СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА НАЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА НА БОЛОТАХ
METHOD OF SURFACE PIPELINE CONSTRUCTION IN SWAMPS

Изобретение относится к строительству наземного трубопровода и защите его гидроизоляционного покрытия от солнечной радиации.
Известен способ строительства трубопровода на болотах, включающий подготовку строительной полосы, ее армирование, прокладку траншеи, укладку трубопровода и его засыпку грунтом, при этом сооружение основания дороги осуществляют на строительной полосе со стороны одной ее границы, а прокладку траншеи и укладку трубопроводов осуществляют между другой границей строительной полосы и границей отвода дороги [RU 2003111256 А, МПК F16L 1/24 (2000.01), опубл. 2005].
Известен способ прокладки трубопровода на болоте, заключающийся в том, что прокладывают вдольтрассовый проезд, доставляют грунт засыпки к месту прокладки, раскладывают геотекстильные ковры на трубопровод и на поверхность болота, засыпают геотекстильные ковры грунтом с перекрытием засыпки геоковрами, соединяют их кромки и обсыпают геоковры грунтом [RU 2227857 С1, МПК F16L 1/28 (2000.01), опубл. 2004].
Известен способ строительства трубопровода на болотах первого, второго и третьего типа, который во всех случаях строится подземным способом и требует устройство траншеи (по типу подводного перехода), в которую затем монтируется трубопровод. При существующих методах строительства трубопровода на болотах в большинстве случаев производится предварительная выторфовка для будущего основания (постели) под трубопровод [Нефтегазовое строительство. Н.Н. Мазур, Омега, Москва, 2005, с. 774. Ремонт и строительство магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности, на подводных переходах с применением обетонированных труб. СТО Газпром 2-2.2-334-2009. ВСН 39-1.9-003-98].
Для обеспечения надежного основания (постели) под трубопровод вместо извлеченных объемов торфа завозится «мягкий» грунт-песок. Затем на образовавшуюся постель монтируется трубопровод, оснащенный гидроизоляционным покрытием с наружной поверхности. Так как для балластировки трубопровода на болотах нет достаточного минерального грунта, обеспечивающего его надежное закрепление, трубопровод закрепляют с помощью анкеров различной конструкции. Анкеры вводятся в минеральный грунт на дно болота с двух сторон трубопровода и соединяются между собой силовым поясом, имеющим прокладку из бризола и футеровочный мат, что позволяет балластировать газопровод и удерживать его в проектном положении. Это исключает возникновение дополнительного напряженного состояния стенки трубопровода.
Размеры технологического коридора на болотах выполняются с таким расчетом, чтобы была достаточная ширина для размещения самого строящего трубопровода, грузоподъемной и другой строительной техники. Для проезда строительной техники вдоль траншеи устраивается лежневая дорога, требующая больших дополнительных затрат. На болотах третьего типа подготовку траншеи и выторфовку осуществляют экскаваторами с обратной лопатой, расположенными на плавсредствах, а сам трубопровод, футерованный деревянными рейками, монтируют методом протяжки лебедками с противоположного по ходу строительства сухопутного берега (метод дюкера).
Все это приводит к значительным затратам в строительстве трубопроводов на болотах.
Недостатками известного способа являются:
- Большой объем земляных работ;
- Склонность стенки траншеи к обрушению из-за слабой связности частиц грунта и большой степени обводненности;
- Большой объем по выторфовыванию;
- Большие затраты на подвоз и обратную засыпку минерального грунта после выторфовки болота;
- Колоссальные затраты на устройство и материалы для лежневой монтажной дороги, устраиваемой вдоль траншеи;
- Дополнительная потребность в плавсредствах и их доставке на болота третьего типа;
- Дополнительная установка на сухом противоположном по ходу трассы берегу болота лебедок для протягивания дюкера;
- Необходимость футеровки трубопровода;
- Необходимость инектирования анкеров для балластировки трубопровода;
- Неэффективность применяемых балластирующих устройств;
- Высокая сложность изготовления и протяжки обетонированного трубопровода;
- Из-за многократного увеличения веса обетонированного или оснащенного кольцевыми балластирующими пригрузами трубопровода невозможен их монтаж с бровки траншеи без использования «перехвата» плети трубопровода;
- Необходимость замораживания толщи водонасыщеного грунта траншей;
- Монтаж обетонированных или оснащенных кольцевыми пригрузами плетей трубопровода требует удвоенного количества трубоукладчиков;
- Высокая сложность сварки плетей трубопровода в обводненной траншее.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа строительства трубопровода, используемого всесезонно с исключением из технологической цепочки земляных работ (отсутствие траншеи), вдоль трассовых дорог, необходимости в доставке грунта для постелирования и лежневой дороги, использования экскаваторов, трубоукладчиков, лебедок и других механизмов.
