Прокладка трубопровода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Прокладка трубопровода — прокладка инженерных сетей или отдельных трубопроводов для подачи из одной точки в другую необходимого вещества — жидкости (нефти, воды, бытовых и промышленных канализационных стоков, включая продукты питания — алкоголь, молоко и др.), твёрдых веществ (уголь и др.), газа, либо энергии — электричества.

При изменении прокладки трубопровода, если требуется выполнение входа в землю или выход из земли трубопроводом либо требуется специальное сооружение (защитный кожух, мост, балка и др.) в связи с препятствием (овраг, река и др.), то такая часть прокладки трубопровода вместе с сооружением называется трубопроводным переходом.

Общая классификация[править | править код]

В зависимости от интенсивности движения транспорта, категорий дорог, диаметра трубопровода, методов производства работ, грунтовых условий прокладку трубопроводов производят методами: открытым, скрытым и закрытым[1]. В зависимости от местоположения трубопровода прокладку различают: надземную, подземную, подводную.

Открытая прокладка[править | править код]

Открытая прокладка труб выполняется по существующим или специально возведённым строительным конструкциям (стенам, опорам, эстакадам) или в проходных и полупроходных каналах и галереях), в траншее (под землёй) или по грунту (на земле) следующим образом[1]:

  • на отдельно стоящих фундаментах или опорах;
  • с балластировкой (установкой грузов на трубу или с анкеровкой трубы в грунт) — мероприятием против всплытия;
  • на грунте с последующей засыпкой трубы привезённым или местным грунтом.

Открытый способ строительства переходов под автомобильными дорогами включает следующие способы организации работ[2]:

  • без нарушения интенсивности движения транспорта (с устройством объезда или переезда);
  • с перекрытием движения транспорта в два этапа на одной половине ширины дороги, затем на другой;
  • с краткосрочным перекрытием движения транспорта по дороге (без устройства объезда или переезда).

При пересечении дорог в сложных географических и гидрологических условиях может быть применено строительство тоннелей открытым способом. Например, такой переход был сооружён на нефтепроводе Каспийского трубопроводного консорциума при пересечении автодороги Краснодар — Новосибирск[2]. Доступ к трубам в процессе производства работ и эксплуатации свободен[1].

Прокладка труб производится в соответствии с проектом производства работ, разработанным на основе рабочей документации проекта и действующих норм[3].

Земляные работы по разработке траншей и котлованов производятся в соответствии с правилами производства и приёмки земляных работ с соблюдением требований[3]:

  • рытьё производится без нарушения естественной структуры грунта в основании с недобором 0,10—0,15 м, далее зачистка производится бульдозером или вручную;
  • если грунт разработан ниже проектной отметки, на дно подсыпается песок средней крупности с тщательным уплотнением (коэффициент уплотнения Купл = 0,98) толщиной не более 0,5 м;
  • на дне траншеи устраивают песчаную подсыпку 0,10—0,15 м в зависимости от диаметра трубы;
  • при обратной засыпке над трубой выполняется защитный слой из песчаного грунта 0,15—0,30 м, не содержащего твёрдых включений (щебня, камня и др.) с послойным уплотнением (особенно пространства между трубами, а также между трубами и стенкой траншеи); стыки не засыпаются;
  • обратная засыпка трубопровода выполняется с послойным уплотнением грунта 0,2—0,4 м до планировочной отметки, либо без послойного уплотнения с возведением валика из земли над трубопроводом; высота валика выполняется по расчёту с учётом осадки неуплотнённого грунта до планировочной отметки земли в течение 1—2 лет;
  • при производстве работ в зимнее время не допускается монтаж трубопроводов на промёрзшее основание.

Перед укладкой трубы, соединительные детали и элементы тщательно осматриваются с целью обнаружения трещин, сколов, глубоких надрезов, проколов, вырывов и других повреждений защитной оболочки[3].

После гидравлического испытания трубопровода производится его засыпка и уплотнение мест стыков с последующей равномерной засыпкой траншеи экскаватором слоем местного грунта толщиной 0,3 м с разравниванием грунта вручную и ковшом экскаватора[3].

Скрытая прокладка[править | править код]

Скрытая прокладка — укладка труб в траншеях и непроходных каналах (в грунте или в строительных конструкциях зданий — стенах, подполье и т. п.)[1]. Доступ к трубам возможен во время эксплуатации только после вскрытия соответствующих конструкций[1].

