УСТРОЙСТВО КОМПОЗИТНОГО ТРУБОПРОВОДНОГО ОСНОВАНИЯ НА БОЛОТАХ И ОБВОДНЕННЫХ УЧАСТКАХ

Полезная модель относится к области разработки технологий строительства магистральных трубопроводов в особых природных условиях, предназначена для строительства и дальнейшего ремонта газонефтепроводов на болотах и обводненных участках.
Трубопроводы, прокладываемые в Сибири, на севере европейской части России и Дальнем Востоке, на значительном протяжении пересекают болота и заболоченные участки. На болотах и заболоченных участках, как правило, предусматривают подземную прокладку трубопровода и, как исключение, при соответствующем обосновании - укладку трубопроводов по поверхности болота в теле насыпи (наземная прокладка) или на опорах (надземная прокладка).
Однако присутствует ограниченность строительства трубопроводов во времени года, так как целесообразно проводить прокладку трубопровода только в зимнее время, а остальные времена года в технологию вносят существенные изменения.
Проектирование, строительство и капитальный ремонт магистральных трубопроводов в условиях болот в северной климатической зоне представляют повышенную сложность по причине специфических особенностей органических грунтов.
Тем не менее надежность и безопасность подземного и наземного трубопроводов на одном и том же переходе через болото в безлюдной местности являются практически одинаковыми, а экономические показатели строительства последнего значительно выше. В связи с этим способы прокладки и расчеты наземных трубопроводов на болотах требуют своего развития и совершенствования.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство композитного трубопроводного основания на болотах и обводненных участках, включающее составные элементы в виде центральных и боковых понтонов, имеющих металлическую силовую раму двутаврового сечения и оболочку из базальтоуглеродопластика, стянутых высокопрочными композитными грузофиксирующими тросами (Патент №2630939 Российская Федерация, МПК Е01С 3/04. Устройство композитного понтона под основание трубопроводной трассы на болотах и вечномерзлых грунтах / А.Ф. Закураев, В.А. Иванов, А.В. Рябков, С.А. Плотников. №2016116360; заявлено 26.04.2016; опубл. 14.09.2017. Бюл. №26).
Данное устройство имеет ряд существенных недостатков.
Одним из них является замковое соединение типа «папа-мама» составных элементов композитного трубопроводного основания между собой и в дорожку, в котором могут возникнуть чрезмерные напряжения из-за неравномерного распределения нагрузок от движения строительной техники, что в свою очередь приведет к его выходу из строя.
Тросы требуют постоянного контроля и обслуживания. При повреждении или обрыве троса для его восстановления необходимо разбирать всю конструкцию, что недопустимо без остановки перекачки продукта по трубопроводу.
Разборная конструкция боковых и центральных понтонов также нецелесообразна, в связи со сложностью монтажа и ее металлоемкостью.
Отсутствие на трубопроводном основании опор под трубопровод не позволит обеспечить правильное распределение действующих на трубопровод нагрузок и их передачу на понтоны, а также может привести к непредсказуемому поведению трубопровода при его перемещении во время эксплуатации.
Задачей полезной модели является совершенствование устройства композитного трубопроводного основания на болотах и обводненных участках с достижением следующего технического результата: повышение прочности и устойчивости конструкции к нагрузкам и воздействиям, возникающим во время эксплуатации трубопровода и во время его возможного ремонта.
Решение поставленной задачи заключается в том, что в устройстве композитного трубопроводного основания на болотах и обводненных участках, включающем составные элементы в виде центральных и боковых понтонов, имеющих металлическую силовую раму двутаврового сечения и оболочку из базальтоуглеродопластика, стянутых высокопрочными композитными грузофиксирующими тросами, согласно полезной модели, составные элементы трубопроводного основания соединены между собой и в дорожку по типу «шип-паз». Через отверстия в соединении «шип-паз» протянуты цилиндрической формы стержни из базальтоуглеродопластика. Составные элементы трубопроводного основания расположены в шахматном порядке. На дорожке из центральных понтонов установлены опорные устройства под трубопровод. По периметру трубопроводного основания натянуты высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы.
