Подводные переходы методы строительства

Содержание

Существуют следующие методы строительства подводных переходов трубопроводов: траншейный метод; ННБ; микротоннелирование.

Из указанных методов выбор предпочтительного основывается на рассмотрении совокупности условий прохождения трассы нефтепровода и требований к переходу — инженерно-геологические условия трассы перехода; стоимость работ; ширина водной преграды.

Наиболее распространенный траншейный метод сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с достоинствами имеет ряд недостатков и в полной мере не отвечает современным требованиям, предъявляемым к надежности этих переходов.

Основным недостатком траншейного метода является большой объем подводно-технических и земляных работ, связанных с разработкой траншеи, которая, к тому же, нарушает целостность водоема, что приводит к значительному экологическому ущербу.

Магистральный трубопровод на пересечении с водной преградой прокладывают с заглублением в дно водоема. Земляные работы под водой выполняются с помощью специальной землеройной техники (земснарядов, грунтососов, гидромониторов, скреперов и т.д.). На мелких водоемах, глубина которых не превышает 2-3 м, разработку подводных траншей осуществляют с помощью экскаватора, устанавливаемого на понтоне. Применяются три метода укладки трубопровода в подводные траншеи: протягивание по дну; погружение с поверхности воды трубопровода полной длины; укладка с плавучих средств и опор.

Строительство подводных переходов через реки Хор и Тунгуска

Перед укладкой в траншею трубы сваривают, изолируют поперечные стыки, футеруют матами из деревянных реек, балластируют.

Футерование трубопровода используют в целях предохранения изоляционных покрытий при транспортировке, монтаже в секции и укладке его в траншею.

Бестраншейные методы. В настоящее время при строительстве трубопроводов все чаще при переходе через водные преграды применяется бестраншейная прокладка труб. При использовании бестраншейных технологий строительства ППМН, таких как наклонно направленное бурение и микро-тоннелирование, отсутствуют недостатки традиционных методов, уменьшается неблагоприятное воздействие на окружающую среду, повышается надежность трубопровода.

Метод наклонно направленного бурения (ННБ) для преодоления водных преград при прокладке трубопроводов в мировой практике начали применять в 1970-х годах; сейчас метод ННБ является одним из наиболее прогрессивных в строительстве подводных переходов. Диаметр трубопроводов, уложенных этим методом, увеличился до 1400 мм, а максимальная протяженность выполненного перехода достигла 1800 м.

Строительство подводных переходов нефтепроводов методом ННБ в зависимости от характеристики водных преград, технических характеристик используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.) осуществляется по различным технологическим схемам, имеющим определенные отличия.

Общим для всех технологических схем строительства ПП методом ННБ являются следующие основные этапы:

Подводные переходы. Нормы проектирования

бурение пилотной скважины;

расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;

протягивание трубопровода в разработанную скважину.

Преимущества метода ННБ:

большая надежность построенного объекта;

сокращение эксплуатационных затрат (исключаются водолазные обследования, необходимость периодических работ по ликвидации размывов берегов и ремонту берегоукреплений);

сокращение сроков строительства за счет использования высокотехнологичных буровых комплексов с большой скоростью проходки;

возможность строительства в любое время года;

сохранение природного ландшафта и экологического баланса в месте проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов;

По максимальной длине и диаметру перехода. Это ограничение связано в первую очередь с тяговыми возможностями буровых установок. С увеличением длины и диаметра скважины повышается риск обвала скважины в процессе расширения.

Метод микротоннелирования основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционного управляемого проходческого щита. Микротоннельный щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в заданном прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.

Технологический комплекс выполняемых операций по укладке трубопровода методом микротоннелирования сводится к выполнению следующих основных видов работ:

устройство стартовой шахты;

устройство приемной шахты;

монтаж технологического оборудования;

щитовая проходка с обустройством тоннеля железобетонными трубами;

сварка и предварительное гидравлическое испытание рабочего трубопровода на площадке;

устройство опор для укладки рабочего трубопровода;

протягивание трубопровода в тоннель; гидравлическое испытание трубопровода (II этап); контроль сплошности изоляционного покрытия;

забутовка межтрубного пространства (если необходимо).

Преимущества микротоннелирования. По сравнению с обычным траншейным способом метод микротоннелирования имеет следующие преимущества:

полностью отсутствующее отрицательное воздействие на русловые процессы пересекаемой водной преграды;

надежная защита руслового участка подводного перехода 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;

отсутствие ущерба биоценозу в районе строительства;

отсутствие воздействия на режим судоходства;

13.3.2 Устройство и способы сооружения подводных переходов

По способу строительства через естественные водные препятствия (реки, ручьи и протоки) ППМН подразделяются на построенные методом наклонно-направленного бурения, тоннелирования и микротоннелирования с использованием щитовой проходки, методом протаскивания в трубу-футляр («труба в трубе»), траншейным способом.

Створы переходов подводных трубопроводов должны располагаться на прямолинейных плесовых участках рек, не имеющих рукавов с пологими, неразмываемыми берегами как русел, так и долин рек, в наиболее узких местах, при минимальной ширине заливаемых пойм. Следует избегать участков рек с высокими крутыми берегами, оползневыми и неустойчивыми берегами. Створы надземных переходов следует располагать также на прямолинейных участках рек, под прямым углом, с устойчивыми крутыми ,высокими берегами. На одном из берегов должна быть площадка для монтажа трубопровода.

ППМН прокладываемые траншейным способом.

ППМН через водные преграды должны проектироваться на основании данных гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий, с учетом условий эксплуатации в районе строительства ранее построенных подводных переходов, существующих и проектируемых гидротехнических сооружений, влияющих на режим водной преграды в месте перехода, перспективных дноуглубительных и выправительных работ в заданном районе пересечения нефтепроводом водной преграды и требований по охране рыбных ресурсов.

Прокладка подводных переходов должна предусматриваться с заглублением в дно пересекаемых водных преград. Заглубление нефтепровода на участках подводных переходов должно определяться с учётом характера водной преграды, прогнозируемых передеформирований русла, берегов, поймы в период эксплуатации перехода, перспективного дноуглубления и гидротехнического строительства.

Подводные нефтепроводы на переходах в границах ГВВ не ниже 1 % обеспеченности должны рассчитываться против всплытия. Если результаты расчета подтверждают возможность всплытия нефтепровода, то должны предусматриваться:

на русловом участке перехода — сплошные (бетонные) покрытия или специальные грузы, конструкция которых должна обеспечить надежное их крепление к нефтепроводу для укладки нефтепровода способом протаскивания по дну;

на пойменных участках — одиночные грузы или закрепление нефтепроводов анкерными устройствами.

Подводные переходы нефтепроводов, прокладываемые способом ННБ

Применение способа ННБ должно определяться на основе комплексной оценки условий строительства с учетом его преимуществ и недостатков по сравнению с другими способами строительства подводных переходов.

Суть укладки трубопровода способом ННБ состоит в том, что в намеченном створе перехода с помощью специального бурового оборудования пробуривается скважина, через которую протаскивается смонтированная и испытанная плеть рабочего трубопровода. Работа проводится в три этапа.

1. Бурение пилотной скважины. Управляемая буровая головка по криволинейной траектории проходит под преградой. Положение буровой головки во время бурения контролируется при помощи специального зонда, передающего данные измерений на поверхность, где они проходят компьютерную обработку. За положением бура ведется постоянный контроль и оператор буровой установки имеет возможность в любой момент откорректировать намечающиеся отклонения.

2. Расширение скважины. После выхода буровой головки в намеченную точку осуществляется расширение скважины. Через пробуренную скважину последовательно протаскиваются разные по диаметру и типу расширители до тех пор, пока скважина не достигнет требуемого диаметра. Выбуренный грунт при расширении смешивается с буровым раствором и выносится на поверхность в специальные приямки и амбары.

3. Протаскивание трубопровода. Заключительным этапом строительства является протаскивание дюкера трубопровода в пробуренную и расширенную скважину. Перед трубопроводом в скважине идет расширитель и специальный вертлюг, предотвращающий скручивание трубы.

В процессе бурения в скважину непрерывно подается под давлением бентонитный раствор, который уменьшает трение, укрепляет стенки скважины и выносит наружу выбуренный грунт.

Щитовая проходка, применяемая при устройстве коллекторов и тоннелей, предусматривает разработку грунта под прикрытием щита и закрепление коллектора или тоннеля сборными чугунными, железобетонными тюбингами или монолитным бетоном, а также керамическими блоками. Щитовую проходку ведут обычно с помощью проходческого щита, изготовленного в виде металлической оболочки, диаметр которой равен наружному диаметру сооружаемого тоннеля. Щит состоит из трех основных частей: — передней — режущей клиновидой формы с козырьком или без него; — средней — опорной, где размещаются домкраты; — задней — хвостовой.

Щит вдавливается в грунт гидравлическими домкратами, а грунт перед щитом разрабатывают ручным или механическим способом. Сооружение обделки (стенок) коллектора выполняют в хвостовой части щита.

При сооружении подводных тоннелей методом щитовой проходки иногда используют щиты с закрытой призабойной частью, внедряемые в слабоустойчивый грунт путём вдавливания с частичным отбором грунта (либо без него).

Прокладка ППМН способом микротоннелирования

Подводные переходы магистральных нефтепроводов, прокладываемые способом микротоннелирования должны предусматриваться, когда применение других способов строительства (траншейного, ННБ) неприемлемо по инженерно-геологическим условиям, из-за сложного рельефа и большой протяженности преграды, по техническим возможностям применяемого оборудования, из-за ограничения по условиям экологии.

Проходка методом микротоннелирования ведется с помощью микротоннельного щита с высокой точностью.

Минимальный внутренний диаметр тоннеля, сооружаемого по технологии МТ допускается принимать равным: 1,2 Dн – для однониточного нефтепровода; 2,6 Dн — для двух нефтепроводов.

Продольный профиль микротоннеля должен включать наклонные участки на входе и выходе из тоннеля, сопряженные с ними криволинейные участки (по радиусу окружности), слабонаклонный или горизонтальный средний участок.

Тоннельный переход , прокладываемый способом микротоннелирования нефтепровода должен включать собственно тоннель с системами обслуживания, нефтепровод и коммуникации, размещаемые в тоннеле, сопряженные участки выхода нефтепровода на земную поверхность (через колодцы или шахты), компенсационные и переходные участки нефтепровода до подключения к линейным участкам трассы.