Закрытая прокладка[править | править код]

Закрытым способом трубы прокладывают без вскрытия грунта, такая прокладка называется «бестраншейной»[en] и производится одним из методов[1][2]:

Выбор бестраншейного способа прокладки труб зависит от диаметра и длины трубопровода, физико-механических свойств и гидрогеологических условий разрабатываемых грунтов и применяемого оборудования[2].

Закрытая прокладка трубопровода может применяться под водой, в болотах и в других условиях, когда доступ к трубам после укладки невозможен или затруднен[1].

Рекомендуемые способы бестраншейной прокладки трубопроводов[2]:

Способ Трубопровод Наилучшие грунтовые условия применения Скорость проходки, м/ч Необходимое усилие вдавливания, т Ограничение к применению способа
Диаметр, мм Длина, м
Прокол: механический с помощью домкрата 50—500 80 Песчаные и глинистые без твёрдых включений 306 15—245 В скальных и кремнистых грунтах не применяется
Гидропрокол 100—200 30—40 Песчаные и супесчаные 1,6—14 25—160 Способ возможен при наличии источников воды и мест для сброса пульпы
400—500 20
Вибропрокол 500 60 Несвязные песчаные, супесчаные и плывуны 3,5—8 0,5—0,8 В твёрдых и скальных грунтах не применяется
Грунтопрокалывателем 89—108 50—60 Глинистые 1,5—2 То же
Пневмопробойником 300—400 40—50 Мягкие грунты до III группы 30—40 (без расширителей) 0,8—2,5 В грунтах с повышенным водонасыщением не применяется
Продавливание 400—2000 70—80 В грунтах I—III групп 0,2—1,5 450 В плывунных грунтах способ не применим. В твёрдых породах может быть применим лишь для продавливания труб максимального диаметра.
Горизонтальное бурение 325—1720 40—70 В песчаных и глинистых грунтах 1,5—19 При наличии грунтовых вод способ не применяется.

Надземная прокладка[править | править код]

Надземная прокладка трубопровода в условиях Коми АССР показала ряд эксплуатационных преимуществ: увеличение надёжности, простота надзора, облегчение ремонта и удлинение срока службы. Эксплуатация подвесных газопроводов в условиях Севера доказала надёжность и целесообразность надземной прокладки трубопроводов там, где подземная прокладка затруднительна. Ведение работ при надземной прокладке возможно круглый год, а на болотах особенно целесообразно вести работы зимой.[4]

Надземная прокладка трубопроводов производится на участках с любым рельефом, наиболее целесообразное применение на трассах, пересекающих территории с изрезанным рельефом, большим количеством рек, озёр и т. п., на просадочных многолетнемёрзлых грунтах и в других сложных условиях[5].

При надземной прокладке трубопроводов применяют[6]:

  • балочные системы;
    • прямолинейная прокладка без компенсации продольных деформаций — простейшие однопролётные переходы; многопролётные системы на жёстких опорах; многопролётные системы по земляным опорам;
    • прокладка трубопроводов с самокомпенсацией продольных деформаций — однопролётные консольные переходы; многопролётные системы с Г, П, Z-образными трапецеидальными компенсаторами; системы с линзовыми и сальниковыми компенсаторами;
    • прокладка трубопроводов с изломами в виде «змейки» — с изгибом по кривой линии; в виде ломанной линии с криволинейными вставками;
  • специальные эстакады;
  • мосты.

В зависимости от вида прокладки и/или перехода, конструкция трубопровода может быть:

  • арочной[7];
  • висячей[8];
  • балочной.

Бестраншейная (подземная) прокладка[править | править код]

Схему прокладки подземных трубопроводов принимают такой же, как и надземных трубопроводов с компенсационными участками[9].

Подземные трубопроводы, лежащие на сплошном основании и засыпанные землёй, различают по расчётным схемам в зависимости от наличия или отсутствия поперечных колец жёсткости и длины трубопровода[9].

Подводная прокладка[править | править код]

Метод «труба в трубе»[править | править код]

Метод прокладки «труба в трубе» применяется в двух случаях: когда необходимо восстановить старый изношенный трубопровод, либо, когда требуется защита трубопровода от химических или механических воздействий.

Релайнинг — один из вариантов прокладки новых труб в старом трубопроводе; это бестраншейный метод санации и восстановления трубопроводов, когда новый трубопровод прокладывается внутри существующего без раскрытия (или с частичным раскрытием), а также без демонтажа старого трубопровода.

