1)Охлаждение транспортируемого продукта

Охлаждение продукта можно применять в тех случаях, когда это допускает технология перекачки (например, при перекачке газа, жидких углеводородных газов, лёгких фракций нефти). Такие продукты, как нефть и вода, охлаждать ниже 0^оС нельзя, так как нефть становится очень вязкой, а вода замерзает. Практическое применение имеет прежде всего транспорт охлажденного газа. Охлаждение газа хотя бы до -1^оС позволяет полностью исключить растепление мёрзлоты и сохранить её в естественном состоянии. Следовательно, других мер, связанных с обеспечением устойчивости трубопровода, применять не требуется.

Существует много технологических схем охлаждения газа, позволяющих получить достаточно низкую температуру газа. К их числу относятся так

Рис. 3 комбинированная схема охлаждения

называемые комбинированные системы, включающие аппараты воздушного охлаждения и холодильные установки. На рис. 3 приведена схема охлаждения в комбинированной системе. Газ из КС поступает в систему воздушного охлаждения 1, где он охлаждается воздухом. Охлаждённый таким образом газ поступает в холодильник 2, где он охлаждается до необходимой температуры -1 : -2^оС. В качестве хладагента в холодильнике могут использоваться, например, аммиак, фреон, пропан. Оборотная схема такого холодильника включает компрессор 3, конденсатор 4, ресивер 5 и регулировочный вентиль 6.

2)Применение теплоизоляции труб

Перекачка продуктов, которые нельзя охлаждать. Осуществляется по теплоизолированным трубам. Теплоизоляция позволяет уменьшить теплоотдачу от труб в грунт и соответственно уменьшить как скорость оттаивания, так и величину h_п. Наиболее целесообразная теплоизоляция при полуподземной и наземной схемах укладки. Простейшей является теплоизоляция в виде песчаной подушки под трубопроводом высотой до 1м. Однако стоимость её велика, а теплозащитный эффект мал. Лучшее решение можно получить, применяя плоские или цилиндрические теплоизолирующие (рис.4) экраны из синтетических материалов, например из пенополиуретана и др. В этих случаях необходимо рассчитать толщину экрана.

а)плоский экран; б)цилиндрический экран углом охвата до 180⁰ в)цилиндрический экран с углом охвата выше 180⁰; 1,2,3 - изотермы

Рис. 4 Изменение границ области оттаивания при наземной схеме прокладки

Наблюдения в натуральных условиях показывают, что при плоском экране за одно и то же время глубина оттаивания примерно вдвое больше, чем у цилиндрического. Из рис.4 видно, что лучшие результаты достигаются при цилиндрическом экране с углом охвата более 180^о.

1.2 Конструктивные схемы и способы прокладки магистральных трубопроводов на обводненной местности

Избыточно увлажненные участки суши, покрытые слоем торфа мощностью не менее 0,5м это болота. Физико-механические характеристики болотистых грунтов чрезвычайно разнообразны не только для различных болот, но и на отдельных участках одного и того же болота. Болота с мощностью торфа менее 0,5м относятся к заболоченным землям, т.е. к равнинам с высоким стоянием грунтовых вод. По строению и условиям образования болота делятся на верховые, низинные и переходные. Болота могут быть покрыты лесом или открытыми.

В основу классификации болот положена проходимость болот для строительных машин. При проектировании трубопровода тип болота устанавливают на основании дешифровки материалов аэрофотосъёмки, произведённой в период изысканий, а во время строительства – на основании изучения микроландшафта на месте.

Анализируя опыт строительства трубопроводов на болотах, пришли к выводу, что болота нужно классифицировать также с точки зрения сложности производства строительных работ при сооружении трубопроводов, а не только по проходимости по ним строительных машин.

