Бестраншейная прокладка трубопроводов. Бестраншейные технологии строительства трубопроводов

6.1. НАКЛОННО - НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

Наиболее распространенные траншейные способы сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с их достоинствами имеют ряд существенных недостатков и в полной мере не отвечают современным требованиям - необходимому уровню конструктивной надежности и защите окружающей среды. Основными недостатками траншейного способа являются большой объем земляных и трудоемких водолазных работ, необходимость громоздких, утяжеляющих при-грузов или других средств, удерживающих трубопровод в проектном положении в обводненной траншее. Механизированная разработка нижних слоев грунта береговых и русловых участков переходов, особенно в сочетании с взрывными работами, наносит ущерб экологическому состоянию водоемов. Значительный ущерб наносится при строительстве переходов магистральных трубопроводов через крупные реки.

После окончания строительства переходов часто не восстанавливаются русла рек, происходит заболачивание поймы, происходит обрушение берегов, нарушается гидрологический режим. Между тем крупные реки играют большую роль. Это и места нерестилищ, и кормовые угодья для рыб, и судоходные пути.

С учетом всех этих факторов одной из основных и все более актуальных задач, стоящих перед строителями магистральных трубопроводов, в последние 20 лет стала задача создания методов и технологий, обеспечивающих наименьшее нарушение окружающей среды, снижение трудоемкости работ, сокращение сроков их выполнения. К таким методам относятся наклонно-направленное бурение и микротоннели-рование.

В России идея метода наклонного бурения возникла в 30-е

годы двадцатого столетия. Она была реализована при прокладке коммуникаций под автодорогами.

Метод строительства магистральных трубопроводов, отвечающий современным требованиям, был разработан и внедрен в США Основателем метода является американский инженер Мартин Черрингтон (фото 7, 8 на цветной вкладке) .

В 1971 г. под р. Педжейро в Калифорнии методом наклонного бурения корпорацией "Черрингтон"" (Cherrington) был проложен трубопровод диаметром 115,3 мм и длиной 231,6 м. После этого был открыт путь к широкому внедрению метода в практику. К 1992 г. было построено 2400 переходов, их диаметр возрос до 1200 мм, максимальная длина перехода достигла 1800 м, а общая длина построенных переходов превысила 800 км. К этому времени в США 75 % переходов были построены по новой технологии.

В России первыми эту технологию использовали строители газопроводов, назвав ее наклонно-направленным бурением (ННБ).

В 1996 г. методом ННБ в АК "Транснефть" был построен переход через р. Корженец длиной более 400 м и диаметром 1020 мм.

Преимущества метода ННБ:

экологическая безопасность, сохранность дна, берегов реки, водного режима реки за счет исключения подводных и береговых земляных, буровзрывных, берегоукрепительных и других работ;

отсутствие помех судоходству; минимальный объем вынутого грунта; значительное сокращение сроков строительства; уменьшение эксплуатационных затрат; долговечность;

надежная защита от внешних механических повреждений, в том числе от воздействия льдов и якорей судов в результате более глубокого заложения трубопровода;

отсутствие опасности обнажения трубопровода при размывах русел рек;

возможность строительства: при отрицательных температурах,

на ограниченных по площа ди строительных площа дк ах, в стесненных условиях,

под гидротехническими сооружениями и глубоко расположенными коммуникациями, в вечной мерзлоте.

К недостаткам метода ННБ, ограничивающим его применение, относятся:

большие единовременные затраты на приобретение оборудования;

необходимость глубокого (до 40 м от дна) геотехнического бурения и гидрогеологических изысканий;

сложность проходки в галечниковых, валунных, илистых и карстовых грунтах;

повышенные требования к устойчивости береговых откосов.

Несмотря на все недостатки, метод ННБ является одним из самых прогрессивных в строительстве подводных переходов.

Для оценки возможности и целесообразности применения ННБ учитываются следующие факторы:

результаты инженерных изысканий, в состав которых входят геодезическая съемка, геологические, гидрогеологические, гидрометрические, гидрометеорологические, геокриологические, экологические изыскания, оценка магнитного фонового состояния;

наличие и особенности хозяйственной инфраструктуры в районе расположения перехода, состояние и условия эксплуатации гидротехнических сооружений, условия взаимного влияния различных сооружений при их эксплуатации; характерные особенности местности.

Для строительства трубопроводов методом ННБ наиболее благоприятны реки (при доступной ширине и геологии русла и берегов), имеющие ленточно-грядовый, побочневый и ог-раниченно-меандрирующий типы руслового процесса, а также русловую многорукавность, где русловые процессы в рукавах развиваются по тому же типу. Существуют проблемы, связанные с применением ННБ на реках, имеющих типы руслового процесса в виде свободного меандрирования, незавершенного меандрирования и пойменной многорукавности. Эти условия характеризуются большими и трудно прогнозируемыми плановыми деформациями, широкой и низкой поймой, разновысотностью береговых склонов, что представляет большие сложности для ННБ. В этих условиях применение ННБ допускается только в случаях с незначительными параметрами русел этих рек (ширина, высота, состояние берегов, скорости их размыва и др.), с последующим прогнозированием условий их дальнейшего развития и разработкой дополнительных мер по их стабилизации и предупреждению опасных русловых процессов.

Применение ННБ ограничено также на участках рек, русло и берега которых сложены из скальных пород выше IV категории прочности или грунтов с большим содержанием галечника (более 30 %) крупностью 5-10 мм и валунов.

Существуют и другие ограничения, которые необходимо учитывать при принятии решения о применении ННБ. Например, наличие в грунтах по трассе трубопровода карстов, обводненных песков, ила, оползней.

Строительство подводных переходов трубопроводов способом ННБ, в зависимости от характеристики водных преград, типа используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров бурового оборудования и протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.), осуществляется по различным технологическим схемам, имеющим определенные различия.

Сущность метода заключается в том, что по створу перехода под руслом реки пробуривается скважина, по которой с берега на берег протаскивается трубопровод.

Общим для всех технологических схем является:

бурение пилотной скважины;

расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях - прямом и обратном;

протаскивание трубопровода в разработанную скважину.

Буровая головка установки ННБ наклонена таким образом, что постоянное вращение буровой штанги в сочетании с нажимом создает прямолинейную скважину. В результате получается скважина заданной кривизны. Нажим без вращения приводит к отклонению штанги от заданного направления.

При бурении в скальных породах вращение и нажим могут комбинироваться с ударным воздействием молота. Для разработки скальных пород и других твердых формаций используется гидравлическая энергия импульсных струй высокого давления, генерируемая гидрозабойным двигателем.

Существуют установки направленного бурения, которые не требуют для своей работы бурового раствора, что делает их особенно привлекательными в том случае, когда рабочее пространство ограничено.

Устройство управления процессом бурения размещается за долотом буровой колонны. При движении в скважине полученная с его помощью информация позволяет следить за траекторией и направлением бурения. Эта информация постоянно записывается наземной компьютерной системой. На втором этапе в обратном или прямом направлении пилотную скважину расширяют путем разбуривания. Расширение производят столько раз, сколько необходимо, чтобы расширить скважину до диаметра укладываемой трубы. В случае прямого расширения буровую трубу присоединяют как впереди, так и позади расширителя. Расширитель протаскивается, а какое-либо устройство (трактор, трубоукладчик) поддерживает тяговое усилие с выходной стороны, в то время как крутящий момент и вращение прилагаются со стороны входа. Расширяющий элемент для гидромониторного бурения помещается впереди расширителя и позволяет держать скважину открытой для циркуляции бурового раствора. Для расширения пилотной скважины до большого диаметра позади расширителя помещают невращающийся стабилизатор для правильного центрирования буровой трубы в скважине. Буровые трубы поочередно наращиваются в процессе бурения, а каретка станка обеспечивает поступательно-вращательное движение буровой колонне. К выходному концу буровой колонны присоединяется вертлюг; он необходим для обеспечения тягового усилия. В случае обратного расширения буровой станок тянет расширитель в направлении входа скважины и прилагает тяговое и вращательное усилие.

Перед протаскиванием трубопровода при необходимости производится калибровка скважины (зачистка и укрепление стенок) с помощью цилиндрического расширителя. Окончательный диаметр подготовленной скважины должен не менее чем на 25 % превышать диаметр протаскиваемого трубопровода. В подготовленную траншею протаскивается трубопровод. При устойчивых стенках скважины этап протаскивания можно совместить с последним этапом расширения. Дюкер собирается на выходном конце скважины и сваривается в единое целое. Специальный оголовок соединяется с дюкером и затем присоединяется к буровой колонне. Буровая колонна с помощью бурового станка вытягивается назад, а бурильные трубы удаляются по мере протаскивания дюкера.

Основными параметрами механизма подачи буровой установки, характеризующими ее эффективность, являются усилие подачи вперед и назад. Принцип работы бурового станка - вращение и возвратно-поступательное движение буровой колонны.

В табл. 10 приведены параметры некоторых установок производства США

До 1979 г. существовали установки первого поколения. Основные различия между технологиями ННБ первого и второго поколения заключаются в следующем.

Технология первого поколения включает в себя ряд постоянно развивающихся процессов, в совокупности называемых двухэтапной технологией - "технологией буровой и промывочной колонн 1 ", основанной на применении в работе двух колонн: буровой и промывочной. Буровая колонна малого диаметра (73 мм) с небольшим турбобуром продвигает буровую колонну на максимально возможное расстояние или до той точки снижения скорости проходки, когда становится невозможным придание необходимого направления турбобуру. В этот момент вокруг буровой колонны в скважину проталкивается обсадная или промывочная колонна. Промывочная колонна проталкивется до турбобура. Затем продвижение буровой колонны возобновляется и проходка осуществляется путем телескопической подачи.

Промывочную или обсадную трубу применяют для снижения нагрузки на буровую колонну, исключения возможности заклинивания буровой колонны и предотвращения изгибания колонны под действием осевого давления. Позже промывочную колонну стали использовать для расширения скважины и протаскивания трубопровода.

Использование мощных турбобуров большого диаметра невозможно из-за обвала пород стенок скважины вследствие вибрации.

Технология второго поколения основывается, в первую очередь, на применении измененной буровой колонны и называется технологией рабочей колонны. При этом бурение производится в один этап; исключается необходимость наличия двух колонн.

Корпорация "‘Черрингтон"" разработала рабочую колонну внешней промывки, позволяющую бурить на большие расстояния (более 1200 м) без применения промывочной колонны. Это хорошо характеризует буровую колонну.

Для преодоления проблем обвала стенок скважины разработана направляющая часть (первые 30 м буровой колонны) из высокопрочного антимагнитного сплава. Проблема вибрации, вызываемой турбобуром, была решена путем замены его на гидравлическое долото, которое разрушает перед собой породу и обеспечивает продвижение рабочего инструмента вперед без вращения. Кроме того, была изменена конфигурация и размещение форсунок на долоте, что позволило достигнуть максимального разрушения пород с использованием минимального количества бурового раствора. Турбобуры по-прежнему применяются, но только в твердых породах, там, где грунты могут удерживать турбобуры большого диаметра, передающие высокий крутящий момент, при собственной массе 450 кг.

Эта новая технология привела к новым достижениям, в том числе к тому, что наклонно-направленное бурение теперь может применяться в различных горных породах, таких, как гравий, щебень, известняк и гранит твердостью до 150 000 кг/см 2 .

Процесс бурения установкой ННБ включает в себя четыре этапа (фото 9):

бурение пилотной скважины; расширение скважины вперед или назад; калибровка скважины; протаскивание дюкера ходом назад.

