Дипломная работа: Прокладка нефтепровода через водные преграды

Таблица 2 - Крутизна откосов обводненных береговых траншей

Способы разработки подводных траншей через водные преграды должны определяться в зависимости от ширины реки, скорости течения и категории грунтов на дне. Разработка, в основном, выполняется одноковшовыми экскаваторами, устанавливаемыми на временных дамбах, перемычках, сланях или понтонах. В качестве средств для выполнения подводно-технических работ могут применяться малогабаритные гидромониторные, грунтососные и канатно-скреперные установки. На реках с глубиной воды до 0,5 м и с плотными донными грунтами для разработки траншей допускается применять экскаватор, оборудованный обратной лопатой с перемещением по дну реки. При глубине воды более 0,5 м и скорости течения от 0,1 м/с до 0,3 м/с на слабых грунтах экскаватор должен работать с насыпной дамбы. При глубине воды 1,5 м экскаватор или грейфер может работать с плавсредств (понтоны). На реках шириной до 30 м при глубине до 1,5 м траншеи разрабатывают экскаватором поочередно сначала с одного, а затем с другого берега. При наличии на переходе скальных грунтов применяется предварительное рыхление. На реках шириной более 30 м и глубиной до 1,5 м подводные траншеи разрабатывают при одновременной работе двух экскаваторов с отсыпной дамбы или экскаваторами с устройством временного обводного русла. Разработку траншей гидромониторами следует производить в легкоразмываемых грунтах со складированием их в прибрежные приямки (на одном или обоих берегах) и дальнейшим перемещением на берег. При разработке траншей на реках заносимость траншей донными наносами определяется проектом и уточняется в ППР на основе контрольных гидрометрических измерений, проведенных подрядчиком перед началом земляных работ. При этом заносимость траншей на реках следует учитывать для легкоразмываемых донных отложений (мелкозернистых и среднезернистых песков) при средних скоростях течения не менее 0,5 м/с. Разработку подводных траншей при расположении в техническом коридоре двух или более ниток трубопроводов следует начинать с нижней по течению нитки трубопровода.

При строительстве переходов трубопроводов через водные преграды допускается разработку подводных траншей осуществлять путем выемки грунта из-под предварительно уложенного на дно трубопровода для его заглубления методом подсадки. При этом в технологической карте должны быть указаны очередность технологических операций, величина допустимого заглубления трубопровода (исходя из его напряженного состояния) за одну проходку и число проходок, необходимых для полного заглубления трубопровода на проектные отметки. При этом подводная плеть не должна быть состыкована с береговыми трубопроводами. Возможность выполнения буровзрывных работ и их сроки определяются требованиями природоохранных, рыбоохранных и других заинтересованных организаций и согласовываются подрядчиком с этими организациями. Величину заряда, необходимую для рыхления грунта при устройстве подводных траншей следует определять расчетом, исходя из физико-механических характеристик скальных грунтов, глубины траншеи, характера и мощности залегаемого сверху слоя наносов. Безопасные расстояния до близлежащих подводных сооружений должны определяться организацией, ведущей взрывные работы по методике, изложенной в ПБ 13-407-01 (раздел 8). Разработку подводных траншей следует производить с учетом характера водной преграды, типа грунторазрабатывающего земснаряда, ограничений, связанных с требованиями заинтересованных организаций, сроков и объемов выполняемых работ. Способ транспортировки грунта (в береговые карты намывкой или в подводные отвалы) определяется типом земснаряда;

- землесосные снаряды - рефулирование или отгрузка в шаланды;

- многочерпаковые снаряды - отгрузка в шаланды;

- одночерпаковые - отгрузка в шаланды или в отвал.

Засыпка подводной траншеи может производиться путем:

- рефулирования грунта земснарядами по пульпопроводу;

- транспортирования грунта и засыпки траншей саморазгружающимися шаландами;

- транспортирования грунта баржами с выгрузкой его грейфером в траншею или отвалы;

- сброса грунта с баржи-площадки бульдозером;

- перекачивания грунта из барж грунтососами;

- сталкивания грунта с береговых отвалов бульдозером;

- сброса грунта в воду самосвалами зимой со льда достаточной несущей способности.

