Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДВФУ)

Обзор на тему:

«Технологии прокладки дюкеров через водные преграды»

Выполнил

Студент: С3507б: Нечунаев Н.А.

Подпись _________________

Проверил

ст. пр. Якушкин С.И.

Подпись _________________

г. Владивосток-2018

Оглавление

трубопровод подводный дюкер

Введение

1 Конструктивные особенности дюкеров

2 Прокладка дюкеров: Основные методы

2.1 Прокладка дюкеров методом ГНБ

2.1.1 Подготовка пилотной скважины

2.1.2 Расширение пилотной скважины ГНБ

2.1.3 Протягивание трубы в пилотной скважине ГНБ

2.2 Санация трубопроводов

2.3 Укладка подводных трубопроводов на дно открытым способом

2.3.1 Протаскивание трубопроводов по дну

2.3.2 Укладка трубопроводов способом свободного погружения и с плавучих опор

2.3.3 Укладка трубопроводов последовательным наращиванием

2.3.4 Укладка подводного трубопровода со льда

3 Гидравлическое испытание и засыпка подводных трубопроводов

Список литературы



Введение

Дюмкер - напорный участок трубопровода, прокладываемый под руслом реки (канала), по склонам или дну глубокой долины (оврага), под дорогой, расположенной в выемке. Дюкеры используются в системах водопровода, канализации, орошения и т. п.

В проектировании и строительстве магистральных нефтепроводов дюкером называют участок нефтепровода, прокладываемый на пересечении с искусственным или естественным препятствием: под руслом реки или канала, по дну глубокого оврага, под авто- или железной дорогой. В этом случае, как правило, дюкер состоит из нескольких труб, которые предварительно свариваются в «нитку» («плеть») и затем укладываются в подготовленную траншею или «футляр» («кожух») способом протаскивания.



1 Конструктивные особенности дюкеров

Дюкеры представляют собой напорные трубопроводы, укладываемые под руслом реки или на склонах долины (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Типы дюкеров:

а - дюкер под руслом; б - дюкер при пересечении долины по ее склонам и дну

Дюкеры первого типа, подверженные внутреннему давлению воды и внешнему давлению от земли, должны иметь жесткую конструкцию; дюкеры второго типа испытывают большей частью только внутреннее давление от воды и представляют собой трубопроводы (металлические, железобетонные и полиэтиленовые). В зависимости от расчетного расхода воды дюкер может состоять из одной или нескольких труб. На Рисунке 2 показан тип сборного железобетонного дюкера, состоящего из звеньев труб.

Рисунок 2 - Одноочковый дюкер из звеньев труб:

а - продольный разрез; б - план входа; в, г - детали соединений труб; 1 - бетонная подготовка; 2 - железобетонное кольцо на стыке секций; 3 - железобетонная анкерная опора

Форма сечения дюкера определяется условиями его статического нагружения и особенностями, связанными с производством работ. Круглое сечение (Рисунок 3, а) удобно в производстве, выгодно в гидравлическом отношении (наименьший гидравлический радиус) и хорошо воспринимает внутреннее давление.

Рисунок 3 - Типы поперечных сечений дюкера: а - круглое; б - коробовое; в -прямоугольное многоочковое

При небольшом внутреннем давлении и большой внешней нагрузке дюкеру придают коробовую или эллиптическую форму (Рисунок 3, б). Многоочковые дюкеры (Рисунок 3, в) часто имеют прямоугольное поперечное сечение.



2 Прокладка дюкеров: Основные методы

Одним из наиболее сложных пересечений трубопроводами препятствий является прокладка дюкера через водную преграду. Выбор способа прокладки и его организации зависит от характеристик пересекаемого водоема.

Самыми распространенными методами прокладки являются:

- Горизонтально направленное бурение (ГНБ) - трубы укладываются в заранее подготовленную скважину.