На первом этапе пробуривается пилотная, направляющая скважина, диаметр которой меньше диаметра дюкера.

Диаметр пилотной скважины не превышает 20 см. Бурение может производиться с использованием, например, струйной шарошки, которая с помощью гидравлической энергии бурового раствора размывает породы. При пилотном бурении используются различные системы навигации, предназначенные для проведения скважины по заданной траектории от ее входа до выхода.

Второй этап - расширение скважины до необходимого размера. Диаметр скважины должен быть больше диаметра трубопровода на 30 - 50 %. При проходке не должно быть такой ситуации, когда диаметр пропускаемых по скважине каких-либо устройств равнялся бы диаметру скважины. Размер этих устройств должен быть значительно меньше диаметра скважины. Расширение можно производить двумя способами:

1) расширение ходом вперед. При этом способе буровой расширитель проталкивается со стороны входа скважины к ее выходу с помощью бурового става. Расширитель, размещенный на входной стороне, при своем вращении режет породы, увеличивая диаметр скважины и перпендикулярность ее к плоскости забоя;

2) расширение ходом назад. При этом способе расширитель с помощью буровой установки перемещается от выхода к входу.

Третий этап бурения - калибровка. Как только скважина будет расширена до необходимого диаметра, барабанный расширитель, имеющий тот же диаметр, что и трубопровод, протаскивается по скважине. Скважина после этого будет, откалибрована и очищена от любых помех, которые могут существовать внутри расширенной скважины. На обоих концах барабанного расширителя имеются резцы, позволяющие расширителю вырезать и удалять вывалы, которые могут затруднять перемещение барабанного расширителя по скважине.

Четвертый этап - протаскивание трубопровода. Головная часть протаскивателя подсоединяется к бурильным трубам, проходящим по скважине к буровой установке. Протаскива-тель имеет шарнирный соединитель, позволяющий головной части изгибаться так, чтобы трубопровод мог пройти в скважину. Кроме того, протаскиватель оснащен спереди режущей головкой, для того, чтобы при встрече с каким-нибудь препятствием внутри расширенной скважины бурильные трубы смогли быть приведены во вращение и режущая головка смогла бы удалить препятствие и открыть дорогу для протаскивания трубопровода по скважине.

Система проталкивания трубопровода состоит из цангового зажима, якорного устойства, системы поддержки трубопровода, системы полиспастов и лебедки. Размещается эта система на стороне выхода скважины и предназначена для облегчения работы буровой установки при проталкивании трубопровода по скважине. Система проталкивания может быть использована для разных диаметров труб.

В качестве буровой смеси, выносящей частицы разработанной породы в виде суспензии, используется бентонитовый раствор, который впоследствии может быть отфильтрован в системе регенерации. Бентонитовый раствор выполняет следующие функции:

размыв грунтов и удаление их из скважины; охлаждение и смазку режущего инструмента; укрепление стенок скважины на время производства работ; снижение трения рабочего трубопровода о стенки скважины и при его протаскивании;

снижение риска возможного повреждения изоляционного покрытия на трубопроводе при его протаскивании.

Для приготовления бурового раствора применяется бентонит - каменная порода, состоящая из глинистых материалов. Для применения в ННБ необходима глина, имеющая пластинчатую, кристаллическую структуру. Такому условию наилучшим образом отвечает натриевый монтмориллонит (бентонит). Этот материал используют потому, что он обладает уникальной способностью впитывать воду, по массе превышающую его собственную в 5 раз, и разбухать, в 12 раз превышая свой первоначальный объем. Для применения в бурении бентонит должен по своему качеству отвечать определенным требованиям, что достигается соответствующей обработкой и очисткой.

Для сохранения целостности скважины и улучшения скольжения при разбуривании и протаскивании необходимо выполнять три простых, но очень важных правила: контроль используемой воды; контроль вязкости; контроль за потерей жидкости; контроль вязкости бурового раствора.

Применяемая для приготовления бурового раствора вода должна иметь значение pH в пределах от 8,0 до 8,5.

На всех этапах ННБ необходимо поддерживать нужную вязкость для эффективного укрепления грунта и сохранения буровой скважины от разрушения.

Чрезмерная потеря воды из состава бурового раствора является причиной многих проблем буровых скважин. Чем выше потеря воды, тем больше риск ослабить грунт, вплоть до его разрушения и образования пробки (закупоривания скважины).

Оптимальный результат использования бентонита в составе бурового раствора достигается при тщательном перемешивании с водой, которая имеет значение pH 8,0 -8,5, низкое содержание кальция и температуру не ниже 4 °С. Для достижения необходимых свойств используют карбонат кальция и полимерные добавки. Количество бурового раствора и полимерных добавок регулируется в зависимости от типа грунта и типа бурового оборудования.

Полимерные добавки применяют с целью: увеличения выхода раствора; стабилизации процесса бурения; создания фильтрационной корки; улучшения смазывающих свойств; уменьшения сопротивления; увеличения прочности;

достижения необходимого уровня вязкости; достижения контролируемого уровня фильтрации; достижения взвешенности при бурении в тяжелых песках и гравии;

увеличения длины прямого и обратного бурения. Ассортимент буровых установок, предлагаемых изготовителями, очень широк: от компактных устройств, предназначенных для бурения скважин малого диаметра на короткие расстояния, до установок, способных прокладывать трубы значительного диаметра на расстояния в несколько сотен метров.

Столь же широк ассортимент предлагаемых систем управления, буровых головок, расширителей и различных сопутствующих инструментов и устройств.

Выбор типа буровой установки по техническим параметрам производится проектной организацией с учетом условий строительства конкретного подводного перехода: длины криволинейного участка, диаметра и толщины стенки трубы, геологических условий в створе перехода, величины необходимых тяговых усилий для протаскивания трубопровода в скважину и других условий.

Буровое оборудование (рис. 24) выбирают исходя из условий: обеспечения проходки пилотной скважины и ее расширения в различных (в том числе скальных) грунтах;

возможности многократного использования бурового раствора за счет его очистки и регенерации;

использования оборудования, допускающего его безаварийную эксплуатацию и открытое хранение на площадках в конкретных климатических условиях.

В комплект оборудования для наклонно-направленного бурения входят:

буровой станок; буровой насос; энергоблок; блок управления;

система приготовления и регенерации бурового раствора; буровая колонна;

забойный инструмент;

толкатель трубы;

оборудование системы навигации.

Основой буровой установки являются станина и буровая каретка. Станина с буровой кареткой часто выполняются отдельно от энергоблока, что расширяет возможности использования буровой установки в различных условиях строительства.

Гидравлические зажимы позволяют фиксировать бурильные трубы в процессе их соединения и разборки. Буровая каретка имеет двигатели, которые обеспечивают движение подачи буровой каретки вперед и назад. Механизм, содержащий зубчатую рейку и шестеренку, позволяет перемещать буровую каретку вверх и вниз, создавая необходимое усилие подачи. Угол наклона станины при бурении скважины может регулироваться от 0° (горизонтальное положение) и до максимального значения в 20°.

Буровая установка должна быть защищена от перемещений на грунте в процессе бурения, когда осуществляется подача вперед или назад. С этой целью используется анкерная система, которая смонтирована на буровой установке в нижней ее части.

С целью увеличения тягового усилия к буровой установке можно присоединять дополнительное устройство подачи назад.

Насос бурового раствора является частью установки ННБ на стороне входа; он обеспечивает гидравлической энергией процесс бурения, размывает породу струйным долотом или вымывает продукты резания при использовании трехшарошечного долота по твердым породам. Насос бурового раствора оптимизирует давление и расход бурового раствора в процессе бурения. Способность вымывать продукты бурения из забоя на поверхность позволяет поддерживать скважину в чистоте.

В качестве главного двигателя буровой установки используется, как правило, дизель, который снабжает ее и вспомогательное оборудование электрической и гидравлической энергией.

Блок управления выполнен таким образом, чтобы обеспечить бурильщику обзор бурового пространства. Кабина имеет большое окно и крышу для защиты от дождя. Есть возможность видеть раму с буровой кареткой и механизм соединения и развинчивания бурильных труб. В блоке управления больших установок предусмотрено место для специалиста, производящ его съемку и расчеты траектории пробуриваемой скважины.

ИНИК r zf

г 4

трубы г У

трубопровод, храниууихлде з

b>I]VEIi уров

В процессе наклонно-направленного бурения используются несколько различных конфигураций буровой колонны. Среди них существуют три основные конфигурации: "пилотная скважина 1 ", "расширение", "протаскивание дюкера". Комбинация различных частей для используемой конфигурации буровой колонны зависит от нескольких факторов: тип пробуриваемой породы; диаметр и длина дюкера; прямое или обратное расширение;

необходимость в предварительной очистке скважины; тип соединения дюкера для протаскивания.

Все три основные конфигурации используют одни и те же компоненты. Тем не менее каждая из конфигураций имеет специфические особенности, присущие только определенной конкретной операции.

В зависимости от свойств и структуры грунта в качестве забойного инструмента используют:

для бурения рыхлых грунтов (супеси, суглинки, глины, пески) - гидроразмывающие насадки эжекторного типа (турбобуры), разрабатывающие забой промывочной жидкостью под давлением 4 МПа и более;

для бурения в грунтах средней твердости - буровые долота различного типа;

для бурения в твердых скальных грунтах - многошарошечные долота.

Для управления направлением бурения пилотной скважины существует система навигации или блок контроля. Система включает в себя: скважинный зонд, компьютер, приборы, показывающие положение в скважине, в некоторых установках имеется кабель, соединяющий скважинный инструмент с наземным компьютером. Этот блок помещается внутри бурового става в немагнитной переходной камере.

В тех случаях, когда вблизи точек входа и выхода скважины проходят стальные трубопроводы, сваи или другие металлические объекты, вызывающие искажение магнитного поля Земли, его использование оказывается невозможным. В этих случаях используют контур, размещенный на трассе скважины для создания искусственного магнитного поля, которое измеряется магнитометром, чувствительным к магнитному полю, и, если знать точное положение контура, то можно точно определить положение измерительного блока в скважине относительно контура.

Выходная информация, формируемая блоком контроля направления, отображает азимут, который определяет угол между осью скважины и направлением на магнитныи меридиан, положение отклонителя в буровой скважине относительно вертикали и угол наклона направления магнитного поля Земли относительно вертикали. Система измеряет напряженность магнитного поля Земли и показывает время, дату и температуру чувствительного элемента в скважине. Эта информация может дистанционно отображаться на панели индикации.

Основные функции системы приготовления и регенерации бурового раствора:

восстанавливает буровой раствор для повторного использования в дальнейшем;

поддерживает требуемые характеристики бурового раствора;

осуществляет функции приготовления, хранения и очистки бурового раствора;

обеспечивает резерв бурового раствора при аварийной ситуации, когда необходимо подать в скважину" большое количество бурового раствора.

Система не загрязняет окружающую среду, потому что все жидкости, используемые при бурении, находятся в резервуарах. Все вспомогательное оборудование резмещено внутри корпуса бака бурового раствора для облегчения транспортирования.

Оборудование для приготовления и регенерации бурового раствора содержит насосы, баки для бурового раствора, генератор, снабжающий энергией насосы, прокачивающие буровой раствор через систему, фильтры и систему вибрационных грохотов.

Система регенерации работает следующим образом: буровой раствор, поступающий из скважины, проходит вибрационный грохот, в результате чего удаляются крупные частицы. Затем буровой раствор проходит через фильтры грубой и тонкой очистки, удаляющие из бурового раствора большинство мельчайших частиц, после чего буровой раствор опять поступает в бак для приготовления раствора.

