СПОСОБ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДА
PIPELINE BALLASTING METHOD

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа и может быть использовано для балластировки сооружаемых или ремонтируемых подземных трубопроводов, в том числе в условиях обводнения траншеи.
Из области техники известен способ балластировки трубопровода парными балластировочными утяжелителями, выполненными в виде железобетонных блоков, укладываемыми справа и слева от трубопровода, соединенными между собой силовыми поясами, охватывающими трубопровод сверху (см. ВСН 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов»). Согласно данному способу установку балластировочных утяжелителей осуществляют сверху путем навешивания на трубопровод.
Недостатком данного способа является неустойчивость балластировочного утяжелителя, ввиду высокого центра тяжести, расположенного на уровне оси трубопровода или между осью трубопровода и нижней частью трубопровода.
Известен способ балластировки трубопроводов на переходах через водные преграды кольцевыми железобетонными или чугунными утяжелителями, включающими два полукольца, охватывающих трубопровод и соединяемых между собой стальными шпильками с гайками (см. ВСН 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов»).
Основными недостатками данного способа балластировки являются:
1) Высокая трудоемкость монтажа балластировочных утяжелителей.
2) Невозможность установки балластировочных утяжелителей в траншее.
3) Необходимость использования усиленных средств механической защиты трубопровода.
4) Необходимость использования значительного количества трубоукладчиков по причине высокого веса укладываемых трубных секций с установленными балластировочными утяжелителями.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ прокладки трубопровода в обводненной траншее [см. авторское свидетельство СССР, №1476228, F16L 1/04, опубл. 30.04.1989, бюл. №16], заключающийся в установке снизу трубопровода балластировочных утяжелителей, имеющих силовые пояса, оснащенные ходовыми роликами, с помощью которых осуществляют перемещение и распределение утяжелителей вдоль трубопровода.
Основными недостатками данного способа прокладки трубопровода являются:
1) Значительная весовая нагрузка на ограниченный по длине поддерживаемый на весу начальный участок трубопровода и поддерживающие его тракторы-трубоукладчики, обусловленная тем, что перед началом распределения по трубопроводу балластировочные утяжелители располагаются в одной группе.
2) Перемещение балластирующих утяжелителей возможно только по гладкой поверхности трубопровода и затруднено при наличии механической защиты труб в виде полимерных или деревянных реек или скального листа.
3) При перемещении по поверхности трубопровода балластировочного утяжелителя, в случае разрушения или заклинивания ролика возможно повреждение защитного покрытия трубопровода.
Задачей изобретения является создание способа балластировки трубопровода, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа и обеспечивающего расширение технологических возможностей применения балластировочных утяжелителей.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности трубопровода, в результате уменьшения склонности балластировочных утяжелителей к опрокидыванию, ввиду низкого центра тяжести, а также в упрощении технологии монтажа балластировочных утяжелителей.
Поставленная задача и технический результат в способе балластировки трубопровода, включающем размещение балластировочных утяжелителей на трубопроводе, оснащенном силовыми поясами, решается тем, что силовые пояса оснащают узлами поворота и соединительными узлами, балластировочный утяжелитель опускают сверху на силовой пояс, закрепляют на силовом поясе с помощью соединительного узла, перемещают балластировочный утяжелитель, вокруг оси трубопровода, в положение под трубопроводом, с помощью узла поворота.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-9. На фиг. 1 показана схема размещения балластировочных утяжелителей на уложенном в траншею трубопроводе. На фиг. 2 показана схема закрепления балластировочного утяжелителя сложной формы с помощью силового пояса, оснащенного несколькими соединительными узлами. На фиг. 3 показана схема закрепления балластировочного утяжелителя с помощью нескольких силовых поясов, объединенных общих соединительным узлом. На фиг. 4 показана схема установки балластировочного утяжелителя в обводненной траншее. На фиг. 5 показана схема спуска балластировочного утяжелителя на трубопровод. На фиг. 6 показан порядок закрепления балластировочного утяжелителя в верхней части трубопровода. На фиг. 7 показано начало поворота балластировочного утяжелителя вокруг трубопровода. На фиг. 8 показан поворот балластировочного утяжелителя вокруг трубопровода на одном несущем стропе. На фиг. 9 показано завершение поворота балластировочного утяжелителя вокруг трубопровода.
Способ реализуется следующим способом.
Трубопровод 1 (фиг. 1) с закрепленными силовыми поясами 2, оснащенными узлами поворота (на фиг. не показаны) и соединительными узлами 3, укладывают в траншею 4 на грунтовые призмы 5, при этом соединительные узлы 3 на силовых поясах 2 располагаются в верхней части трубопровода 1. На верхнюю часть трубопровода 1, в месте размещения силового пояса 2, опускают балластировочные утяжелители 6 и скрепляют их с силовыми поясами 2 с помощью соединительных узлов 3. Выполняют перемещение балластировочных утяжелителей 6 из верхней в нижнюю часть трубопровода 1, для чего балластировочный утяжелитель 6 и скрепленный с ним соединительным узлом 3 силовой пояс 2 поворачивают с помощью узла поворота (на фиг. не показан) вокруг трубопровода 1.
