Сооружение подводных нефтегазопроводов

Плети испытывают либо по одной, либо одновременно по несколько плетей, соединив их в общую магистраль.

Для изоляции труб на переходах применяют в основном антикоррозийные липкие ленты из полимерных материалов. Изоляцию наносят в полевых условиях.

За рубежом на строительстве переходов применяют различные изоляционные покрытия, наносимые как в заводских, так и в полевых условиях. От механических повреждений их защищают, как правило, монолитным бетонным армированным покрытием выполняющим одновременно функцию балласта.

Подводные земляные работы являются наиболее дорогостоящими и трудоемкими в общем комплексе строительства подводных трубопроводов. В большинстве случаев они определяют продолжительность строительства. При ширине зеркала воды от 500 до 1500 м трудоемкость подводных земляных работ составляет до 70%, а стоимость -- до 50% базисной стоимости строительства подводного перехода (без стоимости труб). Специфическими особенностями подводных земляных работ при строительстве переходов являются большой диапазон глубин (до 30 м) и объемов работ (от 1 тыс. м3 до 1 млн. м3), разнообразие грунтовых условий (от илов до скальных грунтов), разбросанность объектов и необходимость частых перебазировок землеройной техники и персонала.

Многообразие местных условий обусловливает необходимость применения различных методов и большой номенклатуры технических средств для разработки подводных траншей.

При сооружении подводных переходов заглубление трубопроводов может осуществляться устройством на дне водоема или реки подводной траншеи до укладки трубопровода или заглублением до проектных отметок уложенного на дно трубопровода посредством удаления из-под него грунта. На переходах через реки трубопроводы заглубляют в основном по первому способу.

Подводные траншеи могут выполняться землечерпательными рефулерными снарядами, канатно-скреперными установками, взрывным способом.

Метод разработки и тип механизированных средств для конкретного участка перехода определяются проектом в зависимости
от объемов земляных работ, вида грунта и его свойств, характеристики водоема, времени года. При разработке песчаных и осыпающихся грунтов применяют траншейный способ. Необходимая ширина траншеи обеспечивается путем ее перезаглубления и последующего резания откосов. Папильонажный способ применяют при разработке связных грунтов.

Разрабатан земснаряд ТЗР-251 разряда «О» для устройства подводных траншей на больших судоходных реках, водохранилищах, озерах. Этот земснаряд разборный, несамоходный, оборудован землесосом 80МП500-19 с приводом от дизеля с большим моторесурсом.

Для эффективной работы земснаряда при разработке траншей набольших глубинах на всасывающей линии землесоса устанавливают эжектор, питаемый от центробежного насоса, производительностью 450 м3/ч при напоре 42 м вод. ст. На земснаряде предусмотрена установка механического рыхлителя фрезерного типа для рыхления плотных грунтов.

Годовая эксплуатационная выработка земснаряда ТЗР-251 по расчетам составляет 150 000 м3 грунта, что в 2--3 раза больше выработки земснарядов ТЗР-12 и УПГЭУ-ЗМ.

Для разработки подводных траншей на водных преградах малой и средней протяженности, а также на преградах с тяжелыми грунтовыми условиями в ряде случаев целесообразно применять скреперные установки увеличенной производительности с ковшом 3 м3 и скреперной лебедкой ЛС-301 (рис. 16). Комплект скреперного оборудования вместе с лебедкой ЛС-301 предназначен для разработки подводных траншей в грунтах I--VI.

Заглубление уложенного трубопровода до проектных отметок можно выполнять с применением специальных трубозаглубителей или обычных средств гидромеханизации.

17.14 «Укладка трубопровода»

Укладка трубопровода

При сооружении подводных переходов наиболее сложным и ответственным технологическим процессом является укладка трубопровода. Рациональную схему укладки выбирают с учетом технологии и организации отдельных видов работ в общем комплексе работ на строительстве перехода.

Схему укладки определяют исходя из следующих факторов: места расположения монтажной площадки, природных условий в районе перехода и прежде всего рельефа береговых участков ширины зеркала водной поверхности, глубины русла, судоходства реки, конструкции перехода -- его диаметра, массы и типа балластных грузов, вертикальных радиусов прокладки, наличия оборудования для укладки трубопровода данного диаметра.