Бак для приготовления раствора оснащен мешалкой, струйной воронкой и насосом.

При строительстве трубопроводов методом ННБ существуют некоторые особенности.

Перед началом работ при реализации сложного проекта в конкретном проблемном регионе необходимо уделить время для надлежащего планирования и подготовки дорогих превентивных мер. Три простых, но часто упускаемых из внимания правила помогут сохранить целостность скважины и улучшить скольжение при ее разбуривании и протаскивании трубопровода:

1) контроль используемой воды;

2) контроль вязкости бурового раствора;

3) контроль за потерей воды из бурового раствора.

Потеря устойчивости формы протаскиваемого трубопровода может произойти при комбинации растягивающего напряжения, вызванного осевой нагрузкой, напряжения изгиба вследствие искривления скважины и напряжения от давления жидкости или газа, транспортируемого по трубопроводу. В результате происходит образование гофр или даже сплющивание поперечного сечения, что приводит к разрушению трубопровода. При проектировании трубопроводов, сооружаемых способом направленного бурения, должны проводиться исследования возможной потери устойчивости формы, подбор физико-механических характеристик труб и расчет усилий и напряжений при их протаскивании и дальнейшей эксплуатации.

Для балластировки трубопровода в скважине используется заполнение протаскиваемой трубы водой. Эта труба не перемещается вместе с трубопроводом, она как бы выползает из него. Заполнение производится только в трубах большого диаметра, но так, чтобы трубопровод не стал слишком тяжелым. Иногда в трубопроводе размещается полиэтиленовая труба, которая и заполняется водой, постепенно продвигаясь в нем. При необходимости прикладывать дополнительное усилие применяется трубопротаскивающее устройство, так называемая А-рама. При работе с помощью А-рамы начало протаскивания обязательно идет от буровой установки.

Оператор буровой установки прикладывает необходимое начальное усилие, в течение некоторого времени сохраняет его постоянным (50 % от максимального паспортного усилия), затем по радио дает сигнал на А-раму. Протаскивание начинается, и после того, как труба пошла, дается сигнал на буровую установку. При этом усилие на буровой установке не нарастает, так как труба должна двигаться равномерно. Это делается еще и для того, чтобы трубу не поднимало вертикальной составляющей силы протаскивания сильно к верху скважины.

При работе с расширителями на обоих берегах должна соблюдаться синхронность в работах. Тяговое устройство (трактор, установка, лебедка) должно работать только при вращающейся трубе. Каждый цикл работ должен заканчиваться в удобной точке. Это может быть, например, расстояние, равное длине буровой штанги (9 м).

Реактивный крутящий момент возникает в трубе и направлен против направления вращения трубы. Особенно критический момент наступает, когда оператор на установке хочет быстро изменить направление бурения. Когда оператор уже прекратил вращение, труба еще вращается за счет сил скручивания. При работе с трубой на противоположном конце у людей должна быть ясность, вся ли труба раскрутилась. Это фиксируется прибором у оператора-бурильщика. Даже при небольшом крутящем моменте могут быть несчастные случаи. У оператора есть два способа снять реактивный крутящий момент: 1 - вращать трубу назад на 1-2

оборота; 2 - продвигать трубу в скважину поступательно.

Раскручивание особенно опасно при работе с тисками на противоположном берегу (длинные ручки которых могут быть причиной травмы).

Чем мягче породы, тем меньше должны быть остановки. Часто при протаскивании приходится останавливаться, чтобы приварить очередную секцию. Во время остановки (на момент остановки) записываются все показания приборов - при бурении пилотной скважины и ее расширении.

Срыв бурения может произойти по разным причинам. Наиболее типичные из них:

неправильный показатель pH водьт;

неправильный показатель вязкости бурового раствора; буровой раствор используется не в обоих процессах - бурении пилотной скважины и обратном протаскивании;

добавление полимера в воду до того, как добавлен бентонит;

нагнетание раствора до того, как он будет полностью выработан;

перемешивание и нагнетание раствора "в полете", т.е. до того, как он будет полностью готов;

слишком быстрое обратное протаскивание; раствор не выходит наружу скважины, т.е. нет циркуляции;

чрезмерный изгиб буровой трубы;

слишком неровная траектория бурения с большим количеством изгибов и поворотов, создающих трение;

использование расширителя со слишком маленьким диаметром;

использование в неплотных грунтах расширителя для плотных грунтов.

Подводные переходы, построенные методом ННБ, имеют срок эксплуатации до 50 лет. Поэтому изоляционное покрытие труб, прокладываемых методом ННБ, должно быть усиленного типа. Этого же требуют и условия протаскивания. Конструкция покрытия (толщина, материалы) выбирается с учетом характеристики грунтов, назначения трубопровода, условий воздействия на изоляцию сил трения при протаскивании в скважине.

Защита трубопроводов от коррозии, исходя из возможных изменений коррозионных условий при длительных сроках эксплуатации нефтепроводов, должна осуществляться комплексно: защитными и изоляционными покрытиями и средствами электрохимической защиты.

Физико-механические свойства изоляционного покрытия (сопротивление ударной нагрузке, отслаиванию и сдвигу, прочность на разрыв и др.) после нанесения его на трубы в заводских условиях и изоляции сварных стыков плетей в полевых условиях должны соответствовать требованиям ГОСТ Р51164-98.

Одновременно с защитой трубопровода от коррозии с помощью изоляционного покрытия применяется и электрохимическая защита.

Для проектирования и строительства подводных переходов методом ННБ необходимо комплексное изучение природных условий района строительства с целью получения необходимых и достаточных материалов.

В состав инженерных изысканий при строительстве или капитальном ремонте подводных переходов методом ННБ входят: геодезическая съемка, геологические, гидрологические, гидрометрические, гидрометеорологические, геокриологические, экологические изыскания и камеральная обработка полученных данных.

Полученные в результате инженерных изысканий и обработанные материалы должны быть достаточны для выбора проектной организацией варианта строительства перехода трубопровода способом ННБ.

Особенное внимание необходимо уделять участкам с неблагоприятными геологическими условиями. К таким условиям относятся: прерывистость и разрывы пластов, наличие скальных пород или большого количества гравия, наличие карстовых пород и оползней, интенсивные русловые и береговые деформации, наличие многочисленных протоков и островов. На таких участках, а также на криволинейных участках предполагаемого перехода следует бурить разведочные скважины на расстоянии друг от друга не более 100 м.

Как бы часто ни бурились разведочные скважины, есть опасность "не заметить 1 " такие препятствия, как валуны, пустоты, разломы, сбросы или слои грунта с химическим загрязнением.

Существуют технологии изысканий, отображающие картину подземных условий по всей трассе.

Эффективность разведочных скважин значительно увеличивается при размещении в них геофизических приборов и проведении исследований подземного пространства между скважинами различными геофизическими методами.

Сейсмические и электромагнитные методы требуют источников высокочастотной вибрации и приборов, фиксирующих резонанс, отражение и преломление волн в грунте. Исследование отраженной волны позволяет идентифицировать препятствия. Недостаток методов в том, что существуют шумовые помехи антропогенного происхождения и высокое поглощение сейсмической энергии на сбросах, в разломах и многопустотной среде.

Магнитометрическая съемка является легким, непроникающим методом поиска подземных объектов, обладающих магнитной характеристикой.

Измерение удельного сопротивления грунтов позволяет идентифицировать подземные объекты и пустоты.

При геофизическом испытании подземных газов на поверхности в определенном порядке размещаются газовые пробоотборники. Если в массиве присутствует загрязненный грунт, выделяемые им газы довольно быстро достигают поверхности, причем граница их выделения строго соответствует области загрязненного грунта. Различия в химическом составе газов позволяют определять тип загрязнения.

Проведение геологических изысканий возможно с помощью геофизических приборов, размещаемых в предварительно пробуренной горизонтальной скважине или в существующем трубопроводе, расположенном в интересующей зоне.

При предварительном выборе вариантов расположения участков переходов должны приниматься во внимание следующие факторы:

расположение поблизости указанных в материалах населенных пунктов, промышленных предприятий, отдельных зданий и сооружений, железных и автомобильных дорог и прочих объектов;

ведомственные требования о минимальных расстояниях от сооружений до нефтепровода;

характер береговых очертаний водной преграды; предполагаемая протяженность перехода; магнитное фоновое состояние; данные инженерных изысканий.

Окончательный выбор участка перехода осуществляется комиссией, создаваемой заказчиком. При этом учитываются и анализируются следующие факторы:

топография, застроенность и перспектива освоения прилегающей к переходу местности и водной акватории;

геологическая характеристика, составленная по вариантам створов переходов;

параметры водной преграды, состояние и прогноз развития русловых и береговых процессов в створе перехода; конструктивная надежность перехода;

техническая возможность и экологическая допустимость строительства перехода в намеченном створе;

технико-экономические показатели строительства перехода.

6.2. МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ

Микротоннелирование - второй по распространенности метод бестраншейного строительства трубопроводов. Этот метод основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционно управляемого проходческого щита (рис. 25).

Проходческий щит в форме конусной рабочей головки, снабженной системой зубьев, кулаков и дробильных выступов, механически перерабатывает грунт и таким образом бурит отверстие, через которое будет проклады ваться трубопровод. По мере перемещения щита вперед грунт скапливается в открытой передней части, где конусный щит дробилки дробит его и перемещает в камеру смешивания с вымывате-лем бурильной установки. Транспортировка отработанного грунта выполняется в виде вымывающей смеси через технологические трубопроводы в рабочую шахту. Передняя часть щита шарнирно соединяется с блоком удаления отработанного грунта, а силовые цилиндры, которые соединяют обе части, позволяют направлять установку в любую сторону. Контроль за трассой и направлением бурения осуществляется с помощью лазера, которым непрерывно управляет компьютер. Установка вместе с укладываемыми трубами протаскива-

Рис. 25. Схема прокладки трубопровода методом микротоннелирования:

t - бурение пилотной скважины, 6 - поэтапное расширение скважины;

в - протаскивание плети рабочего трубопровода; 1 - буровая установка,

2 - буровая колонка из промывочных штанг, 3 - пилотные штанги, 4 - траектория пилотной скважины, 5 - буровая головка, 6 - вертлюг, 7, 8, 9, 10 - расширители разных диаметров, 11 - трубопровод, 12 - оголовок для протаскивания, 13 - роликовая опора, а - угол забуривания 6°, (3 - угол выхода 5°

ется блоком силовых цилиндров, установленных в рабочей шахте, по мере бурения. Производительность силовых цилиндров и скорость их передвижения синхронна переработке грунта бурильной головкой. Непрерывное отслеживание оператором значения давления на грунт, крутящего момента бурильной головки и параметов движения бурового раствора позволяет непрерывно контролировать процесс прокладки трубопровода. Бурильная головка имеет систему форсунок высокого давления, которые позволяют подкрепить процесс бурения гидравлическим вымыванием грунта буровым раствором.

Проходческий щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в заданном прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.

Микротоннелирование может применяться при любых грунтовых условиях и любой степени обводненности грунтов.

Управление процессом строительства микротоннеля производится из кабины, находящейся на поверхности. Местонахождение и ориентация щита контролируется с помощью лазерной системы.

Микротоннельные машины в основном применяются при строительстве коротких (100 - 300 м) тоннелей, однако в практике строительства подводных переходов различных трубопроводов были реализованы проекты, где длина тоннеля составляла около 3000 м. Основной параметр в тоннелестроении - это диаметр. Современные производители предлагают установки диаметром от 200 мм до 14 м.

