Бесподъёмная укладка трубопроводов

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

Введение

Бесподъёмная укладка трубопроводов - укладка труб без предварительного подъёма и надвигания их на траншею. Бесподъёмная укладка трубопроводов состоит из монтажа и выкладки непрерывной нитки трубопровода на грунт по проектной оси трассы, проходки траншеи непосредственно под трубопроводом, постепенного самопроизвольного опускания трубопровода в траншею под действием силы тяжести.

При бесподъёмной укладке трубопроводов применяют экскаватор-трубозаглубитель, оснащённый наклонными, зеркально расположенными по отношению друг к другу рабочими органами, разрабатывающими и извлекающими грунт из-под трубопровода с двух сторон.

Обычно используют экскаватор с рабочими органами роторного типа. В тех случаях, когда работа роторного экскаватора-трубозаглубителя невозможна или затруднена (на липких грунтах, на резко пересечённой местности, требующей проходки траншей переменной глубины, и т.д.), его заменяют двумя одноковшовыми экскаваторами, снабжёнными наклоняемыми стрелами, располагаемыми по разные стороны трубопровода.

Бесподъёмная укладка трубопроводов может быть применена как при укладке трубопровода из труб с заводской (или базовой) изоляцией, так и при укладке неизолированных труб. В последнем случае очистные и изоляционные работы выполняют либо до прохода экскаватора-трубозаглубителя, либо после него комбинированной очистно-изоляционной машиной с применением полимерных лент. Такая машина входит в состав единого технологии, комплекса (с экскаватором-трубозаглубителем) и движется сразу за ним, используя зависание трубопровода в верхнем пространстве траншеи.

 

 

1. Обзор существующего оборудования

При реализации бесподьемного способа можно выделить три основные технологические схемы:

I схема - совмещенная  бесподъемная укладка, предусматривающая  одновременную сплошную очистку и изоляцию трубопровода с его укладкой.

II схема - раздельная бесподъемная укладка, которая предусматривает укладку трубопровода после предварительной очистки и изоляции.

III схема - предусматривает бесподьемную укладку трубопровода из труб, изолированных в заводских условиях с изоляцией стыков в момент укладки.

Разработку траншеи экскаватором-заглубителем можно начинать с торца плети или в любой месте трубопровода.

При заглублении с торца экскаватором-трубозаглубителем следует разработать траншею на полный профиль не менее чем за 5 м до торца трубопровода (рис. 1.1,а, табл.2). Уменьшение этого расстояния до 1,5-2 м допускается лишь при наличии какого-либо естественного или искусственного препятствия.

Заглубление экскаватора-трубозаглубителя в любом месте нитки трубопровода допускается:

• при переходе от традиционной подъемной укладки подземных трубопроводов к бесподъемной;
• при переходе от подземной, наземной укладки и с частичным заглублением к бесподъемной укладке подземного трубопровода.
• Заглубление двухроторного экскаватора-трубозаглубителя рекомендуется производить:
• путем опускания последовательно двух половин землеройного рабочего органа при помоги трубоукладчика в отрытую заранее траншею (рис. 1.1,б);
• самозаглублением роторов за 15-25 м от торца отрытой ранее траншеи при отсутствии трубоукладчика или другого грузоподъемного механизма (рис. 1.1,в).

Рис 1.1. Заглубление экскаватора-трубозаглубителя:

а – с торца плети; б – в отрытую заранее траншею; в-самозаглублением роторов

Заканчивать бесподъемную укладку трубопровода рекомендуется на торце плети или в любом месте непрерывной нитки трубопровода: при наличии "перехода” и при выходе из строя экскаватора-трубозаглубителя и вынужденном прекращении бесподьемной укладки. Углубление двухроторного экскаватора-трубозаглубителя на торце плети рекомендуется выполнять по схемам, приведенным на рис. 1.2,а,б и по табл.3, а такие в любом месте непрерывной плети по рис.1.2,в.

При запланированном переходе на одной плети от бесподьемной раздельной укладки к совмещенной укладке трубопровода при помощи трубоукладчиков в заранее отрытую траншею (рис.1.3, табл.4) рекомендуется прекратить нанесение изоляционных покрытий не менее чем за 40 и 60 м соответственно для трубопровода диаметром 1230 и Г420 мм до торца отрытой обычным способом траншей (параметр- "а", см. на рис.1.3,а).

Рис. 1.2. Углубление двухроторного экскаватора-трубозаглубителя:

а,б-на торце плети трубопровода; в-в любом месте непрерывной плети; I-трубоукладчик; 2-экскаватор-труб о заглубит ель; 3-бульдозер

Изоляционно-укладочная колонна продвигается за торец траншеи, выкладывая плеть на бровке траншеи. При этом продвижении расстояние между изоляционной машиной и торцом траншеи должно составлять не менее 10 м как показано на рис.1.3б,в.

Экскаватор-трубозаглубитель продолжает укладку трубопровода до предельного минимального расстояния между торцами траншеи, определяемого возможностью ухода от трубопровода экскаватора-трубозаглубителя после выглубления на месте (рис.1.3,г и табл.4). Затем необходимо со стороны изоляционно-укладочной колонны разровнять отвал, образованный экскаватором-трубозаглубителем.

Рис. 1.3. Переход от бесподьвиной укладки к совмещенной традиционной при помощи трубоукладчика:

1-сваренная плеть трубопровода; 2-заизолированный участок трубопровода; 3-участок трубопровода, улаженный в проектное положение; 4-одноковшовый экскаватор; 5-краны-трубоук-лдчики; 6-очистно-изоляционная машина; 7-экскаватор-трубозаглубитель; 8-бульдозер

 

Изоляционно-укладочную колонну задним ходом возвратить к месту прекращения наложения изоляционного покрытия. Перемычку между траншеями следует разработать одноковшовым экскаватором (рис.1.3,д), в которую укладывается готовый участок плети трубопровода, а затем она засыпается.

