Конструктивные схемы укладки магистральных трубопроводов

В настоящее время существуют следующие принципиально различные конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов. К основным схемам прокладки относятся: подземная, наземная и надземная. (прим. полуподземная относится к наземной прокладке трубопровода).

Выбор той или иной схемы прокладки определяется условиями строительства, составом грунтов, другими природно-климатическими условиями и окончательно принимается на основании технико-экономического сравнения и целесообразности различных вариантов.

Подземная схема укладки является наиболее распространённой (98% от общей протяжённости) и предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину, превышающую диаметр трубопровода.

При подземной укладке достигается максимальная механизация работ всех видов, не загромождается территория после окончания строительства, используются пахотные земли, отсутствует воздействие солнечной радиации и атмосферных осадков, трубопровод находится в стабильных температурных условиях. Сооружённый трубопровод не нарушает и сохраняет возможность естественной миграции животных. При возникновении аварийной ситуации и разрушении трубопровода, возникаемая взрывная волна поглощается грунтом. Однако на участках с вечномёрзлыми, скальными и болотистыми грунтами данная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ. Кроме того, необходимость специальной балластировки на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надёжного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства. Отсутствует возможность постоянного контроля за состоянием трубопровода. Выявленные дефекты могут быть устранены только при проведении капитального ремонта трубопровода.

Заглубление трубопроводов до верха трубопровода надлежит принимать в соответствии со СНиП 2.05.06-85*, м, не менее:

при условном диаметре менее 1000мм ----------------------------------0,8

« « 1000мм и более (до 1400мм) -------------------------------1,0

на болотах или торфяных грунтах, подлежащих осушению -------1,1

в песчаных барханах, считая от нижних отметок межбарханных оснований ------------------------------------------------------------------------------1,0

в скальных грунтах, болотистой местности при отсутствии проезда автотранспорта и сельскохозяйственных машин ------------------------------0,6

на пахотных и орошаемых землях ---------------------------------------1,0

при пересечении оросительных и осушительных (мелиоративных) каналов ----------------------------------------------------------------------------------1,1

(от дна канала)

Заглубление нефтепроводов и нефтепродуктопроводов в дополнение к указанным требованиям должно определяться также с учётом оптимального режима перекачки и свойств перекачиваемых продуктов в соответствии с указаниями, изложенными в нормах технологического проектирования. Заглубление забалластируемого трубопровода определяется, как расстояние от поверхности земли до верха балластирующей конструкции.

Ширину траншеи понизу следует назначать не менее:

D + 300мм – для трубопроводов диаметром до 700мм;

1,5D для трубопроводов диаметром 700мм и более. При диаметрах трубопроводов 1200 и 1400мм и при траншеях с откосом свыше 1:0,5 ширину траншеи понизу допускается уменьшать до величины D + 500мм, где D – условный диаметр трубопровода.

Рис.2.1. Сооружение подземного газопровода

Для трубопроводов диаметром 1000мм и более в зависимости от рельефа местности должна предусматриваться предварительная планировка трассы. При прокладке трубопровода в скальных, гравийно-галечниковых и щебенистых грунтах и засыпке этими грунтами следует предусматривать устройство подсыпки из мягких грунтов толщиной не менее 10см. Изоляционные покрытия в этих условиях должны быть защищены от повреждения путём присыпки трубопровода мягким грунтом на толщину 20см или при засыпке с применением специальных устройств. При наличии вблизи трассы действующих оврагов и провалов, которые могут повлиять на безопасную эксплуатацию трубопроводов, следует предусматривать мероприятия по их укреплению. При проектировании и прокладке трубопроводов на косогорах, необходимо предусматривать устройство нагорных канав для отвода поверхностных вод от трубопровода. При взаимном пересечении трубопроводов расстояние между ними в свету должны приниматься не менее 350мм, а пересечение выполняться под углом не менее 60°. При невозможности избежать возникновения просадки основания под трубопроводами при расчёте трубопровода на прочность и устойчивость следует учитывать дополнительные напряжения от изгиба, вызванные просадкой основания. На трассе трубопроводов следует предусматривать установку постоянных реперов на расстоянии не более 5км друг от друга.

Наземная схема прокладки преимущественно используется в сильно обводнённых и заболоченных районах при высоком уровне грунтовых вод и очень малой несущей способности верхнего слоя грунта, на солончаковых грунтах, при наличии подстилающих скальных пород, а также при пересечении с другими коммуникациями или когда иной способ прокладки трубопровода невозможен.

При наземной прокладке верхняя образующая трубопровода располагается выше отметок дневной поверхности, а нижняя образующая – ниже, на уровне или выше дневной поверхности. Для безопасности и сохранности поверхности трубы целесообразно выполнять обваловку трубопровода. Для уменьшения объёма насыпи, увеличения устойчивости трубопровода в горизонтальной плоскости (особенно на криволинейных участках) выполняется полуподземная, т.е. с частичным заглублением трубопровода в неглубокую траншею глубиной 0,4-0,8м с последующим сооружением насыпи необходимых размеров.

При наземной укладке сокращается объём земляных работ, сохраняется температурный баланс трубопровода. Однако частично ограничивается возможность ведения сельскохозяйственной деятельности и естественная миграция животных, но при всех её преимуществах, недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа водопропускных сооружений.

Надземная прокладка трубопроводов или их отдельных участков рекомендуется в пустынных, горных районов, болотистых местностях, районах горных выработок, оползней и районах распространения вечномёрзлых грунтов, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия.

Рис.2.2. Переход через водную преграду с использованием мостовых конструкций

При надземной прокладке сводится к минимуму объём земляных работ, отпадает необходимость в дорогостоящей балластировке, а также в устройстве защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов. Однако надземная укладка имеет недостатки: загромождённость территории, устройство опор, специальных проездов для техники и миграции животных, значительная подверженность трубопровода суточным и сезонным колебаниям температуры, что требует принятия специальных мер и сооружения «компенсаторов». Для транспортировки высоковязких и застывающих нефтей, а также трубопроводы в районах вечномёрзлых грунтов прокладываются с путевым подогревом или с тепловой изоляцией в каналах и коллекторах. Для сокращения тепловых потерь стенки каналов изготавливают из теплоизоляционных материалов.

Особенности прокладки трубопроводов в условиях горных районов, шахтных разработок, сейсмических районов, районах вечномёрзлых грунтов, пустынь рассмотрим позднее.

Рис. 2.3. Надземный трубопровод на двухстоечных опорах