями грунтов, включая мрамор, окварцованные и слюдяные сланцы, плотный песчаник, твердый мергелистый известняк, плотный доломит, вечномерзлые сезонно промерзающие грунты.

Таким образом, для осуществления подводного перехода наиболее подходящей технологией выбрано горизонтально-направленное бурение.

Для подземной прокладки приняты полиэтиленовые трубопроводы, они устойчивы к деформации грунта, не подвержены коррозии и в случае возникновения гидратных пробок не происходит разрыв стенки трубы.

При эксплуатации полиэтиленовых газопроводов, работы, связанные с ремонтом газопроводов, устранение и локализация аварий на газопроводах выполняются специалистами без открытого огня, что исключает возможность возникновения пожара либо взрыва газа.

Литература

1. Эксплуатация магистральных нефтепроводов: Справ. изд. / М-во образования Российской Федерации. Тюм. гос. нефтегазовый ун-т; Под общ. ред. Ю.Д. Земенкова. - Тюмень: Тюм. гос. нефтегазовый ун-т, 2000. - 534 с.

2. Душин В.А. Капитальный ремонт линейной части магистральных нефтепроводов: учебное пособие / В.А. Душин, А.М. Шаммазов. - Уфа: ООО «Монография», 2012. - 272 с.

3. Храменков С.В., С.Е., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. Москва, АСВ, 2002 г. - 289 с.

4. Прокладка трубопроводов без разрытия траншей / М. А. Фетисова, Д. Н. Горшков, К. А. Страхов. - Молодой ученый. Ежемесячный научный журнал: г. Казань - 2014 - № 4 (63) - 160 с.

5. ООО "ИнжГеоПат". Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий для подготовки проектной документации - стадия проектирования - проектная документация. - 2023.

6. СП 47.13330.2016. Свод правил. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации 30.12.2016 г. № 1033/пр: веден 01.07.2017 - 123 с.

Размещено на Allbest.ru