СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD FOR UNDERGROUND TRENCHLESS INSTALLATION OF PIPELINES

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии бестраншейной прокладки трубопроводов, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности при замене отдающих трубопроводов при прохождении искусственных и естественных препятствий.
Из уровня техники известен способ бестраншейной прокладки трубопроводов преимущественно под водными преградами и заповедными зонами (см. RU 2330917, публ. 10.08.2008).
Известный способ бестраншейной прокладки трубопроводов преимущественно под водными преградами и заповедными зонами включает проходку методом направленного бурения пилотной скважины с последующим ее расширением, протягивание в скважину тяговой трубы в виде последовательно собираемой колонны бурильных труб, протаскивание трубопровода в расширенную скважину с использованием тягового устройства, расположенного на другом конце скважины. При этом проходку и расширение скважины осуществляют буровой установкой с высокого берега, с формированием устья путем бурения вертикального участка, затем наклонного участка под скосом берега, горизонтального участка под дном водной преграды и наклонного вверх отрезка. После чего скважину обустраивают обсадными колоннами, внутренний диаметр которых больше диаметра трубопровода, затем, используя обсадные колонны в качестве кондуктора, продолжают проводку расширенной скважины с ее монотонным подъемом, заканчивающимся после пойменной заповедной зоны. При этом расширение скважины выполняют посредством турбобура со ступенчатым долотом, соединенным гибкой связью с тяговым устройством на другом конце скважины, а протаскивание трубопровода осуществляют с помощью колонны бурильных труб, используя буровую установку и указанное устройство на конце скважины. Известный способ является трудоемким и дорогостоящим.
Из уровня техники известен способ бестраншейной прокладки труб (см. RU2392390, публ. 20.06.2009).
Способ для прокладки труб, в котором выполняют управляемую трубную проходку из начальной точки под препятствием к конечной точке, при этом при трубной проходке с помощью буровой головки создают скважину, и продвигают буровую головку посредством образованной из проходческих труб проходческой колонны с помощью прессового устройства, причем расширяют скважину уже на первой рабочей стадии до конечного диаметра, отделяемый во время процесса бурения буровой головкой грунт отбирают и транспортируют из скважины, предпочтительно гидравлически, после достижения конечной точки присоединяют подготовленную на поверхности, предпочтительно в виде единого целого, колонну продуктовых труб, которая имеет соединенные друг с другом прочно на растяжение продуктовые трубы и проходческие трубы, последовательно тянут обратно к начальной точке, при этом одновременно втягивают в скважину колонну продуктовых труб и тем самым осуществляют бестраншейную прокладку.
Скважину стабилизируют посредством проходческих труб, и продуктовые трубы имеют диаметр, по меньшей мере, 800 мм. Данное изобретение предназначено для использования его с трубопроводами большого диаметра, тем самым оно не обладает широкими эксплуатационными характеристиками.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ бестраншейной прокладки трубопровода (см. RU 2338111, публ. 10.11.2008).
Способ бестраншейной прокладки трубопровода состоит из отдельных отрезков, включает отрывку котлована, возведение рабочего лотка с направляющими под щит и трубопровод, подготовку забоя и введение в него щита, разработку грунта в забое изнутри щита, отгрузку грунта из забоя, внедрение в грунт щита по гибкой траектории раздельно головной и хвостовой секциями, продвижение трубопровода вслед за щитом, при этом последующие за головным отрезки трубопровода продвигают по гибкой траектории относительно друг друга. Внутри хвостовой секции закрепляют обводной блок, в котловане дополнительно устанавливают вспомогательный лоток со сцепными механизмами и монтируют тяговый механизм, к хвостовой секции подводят головной отрезок вспомогательного трубопровода, на торце которого со стороны забоя закрепляют первый сцепной механизм, хвостовую секцию продвигают на величину заходки к головной секции, а головной отрезок вспомогательного трубопровода передвигают к хвостовой секции при помощи тягового механизма и последовательно, начиная с головного отрезка вспомогательного трубопровода, передвигают каждый следующий за ним отрезок вспомогательного трубопровода с цепным механизмом, рабочий трубопровод протаскивают внутри проложенного вспомогательного трубопровода с одновременным извлечением сцепных механизмов, пространство между вспомогательным и рабочим трубопроводами заполняют твердеющим составом.
Известное решение обладает широкими функциональными возможностями, однако на его осуществление затрачивается большое количество времени, что приводит к низкоэффективному производству.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа подземной бестраншейной прокладки трубопроводов, обладающего высокими экономическими характеристиками и широкими эксплуатационными возможностями.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение затрат за счет уменьшения земляных работ и обустройства котлована, сокращение времени его осуществления, расширение области его применения при прокладке трубопровода в условиях сложного горного рельефа местности.
Указанная задача и технический результат достигаются тем, что способ подземной бестраншейной прокладки трубопроводов включает обустройство технологической камеры, выполняемой в месте проходки для ввода в нее щита, при этом технологическую камеру крепят рамной крепью, на участке подключения нефтепровода к железобетонному резервуару устраивают камеру подключения, выполненную с возможностью выдачи щита и проходки подводящего тоннеля от нее до резервуара, при этом камера подключения на период прокладки подводящего тоннеля в нижней части бетонируется на высоту 2,8-3,2 м от днища, подводящий тоннель проходится горным способом по рамной крепи из двутавровых балок с шагом 0,3-0,7 м до резервуара с последующим устройством монолитной железобетонной обделки, прокладку тоннеля от технологической камеры до камеры подключения выполняют закрытым щитовым способом, щитовую прокладку ведут заходками на величину кольца крепи, равную 0,2-0,85 м, после устройства камер и тоннелей по ним прокладывают нефтепроводы, при этом технологическую камеру выполняют горным способом прямоугольного сечения с предварительным креплением рамной крепью из двутавровых балок с полной заборкой стен деревянной затяжкой толщиной 0,04-0,06 м, крепление ведут сборными железобетонными блоками, камеру подключения выполняют горным способом прямоугольного сечения с предварительным креплением рамами из двутавровых балок с шагом 0,40-0,60 м заборкой стен деревянной затяжкой толщиной 0,04-0,06 м.
В таблице  представлены параметры, используемые в предлагаемом способе подземной бестраншейной прокладки трубопроводов.
Высота бетонирования нижней части камеры подключения, м
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
Шаг двутавровых балок при проходке подводящего тоннеля, м
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
Величина кольца крепи при прокладке подводящего тоннеля, м
0,1
0,2
0,5
0,8
0,9
Толщина деревянной затяжки при заборке стен, при оборудовании технологической камеры, м
0,02
0,04
0,05
0,06
0,07
Шаг двутавровых балок при выполнении камеры подключения, м
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
Толщина деревянной затяжки при заборке стен, при оборудовании камеры подключения, м
0,02
0,04
0,05
0,06
0,07
В таблице приведены значения параметров, при которых проводилась реализация предлагаемого способа подземной бестраншейной прокладки трубопроводов. Высота бетонирования нижней части камеры подключения, шаг двутавровых балок при проходке подводящего тоннеля, величина кольца крепи при прокладке подводящего тоннеля, толщина деревянной затяжки при заборке стен, при оборудовании технологической камеры, шаг двутавровых балок при выполнении камеры подключения и толщина деревянной затяжки при заборке стен, при оборудовании камеры подключения.
В указанных интервалах значений обеспечивалось получение указанного выше технического результата, а именно снижение затрат и расширение области применения.
Экспериментально установлено, что при высоте бетонирования нижней части камеры подключения менее 2,8 м не обеспечивается ее надежное закрепление, а при высоте бетонирования нижней части камеры подключения более 3,2 м наблюдалась деформация камеры подключения, кроме того, происходил повышенный расход строительного материала. При проходке подводящего тоннеля с шагом двутавровых балок менее 0,3 м происходил повышенный расход строительного материала и увеличивалось общее время прокладки, а при проходке подводящего тоннеля с шагом двутавровых балок более 0,7 м не обеспечивалась требуемая жесткость конструкции. Использование величины кольца крепи при прокладке подводящего тоннеля менее 0,2 м малоэффективно и нецелесообразно, а применение величины кольца крепи при прокладке подводящего тоннеля более 0,85 экономически не выгодно и нецелесообразно в виду большого объема используемого материала и больших финансовых и временных затрат. Применение толщины деревянной затяжки при заборке стен при оборудовании технологической камеры менее 0,04 м не позволяет с требуемой степенью надежности производить заборку стен, а применение толщины деревянной затяжки при заборке стен более 0,06 м привело к удорожанию производства, а также к увеличению времени постройки. При выборе шага двутавровых балок при выполнении камеры подключения менее 0,40 м происходил повышенный расход строительного материала и увеличивалось общее время прокладки, при выборе шага двутавровых балок при выполнении камеры подключения более 0,60 м не обеспечивалась требуемая жесткость конструкции. Использование толщины деревянной затяжки при заборке стен при оборудовании камеры подключения менее 0,04 м не позволяет с требуемой степенью надежности производить заборку стен, а использование толщины деревянной затяжки при заборке стен при оборудовании камеры подключения более 0,06 м привело к удорожанию производства, а также к увеличению времени постройки.