Преимущества соединения типа «шип-паз» перед замковым следующие:
- отсутствие зазоров после монтажа составных элементов в сборную конструкцию;
- отсутствие истирания и расшатывания соединений во время эксплуатации;
- отсутствие концентрации напряжений в местах соединений. Расположение составных элементов трубопроводного основания в
шахматном порядке придает прочность и устойчивость к деформациям в местах соединений при неравномерно распределенной нагрузке на трубопроводное основание, что в свою очередь увеличивает срок службы не только трубопроводного основания, но и самого трубопровода.
Установленные на дорожке из центральных понтонов на расчетном расстоянии друг от друга опоры позволят обеспечить правильное распределение действующих на трубопровод нагрузок и их передачу на понтоны, а также сохранить проектное положение трубопровода во время его эксплуатации.
Натяжение на железобетонные пирамидальные якоря, установленные на дневной поверхности, высокопрочных композитных грузофиксирующих тросов, расположенных по периметру композитного трубопроводного основания, обеспечит устойчивость всей конструкции в целом при самом неблагоприятном сочетании нагрузок и воздействий.
ц
б
ц
б
Параметры составных элементов трубопроводного основания подбираются в зависимости от характеристик трубопровода и условий строительства. Ширина центрального понтона В равняется 2 и более метрам, а ширина бокового понтона В равняется 4 и более метрам. Длины центрального L и бокового L понтонов составляют до 12 метров. Опорные устройства подбирают для каждого трубопровода согласно ГОСТам и располагают на расчетном для конкретного трубопровода расстоянии.
На фиг. 1 представлена конструкция составного элемента трубопроводного основания в виде центрального понтона; на фиг. 2 представлена конструкция составного элемента трубопроводного основания в виде бокового понтона; на фиг. 3 показано соединение «шип-паз» составных элементов трубопроводного основания в дорожку и между собой; на фиг. 4 показано композитное трубопроводное основание с уложенным на него трубопроводом.
Композитное трубопроводное основание состоит из связки центральных понтонов 1, боковых понтонов 2, связанных между собой и в дорожку соединением «шип-паз» 3-4 с помощью пропуска в отверстия 5 продольных и поперечных фиксирующих стержней из базальтоуглеродопластика, натянутых на железобетонные пирамидальные якоря высокопрочными композитными грузофиксирующими тросами 6, расположенными по периметру сборного трубопроводного основания в проушинах 7, а также трубопровод 8, уложенный на опорные устройства 9, закрепленные болтовым соединением 10 на композитном основании.
Строительство композитного трубопроводного основания на болотах и обводненных участках осуществляют следующим образом.
Устраивают зафиксированную стартовую площадку с укрытием от непогоды. Устанавливают по периметру композитного трубопроводного основания на дневной поверхности земли железобетонные пирамидальные якоря. Натягивают высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы 6 от якоря к стартовой площадке. Закрепляют грузофиксирующие тросы 6 на центральном 1 и боковых 2 понтонах с помощью проушин 7. Объединяют центральные 1 и боковые 2 понтоны между собой соединением типа «шип-паз» 3-4, пропуская в отверстия 5 продольные фиксирующие стержни из базальтоуглеродопластика. Последовательно наращивают трубопроводное основание в дорожку, скрепляя секции между собой поперечными фиксирующими стержнями с помощью отверстий для поперечных фиксирующих стержней 5. Операции последовательно выполняются с помощью монтажно-укладочного комплекса. Параллельно на трубопроводное основание монтируют полками вверх швеллеры для обеспечения проезда по этой колее требуемой техники, при этом по построенной из центральных и боковых понтонов дорожке возвратно-поступательно перемещается монтажно-укладочный комплекс, несущий в подбрюшной части опорные устройства под трубопровод 9 и секции трубопровода 8 для обеспечения возможности последовательного наращивания строящегося наземного трубопровода методом «на себя».
Предлагаемая конструкция композитного трубопроводного основания позволит сооружать магистральные трубопроводы на болотах всех типов, на обводненных участках в любое время года без нарушения экологического равновесия в природе.