Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Размещено на http://www.allbest.ru/

22

Размещено на http://www.allbest.ru/

Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Камский институт гуманитарных и инженерных технологий»

Курсовой проект

по дисциплине: «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

на тему: «Земляные работы »

Выполнил: студент гр. УЗНД-85.2

Трефилов А.Н.

Ижевск 2010г.

Содержание.

Введение

Подготовительные работы

Разработка траншеи в нормальных условиях

Разработка обводнённых грунтов и сооружение трубопроводов на болотах

Разработка в горных условиях

Разработка в условиях пустынь

Особенности сооружения трубопроводов на вечномёрзлых грунтах

Засыпка газопровода

Рекультивация земель

Определение толщины стенки нефтепровода

Заключение

Список литературы

Введение

Земляные работы при сооружении газопроводов должны производиться в соответствии с требованиям ГОСТ Р 12.3.048. К выполнению подготовительных и земляных работ приступают только после отвода земель землевладельцем, разрешение на рубку леса и получения от эксплуатирующей организации разрешения на производство работ в охранной зоне магистрального трубопровода в случае сооружения в одном техническом коридоре с действующим магистральным трубопроводом, а также разрешения на все пересекаемые коммуникации.

Методы производства подготовительных и земляных работ при сооружении МТ должны быть определены с учётом конкретных особенностей каждого трубопровода (природно-климатические и рельефные условия, диаметр трубопровода, механизмы для вскрышных работ и др. ) и выполняются в соответствии с требованиями ВРД 39 - 1.10 - 006 -2000* «Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов (ПТЭ МГ), СН и П 3.42-80* «Правила производства и приёмки работ».

Подготовительные работы

Подготовительные работы подразделяют на трассовые и внетрассовые.

К внетрассовым относятся следующие виды работ: оборудование жилых посёлков, сооружение коммуникаций, т.е. (прокладка ЛЭП, установка КТП, водопровода или скважин, канализации, теплотрассы, очистных сооружений, котельной и т.д.), оборудование площадок для складирования строительных материалов, ЖБИ, труб, изоляционных материалов, ГСМ и т.д., при необходимости строительство подъездных путей, строительство трубосварочных баз, площадок хранения дорожно-строительной техники.

Как правило, ввиду отсутствия какой-либо материально-технической базы возникает необходимость сооружения РММ для обслуживания не только автомобильной, дорожно-строительной техники, но и другого оборудования.

Для возможности доставки оборудования и материалов на место производства работ, сооружаются магистральные автодороги с твёрдым покрытием круглогодичного действия.

К трассовым работам относят: оборудование вахтового посёлка для возможности приёма пищи, отдыха и ночлега, строительство вдольтрассового проезда, сооружение ЛЭП, вырубки просеки для будущей трассы магистрального трубопровода, очистка полосы отвода от пней и других посторонних предметов, разбивки трассы с установкой пикетажа, оборудование склада для временного хранения материалов и ГСМ.

В случаях если участок МТ проложен на пахотных землях, предварительно, производится снятие плодородного слоя земли с целью дальнейшего использования для рекультивации земель. При прокладке трубопроводов в лесной местности приходится выполнять предварительно валку деревьев, корчёвку пней, уборку полосы отвода от срубленных деревьев, пней, ветвей и других порубочных остатков. Эти работы обычно производят бульдозерами с навесным оборудованием для валки деревьев. Применяют бензомоторные пилы «Дружба», МП-5 «Урал», валочно-пакетирующие машины типа ЛП-19.Для трелёвки хлыстов на трассе применяют трелёвочные трактора ТДТ-55, ТБ-1, ТТ-4 и др. Спиленные деревья, очищенные от сучьев, доставляют на специальные свободные и удобные для подъезда площадки, служащие временным складом, затем деловой лес вывозят за пределы строительной полосы или же используется для строительства временных и лежнёвых дорог, вахтового посёлка и на другие хозяйственные нужды. Места складирования должны быть согласованы с местными лесхозами. Расчистку полосы отвода от валунов и крупных камней осуществляют бульдозерами и корчевателями-собирателями. Ямы, образованные в результате корчёвки пней и удаления валунов, должны быть засыпаны. Порубочные остатки зарываются на краю полосы отвода, утилизируются или подвергаются уничтожению другими доступными способами.

Схемы временных дорог, переездов через соседние нитки МТ составляются после тщательного обследования полосы отвода и прилегающей местности. Тип и конструкция временных дорог и переездов зависят от грунтов, климатических условий, технического состояния трубопровода и определяется проектом производства работ.

Чаще всего на месте пересечения производится отсыпка первоначально глины, в качестве подошвы, затем раскладывается нетканый материал «дорнит» для отвода грунтовых вод и песчано-гравийная смесь, в качестве подушки шириной не менее 3ч5м и высотой не менее 0,5м. Подушка уплотняется, а сверху укладываются плиты ЖБИ. Край переезда ограждается и устанавливается знак обозначения переезда. В тёмное время суток переезд должен быть освещён. В случае отсутствия плит ЖБИ, в качестве настила, можно использовать брёвна. Есть опыт использования плит из полимерных материалов, что гораздо дешевле плит ЖБИ и они многоразового использования.

Ширина монтажной полосы отвода зависит от диаметра сооружаемого трубопровода, типа земельных угодий и состава грунта. На пахотных землях её принимают больше, в лесных массивах для уменьшения валки деревьев она принимается гораздо меньше при одинаковых остальных условиях. Размеры полос сведены в таблицу:

Диаметр трубопровода, мм	Земли не с\х назначения, м	Земли с/х назначения, м
Ду ? 426	20	28
Ду > 426ч720	23	33
Ду > 720ч1020	28	39
Ду > 1020ч1220	30	42
Ду > 1220ч1420	32	45

Работы по оборудованию переходов МТ в местах прохождения подземных коммуникаций различного назначения, шоссейных и железных дорог разрешается производить только после официального письменного согласования с организацией, эксплуатирующей данное сооружение. К письменному согласованию должен быть приложен план с указанием трасс и глубин заложения коммуникаций в месте пересечения с трубопроводом. Вскрышные работы в непосредственной близости от коммуникаций разрешается выполнять только вручную. Если на месте работ обнаружены подземные коммуникации различного назначения, не значащиеся в проектной документации, необходимо приостановить работы, поставить в известность заинтересованные организации, вызвать их представителей и продолжить работы в их присутствии. Одновременно должны быть приняты меры к защите от повреждений обнаруженных коммуникаций и сооружений.

