При проектировании подводных переходов через водные преграды разработчики опираются на данные гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий с учетом специфики эксплуатации в данном районе ранее построенных подводных переходов, существующих и проектируемых гидротехнических сооружений, которые могут оказать влияние на режим водной преграды в месте перехода, планируемых дноуглубительных работ, а также на требования по охране водных ресурсов.
В мировой практике строительства подводных переходов наиболее широкое применение получили методы их прокладки, которые условно можно разделить на две группы: траншейные и бестраншейные. Одним из самых распространенных методов строительства подводных переходов является траншейный метод (рис. 2.1). Он включает в себя подводную разработку траншеи специальной землеройной техникой (земснаряды, грунтососы, гидромониторы, скреперы и т. д.) и одновременно с этим подготовку дюкера. Применяются три основных метода укладки трубопровода в подводные траншеи: протягивание по дну; погружение с поверхности воды трубопровода полной длины и укладка с плавучих средств и опор.
Подводная трубоукладка. Как это делается?
Каждый из перечисленных методов укладки имеет свои недостатки, основным из которых является большой объем подводно-технических и земляных работ, связанных с разработкой траншеи, однако при определенных условиях имеют ряд преимуществ. Чаще всего траншейный метод строительства подводных переходов применяется в случаях невозможности использования бестраншейных методов, характеризующихся рядом ограничений.
В настоящее время широкое распространение получили бестраншейные методы строительства подводных переходов магистральных трубопроводов: наклонно направленное бурение, микротоннелирование, тоннелирование, вантовые и др.
При использовании бестраншейных технологий строительства подводных переходов отсутствуют недостатки традиционных методов, уменьшается неблагоприятное воздействие на окружающую среду, в том числе гидрологию водоемов, повышается надежность трубопровода.
Строительство подводных переходов методом наклонно направленного бурения (ННБ), в зависимости от характеристик водных преград, технических характеристик используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров протаскиваемого трубопровода, осуществляется по различным технологическим схемам. Общими для всех технологических схем являются основные этапы ННБ:
а) бурение пилотной скважины;
б) расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;
в) протягивание трубопровода в разрабатываемую скважину.
Рис. 2.1 — Строительство подводных переходов траншейный методом и методом микротоннелированием
Данный метод позволяет обеспечить высокую надежность построенного объекта; сохранение природного ландшафта и экологического баланса в месте проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов; значительное уменьшение риска аварийных ситуаций и, как следствие, гарантию длительной сохранности трубопроводов в рабочем состоянии.
Укладка подводных трубопроводов
Применение ННБ имеет ряд ограничений: сложные инженерно-геологические условия, большая протяженность перехода и диаметр укладываемой трубы.
В России были построены единичные переходы протяженностью более 1000 м с диаметром труб не более 1020 мм. Основная масса построенных переходов диаметром труб 1020-1420 мм имеет протяженность не более 500-700 м. Другим ограничением метода ННБ являются сложные геологические условия: галечниковые грунты, грунты с включением валунов, карстовых полостей, скальные, илистые грунты. Эти факторы в совокупности с конструктивными параметрами буровых установок и технологии бурения определяют возможность или невозможность строительства того или иного объекта методом ННБ.
Метод микротоннелирования (рис. 2.1) основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционного управляемого проходческого щита. Микротоннельный щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.
Преимуществами микротоннелирования (так же как и метода ННБ) является отсутствие отрицательного воздействия на русловые процессы пересекаемой водной преграды; надежная защита руслового участка подводных переходов трубопровода от размыва и высокая степень защиты трубопровода от механических повреждений, обеспечиваемая прокладкой трубопровода на глубине не менее 7 м от дна и значительно ниже линии предельного размыва русла реки; сохранение экологического баланса в месте проведения работ; отсутствие воздействия на режим судоходства и пр.
Однако микротоннелирование имеет следующие сложности при проходке:
а) в трещиноватых доломитах есть большой риск заклинивания трубного става, в связи с относительно высокой прочностью породы и опасностью возникновения неравномерного горного давления;
б) на границе перехода из прочных пород в зону карстового образования при малейшем отклонении щита от заданной траектории резко возрастают усилия продавливания всего трубного става (заклинивание), при превышении которых будет происходить разрушение секций трубного става;
в) при преодолении карстовых участков возникает большая степень риска отклонения трубного става от проектной траектории прокладки микротоннеля, что повлечет за собой изменение проектного положения и расчетной схемы трубопровода;
г) стандартная конструкция труб не предусматривает связи растяжения в стыках, поэтому заклинивание может привести к раскрытию стыка и прорыва грунта в микротоннель при проходке в слабых грунтах.