- Санация (гидравлическое разрушение или метод труба в трубе) - трубы монтируются в готовом канале с изношенными коммуникациями без изъятия старого трубопровода (с увеличением и без увеличения диаметра трубы).

- Укладка подводных трубопроводов на дно открытым способом - применяют при прокладке трубопроводов больших диаметров.

2.1 Прокладка дюкеров методом ГНБ

Горизонтальное бурение - наиболее распространенный метод прокладки дюкеров. Прокол под рекой, оврагом или дорожным полотном осуществляется буровым агрегатом в направлении, перпендикулярном оси препятствия. При прокладке дюкера через реку сварка труб и установка бурового оборудования выполняется на разных берегах водоема. Работы по устройству дюкера включают в себя несколько стадий.

2.1.1 Подготовка пилотной скважины

В выбранной начальной точке кабельной трассы устанавливается установка горизонтального направленного бурения (Рисунок 4). Сначала бурится пилотная скважина диаметром около 100 мм. Процесс бурения пилотной скважины постоянно контролируется с поверхности земли с помощью локационной системы позиционирования DigiTrak MarkIII (Рисунок 5), позволяющей с высокой точностью в любой момент времени определить местоположение бурильной головки и ее глубину относительно поверхности.

Рисунок 4 - Установка горизонтального направленного бурения

Данная система позволяет в режиме реального времени определять следующие параметры: плановое и высотное положение ведущего бура ГНБ с точностью 10 см; продольный и поперечный углы наклона ведущего бура; уровень сигнала; температуру излучателя. Указанные данные передаются как оператору системы позиционирования, находящемуся над ведущим буром, так и оператору установки горизонтального бурения, позволяя вести управление процессом ГНБ и корректировать его направление в соответствии с проектной траекторией.

Рисунок 5 - Локационная система - DigiTrak

Бурение начинается под углом 10 - 20 градусов к горизонту. По мере выхода на необходимую глубину с помощью системы управления установки ГНБ угол бурения уменьшается и на заданной глубине процесс бурения продолжается по горизонтали, при этом имеется возможность корректировки траектории скважины во всех плоскостях (Рисунок 6).

Определение местоположения бура производится через каждые 3 м траектории скважины. Координаты точек фактической траектории скважины заносятся в журнал и закрепляются на местности. При отклонении фактической траектории скважины горизонтального бурения от проектной производится соответствующая корректировка направления бурения, при этом обеспечивается отклонение от проектной траектории не более чем на 0,5 м по вертикали и не более 1 м в плане.

Рисунок 6 - Процесс бурения пилотной скважины

По мере приближения к точке выхода траектория скважины постепенно направляется вверх и в заданном месте бурильная головка выходит на поверхность под расчетным углом. На этом процесс бурения пилотной скважины заканчивается.

2.1.2 Расширение пилотной скважины ГНБ

На колонну штанг навинчивают расширитель (ример) и разбуривают/расширяют пилотную скважину (один или несколько раз) до нужного диаметра (Рисунок 7). Стенки канала укрепляются бетонитовым раствором, который выносит на поверхность излишки грунта, защищает скважину от разрушения, и помогает затянуть в нее трубу.

Рисунок 7 - Предварительное расширение скважины

В зависимости от условий грунта и необходимого диаметра скважины расширение может быть выполнено за один или несколько проходов. В последнем случае последовательно производится протяжка нескольких римеров с увеличением их диаметра.

2.1.3 Протягивание трубы в пилотной скважине ГНБ

К последнему римеру через систему скоб и вертлюг подсоединяется предварительно подготовленная плеть труб, которые и затягиваются в расширенную скважину. В трубы перед протяжкой заводится проводник, с помощью которого после протяжки в трубы затягивается кабель (Рисунок 8).

При этом трубы с помощью специального оголовка закрепляется в хвост буровой колонны через вертлюг. Усилие для затягивания передается через буровую колонну от буровой установки. После протяжки труба отсоединяется от буровой колонны и процесс горизонтально направленного бурения считается завершенным.

Рисунок 8 - Протягивание трубы

Эвакуация комплекса горизонтально направленного бурения производится в порядке, обратном развертыванию с использованием тех же подъездных путей. Стройплощадка ГНБ по окончании работ подвергается уборке, мусор и отходы вывозятся на свалку. Ограждение и освещение стройплощадки демонтируются.

Результаты работ по горизонтально направленному бурению сдаются представителю Заказчика (Генподрядчика) или назначенной приказом комиссии с составлением соответствующего акта.

2.2 Санация трубопроводов

Данный процесс предполагает разрушение старого и одновременную прокладку нового трубопровода в том же канале (Рисунок 9). Для проведения работ используются специальные установки, с помощью которых можно выполнить замену труб диаметром от 60 до 800 мм. Такая техника - оптимальный вариант для монтажа практически вечных пластиковых на место старых трубопроводов из стали и чугуна, железобетона и керамики.

Рисунок 9 - Процесс санации

Далее полиэтиленовая труба протаскивается в старый трубопровод через стартовый котлован или рабочий колодец (Рисунок 10) при помощи сцепного устройства и лебёдки с контролируемым тяговым усилием, установленной в приёмном котловане или другом рабочем колодце. Для уменьшения трения используются специальные приспособления

Рисунок 10 - Прокладка новой трубы

Данная технология может применяться ко всем стандартным трубам, при этом диаметр старого трубопровода должен быть на 10-15 % больше. Возникающее при этом уменьшение диаметра компенсируется за счёт отличных гидравлических параметров новой трубы. Гладкая внутренняя поверхность полиэтиленовой трубы значительно сокращает сопротивление в течение длительного времени и повышает гидравлическую пропускную способность трубопровода. Кроме того, новый трубопровод имеет повышенную коррозионную стойкость.

В случае если проведение санации способом «труба в трубе» не позволит создать нужного напора в ремонтируемом участке трубопровода, или требуется увеличение диаметра на ремонтируемом участке, применяется санация с разрушением старой трубы - реновация (Рисунок 11).

Рисунок 11 - Процесс санации - Метод разрушения

Проведение санации в таких случаях осуществляется статическим взламыванием старого трубопровода. Этот способ отлично зарекомендовал себя при работе в сложных гидрогеологических условиях, при непосредственной близости от ремонтируемого участка других коммуникаций и построек. Устройство для реализации технологии состоит из рабочего органа и силового привода. Участок разрушаемой трубы должен быть прямолинейным. Резак выполняется в виде роликовых ножей, за которыми следуют расширитель и затягиваемая в образовавшуюся полость труба. Роликовый резак с расширителем проходят через старую трубу, разрушают ее и вдавливают обломки в окружающий грунт, обеспечивая беспрепятственный проход новой трубы.

2.3 Укладка подводных трубопроводов на дно открытым способом

При сооружении подводных трубопроводов их монтаж, сварка стыков, изоляция и испытание выполняются чаще всего на береговой площадке и мало чем отличаются от аналогичных процессов при строительстве тепловых сетей в обычных условиях.

Укладка подводных трубопроводов на дно открытым способом осуществляется одним из следующих основных способов:

- протаскиванием трубопроводов по дну;

- свободным погружением;

- с плавучих средств;

- последовательным наращиванием;

- со льда.



2.3.1 Протаскивание трубопроводов по дну 

Протаскивание трубопроводов по дну применяют при прокладке трубопроводов больших диаметров. Укладку выполняют в такой последовательности:

- монтаж трубопровода с нанесением изоляции, устройство футеровки, оснащение его балластными грузами и понтонами;

- устройство спусковой дорожки;

- укладка плети трубопровода на спусковую дорожку;

- устройство береговых опор и установка системы блоков для протаскивания трубопровода;

- прокладка по дну траншеи тягового троса;

- протаскивание трубопровода с помощью трактора или лебедки.