Работы ведутся микротоннельческими комплексами, позволяющими прокладывать стальной футляр диаметром от 600 мм до 2000 мм без промежуточных шахт.

Технология «труба в трубе»

Сооружение переходов «труба в трубе» производится протаскиванием трубы нефтепровода сквозь трубу-кожух (чехол) большего диаметра.

При сооружении подводных переходов методом «труба в трубе» должно предусматриваться обязательное наличие сальниковых уплотнений в местах входа трубопровода в кожух, рассчитанных на рабочее давление в трубопроводе. Кожух должен выдерживать рабочее давление без разрушения.

Все переходы, построенные методами микротоннелирования, тоннелирования с использованием щитовой проходки, «труба в трубе» должны быть оборудованы системами контроля состава газопаровоздушной среды в межтрубном пространстве и, дополнительно, если проектом предусмотрена герметичность межтрубного пространства, системами контроля давления среды в межтрубном пространстве.

Например, нефтепровод под рекой Нева проложен «труба в трубе», в защитном железобетонном кожухе, сооруженном по технологии микротоннелирования. Наружная труба — с условным диаметром 1600 мм, затем внутренняя труба — нефтепровод. Наружная труба имеет такой же запас прочности, как и внутренняя. Пространство между трубами заполнено инертным газом. В данном случае обеспечивается четырехкратная защита окружающей среды от нефти и нефтепродуктов в аварийной ситуации.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий «Свод Правил по сооружению магистральных газопроводов» был разработан ассоциацией «Высоконадежный трубопроводный транспорт» по заданию РАО «Газпром» в соответствии с введением в действие в 1994 г. Минстроем РФ СНиП 10-01-94 «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения». Этот СНиП определил структуру нормативной документации по строительству, в которой предусматривается новый вид нормативного документа: Своды Правил по проектированию и строительству.

Согласно СНиП 10-01-94 «Своды Правил по проектированию и строительству» устанавливают рекомендуемые положения в развитие и обеспечение обязательных требований строительных норм, правил и общетехнических стандартов Системы.

«В Сводах Правил приводят с необходимой полнотой рекомендуемые в качестве официально признанных и оправдавших себя на практике положения, применение которых позволяет обеспечить соблюдение обязательных требований строительных норм, правил, стандартов и будет способствовать удовлетворению потребностей общества».

«Нормативные документы Системы должны основываться на современных достижениях науки, техники и технологии, передовом отечественном и зарубежном опыте проектирования и строительства, учитывать международные и национальные стандарты технически развитых стран».

Эти основные положения СНиП 10-01-94 были приняты в качестве руководства по составлению «Свода Правил по сооружению магистральных газопроводов».

Действующие нормы в области трубопроводного транспорта устарели — (СНиП III-42-80 «Правила производства работ» глава 42 «Магистральные трубопроводы» выпущен в 1981 г., СНиП 2.05.06-85 в 1985 г.). Новая редакция СНиП «Магистральные трубопроводы» задерживается разработкой. Это создало известные сложности при составлении Свода Правил по сооружению магистральных газопроводов, необходимость в которых была продиктована, прежде всего, началом строительства крупнейшей, трансконтинентальной газотранспортной системы Ямал-Европа.

Настоящий Свод Правил составлен в соответствии с действующими нормативами в области проектирования и строительства трубопроводных систем, ссылки на которые указаны в каждом разделе Свода Правил. Однако отдельные рекомендации Правил повышают и ужесточают требования действующих нормативных документов.

В Свод Правил введены также рекомендации по новым технологиям, прошедшим апробацию в отечественной или зарубежной практике. Требования их выполнения так же, как и ужесточение нормативов, являются прерогативой, правом заказчика строительства газопроводов.

В правилах предусматривается использование строительных и специальных материалов и конструкций, оборудования и арматуры только гарантированного качества и обеспечение высокого качества выполнения всего комплекса строительно-монтажных процессов, надежности и безопасности сооружаемых газопроводных систем.

После ввода в действие новой редакции СНиП «Магистральные трубопроводы» в Свод Правил по сооружению магистральных газопроводов, в случае необходимости, могут быть внесены коррективы. Так как Свод Правил разрабатывался, в первую очередь, применительно к строительству газотранспортной системы Ямал-Европа, многие рекомендации имеют адресный характер для технически сложных газопроводов этой системы.

В составлении Свода Правил принимали участие ученые и специалисты ассоциации «Высоконадежный трубопроводный транспорт», РАО «Газпром», АО «Роснефтегазстрой», ВНИИГаза и Института электросварки им. Е.О. Патона, ПО «Спецнефтегаз», Государственной академии нефти и газа им. И.М. Губкина, АО «Подводтрубопроводстрой», а также других организаций.

Проект Свода Правил прошел широкое обсуждение, по нему были получены заключения от организаций РАО «Газпром», АО «Роснефтегазстрой» и других. Проведено согласительное совещание с участием всех заинтересованных организаций.

Свод Правил по сооружению магистральных газопроводов включает:

• Свод Правил по выбору труб для сооружения магистральных

Свод Правил по сооружению линейной части газопроводов:

¨ Организация строительства . СП 102-34-96

¨ Подготовка строительной полосы . СП 103-34-96

¨ Производство земляных работ . СП 104-34-96

¨ Производство сварочных работ и контроль качества сварных

¨ Укладка газопроводов из труб, изолированных в заводских

¨ Балластировка, обеспечение устойчивости положения

газопроводов на проектных отметках . СП 107-34-96

¨ Сооружение подводных переходов . СП 108-34-96

¨ Сооружение переходов под автомобильными и железными

¨ Сооружение участков газопроводов в особо сложных

геологических и других условиях . СП 110-34-96

¨ Очистка полости и испытание газопроводов . СП III -34-96.

Настоящий раздел СП посвящен сооружению подводных переходов трубопроводов. При подготовке СП учтены требования международных стандартов, в том числе действующих в рамках Европейского Союза. Таким образом, настоящие СП гармонизированы с международной нормативной базой. В СП рассмотрены проблемы сооружения подводных переходов при строительстве газопроводов системы Ямал-Европа, в том числе для участков магистральных газопроводов на давление 8,3 МПа.

Свод Правил по строительству переходов газопроводов через водные преграды на трассе Ямал-Европа включает требования к проектированию, способам и технологии строительства переходов с учетом факторов зональности пересекаемых газопроводами регионов России, их природных и экологических особенностей, сезонности выполнения работ на участках распространения многолетнемерзлых грунтов, а также требования к контролю качества работ и охране окружающей среды, осуществляемых в процессе проектирования и строительства переходов.

Изложенные требования относятся к способам строительства переходов, основанным на использовании существующих и новых технических средств, современных методов и технологий, применении строительных материалов и труб с изоляционным и бетонным покрытиями заводского изготовления, а также по выполнению специфических подводно-технических и строительных работ, выполняемых на переходах.

СП предусматривает необходимость опережающего строительства переходов газопроводов через водные преграды по сравнению с линейными участками трассы, примыкающими с обеих сторон к сооружаемым переходам.

В СП подробно разработаны Правила сооружения газопроводов в зимний период, выполнение берегоукрепительных работ на переходах, а также впервые разработаны Правила по строительству переходов способом наклонно-направленного бурения. Особое внимание в СП уделено контролю качества и приемке работ, а также охране окружающей среды при строительстве переходов.

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Настоящий Свод Правил (СП) распространяется на строительство переходов через водные преграды системы магистральных газопроводов Ямал-Европа, осуществляемое специализированными строительными организациями с применением подводно-технических средств и других специальных механизмов и оборудования.

1.2 . СП распространяется на строительство переходов газопроводов, сооружаемых через реки, озера, водохранилища, обводненные и заболоченные речные поймы, требующих применения специальных технических средств и технологий.

СП не распространяется на строительство:

морских подводных газопроводов;

переходов газопроводов, сооружаемых через мелкие ручьи и водотоки линейными колоннами;

переходов трубопроводов другого назначения.

1.4 . В требованиях настоящего Свода правил учтена существующая практика строительства подводных переходов трубопроводов, сооружаемых отечественными и зарубежными строительными организациями, а также даны рекомендации по применению на данной трассе газопровода новых способов производства работ, технологий, конструкций и оборудования, используемых в отечественной и зарубежной практике.

1.5 . СП предусматривает необходимость опережающего строительства переходов газопроводов через водные преграды по сравнению с линейными участками трассы, примыкающими с обеих сторон к сооружаемым переходам.

1.6 . Настоящий СП предназначен для строительных (генподрядных и субподрядных) организаций, выполняющих строительство переходов газопроводов через водные преграды, проектных организаций, организаций Заказчика, органов надзора и охраны природы.

2 . ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ПЕРЕХОДАМ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ

2.1 . Сооружение переходов через водные преграды многониточного магистрального газопровода Ямал-Европа должно выполняться в соответствии с проектной документацией, содержащей соответствующие рекомендации и требования по способам, технологии, организации и срокам работ, а также необходимые природоохранные мероприятия и требования к ним, предъявляемые органами надзора применительно к различным природно-климатическим зонам Российской Федерации, пересекаемым трассой газопровода Ямал-Европа, обеспечивающие в целом высокую степень надежности переходов, как наиболее сложных участков трассы, и экологическую безопасность в районе их расположения.

удобных участков подводных переходов с прямолинейными участками русел рек, устойчивыми руслом и склонами берегов и отсутствием карстовых, оползневых и других опасных природных процессов;

надежной конструкции перехода;

оптимальных сроков выполнения работ;

природосберегающей технологии выполнения строительных работ на переходе (земляных, берегоукрепительных, испытания газопроводов, направленного бурения);

наиболее эффективных типов механизмов для работы на берегу, на воде и под водой;

безопасных мест складирования разработанного грунта, условий его транспортирования и хранения на берегу и на дне рек (водоемов), используемых для судоходства и имеющих важное рыбохозяйственное значение;

наиболее удобных мест размещения и экологически безвредных способов подготовки строительных площадок, дорог, причалов, переездов, жил-городков строителей и других сооружений, особенно в местах распространения многолетнемерзлых грунтов;

мест расположения и размеров грунтовых карьеров (наземных и подводных) вблизи перехода;

мер сохранения водной среды водотоков от загрязнения отходами нефтепродуктов и строительным мусором в период производства работ;

мер защиты гидрофауны в период разработки подводных траншей средствами гидромеханизации и взрывным способом.

2.3 . Для выполнения строительно-монтажных работ на переходах газопроводов через водные преграды, наряду с указаниями п. 2.2 ., проектом, в качестве основных и обязательных, должны устанавливаться следующие природоохранные требования, обеспечивающие:

максимальное сохранение ландшафта на пойменных и береговых участках в границах подводно-технических и общестроительных работ на переходе за счет применения технических средств и технологии работ, обеспечивающих сохранность природы;

выполнение всех земляных работ на переходе (на берегах и под водой) только с помощью технологий и технических средств, вызывающих минимальное разрушающее воздействие на естественные природные процессы и снижающих загрязнение окружающей среды на береговых участках и воде разрабатываемым грунтом, строительными отходами и нефтепродуктами;

максимальное сохранение береговых склонов, защиту их от разрушений и эрозии, восстановление и их закрепление, исключающее деформацию берегов в будущем;

максимальное сохранение на северных участках трассы газопровода верхнего растительного покрова и многолетнемерзлых грунтов за счет выполнения максимального объема работ на переходе в зимнее время и проведения качественной рекультивации нарушенных земельных участков;

применение природозащитных методов и средств при производстве гидромеханизированных, буровзрывных, транспортных, берегоукрепительных работ, выполнении испытаний подводных трубопроводов и т.д.;

широкое проведение компенсационных мероприятий, максимально снижающих и возмещающих наносимый природе ущерб, вызванный строительным процессом.

В проектах переходов на северных участках трассы газопровода следует предусматривать конструктивные решения и защитные меры (кожухи, теплоизоляцию, контейнеры с грунтом, гравий и др.), исключающие размораживание многолетнемерзлых грунтов на береговых склонах вокруг трубопровода при транспортировке газа с положительной температурой.

2.5 . Конструктивные и технологические решения по берегоукреплению (см. гл. 10 ) необходимо разрабатывать в комплексе с проектными решениями по заглублению газопроводов, стремясь, по возможности, к минимальной врезке последних в берег и минимальным габаритам траншеи, при условии обеспечения необходимой надежности берегозащитных сооружений.

2.6 . При проектировании переходов газопроводов на береговых и склоновых участках рек в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов следует избегать сложные по геологии места, а в случае крайней необходимости их пересечения принимать соответствующие, если требуются, меры для их защиты против развития опасных процессов солифлюкции, термоэрозии или оврагообразования и максимального сохранения дерново-растительного слоя.

2.7 . Для временных сооружений в условиях Крайнего Севера в качестве оснований проектом должна предусматриваться грунтовая подсыпка (песок, щебень) для защиты многолетнемерзлых грунтов от разрушения и протаивания.

2.9 . Проект должен учитывать передовой отечественный и зарубежный опыт и достижения в области подводно-технических работ, условия применения прогрессивных конструкций, материалов и экологически чистых технологий.

Проект организации строительства должен включать:

календарный план строительства переходов, учитывающий очередность и сроки выполнения подводных земляных и других видов работ;

план строительно-монтажной площадки с отводом земли под отвалы грунта и необходимые временные сооружения;

перечень временных складов (для труб, железобетонных пригрузов, взрывчатых материалов, строительных материалов различного назначения);

транспортную схему доставки грузов и оборудования к переходу с устройством, при необходимости, временных причалов, вертолетных площадок и дорог;

технологические решения по выполнению основных, трудоемких видов работ;

организационно-технические решения по охране окружающей среды;

мероприятия по выполнению ликвидационных и рекультивационных работ по завершению строительства перехода;

мероприятия по обеспечению надежности эксплуатации действующих ниток трубопроводов.

2.10 . Пояснительная записка к ПОС должна содержать обоснование методов производства подготовительных, земляных, трубоукладочных и других видов работ с указанием условий применения традиционных или новых технологических процессов, потребности технических средств и механизмов, рекомендуемых природоохранных мер. Указанный в ПОС способ укладки трубопровода должен быть обоснован расчетом напряженного состояния трубопровода при укладке.

При включении в ПОС рекомендаций по применению новых, более совершенных технологий, механизмов, средств или материалов необходимо в смете затрат предусмотреть стоимость их применения или приобретения.

2.11 . При разработке в ПОС технических и технологических решений по строительству переходов газопроводов на участках со слабым естественным основанием необходимо предусматривать использование на них противодеформационных (противопросадочных) мероприятий (с учетом местных мерзлотных, геологических, гидроморфологических и других природных условий), включающих: устройство оснований из дренирующих грунтов, рациональное размещение водопропускных сооружений, устройство дренажных канав и ограждающих дамб на подтопляемых участках.

При наличии в полосе отвода кустарника и неделовой древесины последние следует использовать для укрепления оснований дорог.

2.12 . Защитные земляные и другие сооружения или ограждения на рабочих площадках в зоне перехода в виде дамб обвалования, дренажных систем, траншей должны возводиться в соответствии с проектом в качестве временных объектов и, при необходимости, включаться в объем ликвидационных работ после завершения строительства перехода.

3 . ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬСТВА ПЕРЕХОДОВ

3.1 . Организационная подготовка строительства переходов.

3.1.1 . Организационная подготовка строительства переходов, выполняемая совместно организациями Заказчика, Генподрядчика и Субподрядчика включает комплекс мероприятий и работ, призванных обеспечить функционирование всех подразделений и служб на весь период их строительства, предусматривающий:

передачу-приемку створов подводных переходов;

установку и сохранение опорной геодезической сети на весь период строительства переходов;

установку временных водомерных постов;

строительство временных сооружений производственного, бытового и хозяйственного назначения;

строительство подъездных путей и причальных сооружений к переходам с созданием служб по их поддержанию в рабочем состоянии.

При передаче створов переходов осуществляются также проверка и разбивка углов поворота трассы в границах подводно-технических работ с выносом закрепляющих знаков за границы рабочей зоны.

Подрядная строительная организация в последующем обеспечивает сохранность геодезических знаков и водомерных постов и передачу их Заказчику после завершения строительства перехода.

3.1.3 . При приемке створов переходов обнаруженные расхождения с проектом должны быть отмечены в акте и в 10-дневный срок устранены Заказчиком и Подрядчиком с внесением, при необходимости, соответствующей корректировки в проектную документацию.

3.1.4 . Подрядная строительная организация обеспечивает в последующем геодезическую привязку к постоянным реперам створных знаков (вех) местоположения основных объектов и сооружений на переходах с установкой временной системы дополнительных знаков и их сохранность на весь период строительства переходов.

3.1.5 . Для выполнения гидрометрических наблюдений на реке (водоеме) в процессе строительства переходов и при последующей его эксплуатации выше створов переходов устанавливаются водомерные посты с привязкой их к постоянным реперам, устанавливаемым на обоих берегах реки.

3.1.6 . Перед строительством подводных переходов с учетом конкретных условий выполняется установка временных зданий и сооружений:

жилого городка и объектов культурно-бытового назначения, сетей электро-, водо-, и теплоснабжения, канализации, радиотелефонной связи;

вертолетных площадок, укрытий для стоянки техники и баз для их технического обслуживания;

складов для приемки и хранения труб, материалов и оборудования;

монтажно-сварочных площадок (стендов) для сварки, изоляции, испытания плетей трубопровода;

дорог, причалов, мостов, песчано-гравийных карьеров.

3.1.7 . Для нужд строительства переходов может использоваться существующая дорожная сеть (грунтовые, лежневые и другие дороги), а в необходимых случаях (при бездорожье) строятся новые временные подъездные дороги.

Существующие дороги (при необходимости) следует отремонтировать и в дальнейшем, как и новые, поддерживать в рабочем состоянии.

3.1.8 . В зимний период для подъезда к строительным площадкам на переходах должны быть оборудованы зимние и ледовые дороги (ледовые переправы) в соответствии с проектом, с дополнительным, в случае необходимости, намораживанием льда.

Проектная организация передает Заказчику и Подрядчику документацию на дороги сезонного действия с указанием объемов работ, используемых конструкций и правил их эксплуатации.

3.1.9 . Для приемки грузов, доставляемых водным путем, должны быть оборудованы временные причалы, конструкция, размеры и грузоподъемность которых определяются проектом.

3.1.10 . Взлетно-посадочные площадки для вертолетов вблизи переходов, предусмотренные проектом, должны сооружаться в соответствии с требованиями действующих нормативов на строительство временных аэродромов.

3.1.11 . Для обеспечения строительства перехода местными строительными материалами (гравий, песок) Подрядчиком, в соответствии с проектом, производятся вскрышные работы, обустройство и последующее использование песчано-гравийных карьеров.

Начинать разработку карьера можно только при наличии акта о его передаче Исполнителю Генподрядчиком. К акту должны быть приложены:

пояснительная записка с указанием характеристики материала и объема разведанных запасов;

план карьера с расположением разведочных скважин и шурфов;

согласования с местными хозяйственными и природоохранными органами.

3.1.12 . В период организационной подготовки на переходах в границах строительной площадки должны быть выполнены, кроме того, следующие работы:

расчистка строительной полосы от леса и кустарника, корчевка пней;

снятие и складирование в специально отведенных местах плодородного слоя почвы (для последующего его восстановления в местах выемки);

планировка строительной полосы, уборка валунов, камней, расчистка от снега;

осушение строительной полосы, ее промораживание или защита от промерзания (в зависимости от условий строительства).

3.1.13 . Все работы (их состав, объем, техническое обеспечение и др.), выполненные в период организационной подготовки на переходах, должны соответствовать требованиям проектов переходов (ПОС) и оформлены соответствующими актами Заказчиком, Генподрядчиком и Субподрядчиком.

3.2 . Инженерно-техническая подготовка строительства переходов.

3.2.1 . Инженерно-техническая подготовка строительства переходов газопроводов через водные преграды предусматривает проведение в этот период следующего комплекса инженерных мероприятий и решения технических задач:

рассмотрение, согласование сторонами Заказчика и Подрядчиков и передачу-приемку утвержденной в установленном порядке проектно-сметной документации, в том числе ПОС, предварительно согласованной в соответствии с требованиями п. 2.8 ;

заключение договора подряда (субподряда) на строительство перехода;

приемку трассы (створа) перехода газопровода от Заказчика в натуре (п. 3.1.2 .) и получение разрешения на его строительство;

разработку проектов производства работ (ППР).

