Разработаны новые методы балластировки трубопроводов с использованием вмораживаемых анкеров и нетканых синтетических материалов.
За последние годы лицензию на использование сварочных технологий АО «Роснефтегазстрой» приобрели такие ведущие мировые фирмы как «Маннесман» и «Кликнер» (ФРГ), «Ниппон Кокан», «Ниппон Стил», «Сумимото» и «Кавасаки» (Япония), «Италсиндер» и «Дальмино» (Италия) и целый ряд других.
Каковы дальнейшие перспективы развития отраслевой строй-индустрии?
Во-первых, АО «Роснефтегазстрой» будет продолжать строить магистральные трубопроводы с соответствующей инфраструктурой. До 2000 г. намечается построить 48,7 тыс. км газопроводов со 196 компрессорными станциями. Будут проложены три магистрали от месторождений Надым-Пур-Тазовского региона и три - с полуострова Ямал. Они станут началом двух газопроводов: СРТО-Польша-Германия и Ямал-Польша-Германия с отводом на Калининград. Кроме того, будут сооружаться морские и сухопутные трубопроводы от Штокмановского газоконден-сатного месторождения в Баренцевом море, газопроводы с морского шельфа на о. Сахалин. Предполагается строительство газопровода из республики Саха (Якутия) на российский Дальний Восток и в Южную Корею.
В связи с падением добычи нефти программа строительства новых магистральных нефтепроводов будет весьма скромной. Это строительство нефтяной магистрали на Сахалине, трубопроводов для перекачки нефтей Азербайджана и Казахстана, а также нефти Европейского Севера России.
Во-вторых, важным направлением деятельности АО «Роснеф-тегазстрой» является газификация сельской местности и малых городов. Наша страна занимает первое место в мире по запасам и добыче газа. Однако на коммунальные и бытовые нужды направляется лишь 10 % объема добычи, тогда как в США и в странах Западной Европы этот показатель достигает 25...30 %. Одной из причин такого положения является то, что соотношение протяженности магистральных и газораспределительных трубопроводов в США составляет 1:3, а в нашей стране 1:1. Природный газ в сельской местности России подведен только к 11 % домов (квартир). Чтобы исправить положение в ближайшие 10...15 лет необходимо построить 275 тыс. км газораспределительных сетей.
Для успешного сооружения газопроводов-отводов, газораспределительных сетей и других трубопроводов малого диаметра необходимо решить ряд технологических, организационных и материально-технических проблем. Эта задача не менее ответственная, чем стоявшая в конце 60-х - начале 70-х годов задача сооружения трубопроводов больЕюго диаметра и высокого давления, которая, как известно, была успешно решена.
В-третьих, одним из приоритетных направлений деятельности АО «Росиефтегазстрой» является реконструкция магистральных трубопроводов. На начало 1993 г. в России эксплуатировалось 138 тыс. км магистральных газопроводов, 48 тыс. км магистральных нефтепроводов АК «Транснефть» и 13 тыс. км нефтепродуктопроводов АК «Транснефтепродукт». Многие трубопроводы значительно постарели. Так, в 1990 г. за пределами нормативного срока службы (33 года) работало около 2,5 тыс. км нефтепроводов, со сроком эксплуатации более 20 лет - 16,5 тыс. км. Хотя газопроводы в среднем моложе, 5 % из них также уже отработало нормативный срок.
Эксплуатирующие организации (РАО «Газпром», АК «Транснефть» и «Транснефтепродукт») собственными силами ежегодно выполняют ремонт лишь 2...3 тыс. км трубопроводов. Поэтому для подразделений АО «Роснефтегазстрой» есть достаточно большой фронт работ.
В ходе реконструкции предстоит выполнить капитальный ремонт линейной части трубопроводов и заменить устаревшее оборудование НПС и КС.
2. Состав работ, выполняемых при строительстве линейной части трубопроводов
При сооружении линейной части трубопроводов выделяют два периода - подготовительный и основной.
В ходе подготовительного периода выполняют следующие виды работ:
- разбивку трассы;
- отвод земель;
- подготовку строительной полосы;
- устройство временных и постоянных дорог.