Все болота подразделяются на три типа:

I тип: 1) болота, целиком заполненные торфом устойчивой консистенции, и участки болотистых грунтов, допускающие работу и неоднократный проход строительных машин с удельным давлением на грунт 0,25 кгс/см² ;

2) болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции при глубине торфа до 0,7 м, подстилаемые плотным минеральным грунтом, допускающим работу обычных строительных машин и механизмов. Ширина болота по створу перехода до 500 м. Несущая способность поверхности болота 0,05<q<0,25кгс/см² ;

3) болота глубиной до 1,5 м на минеральном основании, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением на грунт q > 0,1 кгс/см² . Ширина болота в створе перехода до 250 м.

II тип: 1) болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции, при глубине торфа до 0,7 м, подстилаемые минеральным грунтом. Ширина болота более 500 м. Несущая способность болота 0,05<q<0,25 кгс/см²;

2) болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см². Ширина болота до 1 км.

III тип: 1) болота, допускающие работу только специальных плавучих машин и механизмов или обычных машин на понтонах;

2) болота целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см² при ширине болота более 1 км.

Способы прокладки магистральных трубопроводов на болотах

Есть 3 способа прокладки магистрального трубопровода на болоте:

-наземный способ;

-подземный способ;

-надземный способ.

1)Наземная прокладка трубопровода допускается на всех типах болот, на болотах III типа при наличие специальной техники. Прокладка должна быть прямолинейной с минимальным числом поворотов. Повороты обеспечивать за счёт упругого изгиба трубопровода. При проектировании наземной прокладки необходимо предусматривать водопропускные сооружения, учитывают дополнительное напряжение вызываемое осадкой торфяной залежи и в результате осушения болот. Изоляция при наземной прокладке усиленная. Балластировку необходимо выполнять винтовыми анкерами закреплёнными в материковый грунт или другими способами обеспечения устойчивости трубопровода.

2)При подземной прокладке трубопровода следует предусматривать заглубление трубопровода не менее 0,8 глубины промерзания.

Подземная прокладка трубопроводов в зависимости от времени года, методов производства работ, степени обводненности, несущей способности грунта и оснащенности строительного участка оборудованием осуществляется следующими способами:

- укладкой с бермы траншеи или лежневой дороги;

- сплавом;

- протаскиванием по дну траншеи;

- укладкой в специально создаваемую в пределах болота насыпь.

Способ прокладки трубопровода определяется проектом.

Прокладку трубопроводов на болотах и обводненных участках следует производить преимущественно в зимнее время после замерзания верхнего торфяного покрова; при этом необходимо предусматривать мероприятия по ускорению промерзания грунта на полосе дороги для передвижения машин, а также выполнять мероприятия по уменьшению промерзания грунта на полосе рытья траншеи.

Для устройства основания и засыпки наземного трубопровода запрещается использовать мерзлый грунт с комьями размером более 50 мм в поперечнике.

При сооружении подземных трубопроводов на болотах, обводненных участках трассы и участках с высоким уровнем грунтовых вод допускается укладка трубопровода непосредственно на воду с последующим погружением на проектные отметки и закреплением. Методы укладки и конкретные места балластировки таких трубопроводов определяются проектом и уточняются проектом производства работ.

Засыпка трубопроводов, уложенных в траншею на болотах в летнее время, осуществляется: бульдозерами на болотном ходу; одноковшовыми экскаваторами на уширенных гусеницах, перемещающихся вдоль трассовой дороги; одноковшовыми экскаваторами на сланях с перемещением непосредственно вдоль траншеи; с помощью легких передвижных гидромониторов путем смыва грунта в траншею, а в зимнее время после промерзания грунта—бульдозерами, одноковшовыми экскаваторами и роторными траншеезасыпателями.

3)Надземная прокладка допускается на всех типах болот при наличии сваивойной техники. При надземной прокладке трубопровод укладываю на свайные опоры. При устройстве дорог для обслуживании трасс высоту отсыпки предусматривают с учетом осадки торфа под нагрузками. Земленые работы следует проводить в зимний период. При обходе трассы следует контролировать состояние дорог предусмотренных для обслуживания трассы.