Для проходки микротоннелей используются щиты различной остастки и компоновки. Возможно, например, размещение силового агрегата внутри щита, либо на поверхности земли. Кроме того, в зависимости от категории грунта, изменяется вид и твердость режущих кромок рабочего органа. Для транспортировки породы из тоннеля на поверхность ис-пользуютя также различные способы. Если грунт не обводнен, то можно применять щит со шнековым устройством, обеспечивающим транспортировку отработанной руды на поверхность. Если же грунты обводнены, либо возможно их обводнение в процессе работ, применяют щит с гидропри-грузом. При этом способе водно-бентонитовый раствор прокачивается по трубопроводам, вынося на поверхность отработанную руду.

Построенный таким образом тоннель можно эксплуатировать в качестве канализационного коллектора, водовода либо проложить в нем стальной трубопровод, транспортирующий нефть, газ или любой другой продукт.

Так же, как и при ННБ, при микротоннелировании объем земляных работ незначителен только для строительства стартовой и конечной шахт. При необходимости прокла дк и длинного или криволинейного участка трубопровода строятся промежуточные шахты. Достоинства микротоннелирования такие же, как и наклонно-направленного бурения.

При применении микротоннелирования необходимо учитывать инженерно-геологические и гидрологические условия. Оборудование выбирают в зависимости от этих условий и

диаметра трубопровода. Например, такие грунты, как пески и глины средней плотности легко перерабатываются и не требуют специальных бурильных щитов (головок). Локально имеющийся ил в твердопластичном виде не создает проблем, лишь требует применения специальных добавок в буровой раствор. Если на месте строительства встречается однородная скала, то определяют ее твердость по шкале Моса, плотность и дают общую оценку качества скалы по месту нахождения проб. Количество пробуренных контрольных скважин зависит от предполагаемой длины бурения тоннеля и сложности геологической структуры. Если длина бурения должна быть около 100 м, то обычно достаточно пробурить по одной скважине на точке начала и конца участка. Если результаты тестирования при разведочном бурении покажут, что имеется однообразная структура грунта на обоих концах, тогда в дополнительных исследованиях нет необходимости. В случае каких-либо отклонений, прерывности геологических слоев, наличия скал или большого скопления щебня необходимо выполнить дополнительное разведочное бурение.

Микротоннельная установка представляет собой комплекс агрегатов, взаимодействующих при строительстве микротоннеля. В состав установки входят следующие агрегаты:

бурильная головка, состоящая из бурильного щита, конусной дробилки и камеры смешивания. В головке находятся: электродвигатель, гидравлический насос, гидравлический двигатель привода бурильного щита, три силовых цилиндра управления, пульт управления, электропровода, провода управления, трубопровод питания и трубопровод вдавливания, насос вымывателя, откачивающий грунт от головки в стартовую шахту;

главная станция вдавливания, которая состоит из рамы и двух силовых гидроцилиндров;

гидравлический агрегат, который питает главную и промежуточные станции вдавливания.

PAGE 4

ТЕМА № 4. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ

БЕСТРАНШЕЙНЫМИ СПОСОБАМИ

1. Устройство трубопроводов способом прокола грунта.
2. Устройство трубопроводов способом продавливания.
3. Устройство трубопроводов способом горизонтального бурения.
4. Сооружение туннелей щитовой проходкой.
5. Перспективные методы прокладки подземных инженерных сетей.

1 УСТРОЙСТВО ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ ПРОКОЛА ГРУНТА

На улицах и площадях с интенсивным движением городского транспорта, при пересечении трамвайных путей, автомобильных и железных дорог, а также в незастроенных районах города при больших глубинах (более 5 м) следует применять закрытые (бестраншейные) способы прокладки трубопроводов.

В настоящее время применяют четыре способа бестраншейной прокладки подземных сетей. В зависимости от способа производства работ различают: проходку щитами, продавливание, прокол, горизонтальное бурение.

Работам по бестраншейному способу прокладки подземных сетей предшествуют геологические и геодезические изыскания, а также разработка проектно-сметной документации и тщательная горизонтальная и вертикальная разбивка на месте согласно утверждённому проекту.

Проколом называется такой способ проходки, при котором отверстие для трубы образуется за счёт радиального уплотнения грунта, без его разработки.

Способом прокола можно прокладывать трубы диаметром до 500 мм в грунтах, обладающих сжимаемостью (глины, суглинки). Длина проходки - 30-40 м, а для труб малых диаметров (150-200 мм) с учётом продольного изгиба труб - 20-25 м. Скорость проходки при использовании мощных гидравлических домкратов составляет 2-3 м/ч.

Прокалывание может производиться с помощью домкратов, лебёдок, тракторов, рычагов и других механизмов, способных развивать усилия от 25 до 300 тс.

Усилие сообщается прокладываемой трубе нажимными патрубками через задний торец. Нажимные патрубки представляют собой отрезки труб длиной, равной ходу штока домкрата. К торцам их с помощью косынок привариваются фланцы. Домкрат через нажимной патрубок и подкладку давит непосредственно в торец трубы. После вдавливания трубы в грунт на длину хода штока домкрата (например, 1 м) шток возвращается в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляется другой патрубок удвоенной длины. Таким образом, с помощью комбинации нажимных патрубков длиной 1 и 2 м вдавливают первое звено трубы. Затем укладывают второе звено трубы и приваривают к предыдущему. Далее процессы повторяют до тех пор, пока проходка не будет доведена до проектной длины.

Для установки прокалывающих механизмов на трассе разрабатывается котлован шириной 1,2-2,5 м. Длина котлована назначается такой, чтобы свободно могло уместиться звено прокладываемых труб, опорная прокладка, домкрат и упор. Предусматривается и свободное пространство 0,8-1 м, таким образом, общая длина котлована составляет около 10 м (при длине звена 6 м). Глубина котлована определяется в зависимости от заложения трубопровода.

К задней стенке котлована устанавливается упор. При малых усилиях прокалывания упор может быть деревянным. При больших усилиях целесообразно ставить металлический инвентарный упор.

Для уменьшения сопротивления трубы (сил трения) при проколе грунта используется конический наконечник, диаметр основания которого больше наружного диаметра трубы на 25-35 мм. Увеличение основания конического наконечника снижает усилие трения боковой поверхности труб о грунт.

2 УСТРОЙСТВО ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ ПРОДАВЛИВАНИЯ

Продавливанием называется такой способ бестраншейной прокладки инженерных сетей при котором в грунт последовательно вдавливаются отдельные звенья труб, соединяемые между собой в процессе работ сваркой, с разработкой забоя внутри трубы и удаления грунта через прокладываемую трубу. Этим способом можно продавливать трубы диаметром от 200 до 3600 мм и более.

Наибольшее распространение для продавливания труб в настоящее время получили установки с гидравлическими домкратами с большим ходом штока и большой скоростью вдавливания. Передача давления на трубу осуществляется с помощью нажимных патрубков длиной, равной ходу штока домкрата или удвоенной длине штока.

Продавливание возможно с ручной разработкой грунта и механизированным способом.

При ручной разработке грунта (для труб диаметром более 800 мм) рабочие находятся внутри трубы и лопатами с короткими черенками нагружают грунт в тележку, которая тросом вытягивается из прокладываемой трубы и поднимается на поверхность. Для труб диаметром до 700 мм разработка грунта производится из рабочего котлована желонками, рукоятки которых наращиваются по мере увеличения длины проходки.

При механизированном способе возможно применение установки с цилиндрической разработкой грунта челноком. Она применяется для стальных труб (футляров) диаметром от 529 до 1420 мм.

3 УСТРОЙСТВО ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Метод горизонтального бурения применяется для бестраншейной прокладки труб диаметрами от 325 до 1220 мм на длину 40-60 м, применяется для разработки твёрдых пород грунтов.

Могут применяться установки горизонтального бурения типа УГБ. При этом в рабочий котлован на роликовые опоры укладывают звено прокладываемой трубы с режущей головкой и шнеками. К валу шнека присоединяют машину, которая во время монтажа и работы находится в подвешенном состоянии на крюке трубоукладчика. В рабочем котловане у начала скважины укрепляют упорный брус с блоками полиспаста. Продвижение трубы вперёд осуществляют лебёдкой, которая наматывает трос полиспаста. Во время работы при движении трубы вперёд трубоукладчик передвигается в том же направлении, поддерживая машину. На режущей головке установлены резцы. Режущая головка снабжена откидными лопастями, которые позволяют увеличивать диаметр скважины на 30-40 мм больше диаметра прокладываемой трубы. Вынимают шнеки и головку через трубу при складывании лопастей и вращении головки в обратную сторону.

4 СООРУЖЕНИЕ ТУННЕЛЕЙ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКОЙ

Щитовой называется такая подземная проходка, при которой разработка грунта и устройство стенок туннеля осуществляются под защитой цилиндрической оболочки щита.

Проходку с помощью щита, осуществляют в такой последовательности. Введённый в забой щит вдавливается в грунт в горизонтальном направлении (по оси проходки) с помощью домкратов.

При вдавливании грунт входит в режущую его часть, имеющую форму цилиндрического клина. Вдавленный внутрь щита грунт разрабатывают ручным или механизированным способом и грузят на тележки, которые откатываются по туннелю. В передней части щит имеет выступающий вперёд козырёк, который служит для предупреждения выпадения грунта внутрь щита (при слабых грунтах). После того, как вдавленный в щит грунт будет полностью разработан и удалён, щит вновь продвигается вперёд.

Продвижение щита вперёд с внедрением его режущей части в грунт осуществляется с помощью гидравлических домкратов, расположенных по периметру щита. Упором для домкратов служит блочная обделка выработки. После продвижения щита вперёд и выборки грунта в хвостовой части щита по его периметру укладывают блоки обделки под защитой хвостовой оболочки щита.

Для устройства обделки туннелей применяют блоки: керамические, бетонные и железобетонные.

Грунт может разрабатываться вручную с помощью кирок, ломов и штыковых лопат, а также механизированным способом. Разработанный грунт грузится в вагонетки и вывозится из тоннеля.

Щитовые проходки для водопроводно-канализационных сетей выполняются щитами наружным диаметром от 2,1 до 5,63 м.

Основной способ бестраншейного восстановления (рекон-струкции и ремонта) подземных трубопроводов различного назначения — нанесение внутренних защитных покрытий (об-лицовок, оболочек, рубашек, мембран, вставок и т.д.) по всей длине трубопровода или в отдельных его местах.

Согласно современной международной классификации внут-ренние защитные покрытия могут выполняться в виде набрызговых оболочек, сплошных покрытий, спиральных оболочек, точечных (местных) покрытий.

Наиболее распространены следующие методы восстановле-ния водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными способами:

• нанесение цементно-песчаных покрытий (ЦПП) на внутрен-нюю поверхность восстанавливаемого трубопровода;
• протаскивание нового трубопровода в поврежденный старый (с его разрушением и без разрушения) с помощью специаль-ных устройств, например пневмопробойников;
• протаскивание гибкой полимерной трубы (предварительно сжатой или сложенной U-образной формы) внутрь ремон-тируемого трубопровода;
• протаскивание сплошных защитных покрытий из различных полимерных материалов;
• использование гибких элементов из листового материала с зубчатой скрепляющей структурой;
• использование гибкого комбинированного рукава (чулка), позволяющего формовать новую композитную трубу внутри старой;
• использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода;
• нанесение точечных (местных) покрытий и др.

Каждый из перечисленных методов восстановления отличается специфическими особенностями и имеет свои преимущества, определяющие область его применения. Целесообразность ис-пользования того или иного метода уточняется после детальных диагностических обследований и заключения технической экс-пертизы. В каждом конкретном случае рассмотрению подлежат состояние трубопровода, его размеры, вид транспортируемой среды, окружающая подземная инфраструктура, тип грунтов, наличие подземных вод и ряд других факторов, способных по-влиять на выбор метода восстановления.

Представим краткое описание некоторых методов бестраншей-ного восстановления водопроводных и водоотводящих сетей.

Нанесение цементно-песчаных покрытий на внутреннюю по-верхность трубопроводов (набрызговый метод). Использование набрызгового метода путем нанесения цементно-песчаных покрытий необходимо рассматривать в историческом аспекте,

Со временем в результате интенсивной эксплуатации труг бопровода возможно механическое или химическое разрушение защитного слоя. Механическое разрушение покрытия вызывается следующими факторами: избыточная проницаемость покрытия, которая исключается при его плотности 300-400 кг/м 3 ; появление трещин — в основном из-за нарушения технологии приготовления и нанесения покрытия (например, из-за несоблюдения водоцементного отношения, отсутствия специальных добавок-пластификаторов); эрозия, проявляющаяся при скорости течения воды по трубам более 4 м/с или при больших температурных перепадах.

В свою очередь, химическое разрушение покрытий может быть вызвано следующими причинами: агрессивность С0 2 , воздействие сильных кислот высокие концентрации аммиака, сульфатов, силь-ных щелочей, а также биологическая коррозия с образованием сероводорода H 2 S. Перечисленные обстоятельства позволяют сделать вывод, что для водопроводных труб, защищенных цемент-но-песчаными покрытиями, наиболее характерными факторами разрушения являются механические, а для водоотводящих — как механические, так и химические, что во многом предопределяет целесообразность использования защитных цементно-песчаных покрытий в водоотводящих сетях, транспортирующих агрессивные к покрытиям сточные воды.

Следует отметить, что применение метода ремонта трубопро-водов с нанесением цементно-песчаных покрытий не всегда воз-можно или неэффективно при разветвленной сети, включающей трубопроводы разного диаметра. В этих случаях при нанесении цементно-песчаных покрытий может произойти закупорка от-ветвлений (перемычек) с меньшими проходными сечениями.

С другой стороны, если имеется альтернатива использования двух способов реновации сети — прокладки нового трубопрово-да с ЦПП или ремонта старого с нанесением ЦПП на месте, то чаще предпочтение отдают второму. Дело в том, что избежать повреждения (в период транспортировки или укладки) новых трубопроводов с предварительно нанесенным ЦПП (т.е. в завод-ских условиях) очень трудно. Трубопроводы с нанесенным ЦПП могут быть подвергнуты нагрузке с радиусом изгиба не менее 500-кратного диаметра трубы (германские нормы DIN 2614).

В последнее время альтернативой нанесению цементно-пес-чаных покрытий на внутреннюю поверхность трубопроводов служит напыление быстро затвердевающих на воздухе специ-альных составов, стойких к агрессивным веществам, например по методу «Трайтон», разработанному фирмой «CUES» (США). В отличие от цементирования, при котором наносится достаточно толстый слой защитной оболочки и не исключено ее сползание под действием силы тяжести, облицовка «Трайтон», в состав ко-торой входит более 20 различных веществ, имеет толщину 1 мм и застывает в течение 30 минут, тогда как цементно-песчаное покрытие твердеет 24 часа.

Набрызговые методы восстановления водоотводящих трубо-проводов имеют еще одно преимущество. Оно проявилось лишь в последние годы при решении вопросов совмещения обновления водоотводящих коллекторов с прокладкой в них оптиковоло-конных кабелей. Отверждаемая на месте обделка любого вида способствует надежному креплению в верхней части внутренней поверхности трубопровода специальных модулей с кабелями различного назначения. Таким образом, достигается двойной эффект: проводится экономичный бестраншейный ремонт тру-бопроводной сети и коммерциализация пустого пространства в верхней части трубопроводов.

Протаскивание нового трубопровода в поврежденный старый (с его разрушением и без разрушения). Основным достоинством данного метода является возможность восстановления сильно разрушенных трубопроводов путем прокладки нового, например полиэтиленового низкого давления (ПНД), на месте старого. Протаскивание нового трубопровода в старый наиболее перс-пективно в тех случаях, когда необходима полная замена ветхого трубопровода с увеличением диаметра сети.

В отечественной и зарубежной практике широко применяется метод разрушения старых труб по трассе между двумя колодцами с протаскиванием в освобождающееся пространство отдельных трубчатых модулей (рис. 1.26).

После разрушения старых трубопроводов их место могут за-нимать новые из различных материалов, как правило несколько большего диаметра, чем вышедшие из строя. Бестраншейный метод замены труб путем разрушения и протягивания новых имеет некоторые преимущества по сравнению с другими: уве-личение диаметра трубы ведет к повышению ее пропускной способности; при реализации метода может использоваться трубопровод из полимерных материалов, который не имеет сты-ковых соединений и выдерживает большие нагрузки при сроке эксплуатации 50—100 лет. Кроме того, метод можно использовать в нестабильных грунтах при их минимальной разработке в период реконструкции.

Разрушение старого трубопровода и протаскивание нового из отдельных модулей с помощью пневмоударной машины

1 — пневматическая лебедка; 2 — компрессор; 3 — секции (модули) нового трубопровода; 4 — рабочий колодец; 5 — воздухоотводной шланг; 6 — пневмоударная машина; 7 — новый трубопровод; 8 — расширитель; 9 — заменяемый трубопровод; 10 — анкер; 11 — приемный колодец; 12 - трос лебедки

Протягивание нового трубопровода с параллельным разруше-нием старого может осуществляться с помощью пневмоударных машин или пневмопробойников, оснащенных разрушающими гильзами с соответствующими ножами (рис. ниже). Энергия, необходимая для передвижения устройства по трассе старого трубопровода, подается от компрессора. Взламывающий нож разрушает старую трубу и уплотняет осколки в окружающий природный грунт. Расширитель создает увеличенный профиль для новой трубы, которая затягивается в освобождающееся про-странство одновременно с процессом разрушения.

Комплект пневмопробойника фирмы «GRUNDOKRACK» с разрушающей гильзой и расширителем

1 — трос лебедки; 2 — направляющая штанга; 3 — разрушающая гильза-нож; 4 — расширитель; 5 — клеммы; 6 — шланг высокого давления

В последние годы в России на ряде объектов использовалась технология замены ветхих неметаллических трубопроводов после их разрушения полиэтиленовыми с помощью раскатчиков. Дан-ная технология предусматривает использование специального рабочего органа — раскатчика с силовым приводом. Раскатчик устанавливается в рабочий котлован краном или вручную. Послеобеспечения соосности раскатчика и разрушаемого трубопровода осуществляется ввертывание раскатчика в трубопровод и вдавли-вание обломков разрушенной трубы в стенки образуемой сква-жины. При этом грунт вытесняется в радиальном направлении и вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта. Практика показывает, что поверхностный слой грунта толщиной 10—15 мм в стенках скважины настолько спрессован, что его прочность со-поставима с прочностью бетонной трубы той же толщины. После выхода рабочего органа в приемный котлован и его отсоединения к концу приводных штанг подсоединяют полиэтиленовую трубу (цельную или отдельными секциями), которую затягивают в образовавшуюся скважину обратным ходом штанг.

Необходимо отметить, что основной недостаток этих двух методов протаскивания трубопроводов с помощью пневмопро-бойников и раскатчиков состоит в том, что в грунте возникают ударные волны, которые могут повредить коммуникации, распо-ложенные в непосредственной близости от восстанавливаемого трубопровода, или нарушить грунтовый свод вокруг них, что впоследствии приводит к различным дефектам, вплоть до раз-рушения пересекающихся коммуникаций. Для исключения этих явлений должны быть детально изучены геологические условия местности и проведено предварительное шурфование, подтверж-дающее или опровергающее наличие соседних коммуникаций на безопасном расстоянии.

В настоящее время способы разрушения старых труб из асбес-тоцемента, чугуна, керамики и пластика широко применяются в ряде стран. На некоторых отечественных и зарубежных объектах реновации для разрушения стальных трубопроводов использовался разрушающий наконечник, действующий как консервный нож и разрезающий трубопровод на две половины. Средняя скорость передвижения установки с разрушающим наконечником — около 80 м/ч. Некоторое снижение скорости наблюдается лишь при прохождении наконечника через резьбовые соединения труб.

Бестраншейная замена старых трубопроводов на новые может производиться и без их разрушения; схема протаскивания нового полимерного трубопровода в старый представлена на рисунке ниже. В данном случае используется новый полимерный трубопровод, сматываемый с бобины (бухты, барабана) и протягиваемый с по-мощью пневмолебедки и троса через футляр и колодец в ветхий участок водопроводной сети. Учитывая предрасположенность полиэтиленовых труб к порезам случайными твердыми включе-ниями в канале при протягивании, для снижения до минимума возможности повреждения наружной поверхности трубопровода могут применяться специальные короткие пластмассовые сегмен-ты и рейки, которые надеваются на протягиваемый трубопровод через определенные интервалы.

Для предотвращения порезов наружной поверхности поли-этиленовых труб применяются следующие способы: нанесение в заводских условиях утолщенной внешней оболочки, чтобы возможные повреждения затронули только ее; использование полиэтиленовых труб со стойкой к механическим повреждениям наружной полипропиленовой оболочкой.

В некоторых городах России при восстановлении водоотводя-щей сети без разрушения и с разрушением широко применяют короткие трубные полимерные модули. При этом особое внима-ние при их использовании для бестраншейного восстановления уделяется конструкциям соединительных узлов. Например, соединение труб из поливинилхлорида (ПВХ) выполняется на раструбах с уплотнением резиновыми кольцами, а также склеива-нием. Клеевые соединения имеют продолжительную по времени технологическую паузу (время между окончанием процесса и до-пустимостью приложения монтажных нагрузок для обеспечения соответствующей прочности): от 0,5 часа (при искусственном прогреве клеевого стыка) до суток (при формировании клеевого шва в естественных условиях, без подогрева).

Восстановление участка ветхой водопроводной сети без разрушения с помощью полимерных труб

Пластмассовые сегменты и рейки фирмы ОАО «Метафракс» для защиты трубопроводов при протягивании

Основной способ соединения труб из полиолефинов — кон-тактная сварка встык. Для получения качественного соединения также требуется продолжительная технологическая пауза (20 ми-нут). На рис. ниже показана установка для сварки труб диаметром 900 мм в плеть в полевых условиях.

Для раструбных соединений с резиновыми уплотнительными кольцами не требуется технологической паузы. Однако существен-ным недостатком таких соединений являются их внешние размеры. При затягивании нового трубопровода в полость, образованную при разрушении стенок заменяемого трубопровода, требуется мощное оборудование (например, пневмоударные машины), так как используется больший по размерам и мощности расшири-тель. Кроме того, наличие на поверхности нового трубопровода раструбных выступов, соразмерных с осколками разрушенных труб (например, острых керамических), может способствовать их захвату и неконтролируемому волочению вдоль поверхности пластмассовых труб, что вызовет появление порезов на поверх-ности трубы. Такие дефекты для безнапорных трубопроводов не так опасны, как для напорных. Тем не менее при расположении глубоких продольных порезов вблизи шелыг пластмассовых труб возможна их овализация под действием грунтовых и транспортных нагрузок, что, в свою очередь, может привести к преждевремен-ному выходу трубопровода из строя.