Способы засыпки траншей и закрепления грунта в каждом конкретном случае должны определяться проектом и учитывается при разработке ППР.

Подводные земляные работы в зимних условиях допускается выполнять:

- земснарядами, работающими в прорези льда;

- грунторазрабатывающими установками, установленными на льду (гидромониторами, грунтососами, экскаваторами);

- скреперными установками.

Работу земснарядов в зимних условиях в ледовой прорези следует предусматривать только на приурезных участках при значительных объемах подводных земляных работ, без выполнения которых нельзя уложить трубопровод в требуемые сроки. В ППР должны быть предусмотрены специальные инженерно-технические мероприятия по поддержанию прорези и транспортировке грунта в отвалы.

Рисунок 10.4 схема перемещения

Несмотря на появление новых технологий по наклонному подземному бурению в большинстве строительных управлений при строительстве подводных переходов применяют старые классические технологии, при которых земснарядами разрабатывают подводную траншею и протаскивают дюкер путем его постепенного наращивания.

Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки.

Техника для подземного наклонного бурения в основном импортная, дорогая. Не каждое строительное управление может себе это позволить. Кроме того, пока отсутствует достаточный опыт работы на многочисленных малых переходах, трудно оценить целесообразность применения этого метода.

Поэтому в ближайшие 10 – 15 лет подводные переходы в основном будут строиться установившимся годами методом подготовки подводных траншей земснарядами и протаскиванием дюкера с постепенным наращиванием.

Теперь, подробнее об опыте строительства подводных переходов.

Подготовку траншеи и дюкера проводят таким образом, чтобы к моменту готовности дюкера, была бы готова и подводная траншея. Задержка в подготовке траншеи ведет к срыву сроков строительства и вынужденному простою рабочих, готовящих дюкер. Преждевременная готовность траншеи, при которой дюкер еще не готов, приведет к замыву ее русловой части. Поэтому, еще при составлении проекта организации работ (ПОР), необходимо точно рассчитать время как наземных, так и подводных работ.

При осуществлении земляных работ по подготовке траншеи, необходимо максимально использовать сухопутную строительную технику (бульдозеры, экскаваторы), выполняя срезки на урезах, с целью уменьшения объемов подводно-технических работ. После осуществления срезок, земснарядами выполняют подводные работы в береговых частях траншеи. И лишь в последнюю очередь, согласовав время подготовки дюкера, приступают к разработке русловой части для того, чтобы закончить эту работу сегодня и завтра утром начинать уже «протаскивать» дюкер.

При строительстве малых переходов, некоторые строительные управления успешно ведут работы в зимний период, по льду. При этом применяют как гидромониторы, которые размывают грунт и извлекают его на лед (так называемый «ямочный способ», через майны во льду), так и малогабаритные земснаряды, оборудованные для условий зимней эксплуатации потокообразователями и ледорезными машинами для нарезания майны по ходу земснаряда.

Проведение работ в зимних условиях имеет ряд преимуществ. Во-первых, там, где весной и летом стояла вода, и не было дорог, есть возможность доставки строительных материалов и техники по «зимнику» до стройплощадки. Во-вторых, уровень воды занижается настолько, что часть подводных работ на урезах становится сухоройной, а необходимую глубину подводной траншеи можно обеспечить с помощью малогабаритного земснаряда с короткой рамой.

Строительство дюкера.

Строительство дюкера – работа ответственная и почти всегда срочная. В створе подводного перехода, как правило, на низком пологом берегу обустраивают стройплощадку. Там же зачастую находится и городок «подводников», как принято называть строителей подводных переходов.

Рисунок 10.5 Строительство дюккера

На стройплощадке устанавливают стенд для сварки труб, складируют футеровочную рейку, изоляционные материалы и чугунные пригрузы.

Основная строительная техника – бульдозер, экскаватор и трубоукладчики.

