СПОСОБ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДА В ОБВОДНЕННОЙ ТРАНШЕЕ
METHOD OF PIPELINE BALLASTING IN A WATER-FLOODED TRENCH

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа и может быть использовано для балластировки трубопроводов, сооружаемых или ремонтируемых в условиях обводнения траншеи.
Известен способ балластировки трубопроводов в траншее с помощью балластировочных блоков, закрепляемых с помощью хомутов в нижней части трубопровода вплотную друг к другу [см. авторское свидетельство СССР, №373477, F16L 1/100, опубл. 12.03.1973, бюл. №14]. Установку и закрепление балластировочных блоков выполняют перед спуском трубопровода в траншею, дно которой представляет собой заранее подготовленное грунтовое основание в виде выровненного слоя из песка, щебня или гравия. Способ направлен на одновременное обеспечение создания ленточного основания необходимой жесткости, а также достижения отрицательной плавучести трубопровода.
Основными недостатками данного способа балластировки являются:
1) Невозможность формирования выровненного грунтового основания на грунтах с низкой несущей способностью.
2) Значительная весовая нагрузка, как на сам трубопровод, так и на грузоподъемные механизмы, по причине того, что способ предполагает спуск в траншею трубопровода с уже закрепленными балластировочными блоками.
Известен способ прокладки трубопровода в обводненной траншее [см. авторское свидетельство СССР, №1476228, F16L 1/04, опубл. 30.04.1989, бюл. №16], заключающийся в размещении на плавающем в обводненной траншее трубопроводе затапливающих грузов, оснащенных силовыми поясами с ходовыми роликами для перемещения по поверхности трубопровода, а также балластирующими утяжелителями, располагающимися под трубопроводом. Затапливающие грузы монтируют в начале укладываемого участка и далее распределяют по длине трубопровода, таким образом, что его погружение происходило последовательно, от конца к началу участка. Для распределения затапливающих грузов используют лебедки и систему тросов с запирающими элементами, обеспечивающими отцепление утяжелителя от тянущего троса в строго заданном месте.
Основным недостатком данного способа балластировки является значительная весовая нагрузка на ограниченный по длине поддерживаемый на весу начальный участок трубопровода и поддерживающую его грузоподъемную технику, обусловленную тем, что перед началом распределения по трубопроводу, затапливающие грузы располагаются в одной группе. Также при перемещении по поверхности трубопровода затапливающего груза, в случае разрушения или заклинивания ролика, возможно повреждение защитного покрытия трубопровода.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ прокладки трубопровода в обводненной траншее [см. авторское свидетельство СССР, №1016610, F16L 1/04, опубл. 07.05.1983, бюл. №17], заключающийся в использовании балластных блоков прямоугольной формы, располагаемых в нижней части трубопровода, а также приводных нагружателей, располагающихся в верхней части трубопровода, соединяемых с балластными блоками с помощью парных приводных винтов, ориентированных вертикально вверх и подвижно закрепленных на краях балластных блоков. Балластные блоки устанавливают на дно обводненной траншеи, при этом, верхние части приводных винтов располагаются выше уровня воды. Выполняют спуск трубопровода в траншею таким образом, чтобы надводные части каждой пары приводных винтов располагались строго справа и слева от плавающего трубопровода. На находящиеся выше уровня воды части приводных винтов устанавливают приводные нагружатели, каждый из которых имеет два резьбовых отверстия, расстояние между которыми соответствуют расстоянию между приводными винтами. При отрицательной плавучести трубопровода, в процессе затяжки приводных винтов, приводные нагружатели опускаются вниз, в том случае, если трубопровод находится у поверхности воды, при затяжке приводных винтов утяжелители поднимаются вверх к трубопроводу. В завершении затяжки приводных винтов трубопровод зажимается между расположенным в его нижней части балластным блоком и расположенным сверху приводным нагружателем.
Недостатками способа являются:
1) В условиях обводнения поверхность дна траншеи будет иметь сложную форму, что не позволит установить балластные блоки таким образом, чтобы приводные винты были ориентированы вертикально вверх. В большинстве случаев будет присутствовать значительный наклон приводных винтов или опрокидывание балластного блока.
2) Заполняющая траншею вода содержит взвесь мелких абразивных частиц, которые, оседая на резьбовых частях приводных винтов, могут способствовать значительному ухудшению условий затяжки, повреждению резьбы, разрушению приводных винтов, при заклинивании резьбовых пар и повышении вращающего момента.
Задачей изобретения является создание способа балластировки трубопровода в обводненной траншее, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа и обеспечивающего расширение технологических возможностей применения балластировочных утяжелителей, а также повышение эксплуатационной надежности трубопровода.
Техническим результатом изобретения является упрощение технологии балластировки и повышение эффективности закрепления трубопровода в обводненной траншее.
Поставленная задача в способе балластировки трубопровода в обводненной траншее, включающем закрепление на нижней части трубопровода с помощью разъемных силовых поясов и стяжек балластировочных утяжелителей, решается тем, что балластировочные утяжелители, выполненные в виде железобетонных параллелепипедов, содержащих углубление в верхней части, с разомкнутыми силовыми поясами, соединенными с монтажными лентами, укладываются на дно траншеи или в приямки, обустроенные на дне траншеи, и поднимаются вверх до нижней части уложенного в траншею трубопровода, после чего закрепляются на находящемся на плаву, удерживаемом у поверхности воды или уложенном на дно траншеи трубопроводе.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-5. На фиг. 1 показана последовательная укладка в обводненную траншею балластирующих пригрузов и трубопровода. На фиг. 2 показан подъем и закрепление балластирующего утяжелителя на трубопроводе. На фиг. 3 показан спуск трубопровода с закрепленными балластирующими утяжелителями на дно траншеи. На фиг. 4 показано размещение балластирующего утяжелителя в приямке, выполненном на дне траншеи. На фиг. 5 показан балластирующий утяжелитель с демпфирующей накладкой.
Способ реализуется следующим способом:
На дно обводненной траншеи 1 (фиг. 1) укладывают балластировочный утяжелитель 2, оснащенный разъемным силовым поясом 3, связанным с монтажными лентами 4, свободные концы которых, оснащены ременными петлями 5, укладываются на грунт справа и слева от обводненной траншеи 1. Выполняют спуск трубопровода 6 в обводненную траншею 1, при этом трубопровод 6, имеющий положительную плавучесть, остается на уровне поверхности воды 7, заполняющей траншею 1. Свободные концы монтажных лент 4 с помощью ременных петель 5 сцепляют с грузоподъемным механизмом 8 (фиг. 2), после чего выполняют подъем балластировочного утяжелителя 2 до касания его верхней части нижней части находящегося на плаву трубопровода 6. После подъема утяжелителя до уровня нижней части трубопровода, части разъемного силового пояса 3 соединяют стяжкой 9, ослабляют натяжение и демонтируют монтажные ленты 4. Для поддержания трубопровода на одном уровне используют часть тракторов-трубоукладчиков (на фиг. не показаны) используемых при спуске трубопровода 6 в обводненную траншею 1. После установки балластировочных утяжелителей 2 на поддерживаемый на уровне поверхности воды 7 трубопровод 6 опускают на дно обводненной траншеи 1 (фиг. 3).
В случаях, если уровень поверхности воды 7 (фиг. 4) в обводненной траншее 1 не достаточен для поддержания трубопровода 6 на плаву и трубопровод 6 при спуске касается дна траншеи 1, балластировочные утяжелители 2 укладывают в приямки 10, выполняемые на дне обводненной траншеи 1.
Для исключения затопления свободных концов монтажных лент 4, их оснащают элементами, обеспечивающими их положительную плавучесть (на фиг. не показаны). Верхняя часть балластировочного утяжелителя 2, контактирующая с нижней частью трубопровода 6 имеет выемку, на поверхности которой размещена демпфирующая накладка 11 (фиг. 5).
Пример:
Необходимо выполнить балластировку трубопровода диаметром 1020 мм в условиях обводнения траншеи на уровень 1,1 м.
На дне траншеи выполняют приямки 10 (фиг. 4) в которые укладывают балластировочные утяжелители 2 (фиг. 1) выполненные в виде железобетонных прямоугольных параллелепипедов шириной 2 м, высотой 1 м, протяженностью 1,2 м имеющих вес 5000 кг, содержащие в верхней части выемку цилиндрической формы, поверхность которой покрыта вспененным полимерным материалом, оснащенные разъемными силовыми поясами, на концах которых установлены запорные элементы, предназначенные для прикрепления поясов к силовым проушинам (на фиг. не показаны), расположенным в верхней части балластировочных утяжелителей 2, а также скрепления силовых поясов стяжкой 9 (фиг. 3). Свободные концы монтажных лент 4 (фиг. 1), прикрепленные к разомкнутым разъемным силовым поясам 3 (фиг. 1) укладывают на грунт справа и слева от обводненной траншеи 1. Выполняют спуск в обводненную траншею 1 трубопровода 6 (фиг. 1). Сцепляют свободные концы монтажных лент 4 с грузоподъемным механизмом 8 (фиг. 2), после чего поднимают каждый балластировочный утяжелитель 2 к нижней части трубопровода 6, устанавливают стяжки 9 (фиг. 2), ослабляют натяжение и демонтируют монтажные ленты 4.
Технический результат изобретения заключается в низкой трудоемкости монтажа обеспечиваемой за счет того, что балластировочные утяжелители, выполненные в виде железобетонных параллелепипедов, содержащих в верхней части углубление, при подъеме и контакте с нижней частью трубопровода, самостоятельно занимают положение, при котором центр тяжести балластировочного утяжелителя располагается на одной вертикальной оси с центром трубопровода, а также в повышении эксплуатационной надежности трубопровода достигающейся за счет закрепления балластировочных утяжелителей на нижней части трубопровода, что исключает их возможное смещение и опрокидывание.