Прокладка и монтаж дюкера
Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) стала прекрасной альтернативой традиционной укладки трубопроводов по дну водоёмов. Сварка труб производится на одном берегу, буровой комплекс находится на другом. Применение метода ГНБ для монтажа дюкеров обеспечивает ряд важных преимуществ:
Часть трубопровода, которая проходит через водное препятствие – реку, овраг, канал, а также пересекает подземные сооружения, может быть проложена в виде дюкера – изогнутого горизонтального участка трубы, минующего препятствие по дну водоема или ниже. Дюкерные трубы – это система, работающая под напором, не позволяющим проводить осмотр. Поэтому на стадии укладки предпринимается ряд мер для обеспечения свободного движения жидкости, в частности:
Чтобы трубопровод при пересечении реки не пострадал, укладка труб производится в траншею, вырытую на глубине, обеспечивающей нормальное судоходство. В настоящее время для монтажа используются преимущественно стальные дюкеры, трубы соединяются сваркой, сам процесс проходит в несколько этапов:
Прокладка дюкеров
Способ прокладки подводной траншеи зависит от условий местности. Пересечение больших судоходных рек чаще всего сопровождается применением дноуглубительных снарядов – землесосов и землечерпалок. В некоторых случаях разработка подводных траншей проводится с применением скреперной установки, в состав которой входят бездонный ковш и тросы, приводящие его в движение за счёт вращения барабанов на лебёдке, установленной на берегу. Для разработки береговых участков используются другие механизмы. Направление донной траншеи должно быть прямолинейным, допустимы изломы с радиусом кривизны не менее 400 метров.
Сборка стальных труб производится непосредственно на берегу с помощью сварки и усиливающих муфт. Гидравлические испытания трубопровода проводятся после каждого цикла сварки, а также после монтажа дюкера перед засыпкой траншеи. Для защиты металла от коррозии трубы покрываются битумной изоляцией.
Наиболее распространённый вариант укладки трубопровода – протаскивание. Метод подразумевает укладку на берегу узкоколейного рельсового пути такой же длины, что и трубопровод, по направлению оси дюкера. На него устанавливаются вагонетки с загруженным на них трубопроводом с заглушками на концах труб. С другого берега лебёдкой или трактором дюкер стаскивается в воду и укладывается на дно вырытой траншеи. Монтаж труб диаметром более 40 см обычно производится с понтонов, с них же укладывают дюкеры при проходе очень широких рек, озёр, проливов, когда протащить трубопровод с берега невозможно.
Подводные переходы
Основные требования к подводным переходам трубопроводов:
При монтаже подводной части дюкера важно соблюдение последовательности операций:
Метод проведения работ зависит от следующих факторов:
План проведения работ разрабатывает подрядчик, выполняющий строительство. В него входят графики производства операций, перечень необходимых инструментов и механизмов, расчёты, обоснования и т.д.
Подземная прокладка трубопроводов. Дюкер
В случае подземной прокладки трубопроводы наружных сетей водоснабжения и канализации, пересекая искусственные и естественные препятствия, устанавливаются в виде дюкера. Дюкер может быть проложен как через сухие, так и через различные водные преграды.
При пересечении сухих оврагов с пологими склонами траншею откапывают с двух сторон к нижней точке дна, оставляя неразработанным участок для пропуска ливневых вод по дну оврага. В траншеях укладывают трубопроводы. Для нижнего участка оврага трубопровод готовят на склоне. Подготовленный к укладке трубопровод испытывают и выполняют изоляционные работы.
Затем в максимально короткий срок на дне оврага откапывают траншею, подготовленный трубопровод укладывают и стыкуют с уложенными трубами, выполняя обратную засыпку траншеи с тщательным послойным уплотнением грунта, чтобы предотвратить размыв грунта во время пропуска ливневых и паводковых вод, всплытие и разрыв трубопровода.
Одним из наиболее сложных пересечений трубопроводами препятствий является прокладка дюкера через водную преграду. Выбор способа прокладки и его организации зависит от характеристик пересекаемого водоема.