Для предотвращения быстрого изнашивания труб от механических и других воздействий на переходах через препятствия (реки, озёра, автомобильные дороги, железнодорожные пути и т. д.) их прокладывают в защитных кожухах, то есть прокладка трубы производится внутри другой трубы большего диаметра, не менее чем на 200 мм. В технической литературе кожух также называют «чехлом», «футляром» или «патроном».

Метод «прокола»[править | править код]

Выделяют несколько методов прокола: вибро-, гидропрокол, прокол с помощью грунтопрокалывателя, прокол механический с помощью гидравлического домкрата, пневмопробивка с помощью пневмопробойника.

Прокол — это образование отверстий за счёт радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником[10]. Применяются различные по форме наконечники, наиболее распространённые из них в виде прямого кругового конуса, при использовании которых создаётся минимальное сопротивление грунта проколу[2]. От угла заострения наконечника существенно зависит усилие прокола[2].

Прокол механический гидравлическим домкратом[править | править код]

Вдавливание производят с помощью гидравлического домкрата. В котловане укладывается звено трубы с наконечником и после выверки домкратом вдавливается в грунт на длину хода штока. После возврата штока в начальное положение на его место вводится нажимной патрубок (шомпол), и процесс повторяется. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную длину шомпол убирается, в котлован опускается следующее звено и приваривается встык к уже задавленному в грунт. Далее задавливается наваренное звено, и цикл повторяется до прокола на всю длину участка. За каждый цикл труба продвигается на 150 мм.[10]

Создание нажимного усилия на задний торец футляра вместо домкрата может быть обеспечено тяговым усилием лебёдки или трактора с помощью тросов или полиспастов. Вместо длинного шомпола-толкателя также применяются короткие нажимные патрубки с фланцами, длина которых равна величине хода штока домкрата. В этом случае после прокола грунта на длину хода шток домкрата возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют очередной нажимной патрубок для продолжения процесса прокола[11].

Способом прокола прокладываются трубы диаметром до 500 мм на длину 30—40 м со скоростью проходки 2—3 м/ч, величина усилий, необходимых для прокола, в зависимости от свойств грунтов и диаметров труб составляет 50—300 т[11].

Метод практикуется в хорошо сжимаемых грунтах, отверстия прокалывают для труб диаметром 100—400 мм на глубине более 2,5—3 м[10]. В мало сжимаемых грунтах (песок, супесь) для обеспечения устойчивости стенок дополнительно к горизонтальному усилию применяется поперечное и вибрационное воздействие, при этом диаметр отверстия выполняется до 300 мм[10].

Пневмопробивка[править | править код]

Пневмопробивка производится с помощью специального проходческого снаряда виброударного действия — пневмопробойника, впервые предложенного Сибирским отделением Академии наук СССР[12], который позволяет проходить скважины до 50 м для трубопроводов до 400 мм включительно[10].

Агрегат представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину, корпус которой является рабочим органом, образующим скважину[10]. Ударник под действием сжатого воздуха совершает возвратно-поступательные движения и наносит удары по переднему внутреннему торцу корпуса, забивая его в грунт[10].

Метод «продавливания»[править | править код]

При использовании метода продавливания, прокладываемую трубу с открытым концом, снабжённую «ножом», вдавливают в массив грунта, а грунт, поступающий в трубу в виде плотного керна (пробки), разрабатывают и удаляют из забоя[2]. При продвижении трубы преодолевают усилие трения грунта по наружному её контуру и врезания ножевой части в грунт.

Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырёх, восьми и более гидродомкратов усилием в 50—300 т каждый с ходом штока в 1,1—2,1 м, работающие от насосов высокого давления[2].

Метод «бурения»[править | править код]

Бурение применяется для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 0,8—1,0 м на длину до 100 м. Конец трубы снабжается режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от мотора, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубе сообщает реечный домкрат с упором в заднюю стенку котлована. Грунт, заполняющий трубу изнутри, может удаляться посредством шнековой установки или гидромеханическим методом.[10]

При бурении породу разрушают механическим или физическим воздействием[10]. Механическое бурение ведут тремя основными способами: вращательным, ударным, ударно-вращательным и вибрационным[13]; физическое бурение ведут способами: термический, гидравлический, электрогидравлический, плазменный, ультразвуковой и др[10].

Метод «горизонтального бурения»[править | править код]

Основная статья: Горизонтальное бурение

Метод прокладки трубопровода «горизонтальное бурение» и «горизонтально-направленное бурение» с протяжкой выполняется специальными механизмами.

