СООРУЖЕНИЕ ПЕРЕХОДА ТРУБОПРОВОДА ЧЕРЕЗ ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ ВОДОТОКИ

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована при сооружении трубопроводных переходов через естественные и искусственные водотоки.
В практике трубопроводного строительства используются различные конструктивные решения сооружений переходов трубопроводов через естественные и искусственные препятствия (реки, озера, каналы, дороги и т.д.). Особенно широко применяется траншейное сооружение перехода трубопровода через водные преграды.
Прототипом полезной модели является траншейное сооружение подводного перехода трубопровода, включающее разработанную по дну водотока траншею, сваренный в основную и резервную (если таковая имеется) нитки трубопровод, в дальнейшем заизолированный, утяжеленный балластировкой, уложенный в траншею и засыпанный грунтом, а также запорную арматуру, ограничивающую участок перехода с обоих концов трубопровода (СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы»).
Недостатком прототипа является возникновение продольных напряжений вследствие воздействия продольных усилий и деформаций, возникающих в примыкающих к переходу участках трубопровода от действия перепадов температуры и давления, что приводит к выходу трубопровода из проектного положения в траншее на участке перехода (в случае растягивающих или сжимающих продольных напряжений), либо к возникновению предельного напряженно-деформированного состояния в металле трубопровода и аварийной ситуации.
Задачей полезной модели является компенсация продольных напряжений и повышение надежности эксплуатации участка перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки.
Согласно формуле полезной модели, по первому варианту поставленная задача решается тем, что сооружение перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки, включающее разработанную по дну водотока траншею, сваренный в основную нитку трубопровод, в дальнейшем заизолированный, утяжеленный балластировкой, уложенный в траншею и засыпанный грунтом, а также запорную арматуру, ограничивающую участок перехода с обоих концов трубопровода, содержит один, два или более S-образных компенсатора, устанавливаемых на трубопроводе до или после запорной арматуры; по второму варианту поставленная задача решается тем, что сооружение перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки, включающее разработанную по дну водотока траншею, сваренный в основную и резервную нитки трубопровод, в дальнейшем заизолированный, утяжеленный балластировкой, уложенный в траншею и засыпанный грунтом, а также запорную арматуру, ограничивающую участок перехода с обоих концов трубопровода, содержит один, два или более S-образных компенсатора, устанавливаемых на трубопроводе до или после запорной арматуры. Причем во всех местах установки S-образного компенсатора его засыпка осуществляется мягким несвязным грунтом, например торфом, или производится укладка упругопластичных элементов вокруг S-образного компенсатора.
На фиг.1 представлены перемещения трубопровода в сооружении перехода при отсутствии S-образных компенсаторов в случае возникновения продольных сжимающих (растягивающих) усилий P. На фиг.2 представлен вид сверху сооружения перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки, в данном случае через водоток при длине перехода до 100 метров. На фиг.3 представлен вид сверху сооружения перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки, в данном случае через водоток при длине перехода более 100 метров. На фиг.4 представлено сооружение перехода трубопровода с морской прокладки к подземной береговой (виды сбоку и сверху). На фиг.5 представлено сооружение перехода с морской прокладки к надземной на опорах (виды сбоку и сверху).
Сооружение перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки включает в себя основную 1 и резервную 2 нитки трубопровода на участке перехода через водоток 3, запорную арматуру 4, тройниковый узел 5, S-образный компенсатор 6 и магистральный трубопровод 7.
S-образный компенсатор представляет собой участок основного трубопровода или трубопровода-отвода, прилегающий к узлу врезки и укладываемый по S-образной траектории (патент РФ №95059 Шаммазов A.M., Мустафин Ф.М., Ахметов Ф.Ш. и др. S-образный компенсатор для трубопровода. 2010 г. Бюл. №16).
Принцип работы сооружения перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки по фиг.2 заключается в следующем. После прокладки по дну водотока основной 1 и резервной 2 нитки трубопровода, к их концам приваривают запорную арматуру 4. Запорная арматура 4 переходит в тройниковые узлы 5, к которым примыкают S-образные компенсаторы 6. К S-образным компенсаторам 6 приваривают основную нитку магистрального трубопровода 7. Продольные деформации, возникающие от действия перепадов температуры и давления в примыкающих к переходу участках магистрального трубопровода, воздействуют на участок перехода и гасятся в S-образных компенсаторах, вследствие чего обеспечиваются нормальные условия работы участка перехода, постоянное проектное положение уложенных по дну водотока основного и резервного трубопровода, минимальное напряженно-деформированное состояние участка.
В случае если длина перехода превышает 100 метров, используется следующая конструкция сооружения перехода трубопровода через естественные и искусственные водотоки по фиг.3. Обычно один берег реки крутой, а второй более пологий. После прокладки по дну водотока основной 1 и резервной 2 нитки трубопровода, к их концам приваривают со стороны крутого берега запорную арматуру 4, тройниковый узел 5, S-образный компенсатор 6, магистральный трубопровод 7, а со стороны пологого берега вначале S-образные компенсаторы 6, затем запорную арматуру 4, тройниковый узел 5 и магистральный трубопровод 7. Расположение S-образных компенсаторов на участке перехода объясняется необходимостью компенсации продольных деформаций, возникающих непосредственно на самом участке перехода.
В случае перехода с морской прокладки к подземной береговой возможна следующая конструкция перехода (фиг.4). После береговой линии 8 в месте выхода уложенного по дну моря магистрального трубопровода 7 на береговую часть располагают запорную арматуру 4 и S-образный компенсатор 6.
В случае перехода с морской прокладки трубопровода к надземной на опорах (фиг.5) на участке перехода располагают один или два S-образных компенсаторов 6 и запорную арматуру 4. Далее магистральный трубопровод 7 прокладывается на опорах 9.