ПРАКТИКА СООРУЖЕНИЯ ПЕРЕХОДОВ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ УСТРОЙСТВ УОЗР И УЗМП

Багдасарян Эдуард Патваканович

генеральный директор, ООО «Нефтегазстройкомплект-В», г. Москва

Романов Валентин Дмитриевич

технолог, ООО «Нефтегазстройкомплект-В», г. Москва

Решетников Александр Данович

д-р техн. наук, заместитель директора экспертно-аналитического центра ОАО «Оргэнергогаз», г. Москва

PRACTICE OF THE CONSTRUCTION OF TRANSITIONS THROUGH WATER BARRIERS WITH USE OF DEVICES УОЗР AND УЗМП

Edward Bagdasaryan

director general, JSC Neftegazstroykomplekt-V, Moscow

Valentin Romanov

Technologist, JSC Neftegazstroykomplekt-V, Moscow

Alexander Reshetnikov

Dr of Techn. Sciences, deputy director of the expert and analytical center

JSC Orgenergogaz, Moscow

Аннотация

В статье рассмотрены бестраншейные методы сооружения подводных переходов трубопроводов — расширением пробуренных скважин, наклонно- и горизонтально направленным бурением или микротоннелированием, даны их преимущества.

Представлен метод тоннелирования при сооружении подводного перехода через р. Нева с использованием опорно-защитных роликовых устройств, а также устройства для защиты межтрубного пространства.

ABSTRACT

In article bestransheyny methods of a construction of underwater transitions of pipelines — expansion of the drilled wells, the inclined and horizontally directed drilling or a mikrotonnelirovaniye are considered, their advantages are offered.

The tonnelirovaniye method is presented at a construction of underwater transition through the Neva River with use of basic and protective roller devices, and also devices for protection of intertrumpet space.

Ключевые слова: Трубопровод; подводный переход; опорно-защитное роликовое устройство; устройство для защиты трубного устройства; протаскивание; тяговое усилие.

Keywords: The pipeline; underwater transition; the basic and protective roller device; the device for protection of the trumpet device; dragging; traction effort.

Согласно СН и П2.05.06-85 к водным переходам относятся переходы через реки, водохранилища, каналы, озера, пруды, ручьи, протоки и болота.

В практике сооружения подводных переходов магистральных трубопроводов через водные преграды все большее распространение получают бестраншейные методы строительства.

Сооружение подводных переходов способом расширения пробуренных скважин раскатчиком, наклонно; горизонтально — направленным бурением или микротоннелированием применяется в случаях технической и экономической целесообразности. Очевидно, что бестраншейные способы строительства подводных переходов конкурируют прежде всего с траншейным методом прокладки [2].

К основным преимуществам можно отнести следующее:

·     большая надежность сооружаемого объекта;

·     сокращение эксплуатационных затрат;

·     сокращение сроков строительства;

·     круглогодичности производства работ;

·     экологическая чистота строительства;

·     сокращение материалоемкости объекта за счет исключения балластировки.

Технология бестраншейных методов строительства не является дешевой. Хотя денежные и особенно временные затраты значительно экономятся на стадии строительства, основная экономия от их применения лежит в долгосрочной перспективе, в чем позволяет убедиться сравнительный анализ сооружения подводных переходов трубопроводов траншейным и бестраншейными методами.

В 2010 г. на Северо-Европейском газопроводе на участке Грязовец-Выборг (км 597—км 917) методом микротоннелирования были сооружены два перехода через р. Неву и Сайменский канал.

Микротоннелирование — это щитовая проходка пород с укреплением стенок тоннеля особо прочными и долговечными железобетонными трубами, которые продавливаются из стартовой шахты мощной пресс — рамой, оборудованной домкратами, вслед за продвигающимися в породах проходческим щитом. После продавливания щита на длину одной железобетонной трубы её помещают перед пресс — рамой и вдавливают в разработанное отверстие тоннеля. Далее процесс повторяется.