3.2.2 . Основными документами для инженерно-технической подготовки строительства переходов является ПОС, разработанный проектной организацией и согласованный с Заказчиком, и ППР, разработанный на его основании строительной организацией. ППР может предъявляться Заказчику по его требованию.

3.2.3 . ППР включает в себя перечень работ и технологическую последовательность их выполнения, набор технологических карт на различные производственные процессы, выполняемые с учетом пооперационного контроля и различные, необходимые для строительства перехода, требования, отвечающие действующим нормативам.

3.2.4 . Инженерно-техническую подготовку строительства переходов необходимо завершить до начала основных строительно-монтажных работ. Все подготовительные работы, выполненные в соответствии с требованиями, предъявляемыми к защите окружающей среды и производству работ в охранных зонах магистральных трубопроводов, принимаются по акту с отражением всех отклонений от проекта.

4 . ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ НА ПЕРЕХОДАХ

4.1.1 . Перед началом земляных работ на переходах, в зависимости от участков перехода (берег, пойма, русло) выполняется специальный, характерный для каждого из них, комплекс подготовительных работ, способствующих качественному и своевременному выполнению этих, работ техническими средствами подрядной строительной организации.

В качестве основной задачи, решаемой на данном этапе, является детальная привязка способов, технологии и механизмов, необходимых для выполнения земляных работ на переходах, принятых в проекте, исходя из природно-климатических условий районов на трассе газопровода Ямал-Европа, сезонности работ, параметров водных преград, их судоходности, производственно-технических возможностей строительной организации.

4.1.2 . При подготовке к земляным работам на береговых и пойменных участках переходов Подрядчику необходимо:

получить от Заказчика разрешение местных административных органов об отводе земли под строительство и лесопорубочных билетов;

вынести в натуру геодезические разбивочные знаки для обозначения границ расчистки территории под строительство в границах переходов;

закрепить оси переходов (пикеты) геодезическими знаками с привязкой их к оси трассы газопровода;

произвести детальную разбивку горизонтальных кривых переходов газопровода с выносом пикетов за пределы строительной полосы;

разработать пообъектные проекты производства земляных работ;

произвести расчистку под производственные и бытовые объекты в границах полосы отвода от леса, пней, кустарника, крупных камней и лесопорубочных материалов с последующей проверкой мерной лентой площади расчистки;

выполнить срезку (при необходимости) плодородного почвенно-растительного слоя грунта и его укладку в отвалы для последующей рекультивации на участках сельскохозяйственных угодий;

выполнить планировку строительной полосы с засыпкой ям, выравниванием микрорельефа, срезкой склоновых продольных и поперечных бугров, засыпкой низинных мест;

подготовить временные грунтовые (насыпные — в районах тундры) дороги с профилированной проезжей частью и кюветами для стока воды и временные насыпные площадки для строительно-монтажных работ;

обеспечить контроль качества и приемку земляных работ от строительных подразделений.

4.1.3 . Участки срезки и складирования почвенно-растительного слоя грунта закрепляются вешками, видимыми бульдозеристом во время работы.

Срезка грунта производится слоями в соответствии с указаниями проекта (ППР), с учетом уклонов и неровностей территории.

Проверка работы осуществляется производителем работ (мастером) геодезическими инструментами с целью уточнения глубины и объемов срезки и их соответствия требованиям проекта.

4.1.4 . Строительные полосы и строительные площадки в створах переходов должны быть подготовлены ровными, без резких перепадов высот.

Контроль качества подготовки полосы (площадки) выполняется производителем работ (мастером) визуально и нивелиром в процессе работы и выборочно (через 100 м).

4.1.5 . При строительстве внутриплощадочных дорог, особенно в условиях Севера, производителем работ (мастером) в процессе работ осуществляются проверка ширины проезжей части и отметок насыпи с помощью нивелира и мерной ленты, проверка состояния полотна, откосов и кюветов.

4.1.6 . Комплексом подготовительных работ на значительных пойменных, обводненных или заболоченных участках подводных переходов может предусматриваться:

устройство лежневок (инвентарных щитов, сланей) вдоль или по оси траншеи для прохождения экскаватора и другой техники;

рытье дренажных (осушительных) канав вдоль строительной полосы, проходящей в створах переходов;

устройство насыпных грунтовых дамб (перемычек, насыпей) вдоль оси траншеи,

4.1.7 . Изготовление щитов под экскаватор выполняется из бревен диаметром 20 — 24 см и длиной 6 м, связанных проволокой. Количество щитов и размеры принимаются с учетом массы экскаватора и несущей способности обводненных грунтов.

4.1.8 . Перед разработкой траншей в русловой части переходов Подрядчик совместно с представителями Заказчика производит контрольные промеры дна рек (водоемов) по створам переходов на предмет выявления отступлений от их проектного профиля.

В случае обнаружения отклонений комиссия, состоящая из представителей Заказчика, Подрядчика и проектной организации, составляет акт для последующего пересмотра и уточнения проектных решений и стоимости работ.

4.1.9 . До начала подводных земляных работ Подрядчик производит обследование дна рек (водоемов) водолазами с целью выявления наличия в створе посторонних предметов (бревен, крупных валунов, затонувших предметов), способных помешать работе механизмов при разработке траншей. В случае обнаружения таких предметов, в местах их расположения в створах переходов устанавливаются временные плавучие или береговые знаки (буи, вехи) на обоих берегах вблизи уреза воды (для лучшей видимости) и за пределами монтажной площадки, а затем после удаления этих предметов — знаки снимаются.

4.1.10 . Перед выполнением земляных работ на переходах Подрядчик разрабатывает ППР, в котором (с учетом разработок ПОСа), исходя из оснащенности строительной организации механизмами, сроков и объемов работ, выбираются наиболее целесообразные и эффективные, с учетом графика строительства, способы и механизмы для разработки всех грунтов на переходе, зафиксированных в проекте.

Проверка работы механизмов на переходе, в соответствии с требованиями ППР, производится производителем работ подрядной организации.

4.2 . Земляные работы на береговых и урезных участках переходов.

4.2.1 . Разработка траншей, котлованов, насыпей и других сооружений на береговых и других участках переходов при всех способах их строительства выполняется в соответствии с требованиями и по технологии, изложенными в проекте и ППР, с использованием технических средств подрядной и, при необходимости, субподрядной организации.

4.2.2 . Способы производства земляных работ на береговых участках переходов во многом определяются временем года (сезонностью работ), уровнем воды на реке (водоеме) и состоянием грунтов. Различные схемы разработки береговых траншей и других сооружений в каждом конкретном случае обосновываются в ППР с учетом:

рельефа берегов и поймы;

наличия и категории мерзлых и скальных грунтов;

состава специальной землеройной техники;

объемов работ и сроков их выполнения;

экологических требований и других условий.

4.2.3 . В зависимости от параметров разрабатываемой траншеи, высоты и уклонов берегового склона, применяемые в процессе земляных работ техника и оборудование могут использоваться раздельно или совместно. Типовая схема комплексной разработки траншей на береговых и урезных участках переходов, включая русловые, приведена на рис. 4.1 . Земляные работы, согласно схеме, предусматривают срезку растительного слоя и части склона, разработку траншеи на высоких отметках экскаватором и бульдозером, а ниже уровня воды — земснарядом.

4.2.4 . Разработка траншей на береговых склонах экскаваторами должна вестись с устранением недоборов и подчисткой дна траншеи.

При разработке траншей экскаваторами с обратной лопатой допускается перебор грунта до 10 см.

4.2.5 . Разработку траншей экскаваторами выполняют лобовыми и боковыми забоями. Выбор типов механизмов при устройстве траншей и способ их работы зависят от размеров траншеи по верху, места отвалов грунта и условий работы.

Рис. 4.1 . Типовая технологическая схема разработки механизмами подводных и прибрежных траншей на переходах;

1 — бульдозером; 2 — экскаватором; 3 — земснарядом

Траншеи, глубина которых превышает максимальную глубину копания экскаватора данной марки, разрабатываются либо поуступно, либо комбинированно — с применением бульдозеров или других видов техники.

4.2.6 . Обводненные грунты (текучие суглинки, глины), имеющие угол естественного откоса менее 20°, разрабатывать экскаваторами практически нецелесообразно.

4.2.7 . Разработку водонасыщенных грунтов ниже среднего рабочего горизонта (СРГ) или ниже возможного уровня работы экскаватора на урезе осуществляют земснарядами.

4.2.8 . Границы береговых отвалов грунта, размещаемых в пределах полосы отвода, закрепляются вешками. Схема размещения отвалов приведена на рис. 4.2 .

Рис. 4.2. Расположение отвалов извлеченного грунта в границах рабочей полосы:

1 — траншея; 2 — берма; 3 — экскаваторный отвал; 4 — бульдозерный отвал; 5 — отвал плодородного грунта (для рекультивации)

4.2.9 . При разработке глубоких траншей в береговой зоне перехода в слабых или обводненных грунтах откосы траншеи, во избежание их обрушения, могут выполняться ступенчатыми. Высота и крутизна таких откосов определяются расчетами в ППР.

При разработке глубоких траншей уступами необходимо проведение постоянного контроля за шириной дна траншеи и уступов (полок), а также за размерами отвалов грунта на бровках траншеи.

4.2.10 . При разработке береговых траншей в многолетнемерзлых, сезонномерзлых, скальных и тяжелых глинистых грунтах необходимо применять их предварительное рыхление.

Рыхление грунтов на большой глубине может выполняться взрывным или механическим (бурение, дробление) способами. Для рыхления многолетнемерзлых грунтов могут применяться также специальные способы (например, гидрооттаивание) и оборудование, определяемые в ППР.

4.2.11 . При работе механизмов на склонах необходимо учитывать их устойчивость от опрокидывания или скольжения по уклону косогора. Устойчивость экскаваторов или бульдозеров на самопроизвольный сдвиг проверяют по формуле

Р — масса оборудования;

f — коэффициент трения скольжения материала ходовой части механизма о грунт (табл. 4.1 ).

