СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ТРУБЫ
METHOD FOR MANUFACTURING BALLAST PIPE

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к изготовлению труб с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности.
Известен способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода (RU 2074333 А), состоящий в том, что проводящую трубу поднимают в вертикальное положение путем поворота подъемного механизма вокруг горизонтальной оси и устанавливают ее в удерживающей рамной конструкции. Затем размещают кольцевую форму вокруг наружной поверхности трубы с образованием кольцевого пространства, подают в него готовую бетонную смесь и, по мере затвердевания бетона, перемещают кольцевую форму вверх вдоль трубы. Однако данный способ требует для своего осуществления применения сложного громоздкого и дорогостоящего оборудования и не позволяет достигнуть высокой производительности, поскольку процесс нанесения покрытия с учетом необходимого времени схватывания жидкой бетонной смеси протекает достаточно медленно. Трубы, снабженные балластным покрытием с использованием данного способа, имеют сечение в виде кольца вокруг проводящей трубы. Они подвержены воздействию внешних разрушающих факторов при транспортировке и эксплуатации.
Известен способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы, при котором трубу оборачивают арматурной сеткой, сетку закрепляют сваркой и на арматурную сетку наносят жидкую цементно-песчаную смесь с помощью специальной оснастки методом торкретирования. После выравнивания слоя нанесенной смеси и затвердевания цементно-песчаной смеси трубу с нанесенным на ее поверхность покрытием оборачивают липкой лентой. Данный способ также требует достаточно длительного времени для обеспечения затвердевания нанесенной смеси, а также использования сложного дорогостоящего оборудования для равномерного распределения набрызгиваемого материала по поверхности трубы.
Известен также способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода, описанный в SU 1093862 А и состоящий в том, что трубу для магистрального трубопровода коаксиально располагают в наружной оболочке. По торцам оболочки устанавливают заглушки и в образованное пространство между оболочкой и трубой нагнетают цементно-песчаную смесь. Заливку смеси осуществляют одновременно с протаскиванием трубы через предварительно установленный на ее переднем конце перфорированный оголовок, имеющий поршень по диаметру оболочки на своем конце. При использовании данного способа балластное покрытие на поверхности труб формируют непосредственно на месте укладки подводного трубопровода, располагая последний на плаву в створе прокладки с выходом на берега его концов.
Данный способ позволяет достигнуть более высокой производительности за счет совмещения операций прокладки трубопровода с заливкой смеси. Однако необходимость приготовления на месте укладки трубопровода требуемой цементно-песчаной смеси, доставки на место сложной оснастки и механизмов делает его достаточно дорогостоящим и сложным в осуществлении.
Кроме того, для балансировки трубопроводов в обводненных или болотистых грунтах широко применяются различные пригрузы, которые навешивают на трубу через определенные промежутки по ее длине перед укладкой трубопровода.
Однако эти пригрузы не обеспечивают надежной фиксации трубопровода в заданном положении, поскольку при прокладке в обводненных и болотистых грунтах трубопровод подвергается возвратно-поступательным и поперечным перемещениям, напоминающим колебания маятника, особенно в период паводков. Кроме того, плеть удлиняется в летнее время за счет перепада температур (от -40°С зимой до +40°С летом) до 1 мм на 1 м длины трубопровода на заболоченном участке. При этом навешенные грузы, даже если они закреплены анкерами в грунте, смещаются вместе с трубой, а при сильных подвижках грунта могут быть сброшены с труб, после чего облегченная плеть может всплыть.
Также известен способ RU 2257503 С1 нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода, состоящий в том, что трубу помещают в наружную оболочку, устанавливают по торцам оболочки заглушки и нагнетают в пространство между трубой и оболочкой цементно-песчаную смесь. При этом предварительно по всей длине трубы устанавливают центрирующие опорные кольца, на которые надевают полиэтиленовую оболочку, оставляя свободными концы трубы. Устанавливают трубу в наклонное положение и нагнетают цементно-песчаный раствор подвижностью 10-12 см по конусу СтройЦНИЛ через отверстие в заглушке со стороны нижнего торца под давлением не менее 30 бар до появления раствора в отверстии заглушки на противоположном верхнем торце. После отверждения смеси заглушки удаляют.
Указанный способ не позволяет использовать тяжелые малоподвижные смеси, требует дополнительных затрат на наружную оболочку, которая, как правило, служит несъемной опалубкой для балластируемой трубы.
Все указанные способы предусматривают нанесение концентричных проводящей трубе кольцевых покрытий. В случае необходимости увеличения веса трубы, увеличивается диаметр утяжеляющего кольца или плотность балластного материала, что увеличивает стоимость конструкции и трудоемкость выполнения работ по балластированию.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления балластной трубы для подводного трубопровода, который позволяет получать трубы с балластным покрытием высокого качества с обеспечением высокой производительности, при снижении трудоемкости. При этом балластное покрытие трубы в сечении отлично от кольцевого сечения, то есть имеет сформированные в балластном покрытии пригрузы. Кроме того, способ позволяет использовать для балластного покрытия тяжелые и особо тяжелые бетоны с подвижностью 4-7 по конусу СтройЦНИЛ и при этом не требует больших дополнительных затрат на производство трубы.