После проведения проверки на наличие дефектов, трубы (длиной по 12 метров) сваривают в короткие плети из трех труб по 36-40 метров. Потом сваривают трехтрубки в плеть длиной 250-300 метров. В таком виде их зачищают изоляционно-очистными машинами до металлического блеска, праймируют жидким битумным раствором, изолируют пленкой ПХВ в два слоя, покрывают еще двумя слоями бризола для защиты, одевают по всей окружности в маты и обвязывают катанкой (проволока 4-6 мм). Теперь, если это нефтепровод, то плети дюкера готовы к протаскиванию. А если это газопровод, то его еще необходимо балластировать бетонными или чугунными пригрузами, с тем, чтобы дюкер в воде имел отрицательную плавучесть.

В зависимости от общей длины дюкера (иногда более двух километров), количество протаскиваемых плетей длиной 250-300 метров может быть от одного до 10 единиц.

Если эта труба, предположим, имеет диаметр 1420 мм, то вес балластированной плети длиной 250 метров будет составлять 560 тонн. Для того, чтобы поднять и протащить к створу такой дюкер, необходимы минимум 7 трубоукладчиков «Камацу» или «Катерпиллер» грузоподъемностью не менее 90 тонн каждый.

Среди отечественных производителей наиболее распространенные трубоукладчики Т-35-60 грузоподъемностью 35 тонн. Для такой работы их понадобиться не менее 16 единиц. Не говоря уже об остальных издержках, только их доставка по железной дороге, по два «трубача» на платформу, обойдется для предприятия значительной суммой.

Строительство подводных переходов без трубоукладчиков невозможно, но их количество на участке можно свести к минимуму при использовании средств малой механизации, основным из которых является Устройство для протаскивания дюкера (УПД), и грамотной организации труда.

УПД представляет собой сборные секции рельсового пути, соединенные между собой, длиной до 500 метров, а также грузовых тележек, к которым подвешивается дюкер. Его не надо «таскать», просто придерживать на лебедке, пропуская медленно в створ перехода. При перевозке 500 метров рельсового пути с тележками в разборном виде потребуется максимум два железнодорожных вагона.

1.3 Способ продавливания

Прокладка трубопроводов продавливанием наиболее приемлема при устройстве переходов подземных коммуникаций диаметром более 800 мм под дорогами. При данном способе в результате разработки грунтов в забое и систематического его удаления из выработки и продвижения прокладываемой трубы преодолевается усилия трения грунта по наружному ее контуру и врезания ножевой части

в грунт. Способом продавливания ведут прокладку не только стальных труб, но и железобетонных коллекторов и тоннелей из элементов различной замкнутой по периметру формы.

Для продавливания труб или элементов коллекторов н тоннелей применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомратов усилием 50—300 тс каждый с ходом штока 1,1—2,1 м. На практике для продавливания труб применяют установки с использованием гидродомкратов ГД-170/1150, ГД-170/1600 или ГД-500/600 (см. табл. 9.4) и насосов высокого давления ЗШ-НВД, Г-17, ГБ-351 или Н-403. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия для продавливания трубопровода.

Поскольку при продавливании труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют особо мощные нажимные установки из нескольких домкратов, способных создавать усилия более 10 000 кН, для них необходимы прочные упорные стенки. Длина рабочих котлованов для продавливания труб диаметром 720—1420 мм составляет 10—12 м, а глубина их равна глубине заложения трубопровода или коллектора плюс 0,2 м. Ширина котлована в зависимости от диаметра продавливаемых труб принимается: для труб диаметром 720 мм - 2,8 м; 820 м - 2,9; 920 мм - 3; 1020 мм - 4; 1220 мм - 4,5 и 1420 мм - 5 м. Приемный котлован служит для отсоединения рабочего органа или кольцевого ножа после продавливания трубопровода, что обусловливает его размеры и тип крепления.

Нажимное устройство состоит из силовой установки и приспособлений, передающих усилие на продавливаемую трубу. Усилие от домкратов на торец трубы передается после ее продавливания в грунт на длину хода штоков домкратов через нажимные патрубки. Поскольку при продавливании железобетонных труб и элементов коллекторов непосредственная передача усилий на них не допускается, между нажимным патрубком и их торцом устанавливают нажимную раму, а в стыках — прокладки из мастики.