Схемы прокладки трубопровода на болоте

Наиболее распространены три технологические схемы:

1)протаскивание балластированного трубопровода по дну траншеи;

2) сплав трубопровода по поверхности воды в траншее с последующим опусканием его на дно;

3) протаскивание трубопровода по поверхности воды с применением разгружающих понтонов.

Схема1

Балластированный трубопровод протаскивают с берега по дну траншеи.

При решении вопроса о целесообразности применения схемы 1 следует иметь в виду как положительные её стороны, так и отрицательные. Главными являются следующие факторы;

а) на болотах I и III типов очень сложно навешивать утяжеляющие грузы с поверхности болота с использованием трубоукладчиков, специально оборудованных для этой цели экскаваторов или других грузоподъёмных машин;

б) при большой длине трубопровода, особенно при диаметрах труб 500мм и выше, тяговое усилие оказывается весьма значительным, что требует применения для протаскивания мощных тяговых средств, не всегда имеющихся в распоряжении производителя работ;

в) при выполнение укладки по схеме 1 требуется применение кольцевых грузов или устройство сплошного покрытия;

г) необходимо устройство в ряде случаев специального спускового пути.

Основное достоинство схемы в том, что она позволяет укладывать трубопровод сразу в проектное положение.

Схема2

Трубопровод прокладывают сплавом по поверхности воды в траншее с последующей пригрузкой его – заполнением водой или балластировкой утяжеляющими грузами.

Эта схема считается лучшей для укладки нефти и нефтепродуктопроводов, не требующих балластировки утяжеляющими грузами. Трубопровод на плаву протаскивают через всё болото и после обследования заполняют водой, затопляя его.

Таким образом, наиболее сложным является не процесс погружения трубопровода на дно траншеи, а спуск его с берега в траншею.

Схема 3

Трубопровод сплавляют в траншею балластированным с использованием понтонов.

Расстояние между ними должно быть такими, чтобы при спуске на воду трубопровод имел запас положительной плавучести.

Спуск балластированного и оснащенного понтонами трубопровода осуществляется одним из описанных выше способов. Трубопровод опускают на дно траншеи при отстроповке понтонов. За рубежом известны примеры укладки по этой схеме трубопроводов длиной до 20 км.

Схема 4

В районах Западной Сибири строительство первых трубопроводов осуществлялось на болотах II и III типов в основном зимой, так как летом они были непроходимы. Для укладки трубопроводов в летний период через болота протяженностью до нескольких десятков километров наиболее подходит устройство по трассе промежуточных опорных точек. Впервые элементы такой технологии были применены при строительстве Дашава – Минск через Мокранское болото шириной 3,6 км. Одна база сварки, изоляции и сплава труб размещалась на берегу, а другая, промежуточная, - на островке. Это позволило уменьшить общую длину одновременно сплавляемого трубопровода.

При строительстве в условиях Западной Сибири целесообразно на наиболее сложных участках трассы применять технологию укладки сплавом по заранее подготовленным траншеям-каналам с устройством монтажных и изоляционных баз на искусственных опорных точках.

С каждой такой базы может обслуживать участок длиной до 10 км. Трубы и материалы к таким базам можно доставлять заблаговременно в зимнее время по снежно-ледовым дорогам. В летнее время секции труб можно доставлять сплавом по траншее-каналу.

Закрепление трубопровода от всплытия

Трубопровод, прокладываемый в болотистом и обводнённом грунте, должен быть закреплён не только против погружения, но и против всплытия, но и против всплытия, если он имеет положительную плавучесть. Трубопровод закрепляют утяжеляющими грузами, Сплошным бетонированием или винтовыми анкерными устройствами. Опыт строительства трубопроводов в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и других районов показывает, что при небольшой длине переходов через болота, а также при изредка встречающихся вдоль трассы болотах целесообразно закреплять трубы отдельными чугунными или железобетонными грузами. При большом числе болотистых участков значительно выгоднее применять анкерные устройства.