Технологические решения переходов

В зависимости от расположения монтажных площадок и способов перемещения плетей в створ и укладки трубопроводов различают следующие шесть технологических решений переходов:

1) протаскивание трубопровода по дну с предварительным монтажом его на полную длину в створе перехода;

2) протаскивание трубопровода по дну с последовательным наращиванием нитки перехода;

3) опускание трубопровода способом свободного погружения и монтажом его в створе перехода;

4) опускание трубопровода способом свободного погружения, буксировкой в створ плетей (на всю длину перехода), монтируемых на централизованной площадке;

5) опускание трубопровода способом свободного погружения и буксировкой в створ перехода отдельных плетей и сборкой их нитку на плаву;

6) опускание трубопровода с применением плавучих опор.

При сооружении газопроводов наиболее целесообразной является укладка способом протаскивания по дну (первая и вторая схемы). Применение этих способов оправдано также при укладке нефтепроводов через реки с интенсивным судоходством, большими глубинами и скоростями течения. Однако применение указанных схем ограничивается требованиями укладки участков перехода только по радиусам естественного изгиба, а также необходимостью использования мощных тяговых средств и специальных спусковых устройств для ниток большой протяженности.

Для укладки подводных переходов магистральных нефтепроводов рекомендуются способы свободного погружения (третья, четвертая и пятая схемы), которые в ряде случаев могут быть использованы и при укладке газопроводов, выполненных на береговых участках по форме крутозагнутых вертикальных кривых.

Из способов свободного погружения для магистральных трубопроводов больших диаметров основной является третья схема. Применение четвертой схемы укладки целесообразно при сооружении многониточных переходов на судоходных реках. Пятую схему применяют в случаях, когда по условиям строительства перехода нитка его с предварительно смонтированными крутоизогнутыми участками не может быть полностью заведена в створ. Шестая схема может быть применена в тех случаях, когда по условиям рельефа берега исключается возможность укладки перехода способом протаскивания, а укладка его способом свободного погружения связана с большими техническими трудностями. При укладке подводных переходов наиболее распространенным способом протаскивания является технологический процесс, который состоит из следующих операций:

монтажа и оснащения трубопровода балластным покрытием или разгружающими понтонами;

монтажа спусковой дорожки и укладки на нее трубопровода; установки тяговых средств, приварки оголовка к плети, укладки тяговых тросов и их закрепления на оголовке;

протаскивание нити трубопровода на всю длину перехода и методом наращивания из отдельных плетей с последующей проверкой проектного положения уложенного трубопровода.

Способ протаскивания подводных трубопроводов большой протяженности требует значительных тяговых усилий. Чтобы уменьшить эти усилия па береговом применяют специальные спусковые устройства.

Наиболее универсальным для перемещения берегового трубопровода является оборудование для спуска дюкеров. Общий вид спусковой дорожки при протаскивании подводного перехода показан на рис. 17.

Спусковая тележка, грузоподъемностью 20 т состоит из двух одинаковых рамных устройств коробчатого сечения с трубчатым коромыслом. Трубопровод поддерживается отрезком троса пропущенным через коромысло и снабженным быстроразъемным устройством. Такая конструкция обеспечивает быстрое удаление тележек с трубопровода с помощью крапа при подходе их к урезу воды.

Основным методом уменьшения сопротивления протаскиванию трубопровода под водой является применение разгружающих понтонов различной грузоподъемности. Необходимость укладки подводных трубопроводов диаметром 1020--1220 мм большой протяженности потребовала увеличения грузоподъемности понтонов. В настоящее время изготовлены и применяются понтоны грузоподъемностью 5 т, снабженные устройством для полуавтоматической их отстропки с трубопровода.

Значения тяговых усилий в зависимости от способа протаскивания определяют расчетом.

При протаскивании трубопроводов со сплошной деревянной футеровкой коэффициент трения скольжения по дну для монолитных и разрушенных скальных грунтов -- 0,

Для протаскивания подводных трубопроводов применяют специальные тяговые лебедки серии ЛП конструкции СКВ «Газстроймашина», выполненные в виде автономных тяговых устройств с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

При укладке трубопроводов протяженностью до 1 км применяют в основном лебедки ЛП-1 или их модификации ЛП-1А (рис. 18) с тяговым усилием без полиспаста 72 тс, а с полиспастом -- 144 тс.