При сооружении подводных переходов тоннельным методом используют щитовую проходку защитного кожуха-обделки, состоящего из отдельных колец, которые, в свою очередь, собираются из блоков — сегментов (или тюбингов) под защитой проходческого щита. Для продвижения проходческого комплекса в конструкции щита предусматриваются щитовые домкраты, которые отталкиваются от каждого вновь собранного кольца обделки, тем самым разрабатывая грунт и освобождая место для монтажа следующего кольца обделки. При проходке тоннеля производится первичное и контрольное нагнетание, в результате которого заполняются возможные трещины и пустоты вокруг обделки тоннеля.
Преимущества тоннельного метода прокладки схожи с преимуществами метода микротоннелирования, но при сравнении этих двух методов оказывается, что у первого отсутствуют недостатки, присущие методу микротоннелирования. Тем не менее негативное воздействие на подводный переход окружающего грунта, изменение инженерно-геологических условий, к примеру, образование или развитие карстовых полостей, может нарушить целостность сооружения и привести к серьезным экологическим последствиям. Во избежание возможных негативных последствий требуется разработка специальных мероприятий и технических решений, предотвращающих аварийные ситуации при строительстве и способствующих нормальной эксплуатации сооружения и сохранению окружающей среды.
Целесообразность применения того или иного метода строительства подводных переходов определяется с учетом анализа всех возможных факторов, существенно влияющих на надежность и безопасность трубопровода. Причем в рамках одного проекта строительства могут применяться практически все методы прокладки подводных переходов трубопровода.
Таким образом, при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов необходимо уделять особое внимание сооружаемым подводным переходам, учитывать срок их эксплуатации, изменения микроструктуры металла во времени, воздействие циклических нагрузок на изменение физико-механических свойств стали; разрабатывать методы и способы, повышающие надежность подводных переходов трубопровода, что увеличит срок их безотказной работы.
Источник studbooks.net115. Какими способами происходит строительство подводных переходов газопроводов? Выберите два варианта ответа.
Вопрос администрации
Тесты с ответами и комментариями, без рекламы.
Панель авторизации
Вход в систему
Вход в личный кабинет
Регистрация в системе
Инструкция по пользованию сайтом
В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться
Здравствуйте,
Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз.
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы, попадете на главную страницу.
«Главная» — отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» — выпадет список разделов, нажав на один из них, попадете в раздел интересующий Вас.
На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.
«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.
В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.
- Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
- Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
- Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
- Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.
На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.
Подводные переходы газопроводов
Подводные трубопроводы сооружают при пересечении рек, водохранилищ, озер, морских акваторий. К подводным относятся и трубопроводы, прокладываемые в болотах, сложенных слабонесущими грунтами, не допускающими прохождения по ним обычной техники. Границы подводного перехода определяются уровнем воды в водоёме 10% обеспеченности.
Подводные трубопроводы, полностью пересекающие водную преграду в составе трубопроводов, называют переходами трубопроводов через соответствующую водную преграду.
Рис. 6.3. Схема подводного перехода
Все подводные трубопроводы классифицируются следующим образом:
1. По глубине погружения Н
ü особо глубоководные Н > 400 м;
ü средней глубины 10 < H £ 40 м;
ü мелководные Н £ 10 м.
2. По внутреннему давлению
ü высокого давления Р ³ 12 кг/см 2 ;
ü низкого давления Р £ 12 кг/см 2 ;
3. По виду транспортируемого продукта
4. По виду укладки на дне водоёма
ü по дну без заглубления;
ü по дну с заглублением;
ü по дну с заглублением с грунтовым или каменным;
ü выше дна с закреплением на опорах или поплавках.
5. По числу параллельно проложенных труб
6. По характеру воздействия перекачиваемого продукта на окружающую среду
ü особо неблагоприятное;
По конструкции подводные трубопроводы подразделяют на заглубленные трубопроводы (укладываются ниже дна), незаглубленные (на дне) и погруженные (выше дна). Наиболее распространенной является укладка труб по заглубленной схеме, позволяющей надёжно защитить их от внешних силовых воздействий.