Спусковую дорожку (Рисунок 12, г) устраивают в виде рельсовой узкоколейки шириной 750 мм с уклоном в сторону реки. Трубопровод по рельсовому пути спускают на тележках (Рисунок 12, д). Спусковые дорожки в виде канала или траншеи, заполняемых водой, применяют при пологом рельефе берега. Трубопровод с заглушками на концах скатывают в воду и транспортируют на плаву к месту укладки (Рисунок 12, е).



Рисунок 12.1 - Схема протаскивания трубопровода дюкера по дну и детали устройства спусковых дорожек: а - схема протаскивания трубопровода, б - роликовая дорожка для спуска трубопровода, в - роликовая опора; 1 - поплавки, 2 - трубоукладчик, 3 - трубопровод, 4 - канат, 5 - стационарные роликовые опоры, 6 - трактор (тягач), 7 - приямок, 8 - узкоколейные тележки, 9 - основание, 10, 11 - опорный и направляющий ролики

Основной тяговый трос прокладывают с плавучих средств по створу трубопровода и крепят его к передней заглушке плети. Свободный конец его крепят к барабану тяговой лебедки, расположенной на противоположном берегу. Для протаскивания трубопровода в качестве тяговых средств ис­пользуют также мощные тракторы, краны-трубоукладчики, бульдозеры, тягачи и др.

Рисунок 12.2 - Схема протаскивания трубопровода дюкера по дну и детали устройства спусковых дорожек: г - рельсовая дорожка, д - тележка, е - организация спусковой дорожки в виде канала с водой; 1 - поплавки, 2 - трубоукладчик, 3 - трубопровод, 4 - канат, 5 - стационарные роликовые опоры, 6 - трактор (тягач), 7 - приямок, 8 - узкоколейные тележки, 9 - основание, 10, 11 - опорный и направляющий ролики, 12 - рельсовый путь, 13 - отводной путь, 14 -якорь, 15 - сварочные посты, 16 - лебедка, 17 - трубы, 18 - стапели (через 5 м), 19 - сплавной канал, 20 - бульдозер, 21 - утяжеляющие грузы, 22 - плавучие опоры (понтоны), 23 - экскаватор, 24 - водолазная станция, 25 - перемычка, 26 - катер, 27 - насосный опрессовочный агрегат

Для снижения величины тягового усилия применяют систему полиспастов. Если условия рельефа берега препятствуют прямолинейному движению тягачей, то на берегу по оси трубопровода устраивают неподвижную опору с системой блоков, позволяющую изменить направление их движения.

2.3.2 Укладка трубопроводов способом свободного погружения и с плавучих опор

Если нельзя устроить спусковую дорожку в створе перехода, монтажную площадку располагают вдоль береговой линии с устройством горизонтального стапеля. В этом случае понтоны прикрепляются к трубопроводу на наклонном участке стапеля после перемещения плети или секции к урезу берега.

Установку трубопровода с приваренными отводами в створ перехода выполняют из двух положений:

I Сваренные плети с отводами находятся на плаву и расположены вдоль берега.

II Сваренные плети находятся на спусковой дорожке в положении, перпендикулярном берегу.

В первом случае применяют способ разворота трубопровода по течению при помощи буксира вокруг конца, удерживаемого у береговой траншеи. 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 последовательность заполнения трубопровода водой или отстроповки понтонов (Рисунок 13).

Рисунок 13 - 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.

Мероприятия по регулированию кривой изгиба и обследованию уложенного трубопровода разрабатываются в проекте производства работ, исходя из конкретных условий строительства. В проекте производства работ предусматривают:

- плавное погружение трубопровода в пределах допустимых упругих деформаций, определяемых расчетом;

- минимальное время погружения трубопровода;

- постоянное нахождение трубопровода в створе подводной траншеи;

- возможность быстрой замены вышедших из строя машин и оборудования.