Земляные работы при пересечении действующего электрического кабеля, а также в пределах 1,5м от него допускается производить в присутствии технического персонала, ответственного за производство ремонтно-строительных работ, и представителя организации, эксплуатирующей кабельную линию.

Ось сооружаемого трубопровода отмечается колышками (пикетами) через каждые 100м, на углах поворота в начале и в конце закругления, но не ближе 50м. Через каждые 50м производится нивелирование в обычных условиях; через 10м на участках со сложным рельефом местности; через 2м - на углах поворота. Высотные отметки, определённые нивелиром, отмечаются на пикетах, что позволяет более точно сформировать профиль трассы.

Разработка траншеи в нормальных условиях

Грунт, вынутый из траншеи, укладывают в отвал с одной (левой) стороны траншеи, оставляя другую сторону свободной для отбраковки труб, сварочно-монтажных и изоляционно-укладочных работ. Отвал грунта во избежание обвала стенок забоя должен располагаться на расстоянии не ближе 0,5м от бровки траншеи, расстояние может быть увеличено с учётом геологических особенностей грунта.

Обычно разработку траншеи при производстве работ на линейной части МТ производят, механизировано одноковшовым, роторным экскаваторами, а также цепными или роторными вскрышными экскаваторами с укороченной средней секцией.

Для предохранения траншей от обвалов необходимо учитывать, что движение транспортных средств и строительной техники вблизи траншеи допускается на расстоянии, определяемом призмой обрушения грунта и отмеченной в проекте производства работ.

Крутизна откосов определяется составом грунта, глубиной траншеи и условиями предотвращения обрушения стенок. Приняты следующие значения крутизны стенок траншеи, которые сведены в таблицу:

Виды грунтов	Крутизна откоса в зависимости от глубины заложения, м
	1,5	3	5
Насыпные, неуплотнённые	1:0,67	1:1	1:1,25
Песчаные и гравийные	1:0,5	1:1	1:1
Супески	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинки	1:0	1:0,5	1:0,75
Глины	1:0	1:0,25	1:0,25

При глубине выемки свыше 5м крутизна откоса устанавливается по расчёту.

Рис. Схема выравнивания профиля при подготовке трассы.

Для производства работ вручную в котловане устраивают два выхода на его противоположных сторонах в виде пологих откосов, с каждой из сторон от трубы под углом не более 30°. При сооружении трубопровода диаметром Ду ? 1200мм не менее 2 выходов, для трубопровода Ду 1400мм - 4 выхода.

Размеры траншеи определяются в зависимости от сыпучести грунта и диаметра трубопровода. При Ду 700мм в общем случае ширина траншеи по низу трубы равна D+0,3м, где D - диаметр вскрываемого трубопровода, при Ду>700мм 1,5D, при прокладке в технических коридорах и стеснённых условиях для трубопроводов Ду 1200…1400мм допускается D+500мм.

В водонасыщенных грунтах вскрышные работы следует начинать с пониженных мест для спуска и откачки воды. При значительном притоке воды такое пониженное место выносят в сделанное для этой цели расширение траншеи, где устанавливается небольшой колодец для забора воды.

При незначительном притоке грунтовых вод применяют одноступенчатые центробежные насосы с приводом от электродвигателя типа С-203 или С-204 производительностью до 24м/ч и насосы типов С-247, С-245, С-490 и С-665 с двигателями внутреннего сгорания и подачей соответственно 35, 120, 120, 120 м/ч.

При значительном притоке грунтовых вод целесообразно применять водопонижающие установки типов ЛИУ-2, ЛИУ-3, ЛИУ-5, ПВУ-2 производительностью соответственно 30, 60, 120 и 140м/ч.

Для откачки дождевых, талых и грунтовых вод из траншей при сооружении МТ наибольшее распространение получили передвижные водоотливные установки типов СВА-2, УОВ-3А и др. Установки смонтированы на автомобильном или тракторном ходу и имеют производительность 500-700 м/ч, что создаёт условия для более эффективного их применения.

В условиях трассы для предохранения изоляционного покрытия трубопровода от повреждений при укладке о неровности, имеющиеся на дне траншеи, необходимо устраивать постель из мягкого грунта толщиной 0,1-0,15м, как правило, из песка или ПГС. Если на участке трассы нет подходящих по гранулометрическому составу грунтов, а также если трасса проходит по крутым склонам, где отсыпанный грунт скатывается, то для устройства постели используют мешки, заполненные мягким грунтом или песком и уложенные на дно траншеи на расстоянии 2-5м один от другого. Если устройство постели из мягкого грунта связано со значительными трудностями и с выполнением больших земляных работ, то трубопровод покрывают сплошной футеровкой из деревянных реек, полимерных материалов или соломенных матов. Уложенный трубопровод необходимо присыпать мягким грунтом на высоту 20см (выше верхней образующей). В проекте рекультивации земель должны быть определены: границы угодий по трассе трубопровода, в которых необходима рекультивация; толщина снимаемого плодородного слоя почвы; ширина зоны рекультивации в пределах полосы отвода; место расположения отвала для временного хранения снятого плодородного слоя почвы; способы снятия, транспортировки и нанесения плодородного слоя; методы уплотнения разрыхлённого минерального грунта и плодородного слоя почвы после засыпки трубопровода. Снятие и нанесение плодородного слоя почвы осуществляет подрядная организация.

Земельные участки приводят в пригодное состояние в ходе работ, а при невозможности этого - не позднее, чем в течение года после завершения работ.

Грунт, вынутый из траншеи и котлована, следует укладывать в отвал с одной стороны на расстоянии от бровки не ближе 0,5 м, оставляя другую сторону свободной для передвижения транспорта и производства монтажно-укладочных работ (рабочая полоса).