Фрагмент подготовки полимерных труб для сварки

Для бестраншейной сборки труб из полимерных материалов используются замковые и резьбовые соединения. Им, так же как и раструбным, не требуется технологическая пауза. Резьбовые соединения могут быть различны как по сечению (треугольные, прямоугольные, трапециевидные, округленные), так и по размер-ным характеристикам составных элементов резьбы и соединения в целом (высота, длина и шаг, количество витков, наличие сбега и заходной части и место ее расположения).

Основное достоинство описанных методов восстановления путем протаскивания труб — их достаточно высокая произво-дительность при относительной простоте операций. Однако недостатком метода протаскивания без разрушения ветхого трубопровода является уменьшение его внутреннего диаметра после ремонта.

Следует отметить, что при выборе для бестраншейной рено-вации сетей метода протягивания и закрепления в предваритель-но разрушаемом трубопроводе полимерных оболочек или труб возникает необходимость тщательной диагностики состояния и структуры грунта вокруг ремонтного участка сети.

Протаскивание деформированных полимерных труб и защитных оболочек внутрь ремонтируемого трубопровода. При нанесении на внутреннюю поверхность трубопровода оболочек в виде де-формированных (профилированных, сплющенных) полимерных труб обеспечивается не только герметичность стенок, но и их высокая сопротивляемость динамическим нагрузкам. Введение в трубопровод и закрепление в нем защитной оболочки может достигаться двумя способами.

Первый способ — протаскивание бесшовного полимерного материала, например пластиковой профилированной трубы, поперечное сечение которой имеет U-образную форму, на всю длину ремонтного участка между двумя колодцами с последующим прижатием ее к внутренней стенке путем подачи под давлением теплоносителя (например, водяного пара, горячей воды), в том числе для принятия покрытием круглой формы. Данная технология разработана фирмой «Preussag» и названа «Слип лайнинг». С помощью этой технологии и ее моди-фикаций восстановлено свыше 800 км трубопроводов в разных странах мира. Преимущество технологии состоит в том, что при реновации используются тонкие полиэтиленовые трубы, которые позволяют восстановить сети практи-чески без уменьшения живого сечения трубопроводов.

Фрагмент ввода профилированной трубы в колодец (а) и ее расположение в трубопроводе(б)

Второй способ — введение в старый трубопровод предварительно сжатого по всему сечению (деформированного) нового полимерного трубопровода, име-ющего «термическую память» принятия необходимой формы с течением времени (технология «Свейдж лайнинг»). Ре-монт выполняется путем сварки секций полиэтиленовых труб друг с другом и протяжки их через пуансон или специальную сужающую мат-рицу с меньшим диаметром, чем диаметр полимерной трубы (рис. выше). После этого плеть вводят в старую трубу с помощью троса и лебедки, установленной в следующем по ходу движения трубы колодце.

Со временем сжатая труба распрямляется до естественного со-стояния и прилегает к внутренней поверхности восстанавливаемого трубопровода (рис. ниже). Полимерная труба расширяется до тех пор, пока ее внешний диаметр не достигнет размера внутреннего диаметра старого трубопровода и не образует с его стенкой плот-ного соединения. При этом отпадает необходимость применения цементного раствора или специальных отвердителей.

Протаскивание сплошных защитных покрытий из различных полимерных материалов. На санируемые трубопроводы систем водоснабжения и водоотведения могут наноситься защитные внутренние покрытия (оболочки, мембраны, рукава), которые обеспечивают полную герметичность стенок, а также их высокую сопротивляемость динамическим нагрузкам.

Пропуск полимерной трубы через матрицу для временного уменьшения диаметра

Новая полиэтиленовая труба после принятия первоначальной формы в старом трубопроводе

Введение в трубопровод и закрепление в нем оболочки могут достигаться либо путем протаскивания бесшовного покрытия на всю длину ремонтного участка между двумя колодцами с последующим прижатием ее специальным грузом в форме бал-лона и подачей под давлением горячего воздуха или водяного пара, либо постепенным введением на ремонтный участок скрученной в рулон оболочки в виде чулка (лайнера) сприжатием ее к стенке жидкостью, подаваемой под давлением. Ввод оболочки в трубопровод осуществляется через открытый люк колодца.

Нанесение внутреннего защитного покрытия из гибких пластических материалов

1 — восстанавливаемый участок трубопровода; 2 — защитное покрытие; 3 — направляющий ролик;
4 — лебедка; 5 — трос; б — емкость с горячим воздухом (паром); 7 — специальный груз

Нанесение внутреннего защитного покрытия по технологии фирмы «Entrepose»

1 — восстанавливаемый трубопровод; 2 — защитное покрытие в виде выворачивающегося наружу чулка; 3 — направляющие ролики

В результате процесса полимеризации происходит затвердева-ние сплошной защитной оболочки, после чего все устройства и жидкость из трубопровода удаляются. Коммуникации могут быть сданы в эксплуатацию через несколько суток после проведения описанных операций. Данный метод широко используется рядом западно-европейских фирм, в частности: «Соса», «Entrepose Т. Р.», «Le Joint Jnterne» и т.д.

Особого внимания с технической точки зрения заслуживает технология нанесения сплошных полимерных рукавов «Феникс», которая является одним из эффективных способов восстановле-ния внутренней поверхности изношенных трубопроводов систем водо- и газоснабжения.

Использование гибких элементов из листового материала с зуб-чатой скрепляющей структурой. Этот метод восстановления водо-отводящих сетей основан на применении полимерной облицовки из элементов продольного сечения, образующих при соединении друг с другом внутреннюю защитную оболочку трубопровода. Метод разработан германской фирмой «Trolining». Технология нанесения защитного покрытия состоит в протягивании из колодца через дефектный участок трубопровода гибких и высокопрочных полиэтиленовых заготовок, соединяемых внутри трубопровода с помощью экструзионной сварки. Для плотной фиксации об-лицовки к внутренней поверхности трубопровода в кольцевую полость между стенкой трубы и облицовкой инъецируется цемен-тирующий материал, а в трубопровод нагнетается вода, которая распрямляет облицовку и прижимает ее к стенкам.

Установка листовых полимерных зубчатых секций по технологии «Trolining»

а — базисная система установки (с одной зубчатой секцией и заполнением пустот между внутренней поверхностью трубы и зубчатыми элементами); б — то же с использованием промежуточного защитного слоя; в — то же с использованием дополнительного упругого элемента вокруг зубчатой секции; г— система установки с двумя зубчатыми секциями; 1 — поврежденная труба; 2 — инжектор фирмы «Trolining»; 3 — зубчатая секция; 4 — защитный слой; 5 — упругий элемент

Система внутренних гибких сегментов «Trolining» позволяет применять различные типы секций, отличающихся друг от друга структурой поверхности (однослойной, многослойной и комбинированной с защитными слоями).

Использование гибкого комбинированного рукава (чулка). Сущность этого метода восстановления состоит в образовании внутри ремонтного участка трубопровода новой композитной тонкостенной трубы, обладающей достаточно самостоятельной несущей способностью при минимальном снижении диаметра действующего трубопровода.

Для реализации метода внутрь ветхого трубопровода через смотровые колодцы пропускают комбинированный рукав, пред-ставляющий собой пропитанный термореактивным связующим армирующий материал (стеклоткань, синтетический войлок). Затем во внутреннюю герметичную оболочку комбинированно-го рукава под давлением подается теплоноситель (пар, горячая вода), который расправляет рукав, прижимает его к внутренней поверхности трубопровода и полимеризует связующее, образуя новую композитную трубу.

Выворот и продвижение комбинированного рукава в трубо-проводе можно осуществлять с помощью гибкого элемента (троса), жидкой или газовой среды, подаваемой под давлением, а также совместным использованием обоих способов.

Основные преимущества метода протаскивания комбинирован-ного рукава — простота и доступность технологии и оборудования для ее реализации, высокое качество и долговечность защитного покрытия, возможность ремонта достаточно изношенных тру-бопроводов (независимо от материала изготовления) в широком диапазоне их диаметров и длин. С помощью пластикового ком-бинированного рукава можно восстанавливать круглые, овальные и специальные профили труб.

Использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода. Для реновации безнапорных водоотводящих трубопроводов могут применяться методы «Ribloc» и «Expanda-Pipe». Они позволяют облицовывать внутреннюю поверхность трубопроводов поливинилхлоридной лентой. Для этого в колодце устанавливается специальный ста-нок, осуществляющий несколько функций: нанесение (навивку) бесконечной ленты по внутреннему диаметру трубопровода, ее крепление; заливку клеющей смолы; проталкивание образовав-шегося каркаса из ПВХ внутрь ремонтного участка трубопровода, расширение каркаса для его фиксации на восстанавливаемом сооружении. После процесса наматывания оставшееся свободное кольцевое пространство между восстанавливаемой трубой и новым каркасом заполняется специальным раствором и уплотняется трамбовкой для повышения статической проч-ности.

Фрагмент нанесения ленточного защитного покрытия по технологии «Ribloc»из колодца

По технологии «Panel Lok», разработанной фирмой «Camit Ltd» (Австралия), для наматывания применяется специальная профи-лированная лента из ПВХ, которая имеет снаружи Т-образные рифления. Рифления увеличивают структурную поверхность и обеспечивают механическое сцепление с цементным раствором, инъектируемым между обделкой и стенкой восстанавливаемого трубопровода. Профилированную ленту можно применять для круглых, овальных и прямоугольных сечений трубопроводов диаметром от 900 мм, обладающих достаточной несущей спо-собностью.

При использовании некоторых модификаций метода ру-лонной навивки функционирование трубопровода может не прекращаться.

Точечные (местные) защитные покрытия. Данный тип покрытий характерен для ликвидации одиночных (точечных) сквозных, в том числе периферийных, трещин, вызванных подвижкой грунта (например, при проведении вблизи трасс земляных ра-бот, воздействии на трубопроводы сверхнормативных нагрузок от дорожного движения, землетрясений и т.д.), а также местной коррозией стенок трубопроводов. Покрытия для точечного ремонта могут также использоваться в качестве герметичных соединений отдельных труб при реализации различных способов бестраншейного восстановления сетей.

Местные повреждения, явившиеся причиной химической эрозии стенок трубопроводов, могут развиваться очень быстро и приводят к преждевременному выходу трубопровода из строя. Данные статистики показывают, что такого рода повреждения составляют около 10% длины трубопровода.

Покрытия для местного ремонта могут поставляться в виде: жидких растворов, твердеющих после операций нанесения на поврежденные поверхности; растворов полужидкой консистенции; волокнистых материалов с пропиткой смолами (полиэфирными, эпоксидными и полиуретановыми); профильных резиновых уп-лотнителей; гильз из нержавеющей стали; эластичных рукавных заготовок; трубчатых вкладышей и т.д.

Перед реализацией любого из описанных выше методов ремонта действующих сетей и сооружений водоснабжения или водоот-ведения необходима прокладка временных наружных обводных трубопроводов. Например, в случаях восстановления водопро-водных сетей обводные трубопроводы должны обеспечивать на период ремонта подачу потребителю хозяйственно-питьевой воды в требуемом количестве и соответствующего качества. Кроме того, обводные трубопроводы должны удовлетворять определенным требованиям, изложенным в технических условиях на произ-водство ремонтных работ, они должны быстро монтироваться и демонтироваться и обеспечивать соответствующие санитарно- гигиенические показатели транспортируемой воды. Поскольку эти трубопроводы прокладываются снаружи вдоль тротуарных бортовых камней, они должны выдерживать удары шин транс-портных средств, а также быть рассчитаны на восприятие полного гидродинамического давления воды. При этом весьма важна адаптация обводных трубопроводов к стандартным фитингам, контрольно-регулировочной и запорной арматуре.

