Способы прокладки трубопроводов в вечномерзлых грунтах

При строительстве трубопровода в зоне распространения многолетнемерзлых пород важно учитывать изменчивость физико-механических характеристик. Из-за образования ореола оттаивания грунта вокруг трубопровода снижается его несущая способность, что ведет к потере устойчивости и разрушению. В осеннее, зимнее время при отрицательных температурах происходит повторное замерзание оттаявшего грунта. Повторное замерзание грунта приводит к пучению мерзлых пород, которое также приводит к разрушению.

Участки трубопровода делят на три типа - горячие, холодные и теплые. Температура перекачиваемого продукта уменьшается по мере отдаления от станции. Даже при однородном типе мерзлоты условия работы по длине трубопровода будут совершенно различными. Определив принадлежность участка трубопровода к одному из перечисленных типов, можно предугадать оттаивание грунта – на горячем участке, периодическое оттаивание, замерзание – на теплом. Исходя из такой квалификации участков трубопровода можно заранее подготовить возможные мероприятия по предотвращению нежелательных для трубопровода воздействий в районе распространения многолетнемерзлых грунтов.

Размеры зоны оттаивания вокруг трубопровода, глубина сезонного от-таивания грунта в его основании определяются теплотехническими расчетами. Мероприятия по ограничению зоны оттаивания и промораживания сезонноталого слоя грунта в основании трубопровода также проектируются на основании теплотехнических расчетов.

На ММП применяют все существующие в настоящее время конструк-тивные схемы укладки трубопроводов - подземная, наземная и надземная.[4]

В связи со сложными и разнообразными геологическими, геокриологическими и геоморфологическими условиями прохождения трассы трубопровода (многолетнемерзлые грунты с многообразными явлениями криогенеза) рассматриваются два типа прокладки трубопровода в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85, СНиП III-42-80 [2]: подземный и надземный. Схемы подземной и наземной прокладки газопровода приведены на рис 3.3 и 3.2.

Подземная укладка трубопроводов предусмотрена преимущественно параллельно рельефу местности с заглублением до верхней образующей трубы или балластирующей конструкции не менее:

– 0,8 м – на участках прокладки по землям Гослесфонда;

– на переходах через водные преграды глубина укладки принята не менее 0,5 м до верха балластирующей конструкции от линии возможного размыва, но не менее 1,0 м от отметок дна русла реки до верха трубы.

На переходах через естественные и искусственные препятствия глубина заложения увеличивается в зависимости от вида препятствия, инженерно-геологических характеристик грунтов и конструктивных решений. В зависимости от геокриологических условий многолетнемерзлых грунтов, трубопровод укладываются:

– в грунтах, не теряющих при оттаивании несущей способности, и мал опрос ад очных грунтах, дающих небольшую осадку, при оттаивании не превышающую 10% мощности оттаявшего слоя (I категория просадочности) – на глубину не менее 1.5 м (с учетом подушки 0,1 м);

– в льдонасышенных грунтах II и III типов просадочности – с укладкой трубопровода на устойчивое основание (коренные породы, ММГ I типа просадочности) ниже грунтов, подверженных пучению. При этом максимальная глубина траншеи не должна превышать четырех метров.

На участках распространения криогенных грунтовых явлений (просадочность II-III типов, солифлюкция. термокарст и т.п.) прокладка трубопровода выполняется в многолетнемерзлом грунте ниже границы сезонно-талого слоя.

Разработка траншеи осуществляется роторными или одноковшовыми экскаваторами с предварительным рыхлением грунта механическим способом или взрывом мелкошпуровыми зарядами. Наземная укладка предусмотрена на участках трассы, сложенных подземными «погребенными» льдами с наличием повторно-жильных льдов.

Укладка трубопровода предусмотрена наземно, в обваловке. При прокладке газопровода в обваловании должны быть соблюдены следующие условия:

– использование разведанных песчаных карьеров мягкого и минерального грунта на стадии строительства I и II ниток действующих газопроводов для выполнения обвалования наземных участков;

– предусмотреть устройство водопропусков в местах понижения рельефа местности;

– устройство постоянных переездов через газопровод, из расчета, в среднем 1 переезд на каждые 2 км трассы.  Производство земляных работ, сборку, сварку и контроль качества сварных швов, изоляционные и трубоукладочные работы при строительстве газопровода следует выполнять в соответствии с действующими нормативными документами - СНиП Ш-42-80*, СНиП 3.02.01-87. ГОСТ 16037-80, ВСН 004-88, ВСН 005-88, ВСН 006-89, ВСН 011-88, ВСН 012-88 [20].

Для обеспечения уровней напряжений и деформаций в металле труб в допустимых пределах, установлена минимальная температура воздуха минус 40 °С, ниже которой не допускается укладка в траншею плетей протяженностью более 300 м, замыкание захлестов и засыпка уложенного трубопровода.

Рис 3.1

Рис 3.2

Рис 3.3