Подводные переходы

 

Федеральное агентство по государственным резервам

Федеральное государственное  образовательное учреждение

Торжокский  политехнический колледж

 

 

 

ПОДВОДНЫЕ ПЕРЕХОДЫ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

КП.130502.Н-30.11.ПЗ

 

 

 

 

Студент   (Захаров М.А.)

Консультант (Матвеева А.А.)

 

 

2011

 
СОДЕРЖАНИЕ

Лист

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Общая часть 6

1. Общие сведения о подводных трубопроводах и требования к их проектированию 6
2. Конструктивные схемы подводных переходов 8
3. Земляные работы при сооружении подводных трубопроводов 11
4. Сварочно-монтажные работы при сооружении подводных трубопроводов 20
5. Очистка, изоляция, футеровка и балластировка подводных трубопроводов 22
6. Способы укладки подводных трубопроводов 27
2. Расчетная часть 35
1. Расчет устойчивости подводного перехода, выбор балластирующих грузов 35
2. Расчет толщины стенки подводного трубопровода 37
3. Заключительная часть 39
1. Техника безопасности при строительстве подводных переходов 39
2. Охрана окружающей среды при строительстве подводных переходов 43

Список использованой  литературы 46

ВВЕДЕНИЕ

В общем случае магистральный трубопровод может  быть определен как инженерно-техническое  сооружение, предназначенное для непрерывного регулируемого транспорта на значительные расстояния больших количеств газа, нефти, нефтепродуктов. Любой магистральный трубопровод характеризуется следующими основными признаками:

-большим диаметром;

-большим давлением;

-большой протяженностью;

-наличием перекачивающих  станций.

Структура и  развитие газопроводной сети в РФ определяются географическим размещением  районов добычи газа и ее потребителей. Основное требование к транспортировке  газа – рациональное освоение ее потоков (т.е. сооружение газопроводов достаточной пропускной способности).

Сооружение  магистральных газопроводов превратилось в самостоятельную отрасль строительства  с особой технологией, специальными строительными машинами и материалами.

Строительство магистральных трубопроводов осуществляется  в различных природно-климатических зонах страны, в том числе и в труднодоступных районах со сложными грунтовыми условиями.

При строительстве  магистральные трубопроводы пересекают большое количество естественных и  искусственных препятствий. Такие пресечения называют переходами. В зависимости от вида препятствий переходы подразделяются на подводные, воздушные и подземные.

Проектирование  различных переходов осуществляется одновременно с разработкой общего проекта линейной части магистрального трубопровода на основе материалов предварительно проведенных изысканий. Основной целью изысканий является выбор места перехода и определение объема инженерно-геологических работ. В данном курсовом проекте рассматриваются переходы магистральных газопроводов через естественные препятствия (реки).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЩАЯ  ЧАСТЬ

1.1 Общие сведения о подводных трубопроводах и требования к их проектированию

Подводным переходом  называется гидротехническая система сооружений одного или нескольких трубопроводов, пересекающая водные преграды, при строительстве которой применяются специальные методы производства подводно-технических работ. К подводным следует относить трубопроводы, уложенные по дну или ниже отметок дна водоема.

Трубопроводы, прокладываемые на пойменных участках рек, следует также относить к категории подводных, т.к. при эксплуатации во время паводка они будут находиться под водой. При проектировании и строительстве таких трубопроводов необходимо соблюдать те же требования, что и при сооружении подводных трубопроводов.

Трубопроводы, прокладываемые через ручьи и  речки шириной до 10 м, глубиной менее 1,5 м не относятся к подводным переходам, т.к. при их сооружении и ремонте не требуется специальное подводно-техническое оборудование.

В состав подводного перехода входят:

- участок основной и резервных ниток, ограниченный для многониточных переходов запорной арматурой, установленной на берегах водоема, а для однониточных – горизонтом высоких вод (ГВВ), не ниже отметок 10% обеспеченности;

- берегоукрепительные сооружения, предназначенные для предохранения трубопроводов от размывов, оползней и т.д.

- сооружения для регулирования русловых деформаций в районе перехода;

- защитные сооружения от аварийного выхода перекачиваемых продуктов;

- информационные знаки ограждения охранной зоны ПП на судоходных и сплавных водных путях;

- вертолетные площадки;

- специальные защитные сооружения, предотвращающие повреждения трубопровода тормозными устройствами плотов, якорями на судоходных и сплавных реках;

- плановые магистрали (базисные линии для наблюдения за размывом берегов, базисы, по концам которых устанавливаются угломерные инструменты, контрольные отводы и другие устройства, закрепленные на местности долговременными опорными знаками).

Трубопроводы  на подводных переходах через реки и водоемы классифицируются по различным признакам. Главными из них являются ширина и глубина водной преграды.

Граничная длина  подводного перехода определяется из следующих факторов:

- для многониточных  переходов - участок, ограниченный камерами пуска приёма ОУ, установленных на берегах;

- для однониточных  переходов - участок, ограниченный  запорной арматурой и уровнем вод не ниже отметок 10 % обеспеченности.

В соответствии со СНиП 2.05.06-85  подводные переходы через водные преграды в зависимости от условий работы, диаметра трубопровода и судоходности водной преграды относятся к категориям I, II и В.

В соответствии со СНиП 1.02.07-87 подводные переходы подразделяются по группам сложности в зависимости от ширины водного объекта (таблица 1).