Для непроточных водоемов сравнительно небольшой глубины применяют способ отсыпки земляной плотины с последующей отрывкой траншеи и укладкой в нее трубопроводов.
В проточных водоемах подводные траншеи для прокладки трубопроводов разрабатываются канатно-скреперными установками, гидромониторами и землесосами, Прокладку дюкера через такие водоемы выполняют под защитой шпунтовых ограждений; равномерным опусканием с опорных точек (опорных площадок, льда и свайных подмостей); последовательным наращиванием звеньев; протаскиванием по дну; свободным погружением с заполнением трубопровода балластной водой.
При пересечении рек с незначительным течением и небольшой глубиной дюкер прокладывают под защитой ограждающих двухрядных шпунтовых перемычек. В этом случае для реки делают отводное русло, а воду между перемычками удаляют открытым водоотливом насосными установками.
При равномерном опускании трубопровода с опорных точек все части дюкера свариваются на берегу. Покрытый изоляцией и защитными деревянными рейками трубопровод спускают на воду и буксируют к установленным заранее опорам в виде понтонов, свайных подмостей и др. После закрепления трубопровода в створе прокладки его постепенно опускают с опор в разработанную на дне траншею и закрепляют. В зимнее время на льду в створе прокладки дюкера прорезают щель (майну). Уложенный на льду дюкер постепенно сталкивается в майну и опускается в траншею.
При прокладке дюкера через широкие водные преграды с незначительной глубиной применяют способ последовательного наращивания звеньев. Наращивание выполняют в надводном и подводном положениях. В первом случае оно производится на специальных понтонах или монтажных баржах, оборудованных сварочными устройствами. При подводном наращивании стыки трубопроводов чаще делают на фланцах (водолазы).
Устройство дюкера способом свободного погружения заключается в следующем. К изготовленному на берегу трубопроводу на торцах приваривают заглушки и транспортируют его на плаву в створ укладки. После крепления трубопровода к плавучим или другим опорам на обоих его концах открывают краны: один — для заполнения трубопровода речной водой, другой — для выпуска воздуха из трубопровода. По мере заполнения водой трубопровод постепенно опускается в траншею.
При всех рассмотренных способах прокладки дюкера для предупреждения его всплытия в процессе эксплуатации дюкер пригружают железобетонными полукольцами или седлообразными грузами. После установки пригрузов выполняется обратная засыпка подводной траншеи.
При устройстве дюкера количество линий должно быть не меньше двух; при выключении одной линии подача расчетного расхода воды должна обеспечиваться другой линией.
Глубина укладки подводной части трубопровода до верха трубы принимается не менее 0,5 м ниже дна водотока, а в пределах фарватера на судоходных водотоках — не менее 1 м. При определении глубины прокладки необходимо учитывать возможность размыва и переформирования русла пересекаемой водной преграды. Расстояние между нитками дюкера в свету должно быть не меньше 1,5 м. С двух сторон дюкера на берегу устанавливают колодцы с переключающей запорной арматурой. Способы прокладки дюкера показаны на рис. 3.22.