В табл. 1.2 представлены данные о наиболее распространен-ных методах бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих трубопроводов с подробными техническими, технологическими и эксплуатационными показателями. Анализ различных методов бестраншейного восстановления напорных и безнапорных сетей свидетельствует, что не существует универ-сального подхода к ремонту или замене трубопроводов. Каждый из предложенных методов ограничен соответствующими рамками применения, которые должны удовлетворять сложившимся техни-ческим условиям на различных объектах, а также материальным и другим возможностям эксплуатирующих сети организаций.

Следует отметить, что при многих положительных сторонах современных технологий бестраншейного восстановления тру-бопроводов нельзя допускать «эйфории санации», которая может быть следствием субъективных и не полностью оправданных решений, необоснованных критериев или велением моды на бестраншейные технологии. Абсолютный приоритет применению бестраншейных технологий ремонта может быть отдан только в тех случаях, когда требующие ремонта инженерные коммуникации располагаются ниже других городских подземных сооружений и их раскопки связаны со значительными трудностями. Например, в Гонконге некоторые водоотводящие коллекторы проложены ниже линий метрополитена. Данное обстоятельство однозначно отдает предпочтение бестраншейным методам в случае необхо-димости ремонта или замены сетей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.сайт/

1. Методы строительства МТ. Раскрыть один из методов

Основанием для строительства магистрального трубопровода должно служить наличие следующих документов:

утвержденного проекта (рабочего проекта) и сводного сметного расчета стоимости строительства или выписок из них, когда строительство осуществляется несколькими генподрядными организациями;

рабочих чертежей и утвержденных смет по рабочим чертежам (объектных и локальных);

разрешения соответствующих ведомств и эксплуатационных служб на право выполнения строительно-монтажных работ;

утвержденного проекта производства работ;

2. Состав общестроительных работ по сооружению НС и КС.

Разбивочные

Земляные

Монтаж по сооружению зданий

2. Гидравлический и пневматический способ испытания

Гидравлическое испытание выполняют главным образом водой. В качестве ее источников используют естественные или искусственные водоемы (реки, озера, водохранилища, каналы и т.п.). Трубопровод заполняется водой с помощью наполнительных агрегатов через узлы подключения. Поскольку присутствие воздуха в полости трубопровода может исказить результаты испытаний, то для его удаления в повышенные точки профиля врезаются воздуховыпускные краны.

При испытаниях на прочность в трубопроводе необходимо создать давление, на 10...25 % превышающее то, с которым будет вестись перекачка. Сначала давление в испытуемом участке повышают наполнительными агрегатами. Когда же их технические возможности будут исчерпаны, наполнительные агрегаты отключают и включают опрессовочные агрегаты. После достижения расчетного давления их отключают, закрывают задвижки и выдерживают трубопровод под испытательным давлением 24 ч.

Если в процессе подъема или выдержки давления случаются разрывы, то трубы разрушенного участка заменяют новыми, а испытание повторяют.

При испытании на герметичность измеряют снижение рабочего давления в течение определенного промежутка времени. Если оно незначительно, то делают вывод о герметичности испытуемого участка трубопровода. трубопровод магистральный строительство подземный

Заканчиваются гидравлические испытания вытеснением воды из полости трубопровода. На магистральных газопроводах для этого пропускают не менее двух поршней-разделителей со скоростью 3...10 км/ч под давлением сжатого воздуха или газа. Воду из нефте- и неф-тепродуктопроводов после их испытания удаляют одним поршнем-разделителем, перемещаемым под давлением транспортируемого продукта.

Пневматическое испытание трубопроводов выполняют сжатым воздухом или природным газом. Их источники и средства закачки те же, что и при продувке. Повышение давления в трубопроводе производится в несколько ступеней с обязательным осмотром трассы при достижении давления, равного 30 % от испытательного. Затем давление поднимают до испытательного (1,1 Рраб) и, перекрыв запорную арматуру, выдерживают трубопровод в течение 12 ч. Допустимое снижение давления - не более 1 %. Затем давление снижается до рабочего и выдерживают его еще не менее 12 ч. В случае утечек воздуха или разрыва труб подача воздуха немедленно прекращается, давление снижается до атмосферного и выполняются работы по устранению дефектов, после чего испытание возобновляется. По окончании испытания оборудование демонтируют и перебазируют на новый участок.

Достоинством пневматического метода испытаний является отказ от использования значительных количеств воды. Кроме того, нет необходимости вытеснять ее по окончании испытаний. Поэтому он широко используется при испытаниях на прочность и герметичность магистральных газопроводов. Однако обнаружение негерметичности трубопроводов с помощью этого метода связано с определенными трудностями. Так, при компримировании воздух нагревается. При его последующем охлаждении в трубопроводе уменьшается давление, что ошибочно можно идентифицировать как утечку. С другой стороны, воздух является сжимаемой средой. Поэтому даже при наличии мелкой утечки темп снижения давления в трубопроводе невелик.

Гидравлический метод позволяет зафиксировать даже незначительные негерметичности: вода является практически несжимаемой средой и сравнительно небольшая ее утечка приводит к заметному снижению давления в трубопроводе. Чтобы уменьшить количество используемой воды ее последовательно перемещают из одного испытуемого участка в другой. Однако если опрессовочную воду не удалось вытеснить полностью, то это приводит к внутренней коррозии трубопроводов. Кроме того, не всегда по трассе имеются достаточные для проведения испытаний объемы воды.

Чтобы надежно установить отсутствие утечек в трубопроводах в условиях ограниченных ресурсов воды прибегают к комбинированному методу испытаний, когда давление в трубопроводе создается двумя средами - воздухом и водой или природным газом и водой. В этом случае сначала полость трубопровода заполняют сжатым воздухом или газом, а затем поднимают давление до испытательного, закачивая воду опрессовочными агрегатами.

3. Сооружение блочно-комплектных НС и КС. Сущность данного метода. Основные элементы при комплектно-блочном строительстве

Для обеспечения высоких темпов сооружения НС и КС в этих условиях применяют комплектно-блочный метод строительства. Сущность данного метода заключается в том, что объекты возводятся из изделий высокой степени заводской готовности в виде блочно-комплектных устройств (БКУ), укрупненных монтажных узлов и заготовок инженерных коммуникаций.

При комплектно-блочном строительстве различают следующие элементы: блок, бокс, блок-бокс, суперблок и блочно-комплектное устройство.

Блоком называют совокупность оборудования и строительных конструкций, смонтированных на общем основании (блок газотурбинной установки, блок насосного агрегата, блок трансформатора и т.д.). Блок обязательно вписывается в габариты погрузки (рис. 20.9) - предельные размеры грузов, перевозимых по железной дороге на платформе или в полувагоне.

Бокс - транспортабельное здание из легких строительных конструкций, вписывающееся в габариты погрузки.

Блок-бокс - это бокс, начиненный технологическим оборудованием и инженерными системами, внутри которого создают микроклимат, необходимый для длительной работы обслуживающего персонала и надежной работы установленного оборудования.

Блок-контейнер отличается от блок-бокса тем, что доступ персонала к установленному оборудованию осуществляется извне.

Суперблок - это блок (или совокупность блоков), размеры которого превышают габариты погрузки.

Блочно-комплектное устройство - это объект, собираемый на специализированном предприятии или месте монтажа из комплекта блоков, боксов, блок-контейнеров, блок-боксов, суперблоков и заготовок межблочных коммуникаций.

Схема организации комплектно-блочного строительства НС и КС приведена на рис. 20.10

До начала монтажа блочных устройств сооружают фундамен-ты под них. При отсутствии в блок-боксах технологического оборудования (операторских, помещениях для отдыха и др.) специальных фундаментов не возводят, а опорную раму бокса устанавливают на уплотненный слой песчано-гравийной смеси толщиной 10... 15 см. В других случаях выбор типа фундамента зависит от характера работы технологического оборудования, наличия или отсутствия динамических нагрузок.

4. Бестраншейный способ сооружения подземных переходов трубопроводов

Бестраншейным способ называют потому, что при прокладке как кожуха, так и трубопровода не устраивают открытой траншеи. Технологическая схема выполнения работ по бестраншейной прокладке переходов включает следующие основные операции:

Подготовительные работы;

Прокладку кожуха под полотном дороги;

Прокладку трубопровода внутри кожуха;

Устройство уплотнений, вытяжной свечи или колодца, отводной канавы.

Основной объём подготовительных земляных работ составляет устройство рабочего и приемного котлованов. Котлованы отрывают на глубину, несколько ниже той, на которой должен укладываться кожух. Рабочий котлован имеет размеры, позволяющие установить в нём все необходимые машины и механизмы и выполнять работы, связанные с укладкой кожуха. Размеры приемного котлована должны быть такими, чтобы в нём можно было выполнить необходимые монтажные работы по присоединению дополнительных труб перехода или по устройству герметизирующего соединения кожуха с трубой.

Прокладка кожуха под дорогой может быть выполнена различными методами: прокалыванием, продавливанием, горизонтальным бурением и виброударным способом. В исключительных случаях могут применяться методы, используемые в шахтном строительстве, связанные с применением специальной горнопроходческой техники и технологии.

После укладки кожуха в него протаскивают заранее подготовленный рабочий трубопровод. После протаскивания устанавливают сальники, вытяжные свечи, оборудуют приёмные колодцы, отводящие канавы, полностью восстанавливают начальное состояние придорожных сооружений, а также ландшафт местности. На последнее должно обращаться особое внимание, так как не восстановленный рельеф начинает интенсивно деформироваться под влиянием дождей, ветра и др. климатических факторов

5. Учет нефти. Требования к узлам учета нефти

Принцип действия УУН основан на прямом методе динамических измерений массы «брутто» нефти с помощью автоматических поточных преобразователей массового расхо да (далее массомеров), работающих по принципу измерения Кориолисовой силы, возни кающей при движении нефти по участку трубопровода с заданным радиусом кривизны, в котором возбуждены поперечные колебания. Массу нефти определяют на основе извест ной зависимости Кариолисовой силы от скорости потока нефти и частоты поперечных колебаний измерительного участка трубопровода. Массу «нетто» нефти определяют как разность массы «брутто» нефти и массы балласта. Массу балласта определяют по резуль татам измерений массовой доли воды, массовой концентрации солей и массовой доли ме ханических примесей в нефти, полученных, в том числе и в лаборатории по объединенной пробе, отобранной автоматически или вручную.

Конструктивно УУН состоит из следующих частей:

Блок измерительных линий (БИЛ), состоящий из пяти массомеров, измерительных преобразователей давления и температуры, встроенных в трубопровод, предназна ченный для измерений массового расхода нефти, ее температуры и давления и пе редачи данных на измерительно-вычислительный комплекс «ИМЦ-03»;

блок контроля качества нефти (БКН), состоящий из пробозаборного устройства, непрерывно отбирающего точечные пробы нефти из трубопровода для последую щих лабораторных анализов параметров качества нефти и последующего ручного ввода полученных данных в ИВК «ИМЦ-03», измерительных преобразователей плотности, температуры и давления;

6. Прокладка кожуха под дорогой методом продавливания

Способ прокалывания заключается в следующем. Лобовую часть кожуха оснащают специальным заостренным наконечником, диаметр которого на 30-40 мм больше наружного диаметра кожуха. С помощью специальных домкратов, установленных в рабочем котловане и упирающихся в заднюю стенку котлована, вдавливают наконечник в грунт. По мере внедрения кожуха в грунт его наращивают дополнительными заранее приготовленными секциями. При таком способе прокладки кожуха требуется очень большое усилие продавливания, так как при внедрении его в грунт происходит уплотнение грунта наконечником, т. е. приходится преодолевать лобовое сопротивление грунта и силу трения наружной поверхности кожуха о грунт.