 

 

 

 

Таблица 1- Группы сложности подводных переходов

Группа сложности

Характеристика  условий пересече- ния водного  объекта

Малые переходы     Средние переходы     Большие переходы

Ширина зеркала  воды в межень для створа пересечения  трассой до 30 м при средних глубинах 1,5 м. Ширина зеркала  воды в межень для створа пересечения  трассой от 31 м до 75 м при  средних глубинах 1,5 м. Ширина зеркала  воды в межень для створа пересечения  более 75 м. Ширина зеркала  воды в межень для створа пересечения  менее 75 м, но зона затопления которых составляет более 500 м (10% вероятности  пре- вышения уровня воды при 20 – дневном стоянии)

 

1.2 Конструктивные схемы подводных переходов

Подводный переход, как правило, представляет в плане двух- или  трех трубную систему. Число труб может быть и большим.

При меженном (среднем) уровне воды 75 м и более пересечение  водной преграды рекомендуется осуществлять с обязательной укладкой резервной  нитки трубопровода.

В порядке исключения при ширине рек более 75 м допускается  при соответствующем обосновании укладка однониточного перехода. На рисунке 1 показана схема подводного перехода.

На границах перехода устанавливаются отключающие  устройства 1 (задвижки на нефтепроводах, краны на газопроводах). Резервную  нитку 3 подключают к основной 2 и  обычно включают в работу при возникновении аварийной ситуации на основной или при капитальном ее ремонте.

Подводный трубопровод  заглубляется в грунт ниже возможной  границы размыва дна реки и  ее берегов. В этом случае не производится крепления дна; берега же реки обычно закрепляются. Если же трубопровод не может быть уложен ниже границ размыва, то участки на которых возможен размыв, крепятся в обязательном порядке. В пределах длины подводного перехода желательно укладывать трубопроводы без кривых вставок предварительного гнутья, так как это усложняет условия строительства и статическую работу материала труб. Такие вставки вводят в трубопровод обычно при наличии высоких и крутых берегов (рисунок 2). Вставка 1 установлена в надводном, а 2 – в подводном береговом участке трубопровода.

Основная 2 и резервная 3 нитки  уложены в траншеях, которые засыпаны грунтом. Иногда с целью повышения  надежности трубопровода над ними делают каменную отсыпку или укладывают железобетонные плиты, которые предохраняют трубы от механического повреждения.

Рассмотрим основные элементы конструкций поперечного сечения  трубопровода.

Подводный трубопровод в  поперечном сечении может оформляться различными способами, в зависимости от назначения. Нефте- и нефтепродуктопроводы обычно только изолируют и покрывают футеровкой (рисунок 3, а), а иногда применяют двухтрубную конструкцию (рисунок 3, г). Газопроводы могут сооружаться в виде однотрубной (рисунок 3, б, в) и двухтрубной (рисунок 3, г) конструкции.

При первой схеме (рисунок 3, а) трубу 1 покрывают изоляцией 2 и футеровкой 3. При схеме (рисунок 3, б) трубу 1 покрывают изоляцией 2, футеровкой 3, а затем навешивают  утяжеляющие грузы 4 и скрепляют их болтами 5. Балластировка может производиться также бетоном 6 (рисунок 3, в).

Двухтрубная система (рисунок 3, г) с заполнением межтрубного пространства представляет собой две трубы 1 и 7, расположенные одна внутри другой. Пространство между ними заполняется цементно-песчаным раствором 6 или иным тяжелым заполнителем, свободно проникающим в межтрубное пространство. При этом применение утяжеляющих грунтов не требуется. Наружную трубу 7 покрывают изоляцией 8. Для протаскивания внутренней трубы ее оснащают катками 9.

1.3 Земляные работы при сооружении подводных трубопроводов

Подводное исполнение переходов предполагает значительный объем земляных работ. По данным различных источников, стоимость подводных земляных работ составляет от 50 до 70 % стоимости строительства ПП.

В состав земляных работ входят:

− срезка крутых береговых склонов;

− разработка траншей на русловых, береговых и пойменных участках;

− засыпка траншей;

− укрепление берегов;

− устройство водоотводных канав, перемычек;

− планировка береговых  строительных площадок и др.

Технология  устройства подводных траншей для трубопроводов отличается от технологии подводных земляных работ при строительстве других гидротехнических сооружений, так как подводные траншеи представляют собой узкопрофильную выемку, направленную поперек течения. Эти особенности производства земляных работ при строительстве подводного трубопровода обусловливают применение специальных машин и оборудования.

Выбор и рациональное использование технических средств для разработки подводных траншей на реках и водоемах зависят от грунтовых условий по трассе перехода, глубины грунтозабора, объемов работ и возможностей доставки техники на строительный объект.

Подводные переходы магистральных нефтепроводов, строительство которых осуществляется в различных геологических условиях, характеризуются большим разнообразием грунтов, слагающих русла рек в зоне заглубления трубопроводов. На переходах встречаются грунты смешанного типа. В остальных случаях в пределах русла реки грунты однородного

состава представлены в основном песками различной крупности, песчано-гравелистыми и гравелисто-галечниковыми отложениями.

Оборудование для подводной  разработки грунта в зависимости  от принципа силового воздействия на грунтовой массив подразделяется на три вида.

К механическому  оборудованию относятся многочерпаковые, штанговые и грейферные земснаряды, канатно-скреперные установки, скалодробильные и скалоуборочные машины, экскаваторы и др.