При прокладке газопроводов в поселениях под улицами или площадями следует применять преимущественно закрытые способы строительства с использованием установок наклонно-направленного бурения, продавливания или прокола.

При прокладке газопровода на разделительных полосах улиц используется открытый способ строительства; грунт по мере разработки траншеи сразу грузится на автосамосвал и вывозится для временного хранения. Если позволяет ширина разделительной полосы, то грунт может укладываться вдоль траншеи.

При строительстве газопровода вдоль действующего газопровода схема производства работ выбирается исходя из условия исключения наезда техники на действующий газопровод. Перед началом работ по оси действующего газопровода необходимо выставить через 10 м вешки с указанием глубины заложения газопровода.

Сроки выполнения работ на обрабатываемых землях и порядок проведения рекультивационных работ должны быть согласованы с землепользователем.

К моменту укладки газопровода дно траншеи должно быть очищено от веток, корней деревьев, камней, строительного мусора и выровнено в соответствии с проектом.

Если в траншее образовался лед или ее занесло снегом, перед укладкой газопровода траншею необходимо очистить.

Размеры и профили траншеи при строительстве газопроводов устанавливаются проектом.

При откосе траншей 1:0,5 и круче минимальную ширину траншеи можно принимать:

а) при соединении труб сваркой:

- для газопроводов диаметром до 0,7 м - D + 0,3 м, но не менее 0,7 м; диаметром св. 0,7 м - 1,5D

- при разработке траншеи экскаваторами непрерывного действия для газопроводов диаметром до 219 мм - D + 0,2 м;

- при укладке отдельными трубами для диаметров до 0,5 м - D + 0,5 м; от 0,5 до 1,2 м (включительно) - D + 0,8 м;

- на участках, балластируемых железобетонными грузами или анкерами, - 2,2D;

- на участках, пригружаемых неткаными синтетическими материалами или геотекстильными материалами, - 1,5D;

б) при соединении одиночных труб муфтами или фланцами:

- для газопроводов диаметром до 0,5 м - D + 0,8 м;

- то же, от 0,5 м до 1,2 м - D + 1,2 м.

При откосах положе 1:0,5 минимальная ширина траншеи принимается D + 0,5 м для укладки отдельными трубами и D + 0,3 м - для укладки плетями.

На участках кривых вставок ширина траншеи принимается не менее двукратной ширины траншеи на прямолинейных участках.

Если ширина ковша одноковшового экскаватора превышает приведенные ранее размеры, то ширина траншеи принимается:

- в песках и супесях - К + 0,15 м;

- в глинистых грунтах - К + 0,4 м;

- в скальных (разрыхленных) и мерзлых грунтах - К + 0,4 м,

где К - ширина ковша по режущим кромкам.

При разработке траншеи траншейными экскаваторами (роторным, цепным, фрезерным) ее ширина принимается равной ширине копания.

При бестраншейном трубозаглублении (длинномерных труб малых диаметров) ширина щели принимается равной ширине рабочего органа (щелереза).

Размеры приямков для заделки стыков в траншее для газопроводов всех диаметров должны быть следующими:

- для стальных труб - длина 1,0 м, ширина D + 2 м, глубина 0,7 м;

- для полиэтиленовых труб - длина 0,6 м, ширина D + 0,5 м, глубина 0,2 м.

Траншея и котлованы должны разрабатываться с откосами. Траншеи с вертикальными стенками без крепления разрешается разрабатывать в мерзлых и в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод на следующую глубину, м:

- в насыпных песчаных и гравелистых грунтах - не более 1;

- в супесях - не более 1,25;

- в суглинках и глинах - не более 1,5.

Для рытья траншей и котлованов большей глубины необходимо устраивать откосы различного заложения в зависимости от состава грунта и его влажности в соответствии с требованиями СНиП III-42 и по таблице 18.

Таблица 18

Виды грунтов	Крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более
	1,5	3	5
Насыпные неуплотненные	1:0,67	1:1	1:1,25
Песчаные и гравийные	1:0,5	1:1	1:1
Супесь	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинок	1:0	1:0,5	1:0,75
Глина	1:0	1:0,25	1:0,5
Лессы и лессовидные	1:0	1:0,5	1:0,5

Крутизна откосов траншеи и котлованов, разрабатываемых на болотах, принимается в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.3.048 по таблице 19.

Таблица 19

Торф	Крутизна откосов на болотах типа I, II и III
Слаборазложившийся	1:0,75	1:1	-
Хорошо разложившийся	1:1	1:1,25	По проекту

В илистых и плывунных грунтах, не обеспечивающих сохранение откосов, траншеи и котлованы разрабатываются с креплением и водоотливом.

На дне котлована устраивается приямок для сбора и периодической откачки воды.

Наибольшая крутизна откосов траншеи и котлованов, устанавливаемых без крепления в грунтах, находящихся выше уровня поземных вод, следует принимать в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.3.048.

Крутизну откосов подводных траншей при ширине водной преграды более 30 м или глубине более 1,5 м (при среднем рабочем уровне воды) с учетом безопасных условий производства водолазных работ следует принимать по таблице 20.

Таблица 20

Наименование и характеристика грунтов	Крутизна откосов подводных траншей при глубине траншеи, м
	До 2,5	Более 2,5
Пески пылеватые и мелкие	1:2,5	1:3
Пески средней крупности	1:2	1:2,5
Пески неоднородного зернового состава	1:1,8	1:23
Пески крупные	1:1,5	1:1,8
Гравийные и галечниковые	1:1	1:1,5
Супеси	1:1,5	1:2
Суглинки	1:1	1:1,5
Глины	1:0,5	1:1
Предварительно разрыхленный скальный грунт	1:0,5	1:1
Заторфованные и илы	По проекту

Наибольшую крутизну откосов обводненных береговых траншей рекомендуется принимать по таблице 21.

Таблица 21

Наименование и характеристика грунтов	Крутизна откосов обводненных береговых траншей при глубине траншеи, м
	До 2	Более 2
Пески мелкие	1:1,5	1:2
Пески средней зернистости и крупные	1:1,25	1:1,5
Суглинки	1:0,67	1:1,25
Гравийные и галечниковые	1:0,75	1:1
Глины	1:0,5	1:0,75
Предварительно разрыхленный скальный грунт	1:0,25	1:0,25
Примечание. Крутизна откосов дана с учетом грунтовых вод.

