СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВЫЗВАННЫХ КАРСТОВЫМИ ПРОВАЛАМИ
METHOD OF PIPELINES PROTECTION FROM EMERGENCY SITUATIONS, CAUSED BY KARST HOLES

Изобретение относится к строительству и эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использовано для предотвращения возникновения аварийных ситуаций в трубопроводах, вызванных карстовыми провалами и может быть использовано для защиты натяжной муфты и концов троса, как от военных и атмосферных воздействий, так и для получения сигнала о несанкционированном их осмотре.
Уровень техники
Известен способ защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, при котором вскрывают трубопровод, по обе его стороны попарно с шагом 6 метров устраивают буровые сваи, укладывают под трубопроводом металлические балки двутаврового профиля, соединяют их с буронабивными сваями, засыпают трубопровод грунтом (см. Р.Н. Хасанов. Разработка технологии ремонта газопроводов, проложенных в карстовой зоне, на основе поэтажного контроля напряженно-деформированного состояния: автореферат, дис. 25.00.19 канд. тех. наук, защищена 27.06.2002 г., Уфа, 23 с.).
Недостатком этого способа является то, что в нем отсутствует возможность получения сигнала о несанкционированном доступе к соединению балки двутаврового профиля с буронабивными сваями.
Известен способ защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, при котором вскрывают трубопровод, по обе его стороны выполняют буронабивные сваи, укладывают под трубопровод металлический ложемент, соединяют его с буронабивными сваями, засыпают трубопровод грунтом, буронабивные сваи выполняют таким образом, чтобы оголовок сваи находился выше уровня поверхности земли, в качестве металлического ложемента используют половину трубы большего диаметра, чем диаметр трубопровода, металлический ложемент соединяют с буронабивными сваями с помощью стального троса, которым огибают трубу, а концы троса крепят на оголовках свай при помощи натяжных муфт, регулирующих натяжение троса, засыпают трубопровод грунтом. Кроме того, на концах троса перед натяжными муфтами устанавливают датчики (12) (патент №2316630, опубликованный 10.02.2008, МПК E02D 27/46, RU). Данный способ принят в качестве прототипа. Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - вскрывают трубопровод, по обе стороны выполняют буронабивные сваи, укладывают под трубопровод металлический ложемент, соединяют его с буронабивными сваями, засыпают трубопровод грунтом.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - вскрывают трубопровод, по обе его стороны выполняют буронабивные сваи. Буронабивные сваи выполняют таким образом, чтобы верхний торец сваи и верхний торец металлической оболочки сваи находились выше поверхности земли, на одном уровне, а низ металлической оболочки, не касался уровня поверхности земли, в верхнем торце сваи в бетоне, охваченном металлической оболочкой, образовывают торцовую выемку и направляющую, вводят в торцовую выемку натяжную муфту. К металлической оболочке на шарнире прикрепляют горизонтально поворачиваемую крышку, к крышке и металлической оболочке прикрепляют электрические контакты. Укладывают металлический ложемент. В качестве металлического ложемента используют половину трубы большого диаметра, чем диаметр трубопровода. Далее берут вытянутый стальной трос, пропускают его через петли металлического ложемента, огибая трубу и пропускают через направляющую. Концы стального троса крепят к торцовым выемкам свай при помощи натяжных муфт на концах троса перед направляющими устанавливают датчики, засыпают трубопровод грунтом.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является недостаточная эффективность защиты натяжных муфт и концов стального троса от военных и атмосферных воздействий. Также недостатком является необеспеченность сигналом при несанкционированном осмотре натяжных муфт и концов троса, обусловленная тем, что концы троса крепят к оголовкам свай при помощи натяжных муфт, муфты и концы троса как по периметру, так и сверху не защищены от военных и атмосферных воздействий и не обеспечены сигналом о несанкционированном осмотре.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка способа защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, в котором устранены недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты натяжных муфт и концов стального троса от военных воздействий и от атмосферных воздействий, а также обеспечение сигналом при несанкционированном осмотре натяжной муфты и стального троса.
