СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА В СКАЛЬНЫХ И ПОЛУСКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ НА ПРОДОЛЬНОМ УКЛОНЕ
METHOD OF PIPE LAYING IN ROCK AND HALF-ROCK AT LONGITUDINAL SLOPES

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при прокладке магистральных трубопроводов в скальных и полускальных грунтах с уклоном местности.
При прокладке трубопроводов по направлению уклона местности свыше 20% следует предусматривать устройство противоэрозионных экранов и перемычек, выполняемых как из естественного грунта (например, глинистые перемычки), так и искусственных материалов. Это следует, например, из СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы». Перемычки призваны предотвратить вымывание грунта в области вокруг трубопровода, служащей поддерживающей основой для последнего. Кроме того, вследствие движения твердых частиц грунта при вымывании возможно механическое повреждение внешней оболочки трубопровода - изоляционного покрытия, что сказывается на сроке его службы.
Как правило, в качестве подложки для трубопроводов используются противоэрозионные полотенца, которые, как показывает практика, не обеспечивают должного низкого уровня вымывания грунта.
Из авторского свидетельства СССР №1651004 (опубликовано 23.05.1991; МПК F16L 1/028) известен способ прокладки подземного трубопровода, включающий рытье траншеи, укладку в нее трубопровода, монтаж гибких ковров, образование поперечных перегородок и засыпку траншеи грунтом. Рытье траншеи производят с образованием поперечных уступов на ее дне и стенках. Гибкий ковер из фильтрующего материала расстилают по профилю дна траншеи. Укладывают на этот ковер трубопровод. После этого укладывают другой ковер из того же материала на трубопровод и стенки траншеи с заведением его в уступы и образованием поперечных перегородок в местах максимального сечения траншеи. Засыпку траншей осуществляют участками в пределах между перегородками последовательно, начиная снизу каждого наклонного участка траншеи, с укладкой поперечных перегородок на торцовую поверхность отсыпанного грунта. Целью изобретения является повышение надежности прокладки трубопроводов на наклонных участках.
Недостатком известного решения является трудоемкость процесса укладки, а также достаточно низкий уровень защиты проложенного трубопровода от вымывания грунта.
Патент РФ на изобретение №2062936 (опубликован 27.06.1996; МПК F16L 1/028) раскрывает противоэрозионную систему трубопровода, проложенного на склоне местности. Система содержит набор дренажных барьеров, каждый из которых включает полотнищевый фильтр из нетканого синтетического материала и его крапление в траншее. Каждый из полотнищевых фильтров имеет форму обращенной в направлении склона воронки с диаметром отверстия горловины, равным диаметру трубы, при этом продольные кромки полотнища фильтра в горловинной части воронки расположены с перекрытием друг друга, а в приемной части отогнуты для размещения на дне, стенках и бермах траншеи. Крепление каждого фильтра в траншее образовано хомутом, обтягивающим на трубе полотнище по одной из его поперечных кромок, и извлеченным из траншеи или карьера грунтом, размещенным на полотнище внутри горловинной части и на поверхности приемной части воронки. Техническим результатом является упрощение возведения противоэрозионной системы.
Недостатком данного решения также является трудоемкость процесса прокладки трубопровода, включающего установку хомутов. Защита от вымывания грунта по данному решению выше, чем предложенная в А.С. СССР №1651004, однако не рассчитана на применение в скальных и полускальных грунтах.
В патенте РФ на изобретение №2218505 (опубликован 10.12.2003; МПК F16L 1/028) раскрывается способ предотвращения размыва грунта засыпки трубопровода на уклонах. На уклоне отрывают траншею, укладывают на ее дно, стенки и бермы противоэрозионные полотенца, выполненные из нетканого синтетического материала, и укладывают на них трубопровод. В отрытой траншее создают фильтры из противоэрозионных полотенец путем формирования из каждого полотенца воронки, горловина которой располагается вниз по склону, охватывает уложенный в траншею трубопровод и закрепляется. Крепление каждого из полотенец осуществляют грунтом засыпки с верха уклона. Отсыпку ведут с образованием угла естественного откоса грунта в зоне воронки фильтра с оставлением свободным нижнего края полотнища. Воронку фильтра формируют перекрытием нижними продольными краями полотенца естественного откоса грунта засыпки и увязывают края полотнища вокруг трубопровода с образованием зазора между горловиной воронки и трубопроводом для пропуска потока грунтовых вод по уклону траншеи и регулирования скорости потока по сечению траншеи. Верхнюю часть воронки, образованную перехлестом продольных кромок противоэрозионных полотенец, располагают выше уровня грунтовых вод в траншее. Результатом является повышение надежности трубопровода за счет предотвращения вымывания грунта сыпки траншеи поверхностными водами.
Данному решению также присущи указанные выше недостатки.
В качестве наиболее близкого аналога исследуемого технического решения может быть выбран способ балластировки подземного трубопровода согласно патенту РФ на изобретение №2153119 (опубликован 20.07.2000; МПК F16L 1/028). Способ заключается в раскладке по поверхностям уложенного в траншею трубопровода, дна и стенок траншеи гибкого ковра с образованием заполненных грунтом продольных карманов и взаимодействующих с поверхностью трубопровода перегородок со свободными от грунта зонами и последующей засыпке траншеи. В качестве гибкого ковра используют отдельные полотнища, а перегородки образуют после заполнения карманов стягиванием гибкого ковра вокруг трубопровода и защемлением фиксаторами на торцах полотнищ в свободных от грунта зонах. Фиксаторы выполнены в виде грунтозаполняемой емкости, образованной гибким ковром, перекрывающим перегородки, свободные от грунта зоны траншеи и ее бермы, причем гибкий ковер соединяют с перегородками в их верхней части поперечными сварными швами. После засыпки грунт перекрывают сначала продольными кромками ковра с нахлестом, а затем поверх продольных перекрывают поперечными кромками с нахлестом, соединяя поперечные кромки сварным швом. Способ повышает устойчивость грунта в траншее против вымывания, обеспечивает в зоне перегородок балластирующий эффект, увеличивает надежность перегородок и прокладки в целом при эксплуатации.