Наибольшую высоту вертикальных стенок траншеи и котлованов в мерзлых грунтах, кроме сыпучемерзлых, при среднесуточной температуре воздуха ниже минус 2 °С допускается увеличивать по сравнению с величиной глубины промерзания грунта, но не более чем до 2 м.

Необходимость временного крепления стенок траншеи и котлованов устанавливается проектом в зависимости от глубины выемки, состояния грунта, гидрогеологических условий, величины и характера временных нагрузок на берме и других местных условий.

При невозможности применения инвентарных креплений стенок котлованов или траншей следует применять крепления, изготовленные по индивидуальным проектам, утвержденным в установленном порядке.

При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.

Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 0,5 м.

Разборку креплений следует производить в направлении снизу вверх по мере обратной засыпки выемки.

Разработка траншейными (роторным, цепным) экскаваторами в связных грунтах (суглинках, глинах) траншей с вертикальными стенками без крепления допускается на глубину не более 3 м. В местах, где требуется пребывание рабочих, должны устраиваться крепления траншей или откосов.

При производстве работ по разработке выемок состав контролируемых показателей, допустимые отклонения и методы контроля рекомендуются в соответствии с таблицей К.1 приложения К.

К началу работ по рытью траншеи и котлована должно быть получено письменное разрешение на право производства земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций, выданное организацией, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций.

Перед разработкой траншеи следует воспроизвести разбивку ее оси, а на вертикальных кривых через каждые 2 м геодезическим инструментом отметки, контролирующие проектную глубину прокладки газопровода (для диаметра св. 520 мм).

Разработку траншеи рекомендуется производить одноковшовым экскаватором:

- на участках с выраженной холмистой местностью (или сильно пересеченной), прерывающейся естественными преградами;

- в мягких грунтах с включением валунов;

- на участках повышенной влажности;

- в обводненных грунтах;

- при широких траншеях под многониточные газопроводы.

Разработку траншеи экскаваторами непрерывного действия рекомендуется производить на участках со спокойным рельефом местности, на отлогих возвышенностях, на участках с плотными, нескальными и мерзлыми грунтами крепостью до 400 ударов плотномера ДорНИИ. Траншея под газопровод диаметром 20 - 100 мм в глинистых и песчаных грунтах может разрабатываться плужным способом.

В мерзлых грунтах в зависимости от темпов строительства и объемов работ рекомендуются комбинированные способы разработки траншеи под отметку:

- поочередная работа по рыхлению с помощью гидромолотов на одноковшовых экскаваторах с последующей навеской ковша и выемкой грунта;

- послойная разработка с помощью рыхлителей на базах бульдозеров с последующей экскавацией одноковшовыми или непрерывного действия экскаваторами;

- нарезки щелей баровыми установками на бульдозерах с последующей экскавацией мерзлых блоков одноковшовыми экскаваторами.

Приямки под технологические захлесты и сооружения на газопроводах разрабатывают одновременно с рытьем траншеи, если позволяет устойчивость грунтов.

Разработку траншей одноковшовым экскаватором следует вести с устранением гребешков на дне в процессе копания, что достигается протаскиванием ковша по дну траншей в обратном копанию направлении после завершения разработки забоя.

На участках с высоким уровнем грунтовых вод разработку траншей следует начинать с более низких мест для обеспечения стока воды и осушения вышележащих участков.

Для районов с глубиной промерзания 0,4 м и более в ППР должны предусматриваться мероприятия по предохранению грунта от промерзания (рыхление поверхностного слоя, снежный валик, утепление древесными остатками и др.).

Технологический задел по рытью траншеи определяется ППР.

В зимнее время, когда слабые грунты проморожены недостаточно для прохода землеройных машин, траншею разрабатывают по технологии летнего строительства.

На участках с межболотными озерами при разработке траншеи в летнее время следует использовать понтоны и скреперные установки; в зимнее время при промерзании воды до дна озера разработку траншеи производят со льда. При непромерзании воды до дна устраивают майну и траншею разрабатывают экскаватором с понтона. Майну устраивают путем нарезки льда баровыми машинами. Лед удаляют одноковшовыми экскаваторами.

В скальных грунтах с полосы траншеи снимают вскрышной слой рыхлого минерального грунта на всю глубину до обнажения скального грунта при толщине вскрышного слоя более 0,2 м.

При меньшей толщине вскрышного слоя его можно не удалять.

Снятый грунт вскрыши укладывают на берме траншеи раздельно от скального и используют для подсыпки и присыпки газопровода.

Траншеи в скальных грунтах разрабатываются с предварительным рыхлением грунта механическим или взрывным способами.

По крутым продольным уклонам (св. 15°) планировка производится путем срезки грунта. Траншея должна быть выкопана не в насыпном грунте, а в материковом.

На участках с поперечным уклоном до 15° разработку выемок под полки рекомендуется производить поперечными проходами бульдозеров перпендикулярно к оси газопровода, если это позволяет условие прохождения газопровода.

На участках с поперечным уклоном более 15° для разработки разрыхленного или нескального грунта при устройстве полок рекомендуется применять одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Экскаватор разрабатывает грунт в пределах полувыемки и отсыпает его в насыпную часть полки. В процессе первоначальной разработки полки экскаватор необходимо якорить бульдозером. Окончательная доработка и планировка полки производится бульдозером.

Разработку траншей на продольных уклонах до 15°, если нет поперечных косогоров, следует выполнять одноковшовым экскаватором сверху вниз. Работа на продольных уклонах от 15° до 36° должна осуществляться с якорением экскаватора. Число якорей и метод их закрепления определяются расчетом.

Работа траншейных экскаваторов разрешается на продольных уклонах до 36° при движении их сверху вниз. При уклонах от 36° до 45° применяется якорение экскаватора. Работа бульдозера разрешается на продольных уклонах до 36°.