Источник: molotokrus.ru

Методы сооружения подводных переходов .

Общим для всех технологических схем строительства ПП методом ННБ являются следующие основные этапы:

бурение пилотной скважины;

расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;

протягивание трубопровода в разработанную скважину.

Преимущества метода ННБ:

большая надежность построенного объекта;

возможность строительства в любое время года;

устройство стартовой шахты;

устройство приемной шахты;

монтаж технологического оборудования;

щитовая проходка с обустройством тоннеля железобетонными трубами;

сварка и предварительное гидравлическое испытание рабочего трубопровода на площадке;

устройство опор для укладки рабочего трубопровода;

забутовка межтрубного пространства (если необходимо).

полностью отсутствующее отрицательное воздействие на русловые процессы пересекаемой водной преграды;

Источник: studfile.net

Методы прокладки подводных переходов трубопроводов

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.

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.

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.net

ПОДВОДНЫЕ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДЫ

Если результаты расчета подтверждают возможность всплытия трубопровода, то следует предусматривать:

На русловом участке перехода — сплошные (бетонные) покрытия или специальные грузы, конструкция которых должна обеспечивать надежное их крепление к трубопроводу для укладки ПП способом протаскивания по дну;
На пойменных участках — одиночные грузы или закрепление трубопроводов анкерными устройствами.

Конструкция отдельных грузов, методы их монтажа и закрепления на трубопроводе должны исключать необходимость последующих водолазных работ.

До начала работ по балластировке одиночными железобетонными грузами необходимо:

уложить трубопровод в траншею;
проверить качество изоляционно-укладочных работ;
обустроить площадку для складирования утяжелителей;
подготовить к работе машины и механизмы, а также инвентарь, приспособления и средства для безопасного ведения работ.

Работы по балластировке железобетонными грузами выполняются в следующей технологической последовательности:

перемещают бетонные блоки;
перемещают соединительные пояса, защитные коврики и футеровочные маты для утяжелителей типов УБО , УБК ;
устанавливают защитные коврики и футеровочные маты;
монтируют утяжелители на трубопровод;
изолируют детали утяжелителей (для утяжелителей типов УБО , УБК );
возвращаются за следующим комплектом утяжелителей.

В состав работ по балластировке кольцевыми чугунными грузами входят:

развозка грузов вдоль плети трубопровода;
раскладка грузов по меткам; установка грузов на трубопровод;
закрепление грузов на трубопроводе болтовыми соединениями.

До начала балластировки чугунными грузами необходимо:

закончить футеровку плети трубопровода;
отметить на трубопроводе места установки грузов маркерами или краской яркого цвета;
проверить комплектность грузов на приобъектном складе;
подготовить к работе машины и механизмы.

Применяемые железобетонные грузы условно можно разделить по их конструктивным особенностям на два вида: грузы сборные поясные и грузы моноблочные.

Камеры пуска и приёма средств очистки и диагностики

Fig13

Камеры пуска и приема (КПП) средств очистки и диагностики обычно проектируются на резервных нитках трубопровода диаметром 219 мм и более, основная же нитка перехода обслуживается камерами пуска и приема основного трубопровода. Камеры пуска и приема средств очистки и диагностики проектируются стационарными или передвижными.

В состав устройства приема и пуска входят:

камеры пуска, приема очистных и диагностических устройств;
трубопроводы, арматура и соединительные детали;
емкость для дренажа продукта из камер приема и пуска;
механизм для извлечения, перемещения, запасовки очистных и диагностических устройств;
сигнализаторы прохождения очистных и диагностических устройств;
приборы контроля давления.

Участки подводного перехода

В зависимости от способов производства работ и предъявляемых требований подводный переход подразделяют на два участка:

Подводный, в пределах которого трубопровод расположен ниже рабочего (строительного) горизонта вод; этот участок наиболее ответственен и труднодоступен для ремонта; здесь требуется производство специальных подводно-технических работ;
Пойменный — на обоих берегах реки; этот участок периодически расположен ниже горизонта высоких вод, что затрудняет ремонт трубопровода; земляные работы и укладка трубопроводов при этом производятся, как правило, с применением механизмов, используемых обычно на сухопутной трассе.

По наличию резерва подводные переходы проектируются:

однониточными;
двухниточными;
многониточными.

Прокладка резервных ниток рекомендуется при пересечении судоходных рек, при ширине водных преград 75 м и более в меженный период, а также при прокладке трубопроводов по дну водной преграды без заглубления или в зоне возможных переформирований русла реки.

Кроме того, резервная нитка предусматривается через водные преграды шириной менее 75 м на нефтепроводах, транспортирующих вязкие нефти (нефтепродукты), временное прекращение подачи которых не допускается.

Прокладка подводного перехода через водную преграду шириной свыше 75 м в одну нитку допускается при условии тщательного обоснования такого решения в проекте.

При пересечении водных преград системой трубопроводов одного назначения на каждые две-три нитки трубопроводов обычно предусматривается одна резервная нитка, если это позволяет гидравлический режим.

Для систем трубопроводов с одним и тем же числом резервных ниток необходимость уровня резервирования должна быть обоснована с учетом следующих характеристик:

надежности ПП на водных преградах;
гидравлического режима;
физико-механических свойств грунтов дна и берегов.

Для многониточных систем необходимость строительства дополнительной резервной нитки устанавливается проектом.

Диаметр резервной нитки определяется с учетом гидравлического режима перекачки.

Защита подводных трубопроводов от коррозии

Воздействие на трубопровод окружающей среды вызывает коррозию его поверхности. Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

— самопроизвольное окисление металла под воздействием токонепроводящей среды (воздух, газ и т.д.).

— самопроизвольное разрушение металла при взаимодействии с жидкой токопроводящей средой (электролитом). Примером электрохимической коррозии является ржавление трубопровода, уложенного в воду и заглубленного в грунт. Коррозионное разрушение подводного трубопровода может произойти и от воздействия блуждающих электрических токов, когда подводный переход находится в районе крупного населенного пункта или электрофицированных железных дорог.

Для защиты трубопроводов от химической и электрохимической коррозии применяют специальные изолирующие покрытия и средства электрохимической защиты. Для обеспечения безаварийной работы ПП ПП (более качественной защиты) применяют сочетание активных (электрохимическая защита) и пассивных (наружные и внутренние изоляционные покрытия) способов защиты подводного трубопровода.

Наружные противокоррозионные покрытия подводных трубопроводов должны удовлетворять требованиям, обеспечивающим сохранность покрытия в процессе строительства и эксплуатации подводного трубопровода. Это прежде всего высокая механическая прочность, устойчивость к изменению температур (или пластичность при различных температурах), химическая и биологическая стойкость, водонепроницаемость, высокие диэлектрические свойства, а также хорошая адгезия (прилипаемость к поверхности металла), достаточная долговечность. Кроме того, изоляция должна отвечать требованиям технологии нанесения ее на трубопровод и иметь невысокую стоимость.

В последнее время многие строительные организации в практике строительства подводных переходов используют трубы с внутренними покрытиями, повышающими долговечность и пропускную способность трубопровода. Конструкции покрытий различны и зависят от вида транспортируемого продукта. В связи с тем, что внутренние покрытия контактируют непосредственно с продуктом, к ним предъявляются определенные требования. Эти покрытия должны обладать высокой химической стойкостью, хорошей механической прочностью.

На подводных переходах магистральных трубопроводов применяется усиленный тип изоляции.

К наружным покрытиям должны предъявляться высокие требования, связанные с разнохарактерным воздействием среды:

хорошая адгезия;
вязкость;
пластичность;
достаточная прочность при транспортировке, укладке и эксплуатации трубопровода;
хорошая сопротивляемость механическим воздействиям;
малая влагопоглощаемость и проницаемость;
высокое электрическое сопротивление и совместимость с электрохимической защитой.

Эти требования должны сочетаться с умеренной стоимостью изоляции и технологичностью ее нанесения на трубы. При выборе изоляционных покрытий учитываются конкретные условия строительства и эксплуатации трубопровода (температура, заглубление в грунт и т.д.).

Берегоукрепительные сооружения

Берегоукрепительные сооружения при строительстве подводных переходов предназначаются для закрепления берегов на участке перехода.

Защита от размывов берегов рек в створах подводных переходов трубопроводов является сложной инженерно-технической задачей, решение которой в существенной мере повышает эксплуатационную надежность подводных трубопроводов.

Берегоукрепление должно учитывать очертание укрепляемого берега в плане и по вертикали, а также гидрологический, гидрогеологический и геологический характеры участка (течение, волнение, ледовые нагрузки, физико-механические характеристики грунтов и характер грунтовых вод), высоту устраиваемого укрепления и наличие местных материалов.

В проекте на берегоукрепительные сооружения за основу принимается пассивная защита берегов (каменно-набросные, из сборных и монолитных бетонных плит, гибких тюфяков, укрепление путем посева кустарников и трав, вертикальные стенки из шпунта, железобетонных свай и свай-оболочек и др.). Типы берегоукрепления и условия их применения.

Конструкцию берегоукрепления выбирают в зависимости от скорости течения, действия ледяного покрова, местных строительных материалов и периода строительства с учетом наиболее полной механизации строительных работ.

Берегоукрепительные сооружения активной защиты (подводные волноломы, траверсы, буны, стенки берегоукрепления) возводят на открытых водоемах, где высота волн достигает 2 м и более.

При устройстве берегоукрепления должны быть обеспечены:

надежная защита берега от разрушения;
наименьшая стоимость строительства и трудоемкость работ;
широкое использование местных и новых синтетических материалов;
применение сборных железобетонных конструкций из унифицированных, стандартных и типовых элементов с наименьшим числом типоразмеров;
возведение берегоукреплений преимущественно без водоотлива при наименьшем объеме водолазных работ; − применение прогрессивных методов производства работ при минимальных сроках строительства.

Границы берегоукрепления в районе перехода назначаются на основании процессов формирования русла, его размываемости и прогноза деформации на период срока службы подводного перехода.

Укрепление размываемого берега следует производить по обе стороны до мест, не подверженных такому размыву. При выборе конструкции берегоукреплений необходимо также учитывать значения неразмывающих скоростей течения для грунтов. Допускаемые неразмывающие скорости течения для различных типов грунтов.

