книги / Сооружение подводных трубопроводов

четом, чтобы радиус кривой изгиба плети не превышал допус­ тимого. В процессе укладки осуществляют постоянный контроль за положением трубопровода при помощи тросов, маркированных через каждый метр и закрепленных на нем, при этом свободные конДы тросов выводятся на плавучие опоры.

Для укладки трубопровода с плавучих опор необходимы сле­ дующие плавучие средства и оборудование: катера буксирные; плавучие опоры; водолазная станция на водолазном боте; на­ сосная установка; лебедки; шлюпки; понтоны; стропы-поло­ тенца.

4.7. УКЛАДКА ТРУБОПРОВОДА В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Укладывать трубопровод на подводном переходе в зимних условиях можно одним из следующих способов:

протаскиванием трубопровода по дну; опусканием трубопровода способом свободного погружения;

опусканием трубопровода с промежуточных опор, установ­ ленных на льду.

Возможным является применение комбинации способов, на­ пример протаскивания и опускания трубопровода. Основными факторами, определяющими выбор рационального способа уклад­ ки, являются:

конструкция и назначение трубопровода; топографические и геологические условия, пщрологический

режим реки или водоема; ледовые условия в районе подводного перехода;

технические средства строительной организации, исполь­ зуемые для производства работ (ледорезные машины, тяговые лебедки, тракторы, понтоны и пр.).

При возможности укладки подводного трубопровода несколь­ кими способами выбирают наиболее экономичный из них с учетом местных условий. В зимних условиях использование таких спо­ собов укладки, как протаскивание по дну, погружение с по­ верхности воды с заполнением ею внутренней полости трубо­ провода (свободное погружение), опускание с опор, оборудо­ ванных подъемными устройствами, имеет специфические особен­ ности, обусловленные необходимостью выполнения строительно­ монтажных работ на поверхности льда. Время пребывания груза (материалов, оборудования) на льду должно быть ограничено, так как груз с течением времени погружается в лед. Макси­ мально допустимое время пребывания груза на льду (в сутках) можно определить по формуле:

Основным способом укладки трубопроводов в зимних условиях является протаскивание (рис. 4.19). При плавных очертаниях дна и берегов, в пределах минимально допустимого радиуса упругого изгиба трубопровода, этот способ применяется для укладки трубопроводов диаметром до 1420 мм. По сравнению с другими способами укладки в зимних условиях он требует ми­ нимального объема ледорезных, ледокольных и льдоуборочных работ, которые выполняются при укладке тягового троса, устройстве входной и выходной майн, производстве водолазных работ, а также при необходимости устройства анкерных опор во льду.

Для уменьшения тяговых усилий при протаскивании трубо­ провода на береговом участке устраивают спусковой путь (см. рис. 4.19, а) в виде ледяной дорожки или рельсового пути с тележками. При устройстве пускового пути срезку берегов по допустимому радиусу и планировочные работы целесообразно вы­ полнять в осенний период до промерзания грунта.

Ледяную дорожку можно устраивать тогда, когда берег представляет сравнительно ровную площадку с небольшим укло­ ном. В этом случае в осенний период устраивают неглубокую траншею с таким расчетом, чтобы ее можно было заполнить водой на 30-40 см. Траншею отрывают с отвалом в одну сторону и заполняют водой после небольшого промерзания грунта. Для устройства ледяной дорожки на криволинейном участке его поливают распыленной струей воды. Чтобы предотвратить спол­ зание трубы с ледяной дорожки на участках, где спусковая дорожка выходит на естественные отметки, по бокам дорожки устраивают ограничительные земляные валики. Удобнее их де­ лать при рытье траншеи в осенний период.

Устраивать спусковой путь в виде канала, заполненного во­ дой, в зимних условиях нецелесообразно, так как это связано с большим дополнительным объемом ледокольных работ. Зимой в снегу устраивают прорезь, по границам которой отсыпают вали­ ки из снега; между ними намораживают лед толщиной 15-20 см.

Наличие ледяной дорожки позволяет уменьшить величину тя­ гового усилия, необходимого для протаскивания трубопровода на береговом участке, не менее чем в 2,5-3 раза.

Прокладку тягового троса по дну траншеи выполняют одно­ временно с устройством во льду прорези (см. рис. 4.19, ©, разрабатываемой ледорезной машиной. Чтобы сократить объем ледорезных работ в некоторых случаях трос укладывают на дно подводной траншеи в позднеосенний период до образования лед­ яного покрова на непроточном водоеме.

Тяговый трос можно прокладывать по дну траншеи следую­

вого троса по льду предварительно уложенным тонким тросом (проводником) с последующим опусканием тягового троса в про­

троса по льду трактором с последующим опусканием его в про­ резь, выполненную ледорезной машиной.