При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эффективности и надежности строительства трубопровода при снижении материально-технических затрат и сохранении экологического равновесия внутри болота и на его дневной поверхности.
Указанный технический результат достигается тем, что способ строительства трубопровода на болотах предусматривает следующие операции: при подходе к болоту устраивают зафиксированную стартовую площадку с укрытием от непогоды; устанавливают на противоположном по ходу трассы магистрального трубопровода берегу железобетонный пирамидальный якорь; натягивают высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы от якоря к стартовой площадке (т.е. между якорем и стартовой площадкой); укладывают понтонные модули на грузофиксирующие тросы; закрепляют понтонные модули на тросах с одновременной фиксацией их на дневной поверхности; с помощью монтажно-укладочного комплекса последовательно наращивают понтонную дорожку под строящийся трубопровод; параллельно на понтонные модули монтируют полками вверх швеллеры для обеспечения проезда по этой колее требуемой техники; при этом по построенной из композитных понтонных модулей дорожке возвратно-поступательно перемещается монтажно-укладочный комплекс, несущий в подбрюшной части секции трубопровода для обеспечения возможности последовательного наращивания строящегося наземного трубопровода трассы методом «на себя»; причем указанные секции укладывают на понтонные модули и сваривают между собой в линию; после чего производят гидроизоляцию сварных стыков; на построенный трубопровод, имеющий гидроизоляцию наружной поверхности, сверху монтируют защитный кожух, предохраняющий покрытие от разрушительного воздействия солнечной радиации; защитный кожух для стабилизации монтажного положения жестко соединяют с понтонами. Возможна установка над стыками секций защитных козырьков от непогоды.
Строительство трубопровода осуществляют практически без разрушения земляной и болотной поверхности, поэтому заявляемый способ является экологически чистой технологией.
Сопоставительный анализ с традиционной технологией показывает, что заявленный способ строительства использует прогрессивные методы, технику и технологию. Этот способ позволяет в 2-3 раза сократить время строительства за счет отказа на проведение земляных работ, использования землеройной техники, анкеров или пригрузов, трубоукладчиков, лежневой дороги, защитить действующий трубопровод от солнечной радиации и сохранить экологическое равновесие в природе.
Заявляемый способ прокладки трубопровода на болотах позволяет без нарушения растительного покрова и исключения больших объемов земляных работ и анкерирования трубопровода: производить установку железобетонного пирамидального якоря на противоположном по ходу трассы сухом берегу болота; натягивать высокопрочные композитные тросы; использовать композитные понтонные модули; монтировать с фиксацией на тросах композитные понтонные модули; перемещать по смонтированному понтонному основанию монтажно-укладочный комплекс; размещать на монтажно-укладочном комплексе крановую установку; наращивать понтонное основание (постель трубопровода); монтировать полками вверх швеллер для устройства колеюобразующей дорожки (колейной дороги); с помощью монтажно-укладочного комплекса перевозить в его подбрюшной части секции, наращивая, таким образом, магистральный трубопровод методом «на себя»; сваривать между собой секции трубопровода; производить гидроизоляцию сварных стыков трубопровода; монтировать на трубопровод защитное покрытие от солнечной радиации; не нарушать природный ландшафт.
Использование в качестве постелирования композитных понтонных модулей, не подверженных коррозии, позволяет исключить земляные работы и обеспечить тем самым сохранение экологического равновесия внутри болота и на его дневной поверхности.
Использование подвижного монтажно-укладочного комплекса позволяет заменить традиционные трубоукладчики, что обеспечивает сокращение времени строительства и исключение непроизводительных технологических операций.
Связывание понтонных модулей между собой и защитных кожухов создает монолитную прочную конструкцию строящегося трубопровода.