В зависимости от несущей способности болота разработку траншей осуществляют:

- на болотах с несущей способностью более 0,01 МПа - болотными одноковшовыми экскаваторами или обычными одноковшовыми экскаваторами, установленными на перекидных щитах или сланях;

- на болотах с несущей способностью менее 0,01 МПа - экскаваторами, установленными на понтонах или пеноволокушах.

При глубине торфяного слоя до 1 м с подстилающим основанием, имеющим высокую несущую способность, разработка траншеи осуществляется с предварительным удалением торфа бульдозером или экскаватором. При этом глубина траншеи должна быть на 0,15 - 0,2 м ниже проектной отметки. При использовании экскаватора для выторфовывания протяженность создаваемого фронта работ должна быть 40 - 50 м.

На болотах большой протяженности с низкой несущей способностью траншею следует разрабатывать зимой, после предварительного промораживания.

На участках с глубоким промерзанием болота работы должны выполняться с предварительным рыхлением мерзлого слоя.

При прокладке газопровода через межболотные озера шириной до 50 м и глубиной до 1 м траншеи разрабатывают одновременно с двух противоположных берегов одноковшовыми экскаваторами с дамбы, устанавливаемой с каждого берега пионерным способом. Дамба также используется для монтажа и укладки газопровода.

На озерах шириной более 50 м или глубиной более 2 м траншеи на дне этих водоемов разрабатывают одноковшовыми экскаваторами, установленными на понтонах. При этом понтоны якорятся.

Траншеи в песчаных грунтах с большими откосами разрабатываются бульдозерами, скреперами, одноковшовыми экскаваторами.

Неглубокие траншеи (до 1,2 м - в сыпучих грунтах и до 1,5 м - во влажных) допускается разрабатывать бульдозерами продольно-поперечным способом.

При устройстве глубоких траншей в сыпучих песках применяется комбинированный способ разработки грунта. Верхний слой грунта (глубиной до 1,0 м) разрабатывается бульдозерами, а остальная часть до проектной отметки - одноковшовыми экскаваторами.

При многониточной прокладке газопроводов в общей траншее широкие траншеи следует, как правило, разрабатывать бульдозерами продольно-поперечным способом.

Во влажных песках разработку траншеи следует, как правило, вести роторным экскаватором с откосниками или разрабатывать верхний слой бульдозерами с последующей доработкой траншеи одноковшовым или роторным экскаватором до проектной глубины.

Разработка обводнённых грунтов и сооружение трубопроводов на болотах

Наиболее чаще к таким грунтам относятся территории болот избыточно увлажнённые или переувлажнённые участки земной поверхности, сложенные в основном торфом различной консистенции и степени разложения при мощности слоя торфа более 0,5м. Классифицируют три типа болот по несущей способности поверхности болот и возможности проходимости строительной техники.

Первый тип: Болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и неоднократный проход болотной техники с удельным давлением 0,2-0,3кгс/см или проход обычной техники с помощью щитов, сланей, либо дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность залежи торфа до 0,2кгс/см

Второй тип: Болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проход строительной техники только с помощью щитов, сланей, либо дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность залежи торфа до 0,1кгс/см.

Третий тип: Болота, заполненные растекающим торфом и водой с плавающей торфяной коркой и без неё, допускающие работу только специальной техники на понтонах или обычной техники с плавучих средств.

Участки земной поверхности, на которых горизонт грунтовых вод находится выше дна разрабатываемой траншеи, принято называть обводнёнными.

Вследствие труднодоступности, трудоёмкости, пожароопасности болот сооружение трубопровода на данных участках производят в зимний период, предварительно проложив подъездные и вдольтрассовые зимние дороги с учётом типа болота, мощности и степени разложения торфа, его промерзаемости. Тип и конструкция дороги устанавливается проектом производства работ. Для ускорения промерзания проезжей части дороги производят периодическое укатывание снежного покрова тракторами или бульдозерами на уширенных гусеницах. Намораживание ледяной корки путём многократного полива дороги водой (слоями в 2-3см с интервалом 1-2ч в зависимости от температуры воздуха) применяют в редких случаях.

Рис. Схема подготовки трассы в талом грунте

Выемка торфа проводится в тех случаях, когда работы принято вести по минеральному грунту. Торф убирается на всю глубину болота бульдозером, экскаватором или землеройным устройством, установленным на плавсредстве. Отсыпка песка производится при большой глубине болота. При этом отсыпается массивная песчаная подушка. Отсыпка песка производится с берега болота автосамосвалами или гидронамывом.

Осушение проводят с помощью водоотводных дренажных канав. Эта операция может быть эффективна только на болотах верхового типа. Промораживание осуществляется в тех случаях, когда необходимо как можно быстрее проморозить болото. Достигается это снятием снежного покрова с поверхности болота лёгкими бульдозерами со специальными отвалами. Выпускать на промороженное болото механизированную колонну можно только убедившись в достаточной прочности промерзшего грунта.

На плохозамерзаемых болотах, а также на болотах с мощным слоем торфа (более 2м) проезжую часть усиливают сплошным лежнёвым настилом или разреженным настилом (через 0,4-0,6м) из брёвен толщиной по комлю 18-22см. В дальнейшем эти дороги используются заказчиком при эксплуатации МТ, как вдольтрассовые проезды.

Разработку траншеи допускается производить взрывом при относительно небольшой ширине труднопроходимого болота глубиной до 2 - 3м. В качестве взрывчатого вещества (ВВ) используют пироксилиновый порох, уложенный в упаковку в виде шнура из хлопчатобумажной ткани диаметром 12 - 18см. Непрерывный заряд пироксилинового пороха, помещённый в воду, хорошо детонирует от взрыва промежуточного заряда бризантного ВВ. В результате образуется траншея глубиной до 2м и шириной 5 - 6м. Разработку траншеи бульдозером и экскаватором производят в тех случаях, когда глубина слоя торфа в полосе не превышает 0,5 - 1м. Бульдозер снимает слой торфа в полосе 4 - 5м до минерального грунта. Экскаватор, отставая от бульдозера на 15 - 30м ведёт разработку траншеи на необходимую глубину обратной лопатой.