Технический результат достигается тем, что в способе защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, при котором вскрывают трубопровод, по обе его стороны выполняют буронабивные сваи, укладывают под трубопровод металлический ложемент, в качестве металлического ложемента используют половину трубы большего диаметра, чем диаметр трубопровода, металлический ложемент соединяют с буронабивными сваями с помощью стального троса, которым огибают трубу, а концы троса крепят на оголовках свай при помощи натяжных муфт, регулирующих натяжение троса, засыпают трубопровод грунтом, на концах троса перед натяжными муфтами устанавливают датчики, согласно настоящему изобретению, буронабивные сваи выполняют таким образом, чтобы верхний торец сваи и верхний торец металлической оболочки сваи находились выше поверхности земли на одном уровне, а низ металлической оболочки сваи не касался уровня поверхности земли, в верхнем торце сваи в бетоне, охваченном металлической оболочкой, образовывают торцовую выемку и направляющую, на концах троса перед направляющей устанавливают датчики, вводят в торцовую выемку натяжную муфту, тем самым защищая натяжную муфту и концы троса от военных и атмосферных воздействий, к металлической оболочке крепят на шарнире горизонтально поворачиваемую крышку, которая закрывает торцовую выемку с муфтой, усиливая защиту муфты, при этом на горизонтально поворачиваемой крышке и на металлической оболочке укреплены электрические контакты, при нормальном положении, когда осмотр натяжной муфты невозможен, горизонтально поворачиваемая крышка лежит на металлической оболочке, при поворачивании горизонтальной крышки замыкаются электрические контакты, включающие через реле сигнальное устройство, сигнализирующее о несанкционированном осмотре натяжной муфты, что позволяет своевременно принять меры.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить эффективность защиты натяжных муфт и концов стального троса от военного воздействия и от атмосферных воздействий, а также обеспечивают сигналом при несанкционированном осмотре натяжной муфты и стального троса.
Краткое описание чертежа
На чертеже (фиг. 1) показана схема устройства для осуществления предложенного способа защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами.
Устройство содержит буронабивные сваи 1, выполненные по обе стороны трубопровода 2, и соединенный с ними металлический ложемент 3 трубопровода 2. Буронабивные сваи 1 выполнены таким образом, чтобы верхний торец сваи 1 и верхний торец металлической оболочки 4 сваи 1 находились выше поверхности земли, на одном уровне, а низ с металлической оболочкой 4 сваи 1 не касался уровня поверхности земли. В верхнем торце сваи 1 в бетоне, охваченном металлической оболочкой 4, образована торцовая выемка 5 и направляющая 11, в торцевую выемку 5 введена натяжная муфта 10. Верхний торец металлической оболочки 4 и верхний торец сваи 1 закрываются (открываются) горизонтально поворачиваемой крышкой 6, шарнирно (шарнир на чертеже не показан) соединенной с металлической оболочкой 4. На крышке 6 и металлической оболочке 4 укреплены электрические контакты 7. Металлический ложемент 3 соединен с буронабивными сваями 1 с помощью стального троса 8, который пропущен через петли 9 металлического ложемента 3, огибая его, и пропущен через направляющие 11. Концы стального троса 8 закреплены на торцевых выемках 5 свай 1 с помощью натяжных муфт 10, регулирующих натяжение троса 8. На концах троса 8 перед направляющими 11 установлены датчики 12.
Осуществление изобретения
Способ защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, осуществляют следующим образом.
Геологические службы обнаруживают карстовые провалы, вскрывают трубопровод 2 в том месте, где зафиксирована карстовая полость.
Далее установкой пробуривают скважины до глубины залегания некарствующих горных пород, чтобы выполнить буронабивные сваи 1.