Створы переходов через реки надлежит выбирать на прямолинейных устойчивых плесовых участках с пологими неразмываемыми берегами при минимальной ширине заливной поймы.
Надёжная работа подводных переходов в течение расчётного срока их эксплуатации обеспечиваются выбором обоснованного решения о заглублении трубопровода в русловой части и на береговых её участках, а также соответствующих конструктивных решений.
В настоящее время для оценки возможных деформаций русла рек и берегов рек в створах трубопроводов применяют гидролого-морфологическую теорию руслового процесса. Результаты обследования большого числа нефте- и газопроводов показали, что всё многообразие размывов трубопроводов, встречающихся на практике, можно отнести к следующим типам: размывы в средней части русла и размывы прирезных и береговых участков. На разных участках рек эти размывы происходят по разным причинам, которые изучает наука гидрология.
Подводный переход, как правило, представляет в плане двухтрубную систему. При меженном уровне воды 75 м и более пересечение водной преграды по СНиП 2.05.06-85 рекомендуется осуществлять с обязательной укладкой резервной нитки трубопровода. Иногда допускается, при соответствующем обосновании, укладка однониточного перехода.
Подводный трубопровод заглубляется в грунт ниже возможной границы размыва дна реки и её берегов. В этом случае не производится крепление 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, т.к. это усложняет условия строительства.
Иногда с целью повышения надёжности трубопроводов над ними делают каменную отсыпку или укладывают железобетонные плиты, которые предохраняют трубы от механического повреждения. Подводные газопроводы обычно изолируют, покрывают футеровкой и навешивают пригруза.
Все работы по сооружению подводных переходов подразделяются на подготовительные и основные.
К подготовительным работам относятся: геодезические и гидрометрические работы, связанные с промерами глубин в створе перехода и определением скоростей потока, планового положения траншей; подготовка спускных дорожек; футеровка и балластировка трубопровода и т.д. Трубопроводы, подготовленные к укладке под воду, размещают обычно на берегу на специальных спусковых дорожках, которые служат для спуска трубопровода с берега в подводную траншею.
Выбор типа дорожки зависит от вида грунта и веса трубопровода. Трубопроводы футеруют деревянными рейками для предохранения изоляции от повреждений при укладке. Балластировка трубопровода производится при его положительной плавучести в заполненном продуктом состоянии. Балластировку выполняют чугунными и железобетонными отдельными грузами и в виде сплошных покрытий бетоном или асфальтобетоном.
Трубопровод, расположенный в подводной траншее, подвергается воздействию различных нагрузок. Под устойчивым состоянием подводного трубопровода понимается такое состояние, при котором он будет находиться в покое при самой неблагоприятной комбинации силовых воздействий, стремящихся вывести его из устойчивого положения. Такими силами и воздействиями являются: выталкивающее усилие, определяемое по закону Архимеда, горизонтальная и вертикальная составляющие гидродинамического воздействия потока, силы упругости трубопровода, сжимающее или растягивающее продольное усилие, возникающее при протаскивании трубопровода или воздействие изменения его температурного режима и внутреннего давления. Условие устойчивости не засыпанного грунтом трубопровода на сдвиг записывается в виде:
где Рх – горизонтальная составляющая силового воздействия потока;
kус – коэффициент устойчивости на сдвиг, принимаемый равным 1,15; Б – вес балласта в воде; Q – вес единицы длины трубы с учётом изоляции, футеровки и продукта, заполняющего трубу; kув – коэффициент устойчивости на всплытие, принимаемый равным 1,1; А – выталкивающая Архимедова сила; Ру – вертикальная составляющая силового воздействия потока; qи – сила, возникающая вследствие упругого изгиба трубопровода по заданной кривой; qн – сила, обусловленная наличием продольной растягивающей силы в искривленном трубопроводе при его протаскивании по дну траншеи; fтр – коэффициент трения трубопровода о грунт, принимаемый равным .
Вес балласта на единицу длины трубопровода может быть установлен по выше приведенной формуле. Основные расчётные случаи:
1. Трубопровод прямолинейный, течение отсутствует
2. Трубопровод прямолинейный при наличии течения
3. Трубопровод искривлен по профилю перехода, течение отсутствует
4. Трубопровод искривлен по профилю перехода при наличии течения
5. Общий случай (при протаскивании)
Если Б окажется отрицательным, то балластировка не требуется, при положительной Б трубопровод нужно балластировать.
