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
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.
УСТРОЙСТВО ДЮКЕРОВ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ
При устройстве дюкеров через водные преграды выполняют следующие основные процессы работ:
— рытье подводных траншей;
— заготовка и укладка секций труб на дно траншеи;
— устройство береговых сооружений;
Переходы через ручьи и очень малые реки сооружают путем отвода водного потока по новому временному руслу и устройства в месте перехода земляных перемычек или шпунтовых рядов. Земляные, монтажные и все другие работы в этом случае производят так же, как и в обычных условиях, но предусмотрев мероприятия по водоотливу на весь период строительства.
Если ручьи и реки очень малы и скорость течения их невелика, то в этом случае русло перекрывают земляной перемычкой. Ширина и высота которой достаточна для накопления воды перед ней и рытья траншеи, монтажа, испытания и засыпки трубопровода с тщательным уплотнением за ней. Этот способ наиболее дешевый, но не всегда применимый из-за местных условий.
Разработка подводных траншей. Для дюкеров роют подводные траншеи, которые всегда делают с откосами. Ширину подводных траншей определяют в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода и способа балластировки. Если дюкер прокладывают с балластировкой его водой, то ширина траншеи должна быть не менее 1,5 диаметра трубопровода. Если трубопровод балластируют навесными грузами, то ширина траншеи должна быть не менее ширины балластных грузов плюс 1м.
Перед началом разработки подводных траншей в створке перехода на ширине 10м выполняют водолазные работы для выявления затонувших предметов, которые могут помешать работам.
Рытье подводных траншей осуществляют:
Береговые участки обычно разрабатывают драглайнами.
Канатно-скреперная установка применяется для разработки подводных траншей и на прилегающих к дюкеру береговых участках при прокладке дюкеров малых рек шириной до 150 м и больших несудоходных рек шириной до 250м.
Схема канатно-скреперной установки
3 – бункер (на эстакаде или тракторе)
6 – скреперный ковш
7 – дно будущей траншеи
8 – блок хвостовой опоры
При пуске холостого хода лебедки натягивается холостой трос и ковш (его емкость 0,5-2,5 м 3 ) оттаскивается за его тыльную часть к противоположному берегу. Затем лебедка переключается на прямой ход и благодаря натяжению рабочего троса ковш движется по дну реки, набирая грунт (толщина срезаемого слоя до 20 см.). Наполненный ковш втягивается на эстакаду (берег), где разгружается в бункер (вагонетку). Из бункера грунт отвозят на автосамосвалах.
Для ускорения работ используют установки двухстороннего действия (оба хода- рабочие).
На широких реках при использовании канатно-скреперных установок монтируют промежуточные хвостовые опоры, а тяговые устройства размещают на барже. Грунт в этом случае сбрасывают в подводный отвал.
При разработке траншеи гидромониторами отпадает необходимость подъема и транспортирования грунта. Принцип работы такого устройства заключается в размыве грунта струей воды. Этим способом устраивают подводные траншеи шириной до 5 м и глубиной до 1 м через большие реки.
Грунтососные плавучие снаряды предназначены для подводной разработки грунта путем всасывания его и транспортирования пульпы на значительные расстояния. По способу грунтозабора землесосные снаряды различаются на:
— разрабатывающие грунт непосредственным засасыванием
— всасывание грунта с предварительным рыхлением с помощью гидромонитора.
Экскаватором, установленным на барже или понтоне, разрабатывают подводные траншеи при глубине водотоков не более 2-3 м и ширине до 200 м.
При глубине водоемов до 1-1,5 м и ширине до 100 м траншеи разрабатывают экскаваторами со специальных земляных дамб, отсыпаемых от обоих берегов. Посередине водотока оставляют разрыв для пропуска воды. Траншеи в этих местах разрабатывают с помощью канатно-скреперной установки или земснарядами.
Земснарядами подводные траншеи разрабатывают при глубине водоемов более 2 м и шириной более 200 м. Одночерпаковый земснаряд является машиной периодического действия и используется для разработки наиболее тяжелых грунтов 9глубина извлечения грунта до 25 м). Многочерпаковые земснаряды представляют собой машины непрерывного действия и предназначены для разработки грунтов на дне рек и морей (глубина извлечения грунта до 40 м). Разрабатываемый землечерпательными снарядами грунт погружается в шаланды, пришвартованные к земснарядам. Если одним, то работы ведут от одного берега к другому, обеспечивая беспрепятственный проход судов. При использовании двух земснарядов, работы ведут от центра к берегам, при этом оставив между агрегатами проход для судов (минимум 80 м). Оставшийся участок траншеи разрабатывают одним из используемых земснарядов.
УСТРОЙСТВО ДЮКЕРОВ ЧЕРЕЗ СУХИЕ ОВРАГИ И БАЛКИ
Прокладка трубопроводов по дну сухих оврагов осложняется тем, что:
1) Крутые склоны оврагов затрудняют производство земляных работ, доставку труб и секций и их укладку;
2) Возможно внезапное затопление траншей (даже при небольших дождях) в наиболее низких местах оврагов.
В зависимости от крутизны склонов применяют различные методы монтажа труб:
Монтаж сверху вниз можно вести на любых склонах, но более целесообразно при крутых. При этом сборку и сварку труб ведут без работающих на склонах машин и механизмов. Первую секцию опускают в траншею одним или двумя кранами-трубоукладчиками (они установлены сверху) и крепят ее тросами к тракторам (один внизу, другой вверху). Нижний трактор протаскивает наращиваемый трубопровод вниз, а верхний удерживает его от самопроизвольного сползания при стыковке каждой последующей секции. После пристыковки вверху очередной секции трубопровод протаскивают вниз на длину этой секции.
Монтаж снизу вверх ведут с доставкой трубных секций на склон кранами-трубоукладчиками, тракторами или лебедками, установленными наверху склона. При уклоне до 20° и хорошем состоянии грунта трубы доставляют к месту монтажа тракторами и наращивают последовательно. Пристыковку производят с помощью одного или двух трубоукладчиков. При монтаже с помощью лебедки длина секций может быть значительной.
Во избежание затопления при дождях самого низкого участка траншеи его разрывают после того, как трубы на этот участок будут полностью подготовлены- сварены, изолированы стыки и испытаны на берме. Опускание труб на таком участке производят тотчас же по разрытии траншеи. После укладки траншею тут же засыпают с тщательным послойным уплотнением грунта (недостаточно уплотненный грунт может быть размыт, а трубопровод может быть обнажен и сдвинут с проектного положения). Засыпку траншеи производят только на том участке, на котором предусматривается пропуск воды по оврагу.
Во избежание повреждения изоляционного покрытия трубопровода (при его прокладке на крутых склонах) поверх изоляции делают футеровку из деревянных реек сечением 20х50 мм.
3 – футеровка рейками
Испытание дюкера, уложенного через сухой овраг можно производить одновременно с соседними участками трубопровода.
47 Бестраншейная прокладка трубопроводов является общим названием для всех работ, выполняемых бестраншейным методом. С точки зрения экономии, закрытые методы более предпочтительны и перспективны, чем открытые прокладки.
К закрытой прокладке относятся следующие методы: