19244 Укладка подводного трубопровода с поверхности воды

Введение
Магистральные трубопроводы пересекают, как правило, большое число препятствий двух видов: естественные и искусственные.
Под естественными понимают препятствия, сформировавшиеся на земной поверхности без участия человека; под искусственными понимают препятствия, появившиеся в результате деятельности человека.
К естественным препятствиям относятся: реки, озера, болота, пруды, ручьи, овраги и т.п.; к искусственным – населенные пункты, каналы, искусственные водохранилища, железные и автомобильные дороги и т.п.
При решении вопроса о способе преодоления препятствий, как правило, приходится решать не только конструкторские и технологические, но и экономические вопросы. Так, при необходимости пересечь трубопроводом реку можно применить подземную схему.
Подводные переходы трубопроводов через водные преграды следует проектировать 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 трубопроводом водной преграды и требований по охране рыбных ресурсов.
В данном курсовом проекте ставится цель – расширение и закрепление материала полученного при изучении дисциплины «Сооружение и ремонт магистральных газонефтепроводов».
Основная задача – изучение методики расчета на устойчивость трубопровода на водном переходе через реку.
1. Теоретическая часть
1.1. Обоснование применения данного способа для перехода
Способ укладки трубопроводов свободным погружением рекомендуется при следующих условиях:
 пересекаемая водная преграда несудоходна или в месте перехода возможен перерыв судоходства на время установки трубопровода;
 поверхностная скорость течения невелика (до 0,6 - 0,8 м/с) и не требуются сложные устройства для удержания плавающей нитки трубопровода в створе перехода;
 трассировка перехода на берегах предусматривает прокладку трубопроводов с кривыми вставками.
Способ укладки свободным погружением с заполнением полости водой следует применять для трубопроводов, имеющих положительную плавучесть.
Для укладки трубопроводов, положительная плавучесть которых обеспечивается закреплением понтонов, можно применять способ свободного погружения путем последовательного открепления понтонов.
В технологический процесс укладки трубопроводов способом свободного погружения с заполнением их водой входят:
 монтаж трубопровода на спусковой дорожке или стапеле (при этом способе укладки трубопровода монтажный стапель можно располагать вне створа перехода);
 оснащение трубопровода разгружающими понтонами в соответствии с проектом производства работ, а также вентилями для выпуска воздуха и заливки воды в трубопровод;
 спуск трубопровода на воду;
 буксировка трубопровода к месту укладки (если монтаж выполняется не в створе сооружения);
 установка плавающего трубопровода в створе перехода;
 погружение плавающего трубопровода в проектное положение путем заполнения его водой с одновременным выпуском воздуха через вентиль на противоположном конце трубопровода.
При разработке технологии укладки трубопроводов способом свободного погружения необходимо определить:
 вес трубопровода в различных положениях в воде и его массу на суше;
 силу воздействия потока воды на трубопровод, необходимость закрепляющих устройств (боковых оттяжек) и их расчет;
 допустимую глубину погружения трубопровода при его заполнении водой;
 напряжения, возникающие в трубопроводе от воздействия всех нагрузок на трубопровод в процессе погружения на дно (напряжения от изгиба в вертикальной плоскости и гидродинамического давления);
 качество и мощность буксирных средств, необходимых для буксировки трубопровода и заведения его в створ перехода.
Если нельзя устроить спусковые дорожки в створе перехода, монтажную площадку можно расположить вдоль береговой линии с устройством горизонтального стапеля. В этом случае при необходимости следует прикреплять к трубопроводу понтоны на наклонном участке стапеля после перемещения трубопровода к урезу берега.
Если глубина пересекаемой водной преграды больше допустимой для данного трубопровода, расчетную допустимую глубину опускания трубопровода можно увеличить одним из следующих способов:
 уменьшить начальную плавучесть трубопровода за счет балластировки его до требуемой расчетной величины;
 закрепить дополнительные понтоны на участках, где глубина воды превышает допустимую для укладки трубопровода заданного сечения, при этом число понтонов должно соответствовать расчетному;
 приложить продольное растягивающее усилие к укладываемому трубопроводу.
Перед укладкой трубопровода способом свободного погружения выше и ниже по течению должны дежурить катера. Трубопровод заводят в створ перехода и расчаливают в продольном направлении тросами и лебедками, закрепленными на берегах. Чтобы трубопровод не мог сместиться под действием течения, используют тросовые растяжки к лебедкам на плавучих опорах, буксиры или плавучие краны. Число удерживающих лебедок и плавучих опор рассчитывают в зависимости от скорости течения и величины гидродинамического давления ветровых нагрузок.
По мере погружения трубопровода тросовые растяжки необходимо постепенно стравливать, не допуская отклонений трубопровода от проектного створа.
Заполнение трубопровода водой выполняется под наблюдением инженерно-технического персонала, контролирующего положение трубы в различные стадии ее погружения.
Трубопровод заполняют водой с помощью любого имеющегося насоса средней производительности через шланг, подсоединенный к патрубку, вваренному на концевой части трубы; вентили для выпуска воздуха вваривают с обоих концов плети.
Объем залитой воды следует контролировать в процессе наблюдения за положением трубопровода.
При заполнении водой трубопроводов, имеющих положительную плавучесть, необходимо следить, чтобы погружение трубы начиналось с заливаемого конца. Для этого рекомендуется противоположный конец трубы в начальный период поддержать при помощи понтона, плавучих средств или придавить заливаемый конец трубопровода.
Закачку воды в трубопровод следует вести до тех пор, пока полностью не выйдет воздух из воздушного патрубка (не будет пузырьков воздуха).
1.2. Подготовительные и земляные работы
Перед началом разработки подводных траншей выполняют следующие подготовительные операции:
 с помощью эхолота измеряют глубину и на основании полученных результатов составляют фактический профиль дна, который сверяют с проектным; если различия существенны, особенно если установлено, что дно ниже проектных отметок, то необходимо об этом сообщить проектную организацию и дирекцию строящегося трубопровода, которые должны внести соответствующие изменения в проект;
 выполняют водолазное обследование по створе перехода в полосе шириной 10 м с целью обнаружения затонувших предметов, которые могут помешать работе земснаряда или протаскиванию трубопровода;
 в зависимости от глубины водоема, траншеи и имеющихся в наличии машин для разработки грунта до начала работ намечают наиболее целесообразную схему их размещения;
 устанавливают створные знаки;
 доводят до сведения заинтересованные организации (бассейновое управление пути, пароходство и т.д.) о начале подводно-технических работ.
 устройство временных дорог является составной частью инженерного обеспечения строительной площадки. Для транспортирования грузов на строительную площадку и с нее необходимо максимально использовать существующую дорожную сеть и только по необходимости предусматривать устройство временных дорог, которые следует устраивать для двустороннего движения.
 устройство временных сооружений: мастерских, штаб конторы, жилых помещений, помещений для бытового обслуживания рабочих (столовая, баня, помещение для обогрева и отдыха), складов, площадок под складирование строительных материалов и др.
 доставка оборудования, строительных материалов, создания необходимого запаса топлива и жидкого горючего.
В состав земляных работ входят: разработка русловых траншей срезания, при необходимости, плодородного слоя почвы и рекультивация, разработка врезок и пойменных траншей засыпка траншей берегозакрипления.
Углубление трубопроводов в дно водных преград осуществляют обычно путем устройства подводной траншеи к укладке трубопровода. или после его заключения с применением в последнем случае трубозаглублении иных специальных механизмов. В некоторых случаях углубление подводного трубопровода осуществляют направленным бурением.
Подводные земляные работы по разработке русловых траншей обычно являются наиболее трудоемкими, длительными и дорогими при строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов. Поэтому эффективность и сроки строительства подводных переходов зависят обычно от организации и технологии подводных земляных работ, предусматривающих использование рациональных организационных схем и способов производства работ, а также эффективных средств механизации.
Земляные работы проводятся в соответствии с проектом производства работ, в котором предусматриваются способы и последовательность разработки грунта, типы и мощность механизмов, а также меры по соблюдению техники безопасности.
Разработка подводных траншей может осуществляться землесосных, гидромониторной-эжекторными, черпаковой и грейферными снарядами, канатно-скреперными установками, гидромониторами, эжекторными и пневматическими грунтососами с применением водолазного труда, а также экскаваторами, установленными на плавучих средствах: понтонах или баржах. Подводные скальные грунты могут разрабатываться взрывным способом и, в исключительных случаях, при небольших объемах работ, водолазами с помощью отбойных молотков. Выбор технических средств и способов разработки подводного грунта производится в зависимости от свойств и объема почвы, сроков производства, наличия землеройной техники, скорости течения, глубины разработки и условий удаления грунта из траншеи.
Рабочий профиль траншеи составляют на основе проектного продольного профиля с учетом ступенчатой изменения глубин и минимального перебора грунта.
1.3. Организация работ по укладке перехода
Строительные полосы и строительные площадки в створах переходов должны быть ровными, без резких перепадов высот.
Контроль качества подготовки полосы (площадки) выполняется строительной организацией визуально и инструментально в процессе работы и выборочно (через 100 м).
При строительстве внутриплощадочных дорог строительной организацией в процессе работ осуществляется инструментальная проверка ширины проезжей части и отметок насыпи, проверка состояния полотна, откосов и кюветов.
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,
Щиты под экскаватор могут быть как заводского изготовления, так и трассового из бревен диаметром 20-24 см, связанных между собой