Работы по продавливанию трубопровода делятся на подготовительный и основной периоды. В подготовительный период устраивают рабочий и приемный котлованы, ограждают их, монтируют упорную стенку и направляющие, продавливаемую трубу с нажимной установкой, а в основном периоде циклично выполняют работы по продавливанию трубы, включающие операции по продавливанию трубы в забой на длину штока домкрата, обратного хода штока и постановки " патрубка. При подготовке следующей трубы к продавливанию нажимной патрубок отводят в конец направляющих до соприкосновения со штоком домкрата, подают в рабочий котлован, следующую трубу, выравнивают на направляющих, сваривают и изолируют стык, опробывают нажимную установку. И, таким образом, цикл продавливания повторяют до полного продавливания всего трубопровода или всех секций коллектора.

Способ продавливания бывает с ручной разработкой грунта и механической.

Применение ручной разработки грунта при продавливании мало эффективно, так как из-за неудобства удаления грунта из забоя снижаются производительность таких установок и общая скорость проходки. Поэтому для бестраншейной прокладки трубопроводов чаще всего применяют установки с механизированной разработкой и удалением грунта, в том числе установки типов СКБ Главмосстроя и ПУ-2 конструкции ЦНИИПодземмаша.

С помощью установки СКБ Главмосстроя (рис. 10.5, а) можно продавливать трубопроводы диаметром до 920 мм в грунтах I—III групп. Установка общей массой 13т при давлении в гидросистеме 30 МПа (300 кгс/см) и ходе штоков гидродомкратов 1,15 м позволяет достичь скорости прокладки 18 м в смену при общей максимальной длине трубопровода до 60 м.

Установка состоит из силового агрегата (два гидравлических домкрата ГД-170/1150 с индивидуальными насосными станциями Н-403), устройства для передачи нажимных усилий на торец труб, трехбарабанной лебедки, предназначенной для отрезания грунтового керна и его транспортирования, ножевой секции с системой роликов, гидрораспределителя давления с контрольной аппаратурой.

Рисунок 10.5, Схемы продавливания труб установкой СКВ Гпавмосстроя; 6 - установкой У-12/60-в - виброударной установкой УВГ-51; г - устройство дПЯ удаления грунта; 1 - ножевая часть; 2, 5 - канаты; 3 - ролики; 4 - ковш; 6 - барабан-наполнитель; 7 - уравнитель; 8 -продавливаемая труба; 9 - нажимная штанга; 10 - траверса; 11 - фланцы; 12 - гидродомкраты; 13, 18 ~ лебедки; 14 -упорная стенка; 15 - башмаки; 16 - направляющая рама; 17 - шпалы; 19 - гидропривод; 20 - нажимной патрубок; 21 - головка; 22 - наконечник; 23 - кран-трубоукладчик; 24 - передвижная электростанция; 25 - вибромолот; 26 -электродвигатель; 27 - портальная рама; 28 - передвижной опок; 29 - стакан; 30 - вибромолот с электроприводом; 3/ -канаты для перемещения желонки в трубе; 32 - окно для разгрузки грунта

Ножевую секцию длиной 930 мм с диффузором приваривают к переднему концу прокладываемой трубы. При вдавливании ножа в грунт он проходит через диффузор и поступает в телескопический ковш, который тросом извлекают из трубопровода через отверстие в траверсе и после отсоединения от троса удаляют из котлована. Опорожненный ковш затем снова укладывают в корпус рабочего органа и с помощью каната подают в забой.

Установка ПУ-2 состоит из силового агрегата (два гидродомкрата ГД-170/1150, насосной станции, двухбарабанной лебедки с пультом управления), рабочего органа, устройства для передачи нажимных усилий и ножевой секции. С ее помощью можно продавливать трубопроводы диаметром 1220 и 1420 мм в таких же грунтах, что и установкой СКВ Главмосстроя, при скорости прокладки 8,4 м в смену и максимальной длине трубопровода 60 м.