При значительной ширине водной преграды для уменьшения тягового усилия при протаскивании трубопровода и облегчения работы с тросом, часть его, идущую к тяговым устройствам, можно прокладывать по поверхности льда, а остальную - по дну подводной траншеи. При необходимости укладки двух тяговых тросов для протаскивания одного трубопровода работы выпол­ няют в следующей последовательности: укладка первого троса, обтяжка его и закрепление на оголовке трубопровода; укладка второго троса, обтяжка его и закрепление на оголовке тру­ бопровода.

Для укладки тросов используют общую прорезь во льду. При наличии дуги в русле реки, препятствующей укладке тягового троса, его погружают по схеме, показанной на рис. 4.20. Пра­ вильность укладки тяговою троса на дне траншеи по ее оси проверяют водолазы.

Длину входной и выходной манн назначают такой, чтобы глу­ бина воды у кромки майны (в м) удовлетворяла условию:

диаметр разгружающих понтонов, м; Ал - толщина льда, м. Анкерные опоры во льду могут потребоваться для направ­

ляющих блоков или полиспастов при протаскивании трубопро­ вода. Конструкция анкера представляет собой поямое бревно диаметром 30-40 см, длиной около 4 м с прикрепленным к нему тросом (рис. 4.21). Бревно опущено через небольшую майну под лед и развернуто перпендикулярно направлению тягового троса. При толщине льда 0,5-0,6 м такой анкер способен вы­ держать горизонтальную нагрузку до 400 кН. Если несущая способность и прочность одной анкерной опоры недостаточна для восприятия необходимого тягового усилия, устанавливают несколько анкеров.

Взимний период трубопровод протаскивают теми же машинами

имеханизмами, что и в летних условиях. При использовании тяговой лебедки для протаскивания трубопровода с большим усилием тяговый трос пропускают через блок, закрепленный на

Рис. 4.20. Схема укладки троса при наличии

шуги:

1 - тяговый трос; 2 лед; 3 трос груза;

4 - трактор; 5 - шуга; б - груз

майна; 5 - уравнительный блок; 6 - уравни­ тельный трос; 7 - тяговый трос

Рис. 4.23. Схема протаскивания трубопровода на переходах большой протя­

оголовке (рис. 4.22). При большой длине перехода трубопровод можно протаскивать в несколько этапов (рис. 4.23).

На первом этапе на участке, Длину которого определяют расчетом тяговых усилий, трубопровод протаскивают напрямую без блока. Зажимы троса закрепляют на таком расстоянии от

оголовка, которое позволяет поднять их на лед.

На следующих этапах трубопровод протаскивают через блок.

Порядок работы при установке троса для протаскивания через блок следующий:

тяговый трос от лебедки трактором подается к оголовку; трос в месте установки зажимов вытаскивают на лед и за­

жимы снимают;

jc концу троса прикрепляют проводник длиной, равной при­ мерно десятикратной глубине реки (водоема);

с помощью проводника трос трактором протаскивается к ан­ керу и одновременно сматывается с барабана лебедки.

Для определения необходимой величины тягового усилия при протаскивании плетей по льду можно использовать следующие расчетные коэффициенты:

Для увеличения тягового усилия при первоначальном сдвиге трубопровода можно применять полиспаст, неподвижная обойма которого крепится к опоре во льду, а подвижная - к оголовку трубопровода. После первоначального сдвига трубопровода по­ лиспаст отсоединяют.

Трубопровод протаскивают по льду без остановок во избе­ жание примерзания и, следовательно, увеличения коэффициента сдвига. Так, при перерывах в протаскивании в 1-1,5 суток коэффициент сдвига увеличивается в 2-3 раза. Трубопровод, оставленный на льду, необходимо выкладывать на лежки.

При большой протяженности водной преграды и отсутствии мощных тяговых средств возможны комбинированные способы ук­ ладки (рис. 4.24), при которых работы выполняются в следую­ щей последовательности:

протаскивание части трубопровода по дну траншеи; протаскивание части трубопровода по льду; подъем конца трубопровода, уложенного на дно и стыковка

его с концом трубопровода, лежащим на льду; опускание участка трубопровода, лежащего на льду.

Способ свободного погружения с заливом воды в трубопровод применяют, как правило, для укладки нефтепроводов и других трубопроводов, предназначенных для транспортирования жидкого продукта. В зимних условиях целесообразность применения это­ го способа определяется скоростью течения воды и ледовыми условиями. Преимущества способа свободного погружения по сравнению со способом протаскивания заключаются в следую­ щем:

требуются небольшие тяговые усилия для вывода плавающего трубопровода в створ для укладки;

отпадает необходимость в разгружающих понтонах при до­ пустимых глубинах, определяемых расчетом;

сокращаются средства такелажа и уменьшаются трудовик за­ траты на такелажные работы;

можно точно опускать трубопровод по оси траншеи, а также одновременно укладывать несколько трубопроводов в одну траншею.

