ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ И СЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

ENSURING THE RELIABILITY OF MAIN PIPELINES IN SEISMIC REGIONS AND DIFFICULT ENGINEERING AND GEOLOGICAL CONDITIONS

Vladimir S. Elfimov

student, Department of Geotechnics and Structural Elements of Buildings, Academy of Civil Engineering and Architecture, Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky,

Russia, Simferopol

Vasiliy N. Alekseenko

scientific adviser, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Academy of Civil Engineering and Architecture, Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky,

Russia, Simferopol

АННОТАЦИЯ

Современную жизнь сложно представить без использования магистральных трубопроводов.  В основном, участки залегания природных ресурсов находятся в труднодоступным местах и являются сложными инженерно-геологическими условиями при прокладке трубопроводов. Чаще всего такими являются: сейсмически активные зоны, заболоченные места, многолетнемерзлые грунты. Прокладка трубопроводов в таких условиях выполняется строго по проекту. Далее проводят исследования с помощью визуальных и неразрушающих методов контроля для обеспечения безаварийной работы в течении всего срока эксплуатации.

ABSTRACT

It is difficult to imagine modern life without the use of trunk pipelines. Basically, the areas of occurrence of natural resources are located in hard-to-reach places and are difficult engineering and geological conditions when laying pipelines. Most often, these are seismically active zones, wetlands, permafrost. The laying of pipelines in such conditions is carried out strictly according to the project. Further, studies are carried out using visual and non-destructive control methods to ensure trouble-free operation throughout the entire period of operation.

Ключевые слова: магистральные трубопроводы, сложные инженерно-геологические условия, сейсмически активные зоны.

Keywords: trunk pipelines, difficult engineering and geological conditions, seismically active zones.

Современную жизнь и рыночные отношения тяжело представить без использования магистральных трубопроводов. Первые мысли о создании трубопровода появились еще в 19 веке и принадлежали они Дмитрию Менделееву, но эта идея не была воплощена в жизнь. Позже, в Америке, создали первый трубопровод. Это стало неким прорывом, ведь теперь людям не приходилось использовать накопительные емкости, а подача жидких веществ происходила непрерывно.

Существуют несколько конструктивных схем прокладки трубопроводов:

1. Надземная – схема, при которой трубы прокладывают выше поверхности земли, на отдельных опорах. Обычно, этот способ используют, когда прокладка трубопровода под землей невозможна или сильно затруднена скальными или заболоченными грунтами.
2. Подземная- укладывают на грунт в траншеях.
3. Подводная — укладывают на дно водоёмов, рек
4. Плавающая — укладывается на поверхности болот, а также озёр, рек и других водоёмов с креплениями к поплавкам

Надежность магистральных трубопроводов планируется на этапе проектирования. При проектировании стараются решить две задачи:

- Спроектировать трубопровод с заданным сроком службы

- Сохранить заданные характеристики.

Разрушение трубопроводов может произойти из-за некоторых причин:

1. Заводские дефекты труб.
2. Дефекты сварных соединений
3. Механическое повреждение, которое может произойти при транспортировке или прокладке труб.
4. Перенапряжение труб, в следствии, неправильного расчета при проектировании, а также возможных природных явлений.
5. Коррозия или неправильная эксплуатация.

В настоящее время все больше и больше магистральных трубопроводы прокладывают в сложных инженерно-геологических условиях.

«Сложные инженерно–геологические условия – это совокупность характеристик компонентов геологической среды исследуемой территории – рельефа, состава и состояния горных пород, условий их залегания и свойств, включая подземные воды, геологических и инженерно – геологических процессов и явлений, – влияющих на условия проектирования и строительства, а также на эксплуатацию инженерных сооружений соответствующего назначения (по СП 11–105–97 (часть I)» [1]. В таких районах магистрали прокладывают строго по проекту.

Многолетнемерзлые грунты - это те, в которых на протяжении многих лет, на определенной глубине сохраняется минусовая температура. Опасность прокладки магистральных трубопроводов на таких грунтах заключается в том, что при повышении температура выше 0, маленькие частички льда в грунтах начинают таять, что приводит к деформациям трубопровода. Минимальная толщина промерзания для проведения работ должна быть не менее 50 см. в условиях многолетнемерзлых грунтов можно прокладывать как надземным, так и подземным способами. При надземном способе строят специальные опоры, благодаря которым трубопровод не соприкасается с поверхностью земли. При подземном способе используют теплоизоляционные экраны.

Заболоченные места опасны тем, что в их районе повышенная влажность, что приводит к быстрому появлению коррозии и нестабильность грунтов вблизи таких участков. Поэтому необходимо принимать такие конструктивные решения, которые позволят уменьшит влияние влаги на метал. Торф, который находится в болотной местности можно использовать, как основание при прокладки магистрального трубопровода, но не допускается соприкосновение с минеральным дном болота. Трубопроводы, которые имеют большой диаметр, обладают повышенной плавучестью, поэтому используют специальные утяжелители.

Опасность, которую представляет собой горная местность, заключается в возможном механическом повреждении трубопровода. В сейсмически активных районах часто сходят селевые потоки и лавины, а также происходят землетрясения.

При проектировании магистральных трубопроводов в сейсмических районах, необходимо выбирать участки с минимальной сейсмической активностью, при расчете оставлять дополнительный запас прочности, а также применять рациональные конструктивные методы. Для того, чтобы компенсировать продольные деформации применяют трапециевидный компенсатор с элементом, который обеспечивает прием распора от давления.

Чаще всего применяют полимерные трубы, так как их стоимость ниже, чем у стальных, также транспортировка, и монтаж легче, а пропускная способность выше.

На пути прохождения трубопроводов встречаются преграды в виде –рек, озер и.т.п. Для того, чтобы обойти эти преграды строят специальные переходы, для того, чтобы трубопровод мог работать безаварийно в течении 50 лет. Пересечения магистральными нефтепроводами естественных преград бывают надземными (надводными) и подводными. Выбор схемы перехода зависит от диаметра трубы. Опоры, на которых устраивают нефтепровод, могут быть свайными, кольцевыми, стоечными или плитными, а опорные части – катковыми, скользящими или неподвижными. Для того, чтобы сделать переход через водоем применяют траншейные методы, а бестраншейные применяют при строительстве перехода под водоемом. Для того, чтобы сделать переход над ущельем или оврагом делают подвесные переходы.

Строительство трубопроводов, это не только сложный механический процесс, но и процесс, который требует принятия грамотных конструктивных решений в зависимости от инженерно-геологических условий для того, чтобы обеспечить заданный срок службы.

Выводы:

1. Необходимо выполнение дополнительных исследований конструктивных решений трубопроводов для сейсмических районов, сочетающихся со сложными инженерно-геологическими условиями.
2.  Авторы предлагают разделение несущих и ограждающих функций трубопроводов и их соединений для сейсмических районов.
3. Следует оценивать риски траектории прокладки и экономическую эффективность конструктивных решений по разделению функций или обход участков со сложными инженерно-геологическими условиями.

Список литературы:

1. СП 11-105-97- Инженерно-геологические изыскания для строительства.
2. Инженерно-сейсмологические исследования для районирования сейсмической опасности. Сб. науч. тр. / Редкол.: А.С. Алешин. - М.: Наука, 1992.-124 с.
3. Методические рекомендации по сбору инженерно-геологической.
4. СНиП II-7-81 *. Строительство в сейсмических районах.