Откосы земляного полотна верхней части насыпи обычно принимают в пределах 1:1,25 - 1:1,5. Ширина проезжей части дороги принимается 3,5 - 4,5м в зависимости от характеристики транспортных средств и дорожно-строительной техники.

В случае наличия открытых участков воды разработку траншеи ведут экскаватором с понтона.

магистральный трубопровод земляной грунт



Рис. Схема разработки траншеи экскаватором с салазок

При рытье котлована в обводнённых грунтах применение открытого водоотлива не всегда даёт желаемый результат, поэтому производят бурение вертикальных дрен ниже дна траншеи с засыпкой вовнутрь песка, что позволяет воде подниматься по песчаным дренажным сваям на поверхность и отводится в сторону, осушая болото. Из-за постоянного присутствия воды на дне траншеи изоляционные работы производятся у бровки траншеи или в положении на весу.

Разработка в горных условиях

Строительство трубопроводов в горах - исключительно сложный в технологическом и организационном отношениях процесс. Горный ландшафт непрерывно изменяется под воздействием внешних и внутренних силовых и гидрогеологических факторов, которые необходимо учитывать при выборе технологии и организации строительства. Прежде всего это объясняется резкой пересечённостью местности, чередованием, например, равнины и крутых подъёмов и спусков, по которым не могут двигаться даже гусеничные машины. В зимний период или в период дождей сложность работ значительно возрастает, что заставляет применять отличные от общепринятых схем производства работ. Технология строительства зависит также и от конструктивных решений, применяемых на том или ином участке трубопровода.

Особенностями ведения земляных работ в горных условиях является крутизна склонов и скальность пород. Склоны подразделяют на три группы. К первой группе относятся склоны с крутизной до 10 градусов, ко второй 10-20 градусов, третьей - более 20 градусов. На склонах с крутизной более 20 градусов целесообразно разрабатывать специальные методы для каждого конкретного участка газопровода. На склонах с крутизной 10-20 и более градусов для предотвращения сползания строительной техники экскаваторы, трубоукладчики и другая ДСТ соединяется между собой тросом, выступая в роли «якоря» или сооружается технологическая площадка для устойчивой работы ДСТ. Такая технологическая площадка называется полкой. Она представляет собой грунтовую выемку на косогоре. Конструктивные схемы полок изображены на (рис.). В скальном грунте полку делают в виде чистой выработки без кювета (рис. а), а в мягком грунте с кюветом из железобетонных коробов (лотков) 1 (рис. б). Причём важно, чтобы железобетонный кювет был полностью закрыт сверху ж/б плитами с отверстиями для стока в него воды. В противном случае после первых дождей короб может быть занесён смытым грунтом и вода, стекающая сверху, будет размывать полку. Часто ширину полки увеличивают за счёт отсыпки грунта 2. Устройство полки в скальном грунте может быть выполнено с применением буровзрывных работ, которые включают бурение шпуров, закладка взрывчатых веществ (ВВ). При устройстве траншеи используют преимущественно мелкошпуровые заряды, что обеспечивает наилучшее соответствие профиля траншеи проектному, хорошее дробление и, кроме того, исключает разброс кусков породы на далёкое расстояние. Полка обеспечивает проход сварочно-монтажных и изоляционно-укладочных машин.

Разработка в условиях пустынь

Специфика сооружения магистральных трубопроводов в пустыне заключается прежде всего в том, что траса проходит по безлюдным и бездорожным районам с сыпучими песчаными грунтами или по скалистым грунтам, покрытым толстым слоем пыли. Строительство же в районах хорошо освоенных поливных земель связано с другими трудностями. Поливные земли обычно пересечены густой сетью оросительных каналов, канав и арыков, что вызывает необходимость сооружения большого количества переходов. Необычайно сложны климатические условия в пустынных районах, т. к. температура воздуха в летний период достигает 45 - 50 °C в тени при относительной влажности воздуха 6 - 10%, а зимой - -35 °C. Особенно большие помехи создают почти непрерывные горячие сухие ветры и песчаные бураны. В таких условиях одна из важнейших задач - организация труда и быта строителей. Жилые городки должны располагаться в наиболее благоприятных местах, где есть источники воды с максимальным удалением от фронта работ не более 15 - 20км.

Спецификой земляных работ в условиях пустынь является разработка противоэрозионных устройств; планировка трассы трубопровода с засыпкой и срезкой неровностей на полосе шириной не менее 10м; при этом грунт, срезанный с валика, перемещается в пониженные места; вскрытие трубопровода, как правило, одноковшовым экскаватором, причём ширина траншеи по дну должна составлять D + 0,8м, где D -условный диаметр трубопровода; крутизна откосов назначается в зависимости от характеристики грунта. Закрепление грунтов от выдувания (перемещения) осуществляется несколькими способами:

разбрызгивание битумных эмульсий с передвижных установок или аиасредств;

разбрызгивание или полив песков растворами извести, получаемых из известняков, пригодных для обжига;

применение в качестве связующего различных дешёвых продуктов, например отходов нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Особенности сооружения трубопроводов на вечномёрзлых грунтах

Основным строительным недостатком вечномёрзлых грунтов является изменчивость их несущей способности в очень широких пределах. При отрицательной температуре они могут воспринимать весьма большие нагрузки без заметных деформаций, а при нулевой и тем более положительной температуре, они теряют несущую способность и разжижаются. При повторном замерзании грунты вспучиваются, растрескиваются, что может привести к разрушению трубопроводных конструкций, расположенных в таком грунте. Это требует принятия специальных защитных мер, конструктивного или технологического характера. В зимний период вечномёрзлые грунты представляют собой монолит скального типа, что обеспечивает работу на нём любых строительно-монтажных машин, т.е. технология строительства линейной части трубопроводов такая же, как при нормальных условиях. В летний период работы по строительству линейной части либо полностью прекращается, либо производятся по технологии, применяемой на болотах.