Погружающийся трубопровод удерживается в створе подводной траншеи при помощи плавучих опор и береговых тросовых оттяжек.

Контроль за положением погружаемого в воду трубопровода осуществляют визуально при помощи размеченных и прикрепленных к трубопроводу тросов, удерживаемых поплавками, а также при помощи эхолота. С этой же целью можно использовать плавучую портальную опору, устанавливаемую над плетью трубопровода в створе траншей. Глубину погружения трубопровода определяют по тросу, размеченному через 0,5 м. Конец троса пропускают через укрепленный на вершине портала блок и крепят к трубопроводу. Отклонение троса от вертикального положения показывает на снос трубопровода со створа, а длина троса - глубину его погружения.

2.3.3 Укладка трубопроводов последовательным наращиванием

Укладку способом последовательного наращивания применяют при прокладке подводных трубопроводов через широкие водные преграды. Наращивание плети производят двумя способами: в надводном положении и подводном. В первом случае плети наращивают на понтонах или специально оборудованных судах, служащих монтажной площадкой (Рисунок 14).



Рисунок 14 - Укладка трубопроводов методом S и J укладки

На них собирают и сваривают плети из заранее заготовленных, заизолированных и забалластированных на берегу трубных секций. Для уменьшения возникаю­щих в трубопроводе напряжений их укладывают с помощью плавучих и роликовых опор или отстропливаемых и перемещающихся вместе с баржей понтонов. В подводном положении наращивание осуществляют путем соединения секций, уложенных на дно, водолазами, чаще всего на фланцах (Рисунок 15).

Рисунок 15 - Наращивание секций водолазами

Для предупреждения всплытия дюкеров их пригружают грузами, например, железобетонными в виде полумуфт или седлообразных грузов.

2.3.4 Укладка подводного трубопровода со льда

Укладку подводного трубопровода со льда осуществляют различ­ными способами. Зимой со льда трубопроводы укладывают с помощью опор и свободным погружением. Для прокладки трубопроводов по створу дюкера во льду дисковыми пилами прорезают сквозную прорубь (майну). Подготовленный трубопровод укладывают над майной на подкладки (леж­ни), проложенные поперек проруби (Рисунок 16). Затем устанавливают опоры (козлы) с талями, с помощью которых его опускают на дно. При способе свободного погружения трубопровода с заполнением водой его опускают без примене­ния опор и талей. Преимуществом прокладки дюкеров со льда является удобство работ, так как не требуются плавучие средства, что в целом уде­шевляет и ускоряет работы.

Рисунок 16 - Укладка подводного трубопровода со льда



3 Гидравлическое испытание и засыпка подводных трубопроводов

Дюкеры испытывают в два этапа - сначала предварительное испытание, а затем окончательное. Отличием здесь является только то, что предварительному испытанию дюкеры подвергаются дважды: на стапеле после сварки труб дюкера и на дне траншеи после проверки положения трубопровода в траншее, но до его засыпки. Окончательное испытание дюкера осуществляют после проверки правильности его укладки и засыпки уложенного трубопровода. Засыпку трубопровода в подводной траншее производят намывом грунта гидромониторами или с использованием грунта, привозимого на баржах (с участием водолазов).



Список литературы

1 Справочник Наилучших Эффективных технологий, Раздел: Методы строительства и реконструкции трубопроводов - к.т.н. Д.А.Данилович, Москва, 2015 г.

2 Гидротехнические сооружения (в двух частях). Ч.1: Учебник для студентов вузов / Под ред. Гришина М.М. - М.: Высшая школа, 1979.

3 Годес Э.Г., Нкрбут Р.М. Строительство в водной среде: Справочник. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. - 527 с.

4 Типовая Технологическая Карта _ Укладка трубопровода в подводную траншею на переходах через реки методом «Протаскивания по дну» - http://docs.cntd.ru/document/435735182

Размещено на Allbest.ru

...