Недостатком способа свободного погружения в зимних усло­ виях по сравнению со способом протаскивания является не­ обходимость выполнения большого объема ледорезных и льдо­ уборочных работ для устройства майны.

При прокладке трубопровода способом свободного погружения в зимних условиях применяют две основные технологические схемы выполнения работ. Первая схема предусматривает:

монтаж плетей трубопровода на берегу; устройство майны на всю ширину зеркала реки или водоема;

трубопровода в майну с последовательной стыковкой плетей на oepeiy;

укладку трубопровода на дно траншеи заливом в него воды. В соответствии со второй схемой выполняется:

монтаж трубопровода из секций длиной 30-36 м на льду по створу перехода;

устройство майны параллельно смонтированному трубо­ проводу;

стоянии. На неглубоких реках и водоемах, при Я < 6 м, вместо оттяжек используют направляющие сваи, нижние концы которых

дюкер устанавливают в створ, перемещая по освобожденной от льда майне от одного берега к другому. При достаточной про­ чности ледяного покрова тяговые средства, с помощью которых трубопровод заводят в створ перехода, могут передвигаться непосредственно на льду.

При укладке трубопровода свободным погружением воду за­ ливают в него с одного конца через патрубок, а на другом конце воздух выпускается через вантуз. По мере погружения трубопровода постепенно стравливают тросы-оттяжки, следя за тем, чтобы трубопровод не отклонялся от створа.

К укладке трубопроводов с опор, установленных на льду, прибегают на водоемах со значительными глубинами и небольши­ ми скоростями течения при наличии толстого прочного льда. Укладка трубопровода с опор в зимних условиях упрощается, так как размещение опор на льду не вызывает затруднений. Ра­ боты по укладке трубопровода с опор, установленных на льду, выполняются в следующей технологической последовательности:

монтаж нитки трубопровода на льду параллельно оси наме­ ченной прорези или монтаж плетей на берегу с последующим

удержании на поверхности воды с помощью опор, могут быть найдены по формуле

где к - коэффициент, величина которого зависит от числа опор и составляет 0,1-0,125; д - нагрузка на единицу длины ук­ ладываемого трубопровода; / - расстояние между опорами; W момент сопротивления трубопровода.

Для уменьшения нагрузки, передаваемой на ледяной покров установленными на нем опорами, укладываемый трубопровод ос­ нащают разгружающими цилиндрическими понтонами, число кото­ рых можно найти по формуле:

ность одного понтона; т - масса единицы длины трубопровода в момент укладки; <р - коэффициент запаса (<р - 1,05 - 1,1); g - ускорение силы тяжести.

К укладке с опор, установленных на льду, приступают толь­ ко при наличии прочного льда. Укладывать нефтепроводы с опорных устройств при значительных глубинах водоема, не до­ пускающих использование способа свободного погружения с за­ ливом воды, можно в два этапа.

На первом этапе трубопровод опускают заливом в него воды на допустимую глубину, которая ограничивается тросами про­ межуточных опор. Допустимая глубина определяется по форму­ лам для укладки трубопровода свободным погружением. На вто­ ром этапе трубопровод опускают с промежуточных опор на дно водоема.

Недостатками способа укладки с промежуточных опор по сравнению со способом протаскивания и способом свободного

необходимость точной координации работы подъемных уст­ ройств на всех опорах, так как неравномерная загрузка опор может привести к аварии при опускании трубопровода.

Г л а в а 5. ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Развитие техники и технологии разведки и добычи нефти и газа со дна морей и океанов предопределило эффективность широкого освоения углеводородных ресурсов континентального шельфа, а также возрастание их доли в обеспечении топливноэнергетическими ресурсами прибрежных стран. В настоящее время каждая четвертая тонна нефти извлекается со дна моря. В табл. 5.1 показана динамика добычи нефти на континенталь­ ном шельфе морей и океанов в капиталистических и развиваю­ щихся странах.

Интенсивность освоения месторождений континентального шельфа можно проследить на примере Северного моря, вде еже­ годная добыча нефти в период 1970-1988 гг. возросла с 0,59 до 173,1 млн т, газа с 1,1 до 147,1 млрд м3. В этом регионе отдельные страны, в частности Великобритания, полностью удовлетворяют внутренние потребности в нефти и газе за счет добычи их на море.

Одной из важнейших предпосылок дальнейшего освоения йефтегазовых ресурсов континентального шельфа является созда­ ние сети морских межпромысловых и магистральных трубопро­ водов. Танкерные перевозки нефти и газового конденсата от перевалочных до береговых терминалов, доминировавшие в пер-