Монтаж понтонных модулей с помощью крана, установленного на подвижном монтажно-укладочном комплексе, позволит оперативно производить строительно-монтажные работы по укладке понтонных модулей и доставке секций трубопровода.
Монтаж вдоль понтонных модулей швеллеров, ориентированных полками вверх, для получения колеюобразующего всепогодного проезда требуемой техники обеспечивает упрощение эксплуатационного обслуживания трубопровода.
Использование железобетонного пирамидального якоря позволит обеспечить в связке с композитными тросами фиксированное положение трубопровода, проложенного на болотах.
Использование высокопрочных композитных грузофиксирующих тросов, не подверженных коррозии, обеспечит надежную долгосрочную работу построенного трубопровода при любых погодных условиях и величинах подъема паводка вод.
Использование при подходе к болоту фиксированной крытой стартовой площадки позволит производить подготовительные работы с секциями трубопровода в любое время года.
Использование портативных укрытий при сварке и гидроизоляции секций трубопровода позволит осуществлять работу специалистов в любых погодных условиях.
Кожух гидроизоляционного покрытия магистрального трубопровода, размещенного на понтонных модулях, обеспечивает его солнцезащиту.
Способ поясняется иллюстративными материалами.
На фиг. 1 показано: железобетонный пирамидальный якорь 1 с фрагментами 2 высокопрочных композитных грузофиксирующих тросов.
На фиг. 2, фиг. 3 (вид сверху) схематично показано: расположение железобетонного пирамидального якоря 1, стартовой площадки 3, заболоченной территории 4, натянутые высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы 5, сухая и перед/заболотная территория 6, автоматизированный колесный транспорт 7 с крановой установкой (АКТ) в головной части, понтонные модули 8, уложенные для транспортировки на АКТ, укладываемый понтонный модуль 9, укладываемый на высокопрочные композитные грузофиксирующие тросы 5, понтонное основание (дорожка) 10, колеюобразующая дорожка 11 из швеллеров.
На фиг. 4, фиг. 5 (вид сверху) показано: доставка секций 12, расположенных в подбрюшной части АКТ 7, для наращивания методом «на себя» трубопровода 13, уложенного на понтонное основание 10.
На фиг. 6 показано: сварка стыков 14 секций трубопровода 13 в линию, гидроизоляция 15 сваренных секций трубопровода 13, защитные козырьки 16 для обеспечения производства требуемых работ.
На фиг. 7 показано: размещение защитного покрытия 17 от солнечной радиации трубопровода 13, размещение на понтонном основании 10 швеллеров в колеюобразующую дорожку 11.
Весь строительный комплекс условно можно разделить на строительную, защитную и экологическую составляющие.
Строительная составляющая включает в себя стартовую крытую площадку, железобетонный пирамидальный якорь, композитные высокопрочные фиксирующие тросы, композитные понтонные модули, монтажно-укладочный комплекс с краном в головной части, швеллеры для устройства колеи, секции трубопровода, защитные козырьки.
Защитная составляющая - композитный коробчатый корпус (защитный кожух), соединенный в единое целое с понтонными модулями.
Экологическая составляющая - локально минимальное воздействие на окружающая среду, т.е. нет воздействия на недра и ландшафт болота.
Способ осуществляют следующим образом.
Осуществляют монтаж и закрепление крытой стартовой площадки 3. Производят монтаж железобетонного пирамидального якоря 1. Натягивают высокопрочные грузофиксирующие композитные тросы 5. С помощью монтажно-укладочного комплекса (АКТ) 7 производят доставку первого и последующего модулей композитных понтонных модулей 8. Производят укладку и закрепление на грузофиксирующих тросах 5 укладываемых понтонных модулей 9. Производят монтаж колеюобразущих швеллеров 11. Производят последовательную доставку секций 12 трубопровода 13 на понтонное основание 10 методом «на себя». Устанавливают защитные козырьки 16 (легкие солнце- и дожде защитные устройства) над стыками 14 секций 12 трубопровода 13. Производят сварку стыков 14 секций 12 трубопровода 13. Производят гидроизоляцию 15 сварных стыков 14 трубопровода 13. Производят монтаж и закрепление защитного кожуха 17 от солнечной радиации, представляющего собой, например, средство, выполненное в виде корыта из композитных материалов, выполненное с возможностью фиксации на понтонные модули.