Прокладка магистральных трубопроводов

Трубопроводный транспорт – самый эффективный способ доставки жидкостей и газов. Магистральные трубопроводы прежде всего предназначены для передачи веществ от места добычи или переработки конечному потребителю. Они обладают высокой пропускной способностью, могут удовлетворить потребность целого города или нескольких стран в каких-либо продуктах, например, транснациональный газопровод «Ямал–Европа».

Магистраль – сложная инженерная система, включающая в себя подающие, обратные и резервные линии с напорными и приемными станциями, а также распределительными пунктами, запорной и регулирующей арматурой. Одна трасса может состоять из 2-8 линий с ответвлениями.

При прокладке транзитных трубопроводов поставка веществ осуществляется до объекта, на котором продукты распределяются и транспортируются до источников потребления. Транзиты существенно снижают затраты на строительство крупных международных проектов и коммунальных инженерных сетей.

Этапы строительства трубопровода:

• Георазведка;
• Проектирование;
• Внетрассовые подготовительные работы;
• Трассовые подготовительные работы;
• Строительство (траншеи, опоры, монтаж);
• Наладка;
• Запуск.

Магистраль может достигать в длину несколько тысяч километров. Для строительства прежде всего требуется провести обследование ближайших зон для поиска наиболее безопасных и выгодных решений. К тому же важно обеспечить необходимые условия; временные дороги, площадки для транспорта и разгрузок, создание сварочно-изоляционных баз и баз механизации. Строительная и охранная зона очищается от леса и кустарника.

Правила прокладки трубопроводов

Проектирование и строительство производится с соблюдением многочисленных стандартов ГОСТ, ОСТ, требований пожарной и экологической безопасности, охраны труда. Для каждого участка организуют диспетчерскую службу. Технологии укладки трубопроводов предусматривают сварку плетей или секций в промышленных условиях или на месте.

Способы прокладки трубопроводов:

• Надземный (на опорах, на эстакадах);
• Подземный (траншейный, бестраншейный, канальный, бесканальный);
• Подводный (переходы в зависимости от ландшафта и грунта).

На выбор влияет бюджет проекта, свойства и давление транспортируемого вещества, характеристики местности, климатические условия. Рассмотрим особенности каждого способа.

Прокладка трубопроводов в земле

Благодаря скрытому положению магистрали защищены от промерзания, механических повреждений, сохраняют архитектурный облик населенных пунктов, не мешают автомобильному потоку. Все взрывоопасные вещества транспортируются только под землей. В этом случае конструкции требуется защита от подвижек грунта, грунтовых вод, блуждающих токов, химической коррозии.

Канальный способ подразумевает укладку в лотки. При изменении температуры трубы свободно перемещаются, поэтому в лоток закладывают сыпучие изоляционные материалы. Защитные конструкции необходимы в местах пересечения с автомобильными и железными дорогами, при размещении компенсаторов. Вблизи ТЭЦ для постоянного доступа и осмотра организовывают каналы в которых могут перемещаться люди.

При бесканальном способе неизбежно соприкосновение с грунтом, для защиты от подвижек организовывают песчано-грунтовую подушку. Укладка стальных труб в грунт производится траншейным и бестраншейным методом (горизонтальное бурение).

Надземная прокладка трубопроводов

Под открытым небом трубы располагают на железобетонных опорах. Эстакада представляет собой мост или многоярусное сооружение из свай. В сейсмических районах возможно крепление трасс к подвижным подвесным опорам.

Возведение трубопроводных систем над землей невозможно:

• в местах с горными ландшафтами, пучинистыми грунтами;
  • при высоком уровне грунтовых вод;
  • в районах вечной мерзлоты;
  • в промышленных зонах с большим количеством подземных коммуникаций.

Прокладка трубопроводов под водой

В зависимости от технологической задачи: переход через небольшой водоем или многокилометровая морская магистраль – применяются разные методы. Сначала дно тщательно обследуют и создают траншеи. В местах, где присутствуют скальные породы, производят разработку. Наиболее сложный метод подразумевает организацию роликовых дорожек с якорями и плавучими опорами. На специальном судне целый трубопровод или отдельные секции перемещают к месту монтажа с высокой точностью и без повреждений.

В небольших водоемах применяется протаскивание. Кран или другая подъемная техника, установленная на берегу, тянет трубу по дну. Для уменьшения вероятности повреждений используют комбинации понтонов и утяжеляющих грузов. На противоположном берегу трубоукладчики поднимают плеть над поверхностью земли, в ходе чего повышается вероятность незапланированных изгибов. Иногда допустимо свободное погружение. На участках торфяных болот возможно сооружение плавающей конструкции.

Прокладка трубопроводов в сейсмических районах

Инженер, создавая проект трубопровода, закладывает в него различные величины: тепловое удлинение, внутреннее давление и внешние нагрузки, подвижки грунта. Строительство сетей в сейсмически опасных районах предполагает больше переменных величин и возможных деформаций.

Для возведения конструкций в сейсмически активных зонах применяются нормы СНиП РК 2.03–3—2006. Современные технологии учитывают свободное перемещение труб в пространстве.

В местах со средним уровнем подвижности земной коры используют подземный способ прокладки. Трубы помещают в траншею, заполненную упругими материалами, и фиксируют на песчаной подушке. В местах активных геологических разломов устанавливают опоры, обеспечивающие смещения, но не допускающие падения труб с ригеля.

Сейсмические воздействия на трубопровод распределяются вдоль его продольной оси. При монтаже проверяют прочность стыковых соединений, устанавливают автоматическую систему контроля положения, срабатывающую при предельных смещениях.

Подбор опор в сейсмических условиях

Каждый инженерный проект в опасной зоне рассчитывается индивидуально. Несущие элементы способны усиливать энергию колебаний и передавать ее на трубопровод. Чтобы решить эту задачу применяются различные типы сейсмических креплений трубопровода, которые используют в горной промышленности и мостостроении. Например, шок-трансмиттеры, сбрасывающие динамические нагрузки на дополнительные контуры.

• Антисейсмическая опора для трубопровода называется подвижной. Она обеспечивает перемещение без деформаций в заданном диапазоне. Различают хомутовые, шариковые и на кронштейнах.
• Хомутовые и однокатковые опоры относятся к скользящим. В них труба свободно движется внутри цилиндра, а смещения ограничиваются металлической дугой.

Типы антисейсмических опор трубопроводов выбирают для каждого отдельного участка с точки зрения распространения сейсмической волны. Опорные элементы содержат амортизирующие пружины и демпферные плиты, которые ограничивают движение трубы.

Антисейсмические мероприятия для трубопроводов

При планировании проводят исследовательские работы на местности, к тому же изучают наблюдения сейсмологов за всю историю. По результатам сбора информации создается карта сейсмического микрорайонирования. Сейсмостойкость обеспечивается следующими способами:

• прочность и устойчивость конструкций;
• рациональные конструктивные решения;
• высокая точность монтажных работ.

При расчете сейсмической нагрузки учитывают: собственный вес труб, гидростатику передаваемого вещества, напряжение на изгиб, массу снега, движение ветра. Как правило, все эти данные рассматриваются для системы, состоящей из магистрального трубопровода и ответвлений. Дополнительно учитывают взаимное смещение опор, для чего закладываются компенсационные участки и криволинейные вставки.

Например: Транссахалинская магистраль проходит через 19 тектонических разломов. На сложном участке в Охотском море трубопровод, благодаря засыпке, способен поглощать ударную волну без деформации. А в Новой Зеландии применяют мачты, которые искривляются под внешним воздействием, но сохраняют устойчивость и целостность конструкции.