Метод «наклонно-направленного бурения»[править | править код]

Метод «микротоннелирования»[править | править код]

Основная статья: Микротоннелирование

Микротоннелирование — автоматизированная проходка тоннеля с продавливанием трубной конструкции обделки, выполняемая без присутствия людей в выработке[14]. Это бестраншейный метод прокладки трубопроводов и коммуникаций с помощью специальных домкратных станций, когда труба «продавливается» сквозь грунт от одной станции до другой с помощью специального тоннелепроходческого щита, также называемый — буром (бурошнековое бурение) на расстояние 100—120 м[15], который при работе смешивает породу с водой и транспортируется системой очистки на поверхность, где она сепарируется.

Технология микротоннелирования позволяет прокладывать подземные коммуникации в районах плотной застройки, или местности пересеченной транспортными и иными коммуникациями. Работы проводятся в водонасыщенных, нескальных и скальных грунтах, в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки, щебня в виде прослоя и валунов. Прокладка выполняется по прямолинейной и криволинейной в профиле и плане трассе.

За щитом с помощью домкратов продавливаются трубы: стальные, стеклопластиковые, керамические, бетонные, железобетонные или полимербетонные со специальными стеклопластиковыми муфтами, оказывающими незначительное сопротивление при продавливании труб в скважине[15]. Для строительства канализационных коллекторов обычно применяются трубы с внутренней изоляцией из полиэтилена, что увеличивает срок службы сооружения в 3—5 раз.

Осуществляется прокладка с помощью двух котлованов: стартового и приёмного, глубина которых соответствует глубине прокладки. В стартовом котловане устанавливается мощная домкратная станция, на которую помещается проходческий щит. С помощью домкратов осуществляется проходка щита в грунте на его длину, после чего на домкратную станцию помещается отрезок трубы продавливания той же длины, и процесс повторяется. После наращивания став труб отдельными отрезками производится дальнейшая проходка до выхода щита в приёмный котлован. После этого щит демонтируется, а трубы остаются в земле.[16]

Изменяя типоразмер проходческого щита, можно осуществить прокладку подземных микротоннелей различного внутреннего диаметра — от 250 мм до 3600 мм с глубиной залегания до 30 м. Минимальная глубина залегания верха трубопровода относительно поверхности грунта должна быть не менее 1,5—2 диаметров трубы[15]. Расстояние между прокладываемым трубопроводом и уже расположенными коммуникациями и сооружениями должно быть не менее 1 м[15]. Щитовая проходка применяется в полускальных и скальных грунтах, где невозможно применить другие способы, при этом используют бетонные или железобетонные трубы[15].

Первая часть бурового снаряда может отклоняться на несколько градусов по вертикали и горизонтали (до 13 мм на 200 м), что требует постоянной корректировки направления бурения. Точность проходки достигается компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита[15]. Процесс бурения контролируется с поверхности оператором при помощи навигационного комплекса[15].

Технология микротоннелирования позволяет прокладывать коммуникации и трубопроводы с помощью коллекторов небольших диаметров в грунте любой сложности — от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород[16], в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки, щебня в виде прослоя и валунов[15].

Передовая система управления тоннелепроходческими комплексами обеспечивает удовлетворяющую самым высоким требованиям точность проходки и позволяет в каждый момент времени контролировать величины, полностью характеризующие положение проходческого щита, параметры его движения, а также параметры работы его основных узлов и механизмов[16]. Комплексы построены по модульному принципу, что позволяет перебазировать их с одного объекта на другой и максимально сократить сроки монтажа оборудования[16].

Метод «проходкой»[править | править код]

Проходка для укладки трубопроводов выполняется щитовая или штольневая.

Глубина прокладки[править | править код]

Глубина прокладки трубопроводов зависит от[1]:

Глубина прокладки трубопроводов устанавливается проектом обычно от 0,6—0,9 м (газопроводы) до 5,0 м и более (фекальная, промышленная канализация, водопроводы)[1].

При прокладке воды и канализации глубину заложения труб принимают[17] ниже глубины промерзания грунта (зависит от транспортируемого вещества, его подверженности замерзанию зимой).

При прокладке газопроводов глубину заложения труб принимается проектом до верха трубы[18]:

  • не менее 1,0 м до верха газопровода — на пахотных и орошаемых землях;
  • не менее 0,5 м ниже — на оползневых участках (зеркала скольжения) и подверженных эрозии участках (границы прогнозируемого размыва).