Применяется главным образом две конструктивные схемы прокладки трубопроводов - подземная и надземная. Подземная прокладка предусматривает укладку трубопровода в зимний период в траншею с закреплением в проектном положении трубы утяжелителями или анкерами. Утяжелители или анкера должны обеспечить компенсацию не только силы Архимеда, но и взвешивающего усилия, обусловливаемого продольной силой, действующего в трубопроводе. Однако надёжность трубопровода, утяжелённого пригрузами, невысока; грузы часто сваливаются с труб, и они всплывают. Допускается укладка трубопроводов на поверхность грунта с закреплением утяжелителями и последующей обваловкой. Для повышения эксплуатационной надёжности трубопровода применяется крепление труб дисковыми анкерами, вмороженными в грунт.

Надземный трубопровод сооружается на опорах, установленных в вечномёрзлый грунт. Расстояние между опорами определяется расчётом. Для компенсации продольных удлинений трубопровода на нём через определённое расстояние устанавливают компенсаторы, которые могут быть горизонтальными или вертикальными.

Поскольку вечномёрзлые грунты обладают большой несущей способностью при минусовой температуре, то наиболее благоприятные условия для трубопровода можно создать, обеспечив такой режим его эксплуатации, при котором температура перекачиваемого продукта будет минусовой. Для газопровода эта задача решается сравнительно просто, создавая на компрессорных станциях установки по охлаждению газа до температуры -2 - 3 °C. Пропуская по трубопроводу такой газ, удаётся сохранить в мёрзлом состоянии грунт в летний период. Образующийся вокруг трубы постоянно мёрзлый грунт способствует повышению продольной устойчивости трубопровода. Для нефтепровода такая температура недопустима, т.к. при этом увеличивается вязкость нефти и перекачка её по трубопроводу становится невозможной, поэтому для обеспечения несущей способности трубопровода необходимо производить теплоизоляцию трубы при надземной прокладке или прокладку трубы в трубе с заполнением межтрубного пространства для предотвращения оттаивания грунта при подземной прокладке. Межтрубное пространство заполняется пенобетоном, обладающим достаточно высокими теплоизолирующими свойствами. Защитный кожух предохраняет трубопровод от обводнения. Надёжность двухтрубной конструкции обеспечивает безаварийную работу трубопровода даже при значительном оттаивании мерзлоты.

При надземной прокладке трубопровода диаметром 1000 - 1200мм возникают столь сложные проблемы с обеспечением устойчивости положения труб на опорах, что трудно найти экономически приемлемые методы их решения. Огромная тяжесть заполненного нефтью трубопровода, необходимость компенсации температурных удлинений - это требует устройства мощных свайных или иных опор. Однако надёжность их работы на вечномёрзлых грунтах проблематична.

Засыпка газопровода

Засыпку газопровода рекомендуется производить при температурах окружающего воздуха, близких к температуре его эксплуатации.

При засыпке газопровода необходимо обеспечить:

- сохранность труб и изоляции:

- плотное прилегание газопровода к дну траншеи;

- проектное положение газопровода.

При засыпке газопровода необходимо исключить подвижки.

Рекомендуемые предельные отклонения и методы контроля при засыпке траншей и котлованов приведены в таблице К.2 приложения К.

Засыпку траншей в непросадочных грунтах следует производить в три стадии:

- засыпка пазух немерзлым грунтом;

- присыпка на высоту 0,2 м над верхом трубы тем же грунтом с подбивкой пазух;

- окончательная засыпка после предварительного испытания с равномерным послойным уплотнением до проектной плотности с обеих сторон трубы.

Обратную засыпку (за исключением выполняемой в просадочных грунтах II типа) узких пазух, где невозможно обеспечить уплотнение грунта до требуемой плотности имеющимися средствами, рекомендуется выполнять малосжимаемыми (модуль деформации 20 МПа и более) грунтами (гравийно-галечниковыми и песчано-гравийными грунтами, песками крупными и средней крупности).

Засыпка газопровода диаметром более 500 мм производится с послойным уплотнением пазух траншеи во избежание овализации труб.

Уплотнение пазух производится гидравлическим одноковшовым экскаватором, специальными трамбовочными машинами или средствами малой механизации.

Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки (кроме собственного веса грунта), можно выполнять без уплотнения грунта, но, где это возможно, с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого следует определять с учетом последующей естественной осадки грунта. Наличие валика не должно препятствовать использованию территории в соответствии с ее назначением.

Траншеи и котлованы, кроме разрабатываемых в просадочных грунтах II типа, на участках пересечения с существующими дорогами и другими территориями, имеющими дорожные покрытия, засыпают на всю глубину песчаным грунтом или другими аналогичными малосжимаемыми (модуль деформаций 20 МПа и более) местными материалами, не обладающими цементирующими свойствами, с уплотнением. Допускается совместным решением заказчика, подрядчика и проектной организации использовать для обратных засыпок супеси и суглинки при условии обеспечения их уплотнения до проектной плотности.

Засыпку газопровода бульдозерами выполняют косопоперечными проходами с наращиванием отвала в траншее с целью исключения динамического воздействия падающих комьев грунта на газопровод.

На горизонтальных участках поворота газопроводов вначале засыпается участок поворота, а затем остальная часть. Засыпку участка поворота начинают с его середины, двигаясь поочередно к концам.

На участках с вертикальными поворотами газопровода (в оврагах, балках, на холмах и т.п.) засыпку следует производить сверху вниз.

Засыпка газопровода на протяженных продольных уклонах должна производиться бульдозером, который перемещается с грунтом сверху вниз под углом к траншее, а также может осуществляться траншеезасыпателем сверху вниз по склону с обязательным его якорением на уклонах крутизной свыше 15°.

Для предотвращения размыва грунта на крутых продольных уклонах (св. 15°) засыпка должна производиться после устройства перемычек в траншее.

Присыпку уложенного газопровода в мерзлых, скальных или полускальных грунтах осуществляют мелкогранулированным грунтом, как правило, из отвала специальной машиной, производящей рыхление и просеивание грунта. Допускается осуществлять присыпку газопровода разрыхленным грунтом из отвала роторным траншеезасыпателем или роторным экскаватором. При применении роторного экскаватора необходимо предварительно осуществить планировку отвала, а поток грунта с транспортера направлять на противоположную стенку траншеи, избегая прямого попадания грунта на уложенный газопровод.