Наличие перегородок помогает понизить скорость вымывания грунта. Однако недостатком прототипа является сложность и трудоемкость процесса прокладки трубопровода, использование дополнительных средств, предназначенных для фиксирования защитного материала (гибкого ковра).
Задачей рассматриваемого технического решения является упрощение процесса прокладки трубопровода на продольных уклонах с одновременным повышением устойчивости грунта в траншее против вымывания. В результате предотвращения вымывания грунта вокруг трубопровода также повышается уровень защиты изоляционного покрытия трубопровода от воздействия на него движущихся твердых частиц грунта, что особенно актуально при прокладке трубопроводов в скальных и полускальных грунтах.
Поставленная задача решается тем, что способ прокладки трубопровода на дне траншеи в скальных и полускальных грунтах на продольном уклоне включает разработку траншеи, выявление нивелировкой локальных выступов скальных пород и локальных углублений дна траншеи, устранение локальных выступов и углублений грунта дна траншеи для подготовки дна траншеи, причем засыпку углублений дна траншеи осуществляют грунтом отвала, содержащим не менее 30% несвязного минерального заполнителя, сплошную укладку мешков с песком на подготовленное дно траншеи, установку трубопровода на мешки с песком, формирование поверх трубопровода охватывающих его перемычек из мешков с песком в форме призм, основания которых вытянуты в сторону уклона, и засыпку траншеи минеральным грунтом из отвала, а поверх него - почвенно-растительным слоем грунта.
Устройство перемычек из мешков с песком в области между трубопроводом и скальными породами траншеи дает возможность значительно снизить вымывание грунта и, следовательно, снизить повреждение изоляционного покрытия трубопроводов. Кроме того, данный способ является более быстрым и более выгодным с экономической точки зрения по сравнению с известными из уровня техники способами предотвращения вымывания грунта.
Далее изобретение более подробно описывается со ссылкой на чертежи.
На фиг.1 показан общий вид траншеи с уложенным в ней трубопроводом.
На фиг.2 показан поперечный разрез траншеи с уложенным в ней трубопроводом.
На фиг.3 показан вид сверху на траншею с уложенным в ней трубопроводом.
На продольном уклоне (1) вырывают траншею. При разработке траншеи с предварительным рыхлением механизированным способом предпочтительно обеспечить крутизну откосов 1:0,3, а при разработке траншеи с предварительным рыхлением - буровзрывным способом - 1:0,5.
На дне (2) траншеи посредством нивелировки выявляют наличие локальных выступов и локальных углублений (3) скальных пород, требующих устранения. Устранение локальных выступов и углублений (3) грунта дна (2) траншеи может осуществляться навесным оборудованием экскаваторов, таким как скальный ковш, гидромолот, зуб-рыхлитель, фреза и т.п., или накладными зарядами.
Предпочтительно, если для трубопроводов диаметром от 1000 до 1100 мм ширина подготовленного дна (2) траншеи составляет от 2,3 до 2,8 м.
Углубления (3) дна (2) траншеи предпочтительно засыпаются грунтом отвала, содержащим не менее 30% несвязного минерального заполнителя, что обеспечивает большую устойчивость грунта.
По подготовленному дну (2) траншеи осуществляется сплошная укладка мешков (4) с песком. Мешки (4) изготавливаются из полиэфирных нитей по ГОСТ 30090 (длина 80 см, ширина 46 см, масса с песком 50 кг), что гарантирует срок их службы не менее 40 лет, а наполнение их песком является экономически выгодным.
На подготовленное дно (2) траншеи с мешками (4) с песком укладывают трубопровод (5), заключенный в изоляционное покрытие (6).
Далее поверх трубопровода (5) осуществляют укладку охватывающих его перемычек (7) из мешков (4) с песком. Перемычки (7) укладываются в форме призм, основания которых должны быть вытянуты в сторону уклона для увеличения устойчивости. Предпочтительно, если для трубопроводов диаметром от 1000 до 1100 мм шаг L укладки перемычек (7) составляет от 18 до 22 м. Высота перемычек (7) предпочтительно выбирается такой, чтобы заглубление от поверхности (8) земли составляло примерно 0,3 м.
Далее производят засыпку траншеи минеральным грунтом (9) отвала. Засыпка должна производиться бульдозером или одноковшовым экскаватором при работе с анкеровкой механизмов, причем грунт засыпки до верха траншеи не должен содержать твердых включений размером более 300 мм.
Поверх минерального грунта (9) насыпают почвенно-растительный слой (10) грунта.
Заявляемый способ обеспечивает высокую степень защиты от вымывания грунта в области вокруг трубопровода, проложенного в скальных и полускальных грунтах, и, следовательно, его большую устойчивость и защиту от абразивных частиц грунта. Кроме того, использование в качестве перемычек, защищающих от вымывания, мешков с песком является экономически выгодным и не требует применения дополнительных средств, для их фиксации в траншее, типичных для прототипа и других, известных из уровня техники решений.