В качестве балластировочных утяжелителей 6 используют монолитные блоки различной формы, выполненные из железобетона или чугуна, а также контейнеры, заполненные утяжеляющими наполнителями, например, песком. Узел поворота выполняется в виде роликов или скользящих вставок (на фиг. не показаны), размещаемых по периметру силового пояса 2, с его внутренней стороны.
Для надежного соединения имеющих сложную форму балластировочных утяжелителей 6 (фиг. 2) с трубопроводом 1, силовые пояса 2 оснащают несколькими соединительными узлами 3.
Для размещения одиночных балластировочных утяжелителей 6 (фиг. 3), имеющих значительный вес, на трубопровод 1 устанавливают группу силовых поясов 2, соединенных между собой общим соединительным узлом 3.
При отсутствии обводнения траншеи 4, для свободного поворота балластировочного утяжелителя 6 вокруг оси трубопровода 1, между дном траншеи 4 и нижней частью трубопровода 1 обеспечивают зазор путем выполнения на дне траншеи 4 углублений (на фиг не показаны) или укладки трубопровода 1 на грунтовые призмы 5, насыпаемые с заданным шагом на дно траншеи 4 (фиг. 1).
При обводнении траншеи 4 (фиг. 4), на уложенный в траншею 4, обладающий положительной плавучестью и находящийся у поверхности воды 7 трубопровод 1, дополнительно поддерживаемый от затопления с помощью монтажных поясов 8, прикрепленных с крюкам 9 тракторов-трубоукладчиков (на фиг. не показаны) последовательно устанавливают балластировочные утяжелители 6, каждый из которых скрепляют с помощью соединительного узла 3 с силовым поясом 2, после чего поворачивают вокруг оси трубопровода 1 до достижения балластировочными утяжелителями 6 нижней части трубопровода 1. Для подъема и спуска балластировочных утяжелителей 6 используют стропы 10, соединяемые с крюками 9 тракторов-трубоукладчиков (на фиг. не показаны). После установки всех балластировочных утяжелителей 6 трубопровод 1 затапливают.
Пример:
Необходимо выполнить балластировку трубопровода диаметром 1220 мм в условиях обводнения траншеи на уровень 1,2 м. Балластировку выполняют с использованием балластировочных утяжелителей 6, выполненных из железобетона и имеющих вес 3000 кг. Шаг установки составляет 2 м.
Трубопровод 1 (фиг. 5) с установленными силовыми поясами 2, оснащенными узлами поворота (на фиг. не показаны) и соединительными узлами 3, спускают на обустроенные на дне траншеи 4 грунтовые призмы 5 (фиг. 1), после чего, с помощью стропов 10, присоединенных к крюку 9 трактора-трубоукладчика (на фиг. не показан) на верхнюю часть трубопровода 1 устанавливают балластировочные утяжелители 6.
Каждый балластировочный утяжелитель 6 (фиг. 6) соединяют с силовым поясом 2 с помощью соединительного узла 3, при этом, при спуске крюка 9 ниже уровня, при котором обеспечивается одновременное натяжение стропов 10, происходит смещение балластировочного утяжелителя 6 вправо или влево, вследствие чего, один из стропов 10 разгружается и провисает, а второй воспринимает нагрузку от веса стремящегося под действием силы тяжести повернуться вокруг трубопровода 1 балластировочного утяжелителя 6. Провисающий строп 10 (фиг. 7) демонтируют, после чего выполняют подъем крюка 9 вверх до тех пор, пока балластировочный утяжелитель 6 не пройдет высшую точку поверхности трубопровода 1 и не сместится в сторону противоположную первоначальному смещению.
При перемещении крюка 9 (фиг. 8) с присоединенным к нему стропом 10 вниз происходит поворот балластировочного утяжелителя 6 вокруг трубопровода 1. После того, как балластировочный утяжелитель 6 (фиг. 9) достигает нижней части трубопровода 1, натяжение стропа 10 ослабевает и его демонтируют.
После установки всех балластировочных утяжелителей 6 на трубопровод 1, выполняют засыпку траншеи 4.
Технический результат изобретения заключается в низкой трудоемкости монтажа обеспечиваемой за счет того, что балластирующие утяжелители, устанавливаемые на верхнюю часть трубопровода, скрепляются с помощью соединительного узла с охватывающим трубопровод силовым поясом, после чего поворачиваются с помощью узла поворота вокруг оси трубопровода, в повышении эксплуатационной надежности трубопровода, достигающейся за счет закрепления балластировочных утяжелителей на нижней части трубопровода, и как следствие понижению их центра тяжести, что исключает их возможное смещение и опрокидывание.