Источник: proofoil.ru

Проектирование подводного перехода методом ННБ

Актуальность применения метода наклонно-направленного бурения в строительстве подводных переходов трубопроводов. Технология сооружения подводного перехода. Расчет длины скважины трубопровода. Анализ риска аварийных ситуаций и план их ликвидации.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	04.05.2015
Размер файла	124,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «МОСТЫ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА МЕТОДОМ ННБ

по дисциплине «Проектирование и строительство трубопроводов через водотоки»

1.1 АКТУАЛЬНОСТЬ МЕТОДА ННБ

1.2 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ННБ

1.3 СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ ННБ

2. РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА МЕТОДОМ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

2.1.1 ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК И УСТАНОВКА БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1.2 ПОДГОТОВКА ПЛЕТИ ТРУБОПРОВОДА

2.1.3 БУРЕНИЕ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

2.1.4 РАСШИРЕНИЕ СКВАЖИН

2.1.5 ПРОТАСКИВАНИЕ ПЛЕТИ ТРУБОПРОВОДА

2.2 ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

2.3 РАСЧЕТ ДЛИНЫ СКВАЖИНЫ ТРУБОПРОВОДА

3. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

3.1 ОХРАНА ТРУДА

3.2 АНАЛИЗ РИСКА АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

3.3 ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

3.4 ПЛАН ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Курсовая работа содержит 1 лист чертежа формата А1, пояснительную записку на 33 листах формата А4, включающую 1 рисунок, 1 таблицу, 9 литературных источников.

Объектом исследования является проектирование подводного перехода методом наклонно-направленного бурения.

Цель работы — расчет подводного перехода, пройденного методом ННБ.

Расчет перехода включает в себя:

— расчет длины скважины трубопровода;

— составление характеристики перехода (в табличной форме);

— подбор по основным параметрам скважины установки для выполнения работ.

Подводный переход — особый конструктивный элемент линейной части магистрального трубопровода, который представляет потенциальную опасность для окружающей среды. Поэтому в свое время был выпущен ряд нормативно-технических документов, определяющих правила проектирования, строительства и эксплуатации подводных переходов, общим принципом которых является предупреждение аварийных разливов нефти или выхода газа при сохранении эффективности трубопроводной системы. Однако разработчики этих документов не могли предусмотреть на много лет вперед всех возможных сценариев развития ситуации на подводных переходах, что в ряде случаев привело к значительным экономическим потерям.

Практика эксплуатации подводных переходов магистральных трубопроводов показала, что для предотвращения серьезных аварий и своевременного проведения планово-предупредительного ремонта необходимо периодическое обследование технического состояния подводного перехода.

Для анализа риска возникновения аварий важно определить набор типичных аварийных ситуаций, с той или иной степенью вероятности их возникновения в зависимости от старения металла труб, повреждения изоляции, размыва подводных переходов и других технических и антропогенных факторов.

Система технического обслуживания и ремонта подводных переходов предусматривает организацию работ, обеспечивающую безопасность трубопроводов при надлежащем уровне контроля, выбор рациональных методов предупреждения аварийных ситуаций, а также готовность к их ликвидации.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 АКТУАЛЬНОСТЬ МЕТОДА ННБ

Наиболее распространенные траншейные способы сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с их достоинствами имеют ряд существенных недостатков и в полной мере не отвечают современным требованиям — необходимому уровню конструктивной надежности и защите окружающей среды. Основными недостатками траншейного способа являются большой объем земляных и трудоемких водолазных работ, необходимость громоздких, утяжеляющих пригрузов или других средств, удерживающих трубопровод в проектном положении в обводненной траншее. Механизированная разработка нижних слоев грунта береговых и русловых участков переходов, особенно в сочетании с взрывными работами, наносит ущерб экологическому состоянию водоемов. Значительный ущерб наносится при строительстве переходов магистральных трубопроводов через крупные реки.

После окончания строительства переходов часто не восстанавливаются русла рек, происходит заболачивание поймы, происходит обрушение берегов, нарушается гидрологический режим. Между тем крупные реки играют большую роль. Это и места нерестилищ, и кормовые угодья для рыб, и судоходные пути.

С учетом всех этих факторов одной из основных и все более актуальных задач, стоящих перед строителями магистральных трубопроводов, в последние 20 лет стала задача создания методов и технологий, обеспечивающих наименьшее нарушение окружающей среды, снижение трудоемкости работ, сокращение сроков их выполнения. К таким методам относятся наклонно-направленное бурение и микротоннелирование.

Преимущества метода ННБ:

— экологическая безопасность, сохранность дна, берегов реки, водного режима реки за счет исключения подводных и береговых земляных, буровзрывных, берегоукрепительных и других работ;

— отсутствие помех судоходству; минимальный объем вынутого грунта; значительное сокращение сроков строительства; уменьшение эксплуатационных затрат;

— надежная защита от внешних механических повреждений, в том числе от воздействия льдов и якорей судов в результате более глубокого заложения трубопровода;

— отсутствие опасности обнажения трубопровода при размывах русел рек;

— возможность строительства: при отрицательных температурах, на ограниченных по площади строительных площадках, в стесненных условиях, под гидротехническими сооружениями и глубоко расположенными коммуникациями, в вечной мерзлоте.

К недостаткам метода ННБ, ограничивающим его применение, относятся:

— большие единовременные затраты на приобретение оборудования;

— необходимость глубокого (до 40 м от дна) геотехнического бурения и гидрогеологических изысканий;

— сложность проходки в галечниковых, валунных, илистых и карстовых грунтах;

— повышенные требования к устойчивости береговых откосов.

Несмотря на все недостатки, метод ННБ является одним из самых прогрессивных в строительстве подводных переходов.

1.2 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ННБ

Для оценки возможности и целесообразности применения ННБ учитываются следующие факторы:

— результаты инженерных изысканий, в состав которых входят геодезическая съемка, геологические, гидрогеологические, гидрометрические, гидрометеорологические, геокриологические, экологические изыскания, оценка магнитного фонового состояния;

— наличие и особенности хозяйственной инфраструктуры в районе расположения перехода, состояние и условия эксплуатации гидротехнических сооружений, условия взаимного влияния различных сооружений при их эксплуатации; характерные особенности местности.

Для строительства трубопроводов методом ННБ наиболее благоприятны реки (при доступной ширине и геологии русла и берегов), имеющие ленточно-грядовый, побочневый и ог-раниченно-меандрирующий типы руслового процесса, а также русловую многорукавность, где русловые процессы в рукавах развиваются по тому же типу. Существуют проблемы, связанные с применением ННБ на реках, имеющих типы руслового процесса в виде свободного меандрирования, незавершенного меандрирования и пойменной многорукавности. Эти условия характеризуются большими и трудно прогнозируемыми плановыми деформациями, широкой и низкой поймой, разновысотностью береговых склонов, что представляет большие сложности для ННБ. В этих условиях применение ННБ допускается только в случаях с незначительными параметрами русел этих рек (ширина, высота, состояние берегов, скорости их размыва и др.), с последующим прогнозированием условий их дальнейшего развития и разработкой дополнительных мер по их стабилизации и предупреждению опасных русловых процессов.

Существуют и другие ограничения, которые необходимо учитывать при принятии решения о применении ННБ. Например, наличие в грунтах по трассе трубопровода карстов, обводненных песков, ила, оползней.

1.3 СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ ННБ

Строительство подводных переходов трубопроводов способом ННБ, в зависимости от характеристики водных преград, типа используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров бурового оборудования и протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.), осуществляется по различным технологическим схемам, имеющим определенные различия.

Сущность метода заключается в том, что по створу перехода под руслом реки пробуривается скважина, по которой с берега на берег протаскивается трубопровод.

Общим для всех технологических схем является:

— бурение пилотной скважины;

— расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях — прямом и обратном;

— протаскивание трубопровода в разработанную скважину.

Буровая головка установки ННБ наклонена таким образом, что постоянное вращение буровой штанги в сочетании с нажимом создает прямолинейную скважину. В результате получается скважина заданной кривизны. Нажим без вращения приводит к отклонению штанги от заданного направления.

При бурении в скальных породах вращение и нажим могут комбинироваться с ударным воздействием молота. Для разработки скальных пород и других твердых формаций используется гидравлическая энергия импульсных струй высокого давления, генерируемая гидрозабойным двигателем.

Существуют установки направленного бурения, которые не требуют для своей работы бурового раствора, что делает их особенно привлекательными в том случае, когда рабочее пространство ограничено.

Устройство управления процессом бурения размещается за долотом буровой колонны. При движении в скважине полученная с его помощью информация позволяет следить за траекторией и направлением бурения. Эта информация постоянно записывается наземной компьютерной системой. На втором этапе в обратном или прямом направлении пилотную скважину расширяют путем разбуривания.

Расширение производят столько раз, сколько необходимо, чтобы расширить скважину до диаметра укладываемой трубы. В случае прямого расширения буровую трубу присоединяют как впереди, так и позади расширителя.

Расширитель протаскивается, а какое-либо устройство (трактор, трубоукладчик) поддерживает тяговое усилие с выходной стороны, в то время как крутящий момент и вращение прилагаются со стороны входа. Расширяющий элемент для гидромониторного бурения помещается впереди расширителя и позволяет держать скважину открытой для циркуляции бурового раствора.

Для расширения пилотной скважины до большого диаметра позади расширителя помещают невращающийся стабилизатор для правильного центрирования буровой трубы в скважине. Буровые трубы поочередно наращиваются в процессе бурения, а каретка станка обеспечивает поступательно-вращательное движение буровой колонне. К выходному концу буровой колонны присоединяется вертлюг; он необходим для обеспечения тягового усилия. В случае обратного расширения буровой станок тянет расширитель в направлении входа скважины и прилагает тяговое и вращательное усилие.

Перед протаскиванием трубопровода при необходимости производится калибровка скважины (зачистка и укрепление стенок) с помощью цилиндрического расширителя. Окончательный диаметр подготовленной скважины должен не менее чем на 25 % превышать диаметр протаскиваемого трубопровода. В подготовленную траншею протаскивается трубопровод.

При устойчивых стенках скважины этап протаскивания можно совместить с последним этапом расширения. Дюкер собирается на выходном конце скважины и сваривается в единое целое. Специальный оголовок соединяется с дюкером и затем присоединяется к буровой колонне. Буровая колонна с помощью бурового станка вытягивается назад, а бурильные трубы удаляются по мере протаскивания дюкера.

2. РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА МЕТОДОМ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

Процесс бурения установкой ННБ включает в себя четыре этапа:

— бурение пилотной скважины;

— расширение скважины вперед или назад;

— протаскивание дюкера ходом назад.

На первом этапе пробуривается пилотная, направляющая скважина, диаметр которой меньше диаметра дюкера.

Диаметр пилотной скважины не превышает 20 см. Бурение может производиться с использованием, например, струйной шарошки, которая с помощью гидравлической энергии бурового раствора размывает породы. При пилотном бурении используются различные системы навигации, предназначенные для проведения скважины по заданной траектории от ее входа до выхода.

Второй этап — расширение скважины до необходимого размера. Диаметр скважины должен быть больше диаметра трубопровода на 30—50 %. При проходке не должно быть такой ситуации, когда диаметр пропускаемых по скважине каких-либо устройств равнялся бы диаметру скважины. Размер этих устройств должен быть значительно меньше диаме тра скважины. Расширение можно производить двумя способами:

1) расширение ходом вперед. При этом способе буровой расширитель проталкивается со стороны входа скважины к ее выходу с помощью бурового става. Расширитель, размещенный на входной стороне, при своем вращении режет породы, увеличивая диаметр скважины и перпендикулярность ее к плоскости забоя;

2) расширение ходом назад. При этом способе расширитель с помощью буровой установки перемещается от выхода к входу.

Третий этап бурения — калибровка. Как только скважина будет расширена до необходимого диаметра, барабанный расширитель, имеющий тот же диаметр, что и трубопровод, протаскивается по скважине. Скважина после этого будет, откалибрована и очищена от любых помех, которые могут существовать внутри расширенной скважины. На обоих концах барабанного расширителя имеются резцы, позволяющие расширителю вырезать и удалять вывалы, которые могут затруднять перемещение барабанного расширителя по скважине.

Четвертый этап — протаскивание трубопровода. Головная часть протаскивателя подсоединяется к бурильным трубам, проходящим по скважине к буровой установке. Протаскива-тель имеет шарнирный соединитель, позволяющий головной части изгибаться так, чтобы трубопровод мог пройти в скважину. Кроме того, протаскиватель оснащен спереди режущей головкой, для того, чтобы при встрече с каким-нибудь препятствием внутри расширенной скважины бурильные трубы смогли быть приведены во вращение и режущая головка смогла бы удалить препятствие и открыть дорогу для протаскивания трубопровода по скважине.

Система проталкивания трубопровода состоит из цангового зажима, якорного устойства, системы поддержки трубопровода, системы полиспастов и лебедки. Размещается эта система на стороне выхода скважины и предназначена для облегчения работы буровой установки при проталкивании трубопровода по скважине. Система проталкивания может быть использована для разных диаметров труб.

Технология сооружения подводного перехода методом наклонно-направленного бурения включает в себя несколько этапов:

— подготовка строительных площадок и установка бурового оборудования;

— подготовка плети трубопровода;

— бурение «пилотной» скважины;

— протаскивание плети трубопровода;

— испытание подводного перехода;

— утилизация отходов и рекультивация загрязненных земель.

2.1.1 ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК И УСТАНОВКА БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Участок по производству работ по наклонно-направленному бурению, расположенный по обеим берегам реки, представляет из себя две отдельных строительных площадки. Установка наклонно-направленного бурения доставляется на площадку в виде блоков.

Размещение основных компонентов буровой установки (наклонной платформы, бурильных труб и передвижной будки оператора) привязывается к точке входа. Наклонная платформа буровой установки располагается на одной линии с направлением ствола скважины и смещена от точки входа назад на 8 м. Для восприятия нагрузки, развиваемой буровой установкой в процессе протаскивания плети трубопровода, перед передней кромкой буровой установки сооружается шпунтовая стенка глубиной 12 м и шириной 10 м.

Для подготовки плети рабочего трубопровода будет использоваться площадка, длина которой соответствует длине бурения (850 м — исходя из предыдущего опыта применения метода ННБ на данном переходе), а ширина составляет 12 м. Передний конец подготавливаемой плети трубопровода должен отстоять от точки выхода не менее чем на 60 м, чтобы обеспечить место для складирования бурильных штанг, расширителей и для операций с ними. Рабочая площадка для сборки протягиваемого трубопровода должна быть расчищена, и выравнена в той степени, которая позволит проводить работы по выставлению роликоопор на грунтовое основание.

2.1.2 ПОДГОТОВКА ПЛЕТИ ТРУБОПРОВОДА

Подготовка плети трубопровода включает следующие технологические операции:

— вывозка труб и раскладка труб;

— сборка стыков и сварка плети трубопровода;

— контроль качества сварных стыков;

— гидроиспытание плети (1-й этап) — до протаскивания;

— укладка плети на роликоопоры.

В соответствии со СНиП 2.05.06.-85* участок переукладки отнесен к катогории Трубопровод на участке переукладки категории «В» должен быть подвергнут 100% контролю сварных стыков радиографическим методом. Технологические процессы монтажа и сварки трубопроводов должны выполняться в соответствии с требованиями.

Защиту трубопровода от почвенной коррозии выполняет трехслойное изоляционное покрытие из экструдированного полиэтилена, толщиной не менее 3 мм, наносимое в заводских условиях.

Изоляция сварных соединений производится манжетами из армированного стекловолокном термоусадочного полимерного материала типа DIRAX-40000-24, устанавливаемыми на эпоксидный праймер. Толщина манжеты после полной усадки составляет 3,5 мм. Конструкция изоляционного покрытия должна отвечать общим требованиям к защите от коррозии, согласно ГОСТ 25812-83. Изоляционное покрытие должно выдержать испытание на сплошность искровым дефектоскопом в соответствии с требованиями НТД.

2.1.3 БУРЕНИЕ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

Бурение пилотной скважины будет осуществляться роторным методом бурения, которое осуществляется путем разрушения породы долотом, приводимым в движение ротором через буровую колонну. Изменение направления движения забойного инструмента происходит путем ориентирования отклонителя в нужном направлении и последующего осевого движения до закрепления траектории.

Ориентирование отклонителя осуществляется путем поворота буровой колонны. Движение по прямой осуществляется при осевом движении и вращении буровой колонны одновременно. Внутри буровой колонны крепится кабель для съемки Dбк=0,127 м, толщиной стенки дбк=0,012 м. Характеристики используемой буровой колонны жестко не регламентированы. Основное требование — буровая колонна должна удовлетворять условиям прочности при проведении технологических операций строительства перехода. Характер изменения тягового усилия зависит от используемых бурильных труб, но на конечное значение усилия протягивания типоразмер применяемых бурильных труб не влияет, поскольку к этому моменту бурильная колонна находится на берегу.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на успех работ по бурению перехода, является качество бурового раствора. В процессе наклонно-направленного бурения буровой раствор выполняет следующие важнейшие функции:

— водонасыщение и размягчение грунта и его последующее разрушение (размыв) давлением струй, истекающих из насадок на забойном буровом инструменте и расширителях;

— вынос из скважины на поверхность частиц разбуренной породы;

— уменьшение трения при вращении буровой колонны и работе бурового инструмента;

— охлаждение и очистка бурового инструмента;

— поддержание устойчивости стенок скважины, предотвращение обвалов и осыпей;

— удержание частиц разбуренной породы во взвешенном состоянии при остановках бурения;

— кольматация стенок скважины для предотвращения попадания грунтовых вод в полость скважины и поглощения бурового раствора окружающей породой.

Буровой раствор, используемый при наклонно-направленном бурении, представляет собой суспензию соответствующим образом приготовленного глинистого порошка в воде. При этом в качестве глины используется бентонит, вода забирается из реки в районе строительства. Бентонит представляет собой пластичную, коллоидальную глину, состоящую в основном из монтмориллонита. Бентонит характеризуется такими параметрами как набухание и способность гелеобразования при диспергировании в воде. При набухании он увеличивает Основным параметром, характеризующим способность бентонита к набуханию, является выход бентонитового раствора, измеряемый в м 3 /т (т.е. в кубометрах раствора, получаемого из тонны глинопорошка при стандартных условиях).

Объем получаемого бурового раствора, зависящий от характеристики бентонита, вязкости раствора и других параметров, должен составлять не менее 15 м 3 /т.

Основными добавками, увеличивающими выход бентонитового раствора, являются кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и специальные полимеры, позволяющие увеличить выход раствора до 30-40 м 3 /т, то есть расход бентонита при той же вязкости раствора сокращается в 2-2,5 раза.

2.1.4 РАСШИРЕНИЕ СКВАЖИН

Площадь поперечного сечения скважины должна быть больше поперечного сечения рабочего трубопровода. Поэтому перед протаскиванием трубопровода скважина должна быть расширена.

Расширение скважины осуществляется путем последовательного протаскивания специальных устройств — расширителей, через ствол пилотной скважины.

Расширители закрепляются на бурильной колонне в точке выхода ствола, приводятся во вращение и протаскиваются по направлению к буровой установке, благодаря чему производится расширение ствола пилотной скважины.

2.1.5 ПРОТАСКИВАНИЕ ПЛЕТИ ТРУБОПРОВОДА

Оголовок для протаскивания должен быть смонтирован на передний конец плети. Для изготовления оголовка требуется полусферическая заглушка. На заглушку будет наварена тяговая рама из конструкционной стали и кронштейн для закрепления переднего конца трубы кабеля связи.

После завершения последнего прохода расширителя к концу буровой колонны у места выхода скважины последовательно присоединяются: калибратор, шарнир и оголовок плети. Шарнир служит для того, чтобы на плеть не передавался крутящий момент. Одновременно с вращением калибратора буровая установка тянет плеть на себя.

В процессе протаскивания трубопровод перемещается по роликоопорам. Площадка в зоне выхода скважины должна быть тщательно спланирована для того чтобы трубоукладчики могли вывесить плеть перед входом в скважину по расчетной кривой, обеспечивающей изгибные напряжения в трубе не более допустимых и вхождение плети в скважину без перекоса. Для поддержания трубопровода в зоне входа в скважину используются мягкие полотенца.