Заглубление магистральных трубопроводов принимается проектом до верха трубы:

  • не менее 0,6 м в скальных грунтах и болотистой местности при отсутствии проезда транспортных средств;
  • не менее 0,8 м при диаметре трубы менее 1000 мм;
  • не менее 1,0 м при диаметре 1000—1400 мм, а также при прокладке трубы в песчаных барханах, на пахотных и орошаемых землях;
  • не менее 1,1 м на болотах или торфяных грунтах, подлежащих осушению, при пересечении оросительных и осушительных каналов.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Технология строительного производства. Под ред. О. О. Литвинова и Ю. И. Белякова. — Киев: «Вища школа», 1985. — 479 с. — С. 383—384.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Типовые расчёты при сооружении и ремонте газонефтепроводов (Сооружение трубопроводов). Под ред. Л. И. Быкова. — С.-Пб.: «Недра», 2006. — 824 с. — С. 535—550. — ISBN 5-94920-038-1.
  3. 1 2 3 4 АТР 313.ТС-002.000 «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана диаметром 50—1000 мм».
  4. И. П. Петров, В. В. Спиридонов. Надземная прокладка трубопроводов. — М.: «Недра», 1965. — 447 с. — С. 97-117.
  5. М. А. Мохов, Л. В. Игревский, Е. С. Новик. «Краткий электронный справочник по основным нефтегазовым терминам с системой перекрестных ссылок». — М.: Изд-во РГУ нефти и газа, 2004.
  6. И. П. Петров, В. В. Спиридонов. Надземная прокладка трубопроводов. — М. «Недра», 1965. — 447 с. — С. 117—119.
  7. Арочные трубопроводы // Горная энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991.
  8. Висячие трубопроводы // Горная энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991.
  9. 1 2 «Металлические конструкции». В 3-х томах. Т. 3. «Специальные конструкции и сооружения». Под ред. В. В. Горева. Изд. 2-е, испр. — М.: «Высшая школа», 2002. — 544 с. — С. 82—85. — ISBN 5-06-003787-8, 5-06-003697-9.
  10. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 А. Г. Борисов. Справочник строителя: полный комплекс строительных и отделочных работ для сдачи дома в эксплуатацию. — М.: АСТ; Астрель, 2008. — 327 с. — С. 41. — ISBN 978-5-17-037842-5, 978-5-271-14158-4.
  11. 1 2 Скафтымов Н. А. Основы газоснабжения. — Л.: Недра, 1975. — 343 с. — С. 170—171.
  12. Фиделев А. С., Чубук Ю. Ф. Строительные машины: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. — Киев: «Вища школа», 1979, — 336 с. — С. 216.
  13. С. С. Атаев, Н. Н. Данилов, Б. В. Прыкин и др. Технология строительного производства. Учебник для вузов. — М.: «Стройиздат», 1984.
  14. СП 86.13330.2014 «„Магистральные трубопроводы“. Пересмотр актуализированного СНиП III-42-80».
  15. 1 2 3 4 5 6 7 8 Микротоннелирование.
  16. 1 2 3 4 Бестраншейная технология — микротоннелирование // «СтройПРОФИль», № 6, 2006.
  17. А. Г. Камерштейн, В. В. Рождественский и др. Расчёт трубопроводов на прочность. Справочная книга. — М., 1969.
  18. СП 42.101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».

Литература[править | править код]

  • СП 35.13330.2011] «„Мосты и трубы“. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84».
  • СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».
  • ТПР 901-09-9-87 «Переходы трубопроводами водопровода и канализации под ж.д. путями на станциях и перегонах и под автомобильными дорогами».
  • СТН 51-4-92 (ГГК «Газпром»), СТН 06-92 (Корпорация «Роснефтегаз»), СТН 01-92 (АО «Роснефтегазстрой»)]. «Строительство подводных переходов трубопроводов бестраншейным способом».
  • ТК 4.01-06-2011 «Технологическая карта производства работ по бестраншейной прокладке стальных футляров бурошнековыми машинами».
  • ТК 122-05 «Технологическая карта на прокладку наружных сетей водопровода из пластмассовых труб ПВХ».
  • ТПР 57-031-87 «Подземный переход нефтепроводов и водоводов Ду 80—1200 мм через железные и автомобильные дороги».
  • АТР 313.ТС-002.000 «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана диаметром 50—1000 мм».
  • «Руководство по применению микротоннелепроходческих комплексов и технологий микротоннелирования при строительстве подземных сооружений и прокладке коммуникаций закрытым способом». — М., 2004.
  • «Строительство подводных переходов газопроводов способом направленного бурения». — М., 1998.