При укладке способом прокалывания следует иметь в виду, что минимальная глубина заложения трубы должна быть 3 м, так как при меньшей глубине поверхность грунта над трубой вспучивается, что совершенно недопустимо при пересечении железных дорог.

Способ продавливания позволяет избежать этого недостатка. Суть продавливания заключается в том, что кожух вдавливается в грунт открытым концом, а поступающий внутрь кожуха грунт удаляется.

7. Укажите основные элементы и узлы КС

Магистральный нефтепровод, в общем случае, состоит из следующих комплексов сооружений:

Подводящие трубопроводы;

Головная и промежуточные нефтеперекачивающие станции (НПС);

Конечный пункт;

Линейные сооружения.

Подводящие трубопроводы связывают источники нефти с головными сооружениями МНП.

Головная НПС предназначена для приема нефтей с промыслов, смешения или разделения их по сортам, учета нефти и ее закачки из резервуаров в трубопровод.

Промежуточные НПС служат для восполнения энергии, затраченной потоком на преодоление сил трения, с целью обеспечения дальнейшей перекачки нефти.

Конечным пунктом магистрального нефтепровода обычно является нефтеперерабатывающий завод или крупная перевалочная нефтебаза.

К линейным сооружениям магистрального нефтепровода относятся: 1) собственно трубопровод (или линейная часть); 2) линейные задвижки; 3) средства защиты трубопровода от коррозии (станции катодной и протекторной защиты, дренажные установки); 4) переходы через естественные и искусственные препятствия (реки, дороги и т.п.); 5) линии связи; 6) линии электропередачи; 7) дома обходчиков; 8) вертолетные площадки; 9) грунтовые дороги, прокладываемые вдоль трассы трубопровода.

8. Способы производства капитального ремонта газонефтепроводов

* все виды работ, применяемых при текущем ремонте;

* замена изоляции газопроводов, восстановление стенки трубы с заменой изоляции, наложение заплат, вырезка и врезка новой катушки, замена отдельных участков труб.

* ремонт кладки колодцев с разборкой и заменой перекрытия, ремонт гидроизоляции и оштукатуривание колодцев, смена лестницу и ходовых скоб, наращивание высоты колодцев;

* вынос отдельных участков газопроводов на фасады зданий;

* разборка задвижек и смена износившихся деталей, шабровка, расточка или замена уплотнительных колец, смазывание;

* замена износившихся задвижек;

* демонтаж или замена конденсатосборников и гидрозатворов, ремонт и замена коверов;

* замена опор надземных газопроводов;

* прокладка отдельных участков газопроводов

9. Работы, выполняемые в ходе подготовительного этапа сооружения НС и КС

1. Устройство строительной площадки, подъездных путей

2. Сооружение временных помещений для проживание и бытового обслуживания рабочих, а так же ля размещения прибывающих оборудования и материалов

3. Доставку на строительную площадку топливо

10. Классификация и методы сокращения потерь нефти при трубопроводном транспорте

Технологические потери нефти (нефтепродуктов) при транспортировке трубопроводом и перевалке могут возникать при:

Сборе и утилизации утечек через сальниковые и торцевые уплотнения валов центробежных насосов;

Закачке и откачке из резервуаров перекачивающих станций, перевалочных нефтебаз и наливных пунктов магистральных трубопроводов

Аварии, протечки, разрыт ТП

Размещено на сайт

Подобные документы

Этапы строительства трубопровода. Приемка трассы, ее геодезическая разбивка. Расчистка полосы строительства. Земляные и сварочно-монтажные работы. Расчет трубопровода на прочность. Прокладка участков переходов трубопроводов через автомобильные дороги.

курсовая работа , добавлен 28.05.2015


Изучение этапов организации работ по строительству магистрального трубопровода: технология рытья траншеи, материальное обеспечение, природоохранные мероприятия. Расчет прочности трубопровода, машинная очистка, изоляция и укладка трубопровода в траншею.

курсовая работа , добавлен 02.07.2011


Структура организации строительного производства. Определение числа изоляционно-укладочных колонн и числа линейных объектных строительных потоков, необходимых для осуществления строительства магистрального трубопровода. Расчет такелажной оснастки.

курсовая работа , добавлен 15.05.2014


Выбор методов производства земляных работ. Проектирование прокладки самотечного канализационного трубопровода в городе Гродно протяженностью 2,31 километра. Разработка мероприятий по защите траншей от подземных вод. Гидравлические испытания трубопроводов.

курсовая работа , добавлен 08.10.2012


Назначение и принцип действия трубоукладчиков, требования к ним при сооружении линейной части магистрального трубопровода. Характеристики и индексы, устройство трубоукладчиков, отечественные заводы по их выпуску. Переоборудование техники в трубоукладчики.

реферат , добавлен 24.05.2015


Анализ природно-климатических условий строительства. Основные характеристики труб для прокладки подземных инженерных сетей. Проект организации строительства и производства работ, технологическая схема. Охрана труда и техника безопасности на участке.

курсовая работа , добавлен 04.11.2012


Характеристика района строительства. Климатическая характеристика, гидрологические условия. Механический расчёт трубопровода. Определение толщины стенки трубопровода. Расчет длины скважины трубопровода. Расчёт тягового усилия протаскивания трубопровода.

курсовая работа , добавлен 12.11.2010


Объем работ при строительстве магистральных трубопроводов. Расчистка и планировка трасс. Разработка траншеи, сварка труб в нитку. Очистка и изоляция труб, их укладка в траншею. Испытание трубопровода на прочность и герметичность, его электрозащита.

курсовая работа , добавлен 03.03.2015


Характеристика подводного перехода, строительный расчет устойчивости трубопровода, проверочный расчет пригрузов. Особенности сооружения подводных переходов, технология и оборудование для внутритрубной инспекции. Оценка динамики русловых процессов.

курсовая работа , добавлен 18.12.2011


Прокладка напорного полиэтиленового водопроводного трубопровода. Сложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов. Методы производства земляных работ. Уплотнение грунта при обсыпке трубы. Калькуляция затрат труда и машинного времени.

Использование: замена и ремонт подземных трубопроводов. Сущность изобретения: при бестраншейной замене трубопровода с ремонтной муфтой из монтажного колодца ударным механизмом удаляют старый трубопровод с его разрушением и образованием скважины диаметром, превышающим наружный диаметр старого трубопровода. Устраняют последний по частям до ремонтной муфты из двух противоположных монтажных колодцев. Устранение оставшейся части старого трубопровода и выбивание муфты в свободный колодец совмещают с втягиванием нового трубопровода. 3 ил.

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов, при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций. Известен способ бестраншейной замены подземных коммуникаций (патент РФ N 2003911 С1), заключающийся в разламывании заменяемого трубопровода, вдавливании его осколков в массив грунта с образованием скважины и затягивании в нее нового трубопровода с помощью пневмоударного механизма. Недостатком данного способа замены является необходимость осуществления дополнительных земельных работ в случае, если на наружной поверхности старого трубопровода размещена ремонтная металлическая муфта, требующая для ее удаления больших энергетических усилий. Пневматический ударный механизм не всегда в состоянии разрубить ее. Так же в способе замены подземного трубопровода (патент РФ N 2003909), включающем нарезание продольных борозд на старом трубопроводе и приложение к его стенкам сосредоточенных разрушающих усилий с помощью режущих ребер, расположенных на корпусе пневмоударного инструмента, при наличии ремонтной металлической муфты на старом трубопроводе может произойти заклинивание инструмента в связи с цельнометаллической литой структурой муфты. На практике в данных случаях производят разрытие грунта в месте нахождения муфты, извлечение ее, а затем работы по замене продолжаются. Это ведет к большим временным потерям, затратам. физического труда. Наиболее близким по технической сущности является способ бестраншейной замены подземного трубопровода (патент РФ N 2003918), заключающийся в устранении под действием ударной нагрузки заменяемого старого трубопровода и втрамбовывании его обломков в грунт с последующим втягиванием нового трубопровода. Недостатком данного способа замены является то, что в случае встречи ударного механизма с ремонтной металлической муфтой и приложении значительной ударной нагрузки может произойти вынужденная остановка ударного механизма в момент соприкосновения его с металлической ремонтной муфтой, что приведет к необходимости проведения открытых земельных работ и замедлению процесса замены. Технической задачей, решаемой данным изобретением, является ускорение способа замены трубопровода. Предлагаемый способ замены, включающий устранение старого трубопровода и втягивание нового трубопровода из монтажных колодцев, заключается в том, что устранение старого трубопровода ведут до ремонтной муфты с каждого из колодцев, а затем выбивают муфту в один из монтажных колодцев. Целесообразно при устранении старого трубопровода со стороны колодца, в который выбивают муфту, образовать скважину диаметром, большим диаметра муфты. Выполнение замены трубопровода данным способом значительно ускоряет время работ по замене, так как исключается необходимость разрытия участка трассы в месте нахождения муфты и удаления ее с применением физического труда. На фиг. 1 показан продольный разрез заменяемого трубопровода с одним из возможных вариантов устройства для реализации заявляемого способа. Сущность предлагаемого способа показана на примере конкретного использования. Устройство, реализующее данный способ, размещается внутри старого заменяемого трубопровода 1 из монтажного колодца 2, состоит из ударного механизма 3, например, пневмопробойника. В головной части ударного механизма 3 размещен имеющий конусный участок расширитель 4, диаметр которого больше внутреннего диаметра старого трубопровода 1 и больше наружного диаметра вновь прокладываемого трубопровода 5. На передней части корпуса ударного механизма 3 закреплен трос 6, проходящий внутри старого трубопровода 1 и соединенный с тяговым механизмом 7 (например, лебедкой), расположенным в противоположном колодце 8. На внешней поверхности старого трубопровода 1 расположена ремонтная муфта 9. Для осуществления данного способа устройство размещают в монтажном колодце, который наиболее близко расположен к ремонтной муфте 9, находящейся на трубопроводе 1. Реализуется способ следующим образом. Под действием ударных импульсов механизма (пневмопробойника) 3 и усилия тягового механизма (лебедки) 7, передаваемого тяговым тросом 6, устройство перемещается вдоль старого трубопровода 1 до ремонтной муфты 9, разламывая расширителем 4 старый трубопровод 1, вдавливая в грунт его обломки. После проходки данного участка трассы производят демонтаж устройства и тягового механизма 7 и производят проходку таким же образом с присоединенным к нему новым трубопроводом из монтажного колодца 8 до ремонтной муфты 9 (фиг. 2). После контакта с муфтой продолжают проходку до выталкивания ремонтной муфты 9 в колодец 2 и полной замены старого трубопровода на протяжении всего участка (фиг. 3). Проходка данного участка производится без труда, так как диаметр муфты меньше диаметра скважины со стороны первого колодца. Затем, в связи с тем, что скважина имеет больший диаметр по сравнению с диаметром старого трубопровода 1 и муфты 9, последняя без труда выбивается в монтажный колодец 2.