Для протаскивания подводных трубопроводов большой протяженности используют преимущественно тяговые лебедки ЛП-151 1 ЛП-301. Лебедка ЛП-151 смонтирована на прицепе-трайлере и отличается от разработанных ранее, использованием гидромеханической трансмиссии, обеспечивающей автоматическое регулирование скорости протаскивания в зависимости от тягового усилия. Для повышения безопасности производства работ лебедки ЛП-1А и ЛП-151 оборудованы дистанционным управлением.

Для протаскивания подводных трубопроводов большой длины лебедки ЛП-151 монтируется на барже.

Для укладки подводных трубопроводов большого диаметра и значительной длины применяют лебедку ЛП-301 с тяговым усилием на прямую 150 тс и через блок -- 300 тс. Оборудование лебедки размещено на двух трайлерах. На первом из них по ходу троса размещена установка с основным тяговым фрикционным барабаном, а на втором -- установка со сматывающим барабаном. Низкая конструкция лебедки позволяет значительно увеличить канатоемкость.

Представляет интерес устройство для протаскивания подводных трубопроводов, изготовленное СУПТР-1. Оно рассчитано на усилие 100 тс и состоит из двух барабанной лебедки и пятикратного полиспаста с анкерными устройствами. На общей раме лебедки смонтированы двигатель, редуктор и лебедка со специальными барабанами. Один барабан канатоемкостью 500 м служит для намотки тягового троса диаметром 19 мм, идущего от полиспаста, другой -- для намотки и возврата подвижного блока полиспаста в исходное положение. Для протаскивания небольших подводных трубопроводов может применяться двухбарабанная скреперная лебедка ЛС-301. При выполнении работ по протаскиванию нитки подводного перехода все рабочие посты должны иметь двустороннюю дублированную связь с пунктом управления. Связь может осуществляться по телефону при помощи портативных радиостанций и дублироваться световыми сигналами.

17.15 «Балластировка трубопроводов»

Балластировка и закрепление подводных переходов

Устойчивость подводных трубопроводов от всплытия обеспечивается балластировкой и закреплением их на дне водной преграды. Существуют различные методы балластировки и закрепления подводных переходов. Их можно разделить на две основные группы: балластировка утяжеляющими конструкциями и механическое закрепление анкерными устройствами. Причем при балластировке перехода устойчивость его от всплытия может обеспечиваться увеличением массы прокладываемого трубопровода, а при механическом закреплении -- дополнительной удерживающей силой анкерных устройств.

В отечественной и зарубежной практике строительства подводных трубопроводов нашли распространение следующие методы балластировки и закрепления переходов: отдельными утяжеляющими грузами; сборными бетонными покрытиями; сплошными бетонными покрытиями; анкерными устройствами.

Утяжеляющие грузы можно устанавливать на трубопровод до его укладки (в основном в русловой части перехода) и после укладки (преимущественно на береговых пойменных и заболоченных участках перехода).

В качестве утяжеляющих грузов, устанавливаемых до укладки подводного перехода, могут применяться кольцевые чугунные и железобетонные грузы, а после укладки перехода используются железобетонные седловидные шарнирные или поясные грузы.

Необходимое количество грузов для балластировки переходов определяют расчетом.

Чугунные грузы изготавливают, как правило, из серого мягкого чугуна марки СЧ-00 с объемной массой 6,8--7 т/м3. Железобетонные и армобетонные грузы изготавливают из плотного гидротехнического бетона с объемной массой 2,3--3 т/м3 с добавкой цемента марки не ниже 300.

Необходимо отметить, что получивший широкое применение в нашей стране метод балластировки подводных трубопроводов чугунными грузами (для трубопроводов малых диаметров) используется для пригрузки переходов больших диаметров.

Применение чугунных грузов для балластировки подводных трубопроводов больших диаметров целесообразно лишь в отдельных случаях, в районах, куда доставка труб и материалов осуществляется только авиатранспортом.

Кольцевые армобетонные грузы (УК-1000) в нашей стране впервые были применены при сооружении подводного перехода диаметром 1020 мм через р. Эвенчта. Практика подтвердила целесообразность их использования для трубопроводов больших диаметров.

За рубежом применение одиночных железобетонных грузов на болтах считается оправданным и более экономичным по сравнению со сплошным бетонированием для балластировки подводных переходов небольшой протяженности.

Существенным недостатком балластировки подводных трубопроводов одиночными железобетонными грузами является сложность перемещения такого перехода по роликовой спусковой дорожке при его укладке, что сопряжено с возможностью повреждения изоляционного покрытия и самих грузов. Для установки и закрепления на трубопроводе под водой полумуфт одиночных грузов требуется применение труда водолазов.

Береговые, пойменные и заболоченные участки при прокладке переходов балластируют одиночными железобетонными седловидными грузами, но при условии обязательного предварительного осушения траншеи.

Более совершенными конструкциями одиночных грузов являются разработанные ЭКБ по железобетону и ВНИИСТ поясные и шарнирные железобетонные грузы. Поясные грузы, состоящие из двух отдельных армобетонных блоков и соединения в виде металлического пояса, навешивают на трубопровод краном в том же порядке, что и седловидные. Преимущество поясных грузов заключается в том, что они имеют более низкий центр тяжести по отношению к телу трубы и за счет этого приобретают более устойчивое положение на трубопроводе против опрокидывания.

Железобетонные шарнирные грузы состоят из двух полукруглых элементов (полуцилиндров), охватывающих периметр прокладываемого трубопровода. В верхней части оба элемента соединены шарнирным устройством, обеспечивающим раскрытие половинок железобетонного груза при установке и прочное закрепление ею на трубопроводе. Шарнирные грузы навешивают с помощью крановых механизмов на трубопровод, находящийся под водой, без применения водолазного труда.

Сборные сплошные железобетонные покрытия для балластировки подводных переходов выполняются из консольных сварных утяжелителей УКС. Утяжелители УКС конструкции ЭКБ по железобетону представляют собой цилиндрические тонкостенные оболочки открытого профиля с консольными клинообразными выступами по концам. Крепление утяжелителей при монтаже на трубопроводе выполняют посредством замыкания консольных выступов и сварки закладных деталей смежной пары утяжелителей, что обеспечивает устойчивость утяжелителей при протаскивании нитки перехода. Чтобы сборное покрытие не сдвигалось на его конце делают специальные упоры, которые снимают в окончании укладки перехода.

Утяжелители типа УКС для балластировки подводных переходов имеют следующие преимущества по сравнению с чугунными грузами:

индустриальное изготовление в заводских условиях, что исключает необходимость бетонных работ на монтажной площадке;

полная защита поверхности прокладываемого трубопровода от механических повреждений при укладке;

образование гладкой поверхности покрытия на трубопроводе что облегчает процесс протаскивания и применение трубозаглубительных установок на дне водоема.

Вместе с тем покрытия из УКС не обеспечивают жесткого сцепления с трубой, что сохраняет возможность повреждения изоляционного покрытия при их монтаже и укладке нитки перехода. Кроме того, повреждение одного из утяжелителей при укладке может привести к разрушению всего покрытия. Это ограничивает применение УКС. Их рекомендуется использовать на переходах протяженностью не более 300 м.

Сплошные монолитные армобетонные покрытия наиболее перспективны. Они широко применяются в зарубежной практике, Сплошные армобетонные покрытия наносят, как правило, в стационарных условиях -- на бетонных заводах или на полигонах. На трассе бетонируют только стыки. При бетонировании труб монолитным железобетоном на трассе покрытия наносят на месте монтажа и укладки нитки перехода.

Для трубопроводов больших диаметров в целях уменьшения жесткости и радиуса естественного изгиба в конструкции покрытия могут предусматриваться поперечные прорези, а стыки оставляться небетонированными.

Для уменьшения толщины покрытия в состав бетона включают в качестве заполнителей утяжеляющие добавки (магнетит, гетит и др.), которые увеличивают объемную массу бетона до - 3,1 т/м3.

Способы бетонирования подводных трубопроводов

В настоящее время разработаны и испытаны следуюшие способы бетонирования подводных трубопроводов: торкретирование, бетонирование в специальных формах -- опалубках, бетонного покрытия способом центробежного набрызга и вращающейся трубы.