Разбивку трассы производит специальная бригада, включающая представителей проектной организации (изыскателей), генподрядчика и заказчика. При разбивке трассы через каждые 3...5 км устанавливают временные реперы, связанные нивелирными ходами с постоянными реперами, и постоянные реперы на переходах через реки, болота, железные и автомобильные дороги. Кроме того, закрепляют и привязывают оси и углы поворота трассы. В местах пересечения трассой трубопровода подземных сооружений на поверхности земли устанавливают соответствующие знаки.
Одновременно с разбивкой трассу передают генподрядчику.
Отвод земель под строительство у землепользователей осуществляется заблаговременно, чтобы не нанести им ущерба (например, посевам или плановым заготовкам древесины). Ширина полосы отвода земли для строительства магистрального трубопровода ограничена действующими нормативами. При прокладке трубопровода без рекультивации (восстановления плодородного слоя) земель она составляет от 19 до 45,5 м, а с рекультивацией - до 60 м. Общая ширина строительной полосы складывается из следующих зон (рис. 1): I - прохода строительной колонны; II - разработки траншеи и отвала грунта; III, VI - работы бульдозера; [V - рекультивации; V -отвала плодородного слоя.
В ходе подготовки строительной полосы осуществляется ее расчистка и планировка. При расчистке мелкий лес (диаметром до 20 см) и кустарник удаляют бульдозерами, кусторезами, корчевателями-собирателями и другими машинами. Крупные деревья спиливают бензомоторными пилами. Камни и валуны удаляют со строительной полосы целиком или после дробления взрывами.
Необходимость планировки полосы строительства связана с созданием условий для обеспечения проезда строительных машин, а также с тем, что радиус изгиба трубопровода в вертикальной плоскости не должен быть меньше некоторого минимально допустимого значения.
Устройство временных и постоянных дорог необходимо для выполнения основных работ на трассе трубопровода, для доставки материалов и грузов, передвижения строительных машин и механизмов, а также для ухода за трубопроводом в процессе его эксплуатации.
Часть дорог функционирует только в период строительства (временные), другие используются и после его окончания (постоянные).
При спокойном рельефе и достаточной несущей способности земной поверхности дороги сооружают путем разравнивания грунта грейдером. При необходимости их несущая способность может быть повышена подсыпкой гравия, каменной мелочи, металлургического шлака. На болотах дороги сооружают из бревен, дощатых щитов, железобетонных плит, а зимой сооружают зимники путем намораживания льда толщиной 15...20 см с изготовлением настила из бревен.
Ширина дорог должна быть не менее 3,5 м.
В ходе основного периода выполняются следующие виды работ:
- погрузочно-разгрузочные и транспортные работы;
- земляные работы;
- сварочно-монтажные работы;
- изоляционно-укладочные работы;
- очистка внутренней полости и испытание трубопроводов.
Общая технологическая схема производства работ на строительстве линейной части трубопровода и комплекс используемых при этом машин приведены на рис. 2.
3. Сооружение линейной части трубопроводов Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы
В состав данных видов работ входят выгрузка труб из железнодорожных вагонов, барж, судов; транспортировка их от пунктов назначения (станций, портов, пристаней) к трубосварочным базам, местам промежуточного складирования или непосредственно на трассу трубопровода.
На погрузо-разгрузочных работах наиболее часто используют автокраны и трубоукладчики. При подъеме труб, изолированных в заводских условиях, используют мягкие полотенца, траверсы и клещевые захваты.
Рис. 1. Зоны полосы отвода земель для строительства магистрального трубопровода:
а - расстановка механизмов без выполнения рекультивации; б - то же, при выполнении рекультивации; зоны:
1 - прохода строительной колонны и трактора; II - разработки траншеи и отвала грунта; III, VI - работы бульдозера; IV- рекультивации; V- отвала плодородного слоя;
1 -траншея; 2 - ось траншеи; 3,5 - отвал соответственно минерального грунта и плодородного слоя; 4 - трубопровод;
Рис.2. Общая технологическая схема производства работ на строительстве трубопровода и комплекс машин для строительства:
1 - роторный траншейный экскаватор; 2 - бульдозер; 3 - автокран; 4, 17-автотрубовозы; 5, 11, 16,18 - трубоукладчики; 6 - трубогибочный станок; 7 - битумоплавильные котлы; 8 - траншеезасыпатель; 9 - автобитумовоз; 10 - изоляционная машина; 12 - очистная машина; 13 -трубосварочная база; 14, 15 - сварочные генераторы
Транспортировку отдельных труб и секций из нескольких труб, сваренных на трубосварочной базе, осуществляют на специальнообо-рудованных машинах - трубовозах или плетевозах, изготавливаемых на базе автомобилей марок «Урал», ЗИЛ, КрАЗ, МАЗ или тракторов типа К700, К701. В последние годы при строительстве магистральных трубопроводов для перевозки материалов, оборудования и конструкций широко используют вертолеты.
Земляные работы
Объем земляных работ на линейной части зависит от схемы прокладки трубопровода и профиля траншеи.
В настоящее время применяют следующие схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор схемы прокладки определяется условиями строительства и окончательно принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.
Подземная схема (рис. 3) предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину превышающую диаметр труб. При подземной прокладке не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли, отсутствует влияние атмосферных условий на изоляционное покрытие и свойства перекачиваемого продукта. Однако на участках с вечномерзлыми, скальными и болотистыми грунтами данная схема прокладки является не экономичной из-за высокой стоимости земляных работ. Кроме того, на участках с высоким уровнем грунтовых вод требуются дополнительные затраты на балластировку трубопроводов.
Полуподземная схема прокладки (рис. 4) применяется при пересечении трубопроводом заболоченных или солончаковых участков, при наличии подстилающих скальных пород. Трубопровод укладывается в грунт на глубину менее диаметра с последующим обвалованием выступающей части.
Наземная схема прокладки (рис. 5) в насыпи используется преимущественно в сильно обводненных и заболоченных районах. Ее недостатками являются слабая устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа водопропускных сооружений.
Надземная прокладка трубопроводов или их отдельных участков применяется в пустынных и горных районах, местах распространения вечномерзлых грунтов (рис. 6), а также на переходах через естественные и искусственные препятствия (рис. 7). При надземной прокладке объем земляных работ сводится к минимуму, не провоцируется начало растепления вечномерзлых грунтов, отпадает необходимость в устройстве защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов. Однако надземная прокладка имеет недостатки: загромождается территория, требуются дополнительные затраты на устройство опор, удерживающих трубопровод, специальных проходов для миграции животных и проездов для техники и т.д.
Рис. 3. Подземные схемы прокладки трубопровода:
а - прямоугольная форма траншеи; б - трапецеидальная форма траншеи; в - смешанная форма траншеи; г - укладка с балластировкой седловидными пригрузами; д - укладка с использованием винтовых анкеров для закрепления против всплытия
Наиболее распространенной (98 % от общей протяженности) является подземная прокладка трубопроводов. В этом случае к земляным работам относят рытье траншеи и обратную засыпку уложенного в траншею трубопровода.
Выбор метода разработки грунтов зависит от их прочности. Мягкие грунты разрабатывают послойным срезанием с помощью экскаваторов, бульдозеров или скреперов, скальные - взрывным способом, мерзлые - с применением предварительного рыхления.
Экскаватор - это землеройная машина с рабочим органом в виде одного или нескольких ковшей, снабженных режущими кромками в виде ножа или отдельных зубьев. При углублении в грунт и движении ковша происходит сначала его заполнение срезаемым грунтом, а затем удаление грунта в отвал, после чего цикл повторяется.
Для рытья траншей при сооружении магистральных трубопроводов применяют одноковшовые и многоковшовые (роторные) экскаваторы. Одноковшовые (с обратной лопатой) экскаваторы (рис. 8) применяют в основном при ведении земляных работ в особых случаях: в условиях болот, в местах установки запорной арматуры, на переходах магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия и т.д. Однако одноковшовые экскаваторы относятся к машинам циклического действия, у которых рабочий цикл (разработка грунта) чередуется с холостым циклом (выгрузка ковша), поэтому их производительность невысока.