Бестраншейную прокладку труб диаметром 1220 мм способом продавливания в сухих и увлажненных грунтах I—III групп можно производить также с помощью установки У-12/60 конструкции Гип-ронефтеспецмонтажа (рис. 10.5, б). Этой установкой, имеющей массу 12,7 т, при усилии продавливания 3400 кН и мощности приводных электродвигателей 18 кВт можно продавливать трубы указанного диаметра на длину до 60 м. Головку установки приваривают к продавливаемому трубопроводу для восприятия лобового сопротивления грунта. Грунт удаляется челноком, находящимся внутри головки.

Работа установки заключается в периодическом вдавливании прокладываемой трубы на длину хода домкратов (1000 мм) с последующим извлечением челнока из трубы и его разгрузкой. После каждого цикла надавливания Производят операции по удалению нажимных патрубков, зачистке места установки челнока в головке, наращиванию или установке нажимных патрубков большей длины для последующего надавливания. Заполнение челнока грунтом обеспечивается вдавливанием трубы гидравлическим домкратом. Разгрузку челнока производят в отвал или на транспорт.

Виброударной установкой УВГ-51 (рис. 10.5, в) можно продавливать трубы (кожухи) диаметром 530 — 1020 мм, причем диаметром до 530 мм без эвакуации грунта из скважины, а диаметром до 1020 мм — с эвакуацией грунта. С помощью этой установки общей массой 6,3 т при массе ударной части 2,5 т и мощности электродвигателя 75 кВт можно прокладывать трубы на длину до 50 м. При прокладке труб способом виброударного прокола (диаметром До 530 мм) к забойному концу трубы (кожуха) приваривают глухой конусный наконечник и забивают трубу, нанося удары вибромолотом с дополнительной статической нагрузкой (до 50 т) или без нее.

При прокладке труб способом виброударного продавливания на забойном конце трубы наконечник не устанавливают, а приваривают сверху серповидную накладку для обеспечения зазора (10—15 мм) между скважиной и трубой, а в задней части трубы прорезают два боковых симметрично расположенных разгрузочных окна для удаления грунта. Внутрь трубы (кожуха) помещают виброударную желонку (рис. 10.5, в). При проходке труба (кожух) открытым концом внедряется в грунт на определенное расстояние (заходку), а затем желонка подается канатом к ее забойному концу, внедряется с помощью вибромолотка в грунт, забирает его и с помощью каната перемещается к разгрузочным окнам, где под действием ударов вибромолота грунт высыпается через окна желонки в разгрузочные окна кожуха на дно траншеи.

Процесс проходки состоит из отдельных периодически повторяющихся циклов, в которых каждое внедрение в грунт трубы на 1—5 диаметров чередуется с выбором грунтового керна виброударной желонкой, причем при необходимости в забойной части кожуха всегда может оставаться грунтовая пробка длиной 1—3 диаметра, исключающая отбор лишнего грунта и, тем самым, возможность образования пустот в грунтовом массиве.

Иногда применяют также способы с разработкой грунта гидроразмывом и удалением его из забоя в виде пульпы. Возможно также более простое по конструкции и надежно действующее устройство для продавливания труб домкратами с разработкой грунта в забое гидромонитором и уДа/ШНИ9М его с помощью шнека. С помощью такой установки можно прокладывав трубы диаметром 400—1220 мм на длину до 100 м при средней скорости 12-15 м в смену.

Железобетонные трубы и элементы коллекторов продавливают с помощью металлического ножа, опорное кольцо которого соответствует форме торца продавливаемых труб или указанных элементов. При разработке грунта в забое вручную или с помощью малогабаритных гидроэкскаваторов грунт убирают только в пределах выходного отверстия ножа, оставляя впереди грунтовую пробку. В пластичных грунтах в ножевую секцию встраивают решетку, разрезающую грунт на отдельные блоки, которые затем удаляют.