Рис. 3.22. Способы прокладки дюкера: а — в земляной плотине; б — под защитой шпунтовых ограждений; в — равномерным опусканием с опорных точек; г — наращиванием
УСТРОЙСТВО ДЮКЕРОВ ЧЕРЕЗ СУХИЕ ОВРАГИ И ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ
Дюкер — это напорный участок трубопровода, прокладываемый под руслом реки (канала), по склонам или дну глубокого оврага, под дорогой, расположенной в выемке. Прокладка дюкера по дну сухих оврагов осложняется необходимостью производства работ в условиях крутых склонов. При этом в зависимости от их крутизны применяют различные способы монтажа труб, в том числе сверху вниз, снизу вверх и их комбинаций. Монтаж снизу вверх ведут с доставкой трубных секций на склон кранами-трубоукладчиками (рис. 3.2, а), тракторами или лебедками, установленными на верхней части склона (рис. 3.2, б). При уклоне до 20° и хорошем состоянии грунта трубы или секции доставляют к месту монтажа тракторами и наращивают последовательно. Монтаж трубопровода дюкера методом сверху вниз можно вести на любых склонах, но более целесообразно применять при крутых склонах (рис. 3.2, в). При этом сборку и сварку труб или их секций ведут без работающих на склонах машин и механизмов. Первую секцию опускают в траншею одним или двумя кранами-трубоукладчиками Т, и Т2 и крепят ее тросами к трактору Тр, и Тр2 вверху. Трактор Тр, протаскивает наращиваемый трубопровод вниз, а Тр2 удерживает его от самопроизвольного сползания при стыковке каждой последующей секции. После пристыковки вверху очередной секции трубопровод протаскивают вниз на длину этой секции (рис. 3.2, г). Во избежание повреждений изоляционного покрытия трубопровода поверх изоляции устраивают футеровку из деревянных реек.
Перед прокладкой дюкеров через водные преграды следует устроить и оборудовать береговую и плавучую монтажную площадку; спланировать участок строительства и устроить подъезды; установить стапели; подготовить транспортные средства и такелаж (лебедки, полиспасты, якоря и др.); подготовить силовые и электроосветительные сети; доставить плавучие средства — баржи с сухопутными кранами, понтоны, катера, плавучие краны и др. Также закрепляют створ перехода (дюкера), проводят гидрологические и гидрогеологические измерения (замеряют уровень воды и скорость потока, проверяют состояние дна и соответствие его проектному профилю, наличие насосов и т.п.). Затем приступают к разработке береговых и подводных траншей.
Дюкеры через мелкие реки и ручьи сооружают в основном в траншеях, прокладываемых в период мелководья. При этом могут быть использованы следующие способы работ: с временным перекрытием русла дамбой; проходом экскаватора по дну водотока; отводом водного потока на период прокладки дюкера в другое русло; работой экскаватора с берега.
Рис. 3.2. Схема укладки трубопровода на склонах; доставка труб: а — кранами; б — тракторами; в — монтаж сверху вниз; г— протаскивание секции трубопровода; 1 — укладываемый трубопровод; 2— стыкуемая секция труб; 3— якорящий трос; 4— доставляемая секция; 5— тяговый трос; 6 — лебедка; 7 — траншея; 8, 9, 10, а также Т, Т:, Т2 — трубоукладчики; 11 — изолированная труба; 12— зажимной захват; 13— монтажная площадка; 14— наращиваемая плеть трубопровода; 15— санки;
Технологический процесс прокладки подводных трубопроводов дюкеров включает: завоз труб, материалов и оборудования; рытье подводных траншей; сварку труб в секции и затем в плети с проверкой качества стыков; гидравлическое испытание плети; устройство антикоррозийной изоляции и футеровки; балластировку трубопровода. К моменту окончания подводных земляных работ плеть трубопровода дюкера должна быть полностью готова к укладке. Далее проводят укладку трубопровода на дно и засыпку траншеи. При сооружении подводных трубопроводов их монтаж, сварку стыков, изоляцию и испытание выполняют чаще всего на береговой площадке.
Способы разработки подводных траншей. Разработку подводных траншей выполняют механическим или гидравлическим способом с применением канатно-скреперных установок с одно- и двусторонним действием и с саморазгружающимися скреперными ковшами с открывающимся днищем, гидромониторов и землесосных снарядов, а при наличии скальных грунтов — взрывом.
Рис. 3.3. Схема протаскивания трубопровода дюкера по дну и детали устройства спусковых дорожек: а — схема протаскивания трубопровода; б — роликовая дорожка для спуска трубопровода; в — роликовая опора; г — рельсовая дорожка; д — тележка; е — организация спусковой дорожки в виде канала с водой; 1 — поплавки; 2— трубоукладчик; 3 — трубопровод;