Бетонирование трубопроводов способом торкретирования может осуществляться двумя методами:

торкретированием с подачей на поверхность трубопровода и последующим ее увлажнением; смесь подается из цемент-пушки под «явлением сжатого воздуха по шлангу к соплу, где происходит смешивание ее с водой, поступающей сюда по специальному флангу торкретированием с подачей на поверхность трубопровода готового цементно-песчаного раствора от растворов насосов.

Для нанесения бетонного покрытия торкретированием с подачей сухой смеси используют: цемент-пушку непрерывного действия С-320, С-702 или С-630А с подачей сухой смеси соответственно 1,5; 3 и 4 м3/ч; компрессор ДК-9 или ЗИФ-55; передвижную электростанцию АСМД-7 мощностью 30 кВт; растворомешалку С-220 со скиповым подъемником вместимостью 80--150 л.

При нанесении бетонного покрытия торкретированием с подачей готового раствора установкой «Пневмобетон» применяется то же оборудование, за исключением цемент-пушки. Вместо нее используют растворонасос С-269 или С-317А.

Необходимо отметить, что метод бетонирования подводных трубопроводов больших диаметров торкретированием, требующим многослойного нанесения бетона, весьма трудоемок и малопроизводителен, связан с повышенным по сравнению с другими методами расходом бетона и жесткими требованиями к его составу. В связи с этим он не нашел широкого применения в практике строительства подводных переходов.

Для балластировки подводных переходов более предпочтительным является метод нанесения бетона на трубопровод с использованием инвентарных металлических опалубок. В настоящее время в отечественной практике разработана и получила признание опалубка конструкции треста «Подводгазстрой» и ЭКБ по железобетону (для труб диаметром 1020 и 1220 мм). Опалубка конструкции треста «Подводгазстрой» состоит из двух половинок, стенки и ребра жесткости которых выполнены из листовой стали толщиной 3 мм. Поперечные ребра жесткости опираются снизу на жесткую раму, сваренную из швеллеров. Половинки опалубки (длиной 2,5 м) имеют вертикальный разъем, снизу они соединяются с помощью стяжных болтов, а в верхней части -- с помощью талрепов или специальных скоб. С торцов опалубка может закрываться разъемными фланцами.

Для центровки опалубки относительно продольной оси трубопровода в нижней части ее по углам предусмотрены регулировочные винты. В верхней части опалубки для подачи бетона имеется щель шириной 250 мм, ограниченная с двух сторон металлическими открылками высотой 200 мм. Общий вид опалубки показан.

Навесная опалубка конструкции ЭКБ по железобетону состоит также из двух полуцилиндрических оболочек, шарнирно соединенных в верхней части с продольным несущим пролетом, имеющим по обоим концам обрезиненные опорные башмаки для опирания на изолированную поверхность трубопровода и специальные опоры для опирания опалубки на соседние обетонированные участки нитки перехода. Эта опалубка принципиально отличается от других тем, что в рабочем положении она опирается не на грунт, а на поверхность трубы. Такая конструкция обеспечивает более устойчивое положение ее при укладке и равномерно формирование расчетной толщины бетонного покрытия по всей поверхности трубопровода. Для укладки бетона в опалубке в верхней ее части устроен загрузочный люк.

Весь комплекс работ по бетонированию трубопровода будет выполнять комплексная бригада из двух звеньев (первое - установку арматурной сетки, чистку, смазку, навеску и перестановку опор; второе -- укладку бетона за ним) общей численностью 10--12 чел.

18. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Написать реферат. Варианты выбираются по двум последним цифрам номера зачетной книжки по таблице Тема реферата выбирается по варианту из таблицы

Таблица Темы рефератов

19. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ РАБОТ

Контрольная работа (реферат) должна быть выполнена с использованием компьютера и принтера на одной стороне листа белой бумаги формата А4 через один интервал. Шрифт - обычный, «Times New Roman», кегль 14.

Текст следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: левое - 30 мм, верхнее - 20 мм, правое - 10 мм и нижнее - 25 мм. Титульный лист должен быть оформлен в соответствии с приложением А.

Размещено на Allbest.ru