Для продавливания тоннельных коллекторных секций диаметром 2,5—3,5 м Главмосинжстроем предложен специальный комплекс оборудования, состоящий из металлического оголовка, нажимной колонки — сердечника, переходника, упорной вставки, кондуктора, силового

агрегата, гидравлического вагоноопрокидывателя и опорной плиты. Непосредственно в грунт ножевую секцию с железобетонным кольцом вдавливают силовым агрегатом через переходник при общем нажимном усилии до 19,8 МН и давлении в гидросистеме 30 МПа.

Способ продавливания тоннельных секций может быть применен в различных инженерно-геологических условиях. Этим способом можно прокладывать тоннели и коллекторы длиной до 20—50 м, а при использовании промежуточных домкратных установок длиной до 300 м и более. Однако существенным недостатком при этом является разрушение стыков и появление в стенах тоннелей трещин. Для устранения этих недостатков специалистами Главмо-синжетроя разработана и внедрена новая технология прокладки тоннелей, при которой внутри каждого кольца соосно монтируют секцию упорной металлической обечайки (сердечника), на которой закрепляются, не касаясь друг друга, элементы тоннеля или коллектора. Сжимающие усилия в этом случае воспринимаются не железобетонными элементами, а обечайкой. Благодаря этому появляется возможность не только продавливать в грунт тоннельные секции с полной их сохранностью, что очень важно, но и уменьшить толщину стен секций и увеличить длину продавливания.

Для устройства тоннелей и коллекторов по указанной технологии создан специальный проходческий комплекс УПК-3, применение которого, по данным треста N 2 Главмосинжстроя, повышает производительность труда в 2—3, снижает трудовые затраты и стоимость строительства в 1,5—2 раза и одновременно позволяет улучшить качество сооружаемых коллекторов, а также условия работы проходчиков.

2. Технологический раздел

2.1 Технология работы земснаряда

Для обеспечения дноуглубительных, выправительных и других путевых работ технической документацией изыскательской русловой партией проводятся изыскания и русловые исследования. Непосредственно перед началом дноуглубительных работ и установки земснаряда на прорези выполняется русловая съёмка участка для уточнения трассы прорези и объёма извлекаемого грунта. Полученный план участка и укрупненный план прорези или таблица сведений о прорези передается на дноуглубительный снаряд, выполняющий разработку прорези. Разбивка на местности прорези и осей выправительных сооружений выполняется от тех же пунктов планового обоснования, на основе которых произведена съемка.

Вынос в натуру проекта дноуглубительной прорези заключается в разбивке продольных (кромок прорези, траншей отдельных подрезок) и поперечных (начала и конца прорези, границ серии и поворотов прорези) створов, а также створов оси отвала грунта, а вынос в натуру проекта выправительного сооружения – в разбивке продольного створа по оси сооружения, поперечных створов начала и конца сооружений, а также точек контуров и направлений всех других элементов сооружений, необходимых для его возведения точно по проекту. В тех случаях, когда продольные створы дноуглубительной прорези выставить на берегу нельзя, ставят плавучие створы. Места установки плавучих вех (буйков), намеченные на плане, фиксируют на местности тремя пересекающимися береговыми створами.

Извлечение грунта со дна реки производится землесосом, оснащенным гидротранспортной установкой, по которой водогрунтовая смесь подается на специализированные трюмные баржи-песковозы или непосредственно к месту отвала.

Землесосы работают по принципу всасывания насосом водогрунтовой смеси (пульпы) и ее перекачки по напорному трубопроводу к месту укладки. При извлечении грунта со дна водоема землесос перемещается в поперечном и продольном направлениях. Продольные перемещения землесоса производится с помощью становой лебедки подтягиванием на тросе, прикрепленном к якорю, уложенному на дно или закрепленному на берегу. Точность продвижения по траншее обеспечивается папильонажными лебедками. Для перекладки якорей земснаряда используется мотозавозня. Такие перемещения являются рабочими и выполняются при помощи тросов и свай.

В зависимости от конструкции землесоса, оснащения его специальными рабочими устройствами, а также от характера и условий выполняемой работой применяют различные варианты папильонажного или траншейного способов разработки прорезей.

Страницы: 1, 2, 3