Для уменьшения сил трения при вдавливании и прохождении железобетонного ствола по разбуренному штреку через специальные форсунки, размещенные в теле трубы, впрессовывается бетонитовая паста нужной консистенции. Наращивая трубу за трубой, проходку ведут до выхода щита в приемную шахту.

Точность проходки и соблюдение расчетных радиусов кривизны тоннеля обеспечивается компьютерным комплексом управления и высокоточной измерительной лазерной техникой. Управление технологическим процессом ведется из специального помещения.

Сооружение перехода через р. Неву проводился ОАО «Сварочномонтажным трестом». Объект представлял собой бетонную тоннель с наружным диаметром 2500 мм и толщиной стенки 250 мм, в которую протягивался рабочий трубопровод диаметром 1420 мм и толщиной стенки 25,8 мм. Рабочий трубопровод состоял из плетей длиной 2500 мм.

Для строительства перехода разработаны рекомендации использованию опорно-защитных роликовых устройств типа УОЗР и устройств для защиты межтрубного пространства типа УЗМП [1].

Длина перехода через р. Неву составляла 751,532 м (на рис. 1 показана схема установки устройств УОЗР.М), причем использовались 393 шт. устройств УЗОР.М.3.3.1420 (2500х250), (рис. 2), и 16 шт. устройств УОЗР.М.4.3.1420 (2500х250) (рис. 3).

На этом переходе были задействованы 12 трубоукладчиков марки «CATERPILLAR» группоподъемностью 60 тс и тяговая лебедка 200 тс (рисунки 4, 5 и 6.)

Были проведены испытания:

·     на прочность — давлением 150 МПа;

·     на герметичность — давлением 100 МПа;

·     продолжительность — испытаний — 12 час.

Сооружение выполнено в полном объеме и в соответствии с действующими нормами, правилами и проектом.

Сооружение переходов под водными преградами при большой их длине, при наличии криволинейных участков, а также в исполнении тоннельного варианта прокладки рабочего трубопровода выдвинуло принципиально новые требования к технологии сооружения переходов и, в частности, по защите межтрубного пространства.

Из-за больших диаметров бетонного тоннеля, более 2-х метров, затрудненно изготовление главного уплотнения гибкой конуснообразной диафрагмы. Кроме того, из-за больших зазоров между рабочим трубопроводом диаметром 1420 мм и внутренним диаметром бетонного тоннеля 2000 мм (зазор по радиусу составил 290 мм) с целью рационального конструктивного исполнения опорно-защитных роликовых устройств типа УОЗР их пришлось располагать совместно с рабочим трубопроводом эксцентрично относительно бетонного тоннеля, что тоже затруднило установку устройств для защиты межтрубного пространства.

Для решения этой технической задачи предлагался один из вариантов устройств УЗМП устройство УЗМП.Т (рис. 7), для установки на бетонных тоннелях.

Устройство, рисунок 4, для прокладки рабочего трубопровода в бетонном тоннеле содержит диск с кольцом 1, который центрируется относительно рабочего трубопровода по закладной 2, расположенной на торце бетонного тоннеля и к которой приваривается диск с кольцом герметичным швом. На диске имеются два ряда отверстий для установки болтов М12 и М16, на которых крепится прокладка резиновая 3 и фланец 4. На фланце крепится диафрагма внутренняя 5 и наружная 6 с помощью кольца 7 с выступами и приваренными к нему болтами 8 и 9, и наружным кольцом 10, а также защитный кожух подковообразного вида 11. Для крепления диафрагм на рабочем трубопроводе используют хомуты — стяжки 12.

Для более надежной защиты межтрубного пространства в местах крепления диафрагм на рабочем трубопроводе промазывают герметиком по всему периметру трубопровода.

Все размеры в метрах

Рисунок 1 — Схема протягивания рабочего трубопровода в бетонном тоннеле на переходе через р.Неву на участке Грязовец-Выборг (597-917км) Северо-Европейского газопровода.

Условные обозначения:

▌- устройства УОЗР.М.3.3.1420(2500х250) — 393 шт.

                        - устройства УОЗР.М.4.3.720(2500х250) — 16 шт.

Рисунок 2 — Схема устройства УОЗР.М.3.3.1.1420(2500х250) с тремя опорными роликами.

1 — нижний полухомут; 2 — верхний полухомут; 3 — болтовое соединение; 4 — прокладка резиновая; 5 — стойка; 6 — ролик опорный;

7 — ось; 8 — ролик защитный

Рисунок 3 — Схема устройства УОЗР.М.4.3.1420(2500х250).

Рисунок 4 — Начало протягивания рабочего трубопровода на переходе через р. Неву.

Рисунок 5 — Наращивание рабочего трубопровода очередной плетью.

Рисунок 6 — Расположение рабочего трубопровода в спусковой дорожке.

Фактическое расположение рабочего трубопровода относительно внутреннего диаметра бетонного тоннеля на входе и выходе из него определялось после протаскивания его в тоннеле, после чего выставлялся диск с кольцом 1 по закладной 2 относительно рабочего трубопровода и приваривался к ней.

При сооружении перехода через Сайменский канал перед началом монтажа рабочего трубопровода необходимо произвести следующие дополнительные подготовительные работы:

· обустроить проезжую часть вдоль спусковой дорожки слева или справа, в зависимости от расположения строительной площадки, для прохода строительной техники, осуществляющей монтажные работы;

· в зоне приемного котлована (рис. 9), на его дне уложить подкладку из шпал под рабочий трубопровод: верхний уровень подкладки должен быть ниже отметки лотка (29,856);

· в зоне спусковой дорожки установить две роликовые опоры на одном уровне;

· на всех сваренных звеньях (L=54м) нанести непрерывные линии по образующей трубы, которые в дальнейшем будут служить ориентиром установки верхнего защитного ролика;

·  на всех звеньях нанести разметки с интервалом по 5 м по возрастающей, начиная с первого звена; эти отметки будут служить ориентиром при протаскивании рабочего трубопровода в бетонном тоннеле;

·  в стартовом котловане установить лебедку для затягивания рабочего трубопровода в тоннель.

Рисунок 7 — Устройство для защиты межтрубного пространства при сооружении переходов в бетонном тоннеле, УЗМП.Т.1420(200х250)

1 — диск с кольцом; 2 — деталь закладная; 3 — прокладка резиновая; 4 — фланец; 5 — диафрагма внутренняя; 6 — диафрагма наружная; 7 — кольцо внутреннее; 8 — болт для крепления кольца; 9 — болт для крепления диафрагм; 10 — кольцо наружное; 11 — кожух; 12 — хомут-стяжка.

Таким образом, осуществляется надежная защита межтрубного пространства от проникновения в него воды и других загрязнений.

На каждое сваренное звено, расположенное в накопителе строительной площадки, закрепляют опорно-защитные роликовые устройства типа УОЗР с пошаговой расстановкой согласно проекту 6545.095.012.23.14.11.00.00 (рис. 10).

Болтовые соединения полуколец устройств УОЗР.М необходимо затягивать динамометрическим ключом с максимальным моментом затяжки 5 кг ۠ м (усилие на ключе 20 кг, длина ключа 24 см).

Рисунок 8 — Переход через Сайменский канал на км 855 Северо-Европейский газопровода участок Грязовец — Выборг (км 597 — км 917)

Рисунок 9 — Схема монтажа звеньев рабочего трубопровода

1 — приемный котлован; 2 — спусковая дорожка; 3 — тоннель Ø2500/2000; 4 — роликоопора; 5 — место стыковки и сварки; 6 — подкладка из шпал; 7 — звено из труб

Рисунок 10 — Схема протягивания рабочего трубопровода в бетонном тоннеле на переходе через Сайменский канал на км 855 на участке Грязовец-Выборг Северо-Европейского газопровода.