Поставленная задача решается тем, что на трубу, с нанесенным на нее слоем гидроизоляционного и/или теплоизоляционного покрытия, устанавливают фиксаторы, на которые закрепляют арматурный каркас. Трубу размещают внутри опалубки на торцевые выемки для трубы. Затем устанавливают верхние части торцевых стенок опалубки. Сама опалубка выполнена в виде сварной конструкции, которая имеет сложную форму с открытым верхом. Верхние края продольных стенок опалубки скрепляют между собой стяжками. На продольные стенки опалубки с шагом не более чем 1 метр устанавливают вибраторы. Затем осуществляют заливку бетонной смеси через открытый верх опалубки с одновременным воздействием на бетонную смесь поличастотными колебаниями, причем воздействие поличастотными колебаниями осуществляют до начала схватывания бетонной смеси.
В частном случае поставленная задача решается тем, что после заливки бетонной смеси на открытый верх опалубки устанавливают покрытие. Покрытие имеет рукав, соединенный с всасывающей стороной вентилятора. Включают вентилятор и создают разрежение от 0,005 до 0,02 атм для ускорения выхода воздуха из бетонной смеси. Созданное разрежение поддерживают до начала схватывания бетонной смеси.
В дальнейшем изобретение иллюстрируется подробным описанием конкретного примера выполнения и чертежами, на которых:
на фиг.1 изображено устройство для осуществления способа изготовления балластной трубы;
на фиг.2 изображено устройство для осуществления способа изготовления балластной трубы с использованием разрежения.
Предложенный способ изготовления балластной трубы осуществляется следующим образом.
На трубе 1, с нанесенным на нее слоем гидроизоляционного и/или теплоизоляционного покрытия, устанавливают фиксаторы, на которые крепят арматурный каркас (на чертеже не показан).
Разъемную опалубку 2, выполненную в виде сварной конструкции, устанавливают в ложементах. Трубу 1 с установленным на нее арматурным каркасом размещают в опалубке 2 в выемках в торцевых стенках 3 опалубки 2. Устанавливают верхние части 4 торцевых стенок опалубки 2.
Верхние края боковых стенок 5 опалубки 2 скрепляют между собой стяжками 6. Стяжки 6 представляют собой, например, стальные пластины и крепятся к верхним частям боковых стенок 5 опалубки 2 креплением типа «ласточкин хвост».
На посадочные места, расположенные на боковых стенках 5 опалубки 2 с шагом не более чем 1 метр устанавливают вибраторы 7, на фигурах изображены схематически. Посадочные места для вибраторов 7 представляют собой, например, карманы, сделанные из стального листа, приваренные к боковым стенкам 5 опалубки 2.
В описываемом примере на каждое посадочное место устанавливают одновременно два типа вибратора, например фирмы Wacker Nenson. Один AR 54/9/42 с максимальной частотой оборотов до 9000 об/сек в комплекте с электронным преобразователем частоты FUE - M/S 75 А, а другой - HFR 10/2, пневматический, с максимальной частотой оборотов до 13000 об/сек при давлении воздуха 6 атм.
Затем производят заливку бетонной смеси. Одновременно с началом заливки включают вибраторы 7, которые при совместной работе создают поличастотные колебания, воздействующие на бетонную смесь в опалубке 2. Частоты обоих типов вибраторов изменяют в процессе работы от минимальных до максимальных несколько раз.
Управление преобразователями частот вибраторов AR 54/9/42 производят с одного пульта. Аналогично, одним вентилем регулируют обороты пневматических вибраторов HFR 10/2. Таким образом, частота вибраций, с которой воздействуют на бетонную смесь в опалубке 2, находится в пределах от 25 Гц до 250 Гц.
При необходимости, например, при заливке бетонной смеси с подвижностью 4-7 по конусу СтройЦНИЛ, возможно включение в работу дополнительных как глубинных, так и поверхностных вибраторов. Для этого используется открытая верхняя часть опалубки 2. Момент окончания заливки определяется визуально по меткам, нанесенным на внутренней поверхности верхних частей 4 торцевых и боковых стенок 5 опалубки 2.
С целью придания балластному покрытию трубы 1 повышенных прочностных характеристик и предотвращению разрушения балластного покрытия во время эксплуатации, возможно дополнительное уплотнение поверхности бетона. Для чего сразу по окончании заливки бетонной смеси на открытый верх опалубки 2 устанавливают покрытие 8, выполненное, например, из двухслойного брезента. Покрытие 8 имеет рукав 9, который соединяют с всасывающей стороной вентилятора (на чертеже не показан). Включают вентилятор и внутри опалубки 2 создают разрежение от 0,005 до 0,02 атм. Разрежение способствует ускоренному выходу воздуха из верхнего слоя бетонной смеси, тем самым повышается плотность верхнего слоя балластного покрытия. Как показали эксперименты, толщина верхнего слоя примерно составляет 10 см. Кроме того, отсутствие пузырьков воздуха в верхнем слое балластного покрытия позволяет получать покрытие с гладкой поверхностью и убирать очаги возможного разрушения балластного покрытия в дальнейшем при эксплуатации.
Работа вибраторов 7 и вентилятора производится до начала схватывания бетонной смеси.
После уплотнения балластного покрытия балластная труба 1 в опалубке 2 направляется на площадку отстоя, где спустя установленное время опалубка 2 удаляется, а балластная труба 1 направляется на пропарку, если это предусмотрено технологией, и далее на стеллажи накопителя.
Трубопровод, выполненный из балластных труб, изготовленных способом согласно настоящему изобретению, может иметь практически любую требуемую форму сечения балластного покрытия, в частности, может включать пригрузы, пригрузы-упоры заданной формы. Это обеспечивает не только отрицательную плавучесть трубопровода, но и исключает просадку трубопровода в сложных грунтах. Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет выполнить не только задачу по изготовлению балластной трубы, но и снизить затраты на подготовку трассы для укладки трубопровода.