При запланированном переходе от бесподъемной совмещенной укладки к обычной следует выполнять такие операции:

• трубоукладчики в зоне торца траншеи, разработанной обычным экскаватором, смещают трубопровод на проектную ось; минимальное расстояние между торцом траншеи и экскаватором-трубозаглубителем при выполнении этой операции должно быть не менее 120-150 м;
• очистно-изоляционная машина, перемещающаяся за трубозаг-лубителем, прекращает нанесение покрытия за 4С-6С м от торца траншеи, двигаясь следом за работающим экскаватор ом-труб о заглуби тел ем;
• после выглубдения экскаватора-грубозагдубителя (за 15 -35 м в зависимости от категории грунта) производят разравнивание отвала бульдозером, и изоляционно-укладочная колонна возвращается к месту прекращения изоляционных работ;
• перемычку между траншеями разрабатывают одноковшовыми экскаваторами и начинают совмещенную укладку обычным способом.

 

 

 

 

2. Расчет основных параметров технического средства

На участках трассы, где по условиям прокладки трубопровода требуется его пригрузка, но вместе с тем несущая способность грунтов обеспечивает возможность прохода по трассе строительной техники, допустимо применение бесподъемного способа укладки (метода "подкопа"), см. рис. 2.1.

Подлежащую спуску плеть сваривают либо из обетонированных труб, либо из обычных (с последующей навеской кольцевых пригрузов). Монтаж плети может осуществляться как непосредственно над осью будущей траншеи, так и в более удобном месте, расположенном поблизости; в последнем случае должна быть предусмотрена промежуточная перекладка плети к месту предстоящего "подкопа" путем протаскивания или боковой надвижки.

Сам процесс заглубления плети происходит за счет выемки грунта из-под трубопровода и осуществляется под действием ее собственного веса (без использования трубоукладчиков). Разработку грунта производят с помощью экскаваторов-трубозаглубителей. Устойчивость стенок траншеи против обрушения обеспечивается путем назначения соответствующей крутизны откосов.

Для защиты укладываемого трубопровода от механических повреждений трубозаглубителем последний должен быть снабжен системой автоматического регулирования и управления. С этой же целью дополнительно рекомендуется применять инвентарные защитные щиты.

Рис. 2.1. Схемы укладки- трубопровода бесподъемным способом ("подкопом"):

а - расчетно-технологическая схема укладки за один проход;

б - расчетная схема поэтапного спуска, за два прохода.

Напряжения изгиба (s1) в трубопроводе при бесподъемном способе укладки применительно к сечению, расположенному в зоне забоя, определяются как

                                                         (8.2)

где: EJ - изгибная жесткость трубопровода (с учетом покрытия);

hT - глубина траншеи;

q - вес единицы длины трубопровода;

W - момент сопротивления поперечного сечения труб (без учета покрытия).

При необходимости снизить напряжения изгиба в укладываемом трубопроводе следует применять ступенчатую схему "подкопа", выполняя работы в две стадии: сначала на глубину, равную половине hT, а затем - на оставшуюся половину (рис. 1б). Напряжения изгиба при этом уменьшаются в 1,41 раза.

Дополнительно уменьшить напряжения в укладываемом трубопроводе можно за счет применения модифицированной ступенчатой схемы, в которой должны быть строго регламентированы следующие технологические параметры:

расстояние между забоями 1, назначаемое в пределах:

                                                   (8.3)

глубину копания на головном забое h', определяемую как h'=hT-h1:

h'=0,38hT                                                                                                   (8.4)

глубину копания на заднем забое h1:

h1=0,62hT                                                                                                   (8.5)

Напряжения изгиба (s') в этом случае будут составлять

                                                   (8.6)

т.е. они окажутся в 2,3 раза меньшими, чем при одноэтапном "подкопе".

 

 

 

Заключение

В заключение хотелось бы отметить, что бесподъёмная укладка трубопроводов сокращает общее число машин и численность обслуживающего персонала, улучшает условия труда, повышает качество укладочных работ. Увеличивается и надёжность прокладки трубопровода, т.к. при этом способе снижаются нагрузки на трубопровод в процессе его укладки, создаются лучшие условия для контроля качества изоляции и обеспечиваются условия для немедленного исправления обнаруженных дефектов.

Повышению надёжности способствует также укладка трубопровода на свежее дно траншеи и немедленная засыпка его неслежавшимся разрыхлённым грунтом.

При бесподъёмной укладке трубопроводов исключается касание боковой поверхностью трубопровода стенок траншеи при укладке труб на искривлённых участках.

 

 

 

Список источников и литературы

1. Минаев В. И., Лисивенко А. И., Строительство трубопроводов с использованием способа бесподъёмной укладки, М., 1976.
2. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Комплексная технология и организация. СП 34-112-97. Инжиниринговая научно-исследовательская компания. Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов и объектов ТЭК. М.: 1997.
3. Рекомендации по производству работ при строительстве магистральных трубопроводов диаметром 1220 - 1420 мм потоком с использованием способа бесподъемной прокладки. Р 498-83. М.: «ВНИИСТ» 1984.
4. Баталин Ю.П., Березин B.Л., Телегин Л.Г., Курепин Б.Н. Организация строительства магистральных трубопроводов. М. «Недра». 1980.
5. Березин B.Л., Телегин Л.Г. Аникин Е.А. Методические указания по расчету трубопроводов на прочность при строительстве. МИНХ и ГП им И.М. Губкина. 1974.
6. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М. «Недра». 1985.