В процессе протаскивания плети необходимо регулировать ее вес (плавучесть) для уменьшения трения плети о стенки скважины.

Протаскивание плети трубопровода осуществляется усилием, развиваемым которой расположен калибратор, который соединен с тяговым оголовком плети через вертлюг. При протаскивании секция труб опирается на опоры, снабженные роликами с полиуретановым покрытием для сведения к минимуму растягивающих усилий и предотвращения повреждения изоляции трубопровода.

2.2 ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

Построение продольного профиля трубопровода бестраншейными методами строительства, зависящего от характеристики водной преграды, параметров прокладываемого трубопровода, используемой техники и технологии бурения скважины, экологических условий района строительства и других факторов, выполняется при проектировании подводного перехода и может, при необходимости, уточняться перед началом работ с учетом дополнительных исходных данных по переходу и условиям строительства.

Продольный профиль ствола скважины представляет собой пологую кривую, состоящую из сопрягаемых между собой прямолинейных и криволинейных участков с определенными радиусами, которые определяются радиусом естественного изгиба протаскиваемого трубопровода. Углы входа и выхода буровой головки относительно горизонта, протяженности прямолинейных и криволинейных участков, а также радиусы изгиба представляются в чертежах Рабочего проекта, в соответствии с которыми производится бурение пилотной скважины.

При описании профиля приводятся параметры, позволяющие однозначно определить профиль скважины — углы входа и выхода бурильного инструмента, длины участков и радиусы искривления.

Наиболее типичным являются профили:

— состоящие из двух прямолинейных граничных участков и центрального, искривленного по радиусу, участка;

— профили, включающие дополнительно центральную прямолинейную вставку.

Если позволяют условия проектирования, то длина центральной вставки должна превышать 50 м (около пяти бурильных труб) в целях получения возможности корректировать профиль при бурении скважины.

Длина перехода определяется расстоянием между точкой забуривания пилотной скважины и местом ее выхода и характеризуется углами входа и выхода бура. Границами русловой части подводного перехода, выполненного бестраншейным методом, являются точки входа и выхода скважины. Бурение пилотной скважины ведется в соответствии с чертежами Рабочего проекта.

Трубопровод в грунтовой скважине необходимо проложить ниже линии предельного размыва по радиусу не менее радиуса упругого изгиба трубопровода.

Радиус изгиба проектируемой скважины должен быть не менее радиуса упругого изгиба трубопровода. Минимально допустимые радиусы упругого изгиба, обеспечивающие прокладку трубопроводов без опасных напряжений в стеках трубы, должены соответствовать формуле:

R min = 1200 * Дн,

где Rmin — радиус минимального изгиба трубопровода, м;

Дн — наружный диаметр трубопровода.

Проектная величина заглубления трубопровода составляет не менее 3 м от линии предельного размыва русла реки и не менее 8 м от наименьшей отметки дна.

Точка входа буровой колонны (выхода рабочего трубопровода) принимается с учетом оптимального размещения бурового комплекса, удобства выполнения буровых работ и работ по монтажу рабочего трубопровода, а также с учетом уменьшения тяговых усилий. Предпочтительно, чтобы протаскивание в скважину трубопровода велось с более высокого берега к более низкому, и буровой комплекс располагался для рек Ухта и Печора на правом берегу.

2.3 РАСЧЕТ ДЛИНЫ СКВАЖИНЫ ТРУБОПРОВОДА

Для определения расстояния и между точками входа и выхода трубопровода в горизонтальной проекции и общей длины трубопровода, укладываемого способом ННБ, необходимо найти ширину прогнозируемого профиля размыва по верху и по низу Вп и bn соответственно (точки 1,2,3,4).

Схема построения подводного перехода трубопровода диаметром 1420 мм через реку представлена на рисунке 1.

— ширина, зеркала воды Во, м. Во = 48,1 м;

— ширина русла между береговыми кромками В1, м. В1 = 67 м;

— прогнозируемые величины отступления береговых склонов:

— правого Д Вр2, м. Д Вр2 = 0,2 м;

— заложения откосов береговых склонов:

— прогнозируемая глубина размыва дна от наинизшей его отметки Д hp . Д hр = 0,16м.

Рисунок 1 — Схема построения продольного профиля трубопровода, прокладываемого способом ННБ

Bn, bn — ширина проектного профиля размыва соответственно по верху и по низу; Вр — ширина прогнозируемого профиля размыва русла по береговым бровкам; В1 — ширина русла между бровками берегов; Во — ширина русла при УВВ 10 % обеспеченности; Д Вр1, Д Вр2 — прогнозируемые величины отступления береговых склонов; Д Вз1, Д Вз2 — запасы к прогнозируемым значениям отступления берегов; m1, m2 — заложения откосов береговых склонов; Rк — радиус криволинейной искусственного изгиба трубопровода; hр — прогнозируемая глубина размыва дна от наиболее низшей его отметки; hз — запас к прогнозируемой глубине размыва дна; НТс — нижняя точка оси скважины БС; До — наинизшая отметка дна реки

Ширина проектного профиля размыва по верху, Вп, м,

Вn= В1 + Д Вр1 + Д Вз1 + Д Вр2 + Д Вз2, (1)

где Д Вз1, Д Вз2 — запасы к прогнозируемым значениям отступления берегов, м;

Д Вз1 должен удовлетворять условию,

Д Вз1 >m1 * Д hз, (2)

где Д hз — запас к прогнозируемой глубине размыва дна, м;

где Дн — наружный диаметр трубопровода, м; Дн = 1,42 м;

Д hз = 2 * 1,42 = 2,84 м;

Д Вз1 > 0,22 * 2,84 м;

Принимаем Д Вз1 = 0,7 м.

Д Вз2 должен удовлетворять условию,

Д Вз2 >m2 * Д hз, (3)

Принимаем Д Вз2 = 0,3 м.

Вn = 67 +1,2 + 0,7 +0,2 + 0,3 = 69,4 м.

Ширина проектного профиля размыва по низу bn, м,

bn = Вn — Н1 * m1 — H2 * m2, (4)

где Н1 — разница высот наинизшей отметки профиля размыва относительно высоты левого берега, м;

Н1 = Нб1 + Д hp + Д hз, (5)

где Нб1 — высота левого берега относительно наинизшей отметки дна, м;

где Д1 — высотная отметка левого берега, м; Д1 = 128,90 м;

Д0 — высотная отметка дна БС, м; Д0 = 97,40 м.

Нб1 = 128,9 — 97,4 = 31,5 м;

Н1 = 31,52 + 0,16 + 2,84 = 34,52 м;

Н2 — разница высот наинизшей отметки профиля размыва относительно высоты правого берега, м;

Н2 = Нб2 + Д hp + Д hз, (7)

где Нб2 — высота правого берега относительно наинизшей отметки дна, м;

где Д2 — высотная отметка правого берега, м; Д2 = 110 м;

Нб2 = 110 — 97,4 = 12,6 м;

Н2 = 12,6 + 0,16 + 2,84 = 15,6 м;

bn = 69,4 — 34,52 * 0,22 -15,6 * 0,090 = 60,402 м.

Радиус кривой искусственного изгиба трубопровода, Rк, м;

Rmin — радиус минимального изгиба трубопровода, м;

Rmin = 1200 * 1,42 =1700 м,

Диаметр скважины необходимой для протаскивания трубопровода, Дс, м,

Дс = 1,25 * 1,42 = 1,8 м.

Угол скважины в точке 2, б2, град,

б2 = arcsin (60,402/2*1700)= 1,02є

Угол скважины в точке 3, б 3, град,

б3 = arcsin (60,402/2*1700)= 1,02є

Нижняя точка оси скважины БС, НТс, м,

НТс = До — Д hp — Д hз — (Дс/2)-(bn*tg б2,3/2), (9)

НТс = 97,4 — 0,16 — 2,84 — (1,8/2) — (60,402*tg1,02є/2)=92,96 м

Угол входа скважины, б 4, град,

б4 = arcscos ((R-Д2+HTc)/R), (10)

б4 = arcscos ((1700-110+92,96)/1700)=8,12є

Угол выхода скважины, б 1, град,

б1 = arcscos ((R-Д1+HTc)/R), (11)

б1 = arcscos ((1700-128,9+92,96)/1700)=11,8є

Протяженность от нижней точки оси скважины до входа скважины по горизонтальной проекции, Ln,вx, м,

Ln,вx = (R — (Д2 — НТс)) * tg б4, (12)

Протяженность от нижней точки оси скважины до выхода скважины по горизонтальной проекции, Ln,выx, м,

Ln,выx = (R — (Д1 — НТс)) * tg б1, (13)

Расстояние между точками входа и выхода трубопровода (горизонтальная проекция), L, м,

L = Ln,вx + Ln,выx, (14)

L = 240 + 348,5 = 588,5 м.

Общая протяженность бурения скважины, S, м,

S=(3,14*2*1700*( 11,8+ 8,12))/360=591 м

Пилотная скважина состоит из одного криволинейного участка по дуге окружности.

Вход в скважину происходит под углом б4 = 8,12 о к плоскости горизонта, длина участка S = 591 м по дуге окружности с радиусом R = 1700 м с выходом на поверхность под углом б 1 = 11,8 о плоскости горизонта.

Источник: otherreferats.allbest.ru

13.3.2 Устройство и способы сооружения подводных переходов

ВВЕДЕНИЕ

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2 . ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ПЕРЕХОДАМ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ

3 . ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬСТВА ПЕРЕХОДОВ

4 . ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ НА ПЕРЕХОДАХ

Методы сооружения подводных переходов .

Методы прокладки подводных переходов трубопроводов

ПОДВОДНЫЕ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДЫ

Камеры пуска и приёма средств очистки и диагностики

Участки подводного перехода

Защита подводных трубопроводов от коррозии

Берегоукрепительные сооружения

Проектирование подводного перехода методом ННБ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Используемые в строительстве материалы должны обладать какой теплопроводностью

Исполнительная документация в строительстве требования к оформлению документов

1 виды цен в строительстве и принципы их формирования

Соседи не дают согласие на строительство что делать

Исковое заявление о признании индивидуальное строительство в собственность

Какие документы для возврата подоходного налога на строительство

Срок передачи объекта долевого строительства для всех един

Инженерная экономика и сметное дело в строительстве отзывы