Буронабивные сваи 1 выполняют попарно с определенным шагом по обе стороны трубопровода 2 таким образом, чтобы верхний торец сваи 1 и верхний торец металлической оболочки 4 сваи 1 находились выше поверхности земли, на одном уровне, а низ металлической оболочки 4 не касался уровня верха поверхности земли, в верхнем торце сваи 1 в бетоне, охваченном металлической оболочкой 4, образовывают торцовую выемку 5 и направляющую 11 и вводят в торцовую выемку натяжную муфту 10. Шаг определяется расчетом исходя из величины нагрузки и грунтовых условий. Размер сваи 1 (длина, диаметр, армирование), расстояние между сваями 1 определяется расчетом в каждом конкретном случае. Размер металлической оболочки 4 сваи 1 (длина, диаметр, толщина металла и марка стали) определяется расчетом в каждом конкретном случае. При большом опрокидывающем моменте для того, чтобы не увеличивать диаметр и длину сваи 1, возможно применение анкерных креплений. Затем под трубопровод 2 укладывают металлический ложемент 3, на котором предварительно можно установить петли 9. В качестве металлического ложемента 3 используют половину трубы большего диаметра, чем диаметр трубопровода 2. Далее берут вытянутый стальной трос 8, пропускают его через петли 9 металлического ложемента 3, огибая трубу и пропуская через направляющую 11. Концы стального троса 8 крепят к торцовым выемкам 5 свай 1 при помощи натяжных муфт 10. Натягивают стальной трос 8 до тех пор, пока трубопровод 2 не приобретает проектное положение. Диаметр троса 8 и диаметр направляющей 11 определяют расчетом исходя из нагрузки. Защита троса 8 от атмосферных воздействий осуществляется мастиками. Защита натяжной муфты 10 и концов троса от военных и атмосферных воздействий осуществляется в бетонных сваях с торцовой выемкой 5 (внутри которой находится натяжная муфта 10), охваченных металлической оболочкой 4, а также горизонтально поворачиваемой крышкой 6. Крышка 6 и оболочка 4 соединены между собой шарнирно (шарнир на чертеже не показан). В заданных проектантом КБ (конструкторского бюро) местах на крышке 6 и оболочке 4 укрепляют на изоляционном материале электрические контакты 7, изолирующие их друг от друга.
При нормальном положении, т.е. когда осмотр натяжной муфты 10 и концов троса невозможен, горизонтально поворачиваемая крышка 6 лежит на верхнем торце металлической оболочки 4. Для несанкционированного осмотра натяжной муфты 10 необходимо горизонтально поворачиваемую крышку 6 повернуть, при ее повороте замыкаются электрические контакты 7, включающие через реле сигнальное устройство (на чертеже реле и сигнальное устройство не показаны), сигнализирующее о несанкционированном осмотре натяжной муфты 10 и концов троса. Возможно применение на крышке 6 и металлической оболочке 4 электронных контактов для передачи сигнала на пульт оператора и/или на мобильный телефон ответственному лицу за безопасную эксплуатацию трубопровода 2. Далее засыпают трубопровод 2 грунтом.
Карстовые процессы продолжают развиваться во времени, поэтому необходимо продолжать наблюдение за напряженно-деформированным состоянием трубопровода 2 и осуществлять мониторинг. Для этого на концах троса 8, находящихся на поверхности земли перед направляющими 11, устанавливают датчики 12.
Так появляется возможность визуального и инструментального контроля над отклонением трубопровода от проектного положения, что позволяет своевременно принять меры по предотвращению аварийных ситуаций. Таким образом, преимущество предлагаемого способа защиты аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, по сравнению с прототипом состоит в защите как натяжной муфты 10, так и концов троса как от военного воздействия, так и от атмосферных воздействий за счет образования выемки 5 и направляющей 11 в торце бетона сваи 1, охваченного металлической оболочкой 4, и укрытия натяжной муфты 10 и концов троса в выемке 5, и горизонтально поворачиваемой крышкой 6, прикрепленной шарнирно к металлической оболочке 4, и получения сигнала о несанкционированном осмотре натяжной муфты 10 и концов троса за счет прикрепления к оболочке 4 и к крышке 6 электрических контактов 7.
Таким образом, преимущество предлагаемого способа защиты трубопровода от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, по сравнению с прототипом состоит в том, что повышается эффект защиты от военных, атмосферных воздействий натяжных муфт и концов троса, а также обеспечивается получение сигнала при несанкционированном осмотре натяжных муфт.