При засыпке газопровода в зимнее время мерзлым грунтом поверх него должен устраиваться валик грунта с учетом последующей его осадки при оттаивании или последующей его отсыпки.

Способы засыпки газопровода в болотах I и II типов, выполняемой в летнее время, зависят от структуры болота. На болотах с несущей способностью более 0,01 МПа засыпку газопровода производят бульдозерами и экскаваторами на уширенных или болотных гусеницах или одноковшовыми экскаваторами, работающими с перекидных сланей, щитов и др.

Засыпка на болотах III типа производится экскаваторами, установленными на понтонах.

Засыпку траншей на болотах, промерзших в зимнее время и имеющих достаточную несущую способность, осуществляют так же, как при засыпке траншей в обычных мерзлых грунтах

При недостаточном промерзании болота и малой несущей способности для засыпки траншей используют бульдозеры и одноковшовые экскаваторы на уширенных или болотных гусеницах или экскаваторы на щитах, сланях и др.

При наземной (в насыпи) прокладке газопровода через болота I и II типов обваловка производится грунтом, забираемым из траншеи, разрабатываемой параллельно газопроводу, при этом траншея разрабатывается не ближе 5 м от газопровода. При отсутствии торфа для подсыпки и присыпки газопровода он доставляется из карьера, указанного в проекте.

Засыпку газопровода в песчаных грунтах необходимо осуществлять непосредственно вслед за изоляционно-укладочными работами.

Для подсыпки и присыпки газопровода, прокладываемого в многолетнемерзлых грунтах, применяется крупнозернистый песок, заготовка которого производится в течение летнего периода.

Заготовка грунта в карьерах производится без предварительного рыхления, путем снятия грунта бульдозером послойно по мере его естественного оттаивания и создания буртов для обезвоживания и высыхания.

Песок для подсыпки может заготавливаться со дна рек путем гидронамыва.

Насыпи для наземных газопроводов устраиваются из привозного грунта, добываемого в карьерах. Размеры насыпи указываются в проекте.

Насыпи следует отсыпать из однородных грунтов на всю их ширину во избежание образования внутри насыпи водяных линз и плоскостей скольжения.

Не допускается возводить и уплотнять насыпи при интенсивном выпадении осадков, а также возводить насыпь из грунта, включающего лед и снег.

В пучинистых, просадочных и набухающих грунтах дно траншей уплотняют с применением вибромеханических трамбовочных установок.

Подготовка химически закрепленного грунта производится для противоэрозионных перемычек в бетономешалках. При этом применяются только экологически чистые химические вещества, указанные в проекте.

Рекультивация земель

Рекультивацию строительной полосы газопроводов осуществляют в соответствии с проектами на рекультивацию в процессе строительства газопроводов.

В проекте рекультивации земель должны быть определены:

- площади (по трассе газопровода - ширина полосы), на которых необходимо проведение технической и биологической рекультивации;

- глубина снимаемого плодородного слоя почвы;

- место расположения отвала для временного хранения плодородного слоя почвы;

- объем и способы вывозки лишнего минерального грунта после засыпки траншеи и котлованов.

Плодородный слой почвы должен быть, как правило, снят и перемещен в отвал хранения на одну или обе стороны от оси газопровода на расстояние, обеспечивающее раздельное размещение отвала минерального грунта, не допуская перемешивания его с плодородным слоем почвы.

На рекультивируемых землях засыпку газопровода производят с послойным уплотнением грунта и без устройства валика над газопроводом.

При сооружении временных дорог по сельхозугодиям плодородный слой почвы должен быть снят со всей полосы строительства с перемещением его в отвалы временного хранения.

Работы по снятию плодородного слоя почвы могут выполняться в любое время года, а работы по его возвращению - только в теплое время года.

При выполнении рекультивации на поливных землях следует восстанавливать поливные борозды, канавы и т.п.

Определение толщины стенки нефтепровода

Исходные данные:

Диаметр нефтепровода D_H= 720 мм

Протяженность трубопровода L= 160км

Рабочее давление Р= 6.4 МПа

Температура перекачиваемого нефтепродукта Т_э= 282К

Решение

1. По таблице (4.1) определяем характеристику труб. Находим, что это прямошовные трубы с контролируемой прокаткой, изготовленные из стали 08ГБЮ (У_вр = 510 МПа, У_т = 350Мпа.). При этом способе изготовления согласно таблице находим К₁=1,4. Для диаметра нефтепровода 720мм К_н=1, а коэффициент работы m ₀= 0,9.

Характеристика труб	Величина К1
1. Сварные из малоперлитной и бейнитной стали контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом.	1,34
2. Сварные из нормализованной, термически упрочненной стали и стали контролируемой прокатки, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом.	1,4
3. Сварные из нормализованной или горячепрокатной низколигированной стали изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой.	1,47

1. Находим расчетное сопротивление металла по формуле

1. Так как трубопровод не имеет промежуточных перекачивающих станций, то коэффициент надежности по нагрузке n₁₌1.1.

По формуле определяем расчетную толщину стенки трубопровода

= 7.5 мм

2. Находим абсолютные значения максимально положительного и максимально отрицательного температурного перепада по формуле

=;

== 39, 8 град

== 92, 9 град

3. Определяем величину продольных осевых сжимающих напряжений по формуле

= 27 МПа

4. Отрицательное значение показывает на наличие осевых сжимающих напряжений. Поэтому вычисляем коэффициент ш₁, учитывающий двухосное напряжения состояния металла;

0,955

5. По формуле пересчитываем толщину стенки нефтепровода

Ответ: толщина стенки нефтепровода равна 7.5 мм

Заключение

Земляные работы чаще всего выполняются поточным методом с разбивкой газопровода на участки (захватки). Длину участков выбирают в зависимости от наличия пересекающих трассу подземных коммуникаций, горизонтальных поворотов трассы, дорог, препятствий и прочее, в зависимости от местных условий. Длина участков должна быть равной фактической длине труб и секций, чтобы исключить дополнительную резку и сварку прокладываемых труб. Глубина заложения газопроводов зависит от влажности транспортируемого газа и характеристик грунта.

Список литературы

1. СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы. Госстрой России, М., 2003.

2. СП 42-101 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб.