Технология и организация строительства трубопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов

Организация производства работ. Линейные трассовые работы при сооружении трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах произво­дятся в зимнее время с использованием мерзлых грунтов в качестве оснований. Работы на трассе начинаются после промерзания деятель­ного слоя на глубину не менее 0,6 м, во избежание повреждения мохо-растительного покрова. На отсыпанных площадках может происходить работа круглогодично. После промерзания деятельного слоя многолет­немерзлых грунтов выполняются следующие трассовые работы:

• расчистка и планировка строительной полосы;

• сооружение временных дорог и технологических проездов;

• развозка вдоль трассы трубных секций, блоков, свай, других кон­
струкций и материалов, предназначенных для монтажа линей­
ной части;

• бурение скважин;

508 Часть IV, Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

• установка и монтаж свайных опор, включая выполнение противо-
пучинных и противопросадочных мероприятий;

• разработка траншей и засыпка трубопроводов;

• монтаж линейной части трубопроводов, включая изоляционные
и теплоизоляционные работы;

• укладка и закрепление трубопровода в проектном положении;

• монтаж крановых узлов;

• устройство систем ЭХЗ и линий связи;

• очистка полости и испытание трубопроводов на прочность и гер­
метичность;

• осушка полости трубопроводов;

• техническая и биологическая рекультивация земель в пределах
строительной полосы;

• окончательное формирование валика над трубопроводом.

В летний период в базовых условиях и на отсыпанных площадках выполняются следующие внетрассовые работы:

• формирование запасов материально-технических ресурсов;

• заготовка и осушка грунта в карьерах;

• сварка и противокоррозионная изоляция трубных секций;

• изготовление скользящих и неподвижных опор для надземных
трубопроводов, фасонных частей, конструктивных элементов
для теплоизоляции стыков и монтажа компенсаторов;

• подготовка торцов труб под сварку и их консервация;

• изготовление кривых вставок и их изоляция;

• теплоизоляция труб и деталей;

• укрупнительная сборка, изоляция и испытание крановых узлов,
трубных блоков;

• ремонт и подготовка строительной техники и автотранспорта
к эксплуатации.

Выполнение линейных трассовых работ в летний период при по­тере несущей способности деятельного слоя грунта допускается толь­ко с применением специальных технологий и техники, оказывающей минимальное давление на грунт.

Жилые городки, склады материалов, трубозаготовительные базы, места стоянки и ремонта техники на затопляемых территориях рас­полагаются либо за пределами зоны возможного заводнения, либо на отсыпанных незатопляемых площадках.

Строительство трубопроводов осуществляется с использованием строительных и транспортных машин, технологической оснастки в се­верном исполнении с применением специальных сортов горюче-сма­зочных материалов, гидротормозных, охлаждающих и других эксплуа-

Глава 17. Технологи я и организация строительства магистральных трубопроводов 509

тационных жидкостей. Организованные стоянки строительных и транс­портных машин оборудуются средствами группового обогрева.

Индустриализация строительства реализуется за счет применения типовых конструктивных элементов трубопроводов повышенной тех­нологической готовности, в том числе изолированных в заводских или базовых условиях труб, а также укрупненных узлов, блоков, модулей заводского или базового изготовления (крановых узлов, камер пус­ка-приема очистных устройств, трубных блоков и секций различного назначения, неподвижных и скользящих опор надземных трубопро­водов, облегченных строительных конструкций и т. п.).

Оптимальные размеры сезонных, текущих и страховых запасов определяются производительностью линейных подразделений, продол­жительностью предполагаемых перебоев в системе снабжения по погодным условиям, а также минимальными размерами транзитных норм поставок. Минимально допустимый уровень запасов определя­ется исходя из гарантированного обеспечения непрерывного функ­ционирования линейных подразделений в условиях воздействия экс­тремальных климатических факторов.

Организация конвейерной части комплексного линейного техно­логического потока должна обеспечивать максимально сжатый фронт производства работ. Это достигается тем, что отдельные виды работ (специализированных потоков) могут производиться при минималь­ных, обусловленных только технологией, сближениях (минимальных технологических заделах), при жесткой синхронизации темпов веде­ния отдельных работ. Технологический задел не должен превышать производительность потока за I смену, что позволяет избежать зано­са траншеи снегом, промерзания дна траншеи и отвала грунта.

В условиях многолетнемерзлых грунтов трубопроводы, как прави­ло, прокладываются надземно (на свайных опорах). Типовая органи­зационно-технологическая схема строительства надземного трубо­провода приведена на рис. 17.11.1.

Подготовка строительства. Общая подготовка к строительству объекта предусматривает:

• определение рациональных размеров сезонных, текущих и стра­
ховых запасов труб, сварочных, изоляционных и других мате­
риалов;

• подготовка причалов, пристаней, железнодорожных станций
к приему грузов, особенно в период речной и морской навигации;

• определение размеров участков для хранения сезонных запасов
труб и материалов и согласование их размещения с местной ад­
министрацией;

510 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

Рис. 17.11.1. Типовая организационно-технологическая схема линейного потока по сооружению надземных трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов: 1 — бульдозер; 2 — подъемный кран; 3 — устройство перехода под дорогой методом продавливания; 4 — буровая установка; 5 — пробурение скважины; 6 — плодородный грунт; 7— трубовоз; 8— трубоукладчик; 9— буровая установка; 10— забивка свай СП-49; If — ригели; 12 — установленные ригели на опорах; 13 — секция трубопровода; 14 — источник тока; f5 — вагончик для обогрева; 16 — трактор; П — компрессор; 18 — домкрат

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 511

• оформление отвода земель во временное пользование для произ­
водственных баз, складских помещений, жилых городков, строи­
тельства трубопровода;

• согласование с местной администрацией мест водозабора для
производственных и бытовых нужд, а также мест сброса сточ­
ной и отработанной в результате производственной и бытовой
деятельности воды.

При подготовке к производству строительно-монтажных работ вы­полняются:

• сооружение временных дорог;

• заготовка грунта в карьерах;

• технологическая подготовка труб, узлов и деталей на производ­
ственных базах;

• ремонт, техническое обслуживание и подготовка техники к ра­
боте в зимний период;

• формирование страховых, текущих и сезонных запасов труб, ма­
териалов и оборудования;

• устройство полевых жилых городков;

• монтаж производственных баз;

• сооружение складских помещений;

• размещение пунктов обогрева вдоль трассы;

• организация радиосвязи между бригадами;

• организация и подготовка мобильных средств освещения в трас­
совых условиях.

В процессе инженерной подготовки строительной полосы выпол­няются следующие работы:

• проведение (в зависимости от местных условий) различного рода
противоэрозионных и других мероприятий, которые определе­
ны проектом;

• сооружение технологических проездов;

• расчистка строительной полосы от мелколесья и кустарников;

• промораживание или осушение заболоченных и переувлажнен­
ных плохозамерзающих участков;

• подготовка оснований под насыпи.

Строительство и эксплуатация временных дорог и технологических проездов. Особую сложность представляют временные дороги в услови­ях многолетнемерзлых грунтов. Подъездные и вдольтрассовые дороги и технологические проезды могут сооружаться из привозного грунта (грун­товая дорога) или снега и льда (снего-ледовые дороги — автозимники).

При строительстве временных дорог выдвигаются особые экологи­ческие требования. Так, строительство временных дорог и технологи-

512 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

ческих проездов осуществляется без снятия мохорастительного покрова с целью сохранения мерзлотного режима грунтов.

Прокладку автозимника по поверхности полностью промерзаю­щих рек и озер осуществляют после тщательной проверки состояния ледяного покрова. При резкой извилистости русла, наличия наледей, многослойного льда, крупных камней, торосов автозимник проклады­вают в пойме реки.

Трассу автозимника по возможности прокладывают на незаноси-мых снегом участках. Если трасса должна пересекать снегозаносимые участки, то ее направление совмещают, как правило, с направлением господствующих ветров или располагают под углом к нему не более 20°.

Транспортировка трубных блоков, элементов крановых узлов осу­ществляется на прицепах и полуприцепах-тяжеловозах. Крепление трубных блоков и элементов крановых узлов выполняют с использо­ванием прокладок, предохраняющих изоляционное покрытие от по­вреждений.

В зимнее время перевозка грузов на дальние расстояния I (свыше 20 км) осуществляется только колоннами транспортных средств, для взаимовыручки при возникновении экстремальных ситуаций.

Для перевозки труб, материалов, запорной арматуры, людей, про­дуктов, запчастей используют вертолеты и легкие самолеты.

Земляные работы. Разработка грунта в карьерах производится пре­имущественно в теплое время года. Зимой разработка грунта осуще­ствляется с рыхлением мерзлой породы буровзрывным методом или механическими рыхлителями. Летом разработка грунта выполняется без предварительного рыхления, послойно по мере естественного от­таивания.

Способ разработки траншеи выбирается в зависимости от струк­туры грунта и степени его промерзания. При выборе способа разра­ботки траншеи стремятся к уменьшению ее ширины с целью суже­ния повреждаемой полосы земли, снижения трудоемкости и стоимо­сти разработки траншеи. Разработку траншеи рекомендуется выполнять преимущественно роторными экскаваторами без откосов -на полную глубину. При отсутствии мощного роторного экскаватора разработка траншеи производится дифференцированным способом, т. е. постепенным расширением и углублением траншеи проходом не­скольких роторных экскаваторов.

Разработка траншей в многолетнемерзлых грунтах с крупными ка­менистыми включениями выполняется гидравлическими одноковшо­выми экскаваторами с вместимостью ковша 1,5 м, осуществляя пред­варительное рыхление грунта механическим или буровзрывным спо-

Глава 17. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов 513

собом. При промерзании деятельного слоя до 1,0 м рыхление грунта выполняют мощными бульдозерами-рыхлителями. При большой глу­бине промерзания рыхление грунта выполняют буровзрывным спо­собом.

Очистку от снега траншеи осуществляют одноковшовым экскава­тором (драглайном) или обратной лопатой, снабженной кривой стре­лой. Практикуется очистка траншеи от снега за рубежом экскавато­рами-грейферами; для этого отвал грунта сразу после рытья траншеи планируют. Экскаватор с грейфером перемещается по спланирован­ному отвалу грунта и очищает траншею от обваловавшихся грунтов и снега.

Засыпать траншею следует бульдозером поперечными или косо-поперечными проходами. Засыпку трубопровода выполняют ротор­ным экскаватором. Для проезда экскаватора отвал грунта должен быть спланирован бульдозером. Засыпку трубопровода возможно выпол­нять и одноковшовыми экскаваторами с предварительным рыхлени­ем грунта.

Установка свайных опор для надземных трубопроводов. Установ­ка свайных опор производится, как правило, методами, исключающи­ми растепление многолетне мерзлых грунтов, а именно:

• забивкой свай в предварительно пробуренные скважины мень­
шего диаметра (забивка в лидерные скважины);

• установкой свай в скважины большего диаметра (буроопускной
способ) с заливкой зазоров специальными растворами;

• установкой свай с одновременным бурением скважины и ее по­
гружением (бурозабивной способ).

Монтаж и укладка подземного трубопровода. Монтаж трубопро­вода в нитку должен производиться до разработки траншеи. Монтаж трубопровода осуществляется из труб, изолированных в базовых или заводских условиях.

Сварка стыков трубопроводов осуществляется по специальной тех­нологической инструкции, учитывающей природно-климатические условия (низкая температура атмосферного воздуха).

Укладка трубопровода производится в очищенную от снега и льда траншею и на подготовленное дно, исключающее механические по­вреждения изоляционного покрытия.

Закрепление трубопровода на проектных отметках на обводнен­ных и заболоченных участках производится балластными грузами или вмораживаемыми анкерами.

Монтаж надземного трубопровода. В многолетнемерзлых грунтах чаще всего прокладка трубопроводов производится надземным спо-

514 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

собом. Монтаж надземного трубопровода осуществляется либо на раскладочных лежках рядом со свайными опорами с последующим подъемом плетей на опоры, либо непосредственно на опорах с исполь­зованием передвижных монтажных опор (рис. 17.11.2). Монтаж над­земного трубопровода выполняется методами, исключающими пря­мой контакт с твердыми предметами: металлическими частями транс­портных и грузоподъемных машин, а также монтажных средств.

Рис. 17.11.2. Монтаж плетей на опорах: а — сборка стыка;
6 — перемещение центратора; в — подготовка трубы к стыковке;
1 — опора; 2 — смонтированный трубопровод; 3 — монтажная
опора; 4 — передвижная опора штанги; 5 — штанга; 6 —
центратор; 7 — трубоукладчик; 8 — трубы

Перед закреплением трубопровода на опорах выполняют регули­ровку высоты положения опор с целью устранения остаточных мон-

Глава 17. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов 515

тажных напряжений в трубопроводе выравниванием нагрузок на опо­рах от веса трубопровода.

Наземные нефтепроводы во избежание загустения нефти (поддер­жания запроектированных температур перекачки) могут оснащать­ся системой попутного электроподогрева. Греющий электрокабель прокладывается в трубе диаметром 50 мм, которая крепится к транс­портной трубе снизу.

Испытание системы электроподогрева проводят после ее монтажа в два этапа. На первом этапе необходимо испытать работоспособность и электробезопасность самого нагревателя, а на втором — эффектив­ность работы всей нагревательной системы. Нагреватель подлежит испытанию на нескольких режимах изменения тока от минимально­го значения до максимального.

На рис. 17.11.3 (см. цветную вклейку} показан общий вид надзем­ного трубопровода, смонтированного на эстакаде.