В этих формулах сила qи определяется по формуле:
где EJ – жесткость трубы; f – стрелка прогиба искривленного участка трубопровода; lкр – длина криволинейного участка подводного перехода.
Сумма сил определится следующим образом:
где Тр – расчётное тяговое усилие при протаскивании трубопровода (определяется методом последовательного приближения).
При строительстве подводных переходов выполняют значительный объём земляных работ, связанных с устройством траншей. Эти работы ведутся с помощью специальных землеройных машин. Береговые траншеи разрабатывают с помощью одноковшовых экскаваторов, оборудованных обратной лопатой. Русловая часть перехода разрабатывается земснарядами. Время окончания земляных работ должно, как правило, совпадать с временем окончания подготовки трубопровода к укладке в подводную траншею, чтобы не произошло заиливание траншей.
При глубине водоёмов не более 2¸3 м и незначительной их ширине (до 200 м) для устройства траншеи в русловой части можно использовать экскаватор, установленный на барже или понтоне соответствующей грузоподъёмности. Широко распространена на практике разработка подводных траншей канатно-скреперными установками.
Ширину подводных траншей по дну следует назначать с учётом режима водной преграды, методов разработки траншеи, необходимости водолазного обследования, способа укладки трубопровода. Крутизну откосов подводных траншей следует назначать в соответствии с требованиями СНиП III-42-80.
Подготовленный к укладке в подводную траншею переход представляет отрезок или несколько отрезков трубопровода, общая длина которых на несколько десятков метров превышает ширину водной преграды между урезами воды. Сваренный в нитку, заизолированный и футерованный, утяжеленный грузами и оснащенный необходимыми приспособлениями трубопровод устанавливают в исходном перед укладкой положении. Операция по укладке является основной, завершающей большой объём подготовительных работ. Существует много способов и схем укладки трубопроводов в подводные траншеи. Все они могут быть разбиты на три способа: протаскивание по дну, погружение с поверхности воды трубопровода полной длины и погружение последовательным наращиванием секций трубопровода.
При первом способе трубопровод протаскивают по дну подводной траншеи с одного берега к другому с помощью троса, заранее проложенного в траншею. Этот способ позволяет выполнять укладку трубопровода, не создавая помех судоходству. Газопроводы укладывают протаскиванием обычно с одновременной заливкой внутрь него воды, чтобы трубопровод не всплыл при протаскивании, т.к. в незаполненном состоянии он обладает положительной плавучестью.
Для протаскивания трубопровода требуется обеспечить необходимое тяговое усилие. Расчётное тяговое усилие определяется из условия:
где m – коэффициент условия работы тяговых средств, принимаемый 1,1 при протаскивании лебедкой и 1,2 – при протаскивании тягачами; Тп – предельное сопротивление трубопровода на сдвиг.
Предельное сопротивление при строгании трубопровода с места будет самым большим и определяется в общем случае из условия:
где qi – вес единицы длины снаряженного трубопровода; jр – расчётный угол внутреннего трения грунта; i – длина части окружности трубы, врезающейся в грунт; lтр – длина протаскиваемого трубопровода; Епас – пассивный отпор грунта врезающимися в него неровностями на поверхности трубы. Если протаскивается трубопровод с гладкой поверхностью, то Епас = 0.
Суть способа укладки с поверхности воды заключается в следующем. Полностью подготовленный к укладке трубопровод устанавливают на плаву над подготовленной заранее траншеей, а затем погружают на её дно путем заполнения водой.
Метод погружения трубопровода с поверхности воды последовательным наращиванием секций трубопровода применяется при переходах водных преград большой протяженности. В этом случае укладка трубопровода производится с помощью специального трубоукладочного судна, которое закрепляется на якорях.
Известны специальные способы прокладки магистральных трубопроводов через водные преграды:
· постепенного заглубления – обетонированный трубопровод укладывают на спланированное дно водоёма, сложенное рыхлыми породами; по трубопроводу несколько раз проходит (вперед-назад) самоходный трубозаглубитель гидравлического, механического или гидромеханического типа, послойно удаляя из под него грунт; трубопровод под действием собственного веса погружается на дно водоёма (на проектную отметку); после этого он обследуется водолазами и засыпается;
· направленного бурения – с одного берега водоёма на другой методом направленного бурения под дном прокладывается труба-кожух, в которую протаскивается рабочая труба; межтрубное пространство заполняется цементным раствором или другим материалом.
Источник studopedia.ru