СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЗАЩИТЫ ОТ КАМНЕПАДА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА НА ОТКОСАХ В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ
METHOD OF CONSTRUCTION AND PROTECTION OF THE PIPELINE FROM ROCKFALL ON SLOPES IN MOUNTAINOUS AREAS

Изобретение относится к области строительства, а именно к прокладке трубопровода и его защите от камнепада в горных условиях.
Известен способ строительства трубопровода в горных условиях, который во многих случаях требует устройства полок на откосах горы либо проходки горного массива методом микротоннелирования. При существующих методах строительства трубопроводов на полках и откосах гор необходим монтаж подпорной стенки или специального укрытия, которые, как защитные устройства, в случае обрушения горной породы (камнепад) являются малоэффективными. Устройство полок, на которых в дальнейшем сооружается трубопровод и работают грузоподъемные механизмы, осуществляется методом взрыва шнуровыми зарядами (удаление части горных пород с откоса). Это способствует предварительному созданию горизонтального технологического коридора для трубопровода. После проведения взрывных работ, с помощью экскаватора выравнивают поверхность технологического коридора. Следующим этапом, для обеспечения качественной «постели» под трубопроводом, завозится и разравнивается «мягкий» грунт - песок (Мазур И.И. Нефтегазовое строительство. – М.: Из-во Омега, 2005).
Размеры технологического коридора выполняются с таким условием, чтобы была достаточная ширина для размещения самого строящегося трубопровода, грузоподъемной техники (трубоукладчики), вспомогательных механизмов (трубовозы очистные, изолировочные машины, устройства водоотвода с верхней части горы и др.). Все это приводит к значительным размерам полосы отвода по ширине (150-200 м) и затратам на подготовку трассы под трубопровод, прокладываемый на полках на откосах гор.
Недостатками известного способа являются:
большой объем взрывотехнических работ, который возникает из-за большой ширины устраиваемой полки;
необходимость создания широкого до 150-200 м технологического коридора (полки) для размещения на нем самого трубопровода и строительной техники (трубоукладчики, трубовозы, вспомогательная техника и др.);
колоссальные затраты на разработку горной породы (полученной методом взрыва) экскаваторами под площадку застройки, так как возникает необходимость переброски скальной породы от упорной стенки в откос горы;
доставка большого количества «мягкого грунта» (песок) для устройства постели под трубопровод, так как экскаватором невозможно сделать ровную поверхность площадки для укладки трубопровода;
практически отсутствие защитных устройств трубопровода от эрозионных разрушений в случае камнепада, осыпей, селей и трещинообразований в площадке, возникающих от взрыва скальной породы.
Задачей изобретения является разработка нового способа, строительства трассы со значительным сокращением материально-технических затрат за счет уменьшения работы экскаваторов, исключения необходимости в подвозке песка, использования фронтально-козлового трубоукладчика, работающего на любых продольных и поперечных уклонах, позволяющего снизить в 2 раза ширину технологического коридора, исключения из технологической цепочки использования традиционных трубоукладчиков, защиты построенного трубопровода от камнепада, осыпей, селей с помощью предотвращающего продольное и поперечное перемещение трубопровода балластозащитного устройства, использования для балластировки трубопровода местной горной породы.
При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в сокращении ширины технологического коридора, повышении надежности и эффективности строительства и защиты от камнепада магистрального трубопровода на откосах в горной местности.
Технический результат достигается тем, что в способе строительства и защиты от камнепада магистрального трубопровода, проложенного на откосах в горной местности, предусматривают следующие операции: геодезическую разбивку трассы на косогорах, осуществление «мягкого» рыхления скальной породы методом подрыва зарядами на откосах горы, которое исключает образование трещин в скальной породе основания площадки; произведение черновой расчистки строительной площадки бульдозером со сбросом излишков породы в откос горы; выравнивание при помощи фрезерной установки площадки технологического коридора с образованием идеально ровной постели под трубопровод; последовательное наращивание строящегося трубопровода с помощью фронтально-козлового трубоукладчика на гусеничном ходу, который обеспечивает доставку и спуск на постель трассы отдельных секций или плетей трубопровода с заводской изоляцией, размещенных в «подбрюшной» области; осуществление сварки секций нарощенного трубопровода в нитку; спуск плети трубопровода на постель трассы; сварка нарощенного трубопровода; гидроизоляцию наружных сварных стыков трубопровода; установку на трубопровод балластозащитных устройств в виде упругой арки с использованием местной горной породы.
Сопоставительный анализ с традиционной технологией показывает, что заявленный способ строительства использует прогрессивные методы, технику и технологию, реализуется с помощью фронтально-козлового трубоукладчика и комбинированного бутово-балластозащитного покрытия. Этот способ позволяет сократить в 2-3 раза время строительства и защитить действующий трубопровод от повреждений балластозащитным устройством при камнепаде, осыпях, селях.
Сравнение заявленного решения с традиционным способом строительства трубопроводов показывает известность операций способа, однако неизвестно, что за счет заявляемой совокупности и последовательности действий можно сократить в 2-4 раза ширину технологического коридора, а при использовании «мягкого» рыхления скального грунта методом подрыва снизить объем разработки горных пород в 3-4 раза и исключить в теле площадки трещинообразований; при произведении бульдозером черновой расчистки технологического коридора; выравнивании при помощи фрезерной установки площадки технологического коридора и постели под трубопровод; осуществление строительства трубопровода фронтально-козловым трубоукладчиком, свободно перемещающимся над строящимся трубопроводом, совмещающим операции доставки секций длиной до 50 м для наращивания трубопровода и производящим сварочно-монтажные операции; проведении комбинированной балластировки и защиты действующего трубопровода от повреждения камнепадом можно соорудить трассу под трубопровод.
Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и заявляемым и техническим результатом следующая: уменьшается объем взрывотехнических работ в 3-4 раза, так как для технологической площадки под трубопровод достаточна ширина 15-20 м; соответственно уменьшается объем удаляемой бульдозером скальной породы со строящейся трассы трубопровода в откос; практически исключается необходимость в подвозе песка за счет выравнивания фрезерованием поверхности площадки, использование фронтально-козлового трубоукладчика позволяет снизить в 2-4 раза ширину технологического коридора, исключить из технологической цепочки использование 5-7 традиционных трубоукладчиков и трубовозов, защита и балластировка построенного трубопровода от камнепада, осыпей, селей с помощью балластозащитного устройства (например, матрацы Рено) с использованием в них местной горной породы (бутовый камень) исключает доставку камня из карьеров.
На фиг. 1 показано: геодезическая разбивка территории под площадку трассы будущего трубопровода на горном откосе.
На фиг. 2 показано: «мягкое» рыхление скального грунта на откосе горного участка методом подрыва под расчищаемую (устраиваемую) методом взрыва площадку.
На фиг. 3 показано: черновая расчистка полки (технологического коридора) бульдозером.
На фиг. 4 показано: фрезерование полки под постель трубопровода и строительную площадку с установкой упорной стенки.
На фиг. 5 показано: транспортировка и монтаж трубных секций фронтально-козловым трубоукладчиком на гусеничном ходу при наращивании трубопровода.
На фиг. 6 показано: сварка трубопровода в плеть (линию).
На фиг. 7 показано: гидроизоляция сварных стыков.
На фиг. 8 показано: укладка балластирующих и защитных от камнепадов, осыпей и селей устройств.
Заявляемую последовательность действий при прокладке трубопровода в горных условиях условно можно разделить на строительную и защитную составляющие.
Строительная составляющая включает использование стандартных методов и средств, в частности бульдозера, фрезерной машины и двухмодульного фронтально-козлового трубоукладчика.
Защитная составляющая включает использование для защиты от камнепада сооруженного балластозащитного устройства, в качестве которого возможно применение комбинированного бутово-балластозащитного покрытия с использованием для балластировки трубопровода местной горной породы, например матрацев Рено, заполненным бутовым камнем.
Сущность изобретения заключается в том, что трубопровод сооружается с помощью фронтально-козлового трубоукладчика (RU 2485384 С1) методом последовательного натаскивания новых секций трубопровода над уже смонтированным отрезком с осуществлением следующих основных операций способа.
Выполняют разбивку оси трассы, по которой пройдет трубопровод (Фиг. 1). Производят «мягкое» рыхление скального грунта методом подрыва (Фиг. 2). Производят бульдозером черновую расчистку технологического коридора (Фиг. 3). Осуществляют планировку технологического коридора для будущей трассы трубопровода методом фрезерования горной породы (Фиг. 4). Осуществляют транспортировку трубных секций или плетей фронтально-козловым трубоукладчиком, размещенных в его «подбрюшной» части (Фиг. 5). Производят сварку наращиваемого трубопровода (Фиг. 6). Производят изоляцию сварных стыков трубопровода (Фиг. 7). Производят балластировку и защиту от камнепада построенного трубопровода (Фиг. 8).
Пример осуществления способа. Специалист 2 осуществляет геодезическую разбивку территории 3 под площадку трассы будущего трубопровода на горном откосе 1 (участке). Размещают посредством шурфования заряды для подрыва и удаления части грунта на откосе горного участка 1 (фиг. 2). Производят «мягкое» рыхление 5 скального грунта методом подрыва для образования горизонтальной полки 7 шириной В, равной 15-20 м (фиг. 2), для чего под расчищаемую (устраиваемую) площадку устанавливают 4 взрывчатых заряда. Устанавливают ограничительные столбики 6, служащие одновременно реперами. Производят черновую расчистку технологического коридора бульдозером 8 на горизонтальной полке 7 (фиг. 3). Выравнивают строительную площадку и дорожки под трубопровод для выравнивания полученной горизонтальной полки 7 методом фрезерования при помощи бульдозера 10 с фрезерным основанием и устанавливают упорную стенку 9, предотвращающую перемещение скального грунта с верхнего откоса (Фиг. 4).
Производят фронтально-козловым трубоукладчиком 11 укладку первых 12 и последующих 13 секций (плетей) трубопровода (фиг. 5). Производят холостой ход фронтально-козлового трубоукладчика 11 за новыми секциями. Поднимают с помощью лебедок в «подбрюшную» часть фронтально-козлового трубоукладчика 11 новые секции трубопровода с заводской изоляцией до положения выше диаметра строящегося трубопровода, который осуществляет рабочий ход над уложенной частью трубопровода и опускает в конце построенной части трубопровода доставленные секции на постель для наращивания трубопровода. Таким образом, перемещаясь над первыми секциями 12 и 13 построенной нитки трубопровода, фронтально-козловой трубоукладчик 11 с новыми секциями методом «натаскивания» наращивает линейную часть строящегося трубопровода (фиг. 6). Производят стыковочную сварку секций трубопровода в линию (фиг. 6). Производят изоляцию 15 сваренных стыков 14 трубопровода (фиг. 7). Производят монтаж балластировочно-защитных устройств (фиг. 8) путем укладки в виде упругой арки 16 над сваренным в нитку 17 трубопроводом. В качестве балластировочно-защитных устройств используют, например, матрацы Рено, заполненные бутовым камнем, полученным при проведении «мягкого» рыхления грунта.