На фиг.1 представлена технологическая камера.
На фиг.2 представлена камера подключения.
На фиг.3 показано поперечное сечение коллектора тоннеля.
Предлагаемый способ подземной бестраншейной прокладки трубопроводов осуществляется следующим образом.
Тоннель 1 проходится закрытым способом с помощью щитового комплекса ПЩ-2,0-2,56, в зависимости от количества и диаметра прокладываемых трубопроводов.
Крепление тоннеля 1 осуществляется сборными железобетонными блоками 3 марки БКТ1- 2,0-2,56 и 4 БКТ2-2,0-2,56 по шесть штук в кольце. Марка бетона блоков В22,5 W 6, армирование блоков 6012 АШ (фиг.3.)
Для обеспечения прокладки тоннеля 1 в месте проходки сначала строится технологическая камера 2, затем в ней производится ввод щита в тоннель 1. Учитывая, что технологическая камера 2 является временным сооружением, она крепится рамной крепью без устройства бетонной обделки (фиг.1, разрез 1-1).
В месте подключения нефтепровода к железобетонному резервуару 5 устраивается камера подключения 7, которая служит для выдачи щита и проходки подводящего тоннеля 6 от камеры подключения 7 до резервуара 5 (см. фиг.2). На период эксплуатации и прокладки подводящего тоннеля 6 нижняя часть камеры подключения 7 бетонируется на высоту 2,8- 3,2 м от днища.
Щитовая прокладка ведется на участке от технологической камеры 2 до камеры подключения 7. Прокладка тоннеля 1 ведется заходками на величину кольца крепи, равную 0,2-0,85 м. От камеры подключения 7 горным способом по рамной крепи из двутавровых балок с шагом 0,3-0,7 м ведется проходка подводящего тоннеля 6 до резервуара 5. Подводящий тоннель 6 проходится по рамной крепи из двутавровых балок с шагом 0,3 - 0,7 м с последующим устройством монолитной железобетонной обделки. Рамы крепи во время бетонирования не удаляются.
После устройства всех камер и тоннелей по ним ведется прокладка нефтепроводов.
Технологическая камера 2 выполняется горным способом прямоугольного сечения, с предварительным креплением рамной крепью из двутавровых балок с полной заборкой стен деревянной затяжкой толщиной 0,04-0,06 м. Размер камеры 2 в проходке составляет 5,76х4,40 м (фиг.1, разрез 2-2).
Тоннель 1 от технологической камеры 2 до камеры подключения 7 выполняется закрытым щитовым способом. Крепление ведется сборными железобетонными блоками по шесть блоков в кольце. Толщина блоков - 200 мм, марка бетона блоков В25 W6. Поперечное сечение коллектора тоннеля показано на фиг.1.
Камера подключения 7 с устройством форшахты 8 (фиг.2, разрез 1-1,2-2, 3-3) выполняется горным способом прямоугольного сечения, с предварительным креплением рамами из двутавровых балок с шагом 0,40-0,60 м, с полной заборкой стен деревянной затяжкой толщиной 0,04-0,06 м.
Нижняя часть камеры 7 на сопряжении с тоннелем на высоту 2,8-3,2 м выполняется в монолитном железобетоне. Размеры камеры подключения 7 в свету составят 4,3×3,3 м.
Подводящий тоннель 6 (фиг.2, разрез 4-4) выполняется горным способом по рамной крепи из двутавровых балок с шагом 0,40-0,60 м, с полной заборкой стен деревянной затяжкой толщиной 0,04-0,06 м. На период эксплуатации тоннель 6 по всему периметру выполняется в монолитном железобетонном исполнении. Сечение тоннеля 6 в проходке составляет 4,66×2,35 м, в свету 4,16×2,2 м.
Все монолитные железобетонные конструкции выполняются из бетона В22,5 W4.
Подземные сооружения рассчитаны на возможные нагрузки и воздействия при сейсмичности до 9 баллов включительно. Глубина заложения тоннеля колеблется от 8,0 до 8,80 м.
Предлагаемый способ подземной бестраншейной прокладки трубопроводов обладает высокими экономическими характеристиками и широкими эксплуатационными возможностями, обеспечивает снижение затрат за счет уменьшения земляных работ и обустройства котлована, сокращение времени его осуществления, расширение области его применения при прокладке трубопровода в условиях сложного горного рельефа местности, действующего предприятия с наличием на поверхности разветвленной сети инфраструктуры, технологических трубопроводов и сооружений.
Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в строительстве, а именно в нефтегазовой промышленности при прокладке или замене отдающих трубопроводов, предназначенных для транспортировки нефти и нефтепродуктов.