Условные обозначения:

- устройство УОЗР.М.4.3.1420(2500х250) — 8 шт.

- устройство УОЗР.М.3.3.1420(2500х250) — 123 шт.

b=0;21 м; t₁=60 м; t₂=0,2; t₃=0,73 м; t₄=1,79м.

На переднем конце первого звена должен быть приварен оголовник с блоком и закреплены устройства УОЗР.М, которые должны располагаться согласно рисунка 10. Опорные и защитные ролики устройств УОЗР.М должны располагаться на одной образующей по длине звена и всего рабочего трубопровода. Первое звено с помощью трубоукладчиков, 3÷4 единицы, помещают на спусковую дорожку таким образом, чтобы передний конец звена разместился в зоне стартового котлована, рисунок 9. Звено опускают на роликовые опоры спусковой дорожки, между которыми могут быть расположены дополнительные подставки из шпал. Задний конец звена для страховки сползания звена заанкеривают на «удавку» с помощью бульдозера или другим способом. На оголовник через блок устанавливают трос от лебедки, установленной в стартовом котловане. К установленному звену подводят следующее звено, стыкуют с предыдущим и производят сварку стыка, контроль сварки и изоляции стыка. После сварки и контроля стыка плеть с помощью трубоукладчиков заталкивают в тоннель, при этом подкладка из шпал из-под рабочего трубопровода убирается, пока конец плети не достигнет места стыковки и сварки. При протаскивании плети нижние опорные ролики устройств УОЗР не должны касаться роликовых опор и подкладок, установленных на спусковой дорожке. Установка следующего звена см. выше. Таким образом, размещают весь рабочий трубопровод в тоннеле. После размещения рабочего трубопровода в тоннеле с двух сторон устанавливают устройства защиты межтрубного пространства типа УЗМП.Т (см. переход через р. Неву).

В процессе монтажа рабочего трубопровода после каждой стыковки очередного звена обязательно страховать плеть от её сползания заанкериванием на «удавку» с помощью бульдозера или другим способом. В процессе протягивания рабочего трубопровода в тоннеле лебедка должна работать в режиме «выбора троса». В течение всего времени протягивания должна быть обеспечена беспрерывная радиосвязь между приемным и стартовым котлованом.

В заключении следует отметить, что использование устройств опорно-защитных роликовых типа УОЗР позволило:

·  сократить время сборки устройств и протаскивания рабочего трубопровода в защитном кожухе;      

·  сократить количество используемых грузоподъемных механизмов;        

·  значительно уменьшить тяговое усилие при протаскивании рабочей плети;

· преодолевать беспрепятственно внутренние сварные стыки кожуха благодаря наличию роликовых опор, изготовленных из диэлектрического материала;

·  избежать повреждений изоляционного покрытия рабочего трубопровода при протаскивании в защитный кожух;

· избежать контакта «кожух-труба» благодаря наличию горизонтальных и вертикальных защитных элементов, диэлектрических роликовых опор и увеличению зазора между рабочим трубопроводом и защитным кожухом.

Использование устройств типа УЗМП позволило надежно защитить межтрубное пространство от проникновения воды и других жидких сред.

Список литературы:

1.Багдасарян Э.П., Романов В.Д., Бойко Ю.Я., Картащян В.Э., Велиюлин И.И., Решетников А.Д. Использование опорно-защитных роликовых устройств и опорно-позиционирующих колец на переходах под авто и железными дорогами: научно-технический сборник. М: ООО «ИРЦ Газпром», 2008, N 2 — С. 50 — 57. — транспорт и подземное хранение газа.

2.Сальников А.В., Зорин В.П., Агиней Р.В. Методы строительства подводных переходов газонефтепроводов на реках Печорского бассейна: учеб. Пособие — Ухта: УГТУ, 2008 — 108 с.