Тема 2. Классификация подводных трубопроводов

 

Основные вопросы темы:

2.1 Составы подводных переходов

2.2 Классификация подводных трубопроводов

2.1 Составы подводных переходов

 

Подводным переходом называется гидротехническая система сооружений одного или нескольких трубопроводов, пересекающая водные преграды, при строительстве которой применяются специальные методы производства подводно-технических работ. К подводным следует относить трубопроводы, уложенные по дну или ниже отметок дна водоема. Трубопроводы, прокладываемые на пойменных участках рек, следует также относить к категории подводных, т.к. при эксплуатации во время паводка они будут находиться под водой. При проектировании и строительстве таких трубопроводов необходимо соблюдать те же требования, что и при сооружении подводных трубопроводов.

Трубопроводы, прокладываемые через ручьи и речки шириной до 10 м, глубиной менее 1,5 м не относятся к подводным переходам, т.к. при их сооружении и ремонте не требуется специальное подводно-техническое оборудование.

В состав подводного перехода входят:

- участок основной и резервных ниток, ограниченный для многониточных переходов запорной арматурой, установленной на берегах водоема, а для однониточных – горизонтом высоких вод (ГВВ), не ниже отметок 10% обеспеченности;

- берегоукрепительные сооружения, предназначенные для предохранения трубопроводов от размывов, оползней и т.д.

- сооружения для регулирования русловых деформаций в районе перехода;

- защитные сооружения от аварийного выхода перекачиваемых продуктов;

- информационные знаки ограждения охранной зоны ПП на судоходных и сплавных водных путях;

- вертолетные площадки;

- специальные защитные сооружения, предотвращающие повреждения трубопровода тормозными устройствами плотов, якорями на судоходных и сплавных реках;

- плановые магистрали (базисные линии для наблюдения за размывом берегов, базисы, по концам которых устанавливаются угломерные инструменты, контрольные отводы и другие устройства, закрепленные на местности долговременными опорными знаками).

2.2 Классификация подводных трубопроводов

 

Трубопроводы на подводных переходах через реки и водоемы классифицируются по различным признакам. Главными из них являются ширина и глубина водной преграды.

Граничная длина подводного перехода определяется из следующих факторов:

- для многониточных переходов - участок, ограниченный камерамипуска приёма ОУ, установленных на берегах;

- для однониточных переходов - участок, ограниченный запорной арматурой и уровнем вод не ниже отметок 10 % обеспеченности.

В соответствии со СНиП 2.05.06-85^* подводные переходы через водные преграды в зависимости от условий работы, диаметра трубопровода и судоходности водной преграды относятся к категориям I, II и В.

В соответствии со СНиП 1.02.07-87 подводные переходы подразделяются по группам сложности в зависимости от ширины водного объекта (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Группы сложности подводных переходов

 

Группа сложности

Характеристика условий пересечения водного объекта

Малые переходы   Средние переходы   Большие переходы

Ширина зеркала воды в межень для створа пересечения трассой до 30 м при средних глубинах 1,5 м.   Ширина зеркала воды в межень для створа пересечения трассой от 31 м до 75 м при средних глубинах 1,5 м.   Ширина зеркала воды в межень для створа пересечения более 75 м. Ширина зеркала воды в межень для створа пересечения менее 75 м, но зона затопления которых составляет более 500 м (10% вероятности превышения уровня воды при 20 –дневном стоянии)

Участки рек в зоне перехода по плановым и глубинным переформированиям русла подразделяются на категории (табл. 1.2).

С учетом факторов, влияющих на эксплуатационную надежность, подводные переходы классифицируются: по характеристике водного препятствия; по конструктивному исполнению ПП; по техническому состоянию перехода; по особенностям эксплуатации.

Таблица 1.2

Категория участков рек

 

Категория	Глубинные и плановые переформирования	Характеристика	Примечание
I	Глубинные переформиро-вания не превышают 1 м/год, а плановые незначительны.	Реки шириной до 50 м ленточно – грядового, середково-го и побочневого типов, а также реки шириной более 50 м с устойчивым дном и берегами.	Опасность оголения труб полностью ис- ключается, если глу- бина их заложения более 1 м, а врезка в берег более 5м.
II	Глубины переформирования достигают 2 м, а плановые – 10 м.	Реки шириной более 50 м ленточно – гря- дового и побочневого типов.	Трубопроводы не оголяются и не под- вергаются силовому воздействию потока, если они заглушены более чем на 2м, а врезка в берег более 15м
III	Небольшие глубинные пере-формирования достигают 2м, а плановые – от 11 до 100м.	Участки переходов через реки с ограни- ченным, незавершен- ным и свободным ти- пом меандрирования, а также участки пой- менной многорукав- ности.
IV	Переформирования русла в течение нескольких дней или недель могут достигнуть по глубине более 2м, а в плане – несколько десятков метров.	Участки горных рек с особыми формами руслового процесса, реки с явно выражен- ной неустойчивостью русла.	Строительство под- водных переходов через такие участки рек нецелесообразно.

 

Вопросы для самопроверки:

1. Какие трубопроводы называются высоконапорными?

2. По каким признакам классифицируются подводные трубопроводы?

3. Что положену в основу для оценки условий работы трубопроводов?

ЛЕКЦИЯ №3

Тема 3.Конструктивные схемы и конструкции подводных трубопроводов

Основные вопросы темы:

3.1 Схемы укладки подводных трубопроводов

3.2 Заглубленный трубопровод

3.3 Незаглубленная схема трубопровода

3.4 Конструкции подводных трубопроводов

3.1 Схемы укладки подводных трубопроводов

 

По расположению относительно естественной поверхности дна водоемов трубопроводы можно укладывать ниже дна (за­глубленный трубопровод), на дне (незаглубленный трубопро­вод) и выше дна (погруженный трубопровод).

Наиболее распространенной является укладка труб по за­глубленной схеме, позволяющей надежно защитить их от внеш­них силовых воздействий.

Укладка но незаглубленной схеме применяется в тех слу­чаях, когда заглубление труб в грунт но каким-либо причинам невозможно. Открытое положение труб делает их уязвимыми для механических повреждений и поэтому требуется их защита.

Сооружение трубопровода по погруженной схеме делает трубопровод уязвимым как для механических, так и гидродина­мических воздействий. Трубопровод, находящийся в воде в под­вешенном состоянии, легко может быть поврежден якорями, якорными пенями, рыболовными снастями. Он непрерывно под­вергается силовому и волновому воздействию движущейся воды. Тем пс менее применение такой схемы может оказаться неизбежным при очень больших глубинах водоема.

Рассмотрим конструктивные особенности каждой из схем.

 

3.2 Заглубленный трубопровод

Заглубленный трубопровод. Основное условие для этой схемы - заглубление трубопровода ниже прогнозируемой по­верхности размыва дна водоема на расчетный период эксплуа­тации. Кроме того, необходимо учитывать возможность повреж­дения труб якорями, волокушами и т. и. предметами, опу­скаемыми или бросаемыми на дно водоема проходящими или работающими в данном районе водоема судами. При укладке трубопровода ниже предельной глубины размыва грунта какой-либо дополнительной защиты труб от меха­нических повреждений не требуется. Конструкция трубопро­вода будет наиболее простой: труба, имеющая расчетную тол­щину стенки, покрытая антикоррозийной изоляцией, если тру­бопровод имеет отрицательную плавучесть, или изолированная труба с утяжеляющими грузами или утяжеляющим покры­тием. Если трубопровод находится на глубине h<h_я или h<h_p. где h_я - глубина проникновения в грунт якорей, воло­куш и т.п., то для защиты труб от возможных механических повреждений применяют либо усиленное защитное покрытие самих труб, например железобетонной оболочкой, либо крепле­ние поверхности грунта над трубопроводом каменной наброс­кой, бетонными плитами и т. п.

 

3.3 Незаглубленная схема трубопровода.

Незаглубленная схема. Применение этой схемы допустимо только в условиях, полностью исключающих местные размывы грунта под трубопроводом. Это возможно только в случае очень плотных или скальных грунтов, не размываемых потоком волы при максимальных скоростях потока, зарегистрированных в месте укладки трубопровода. Если это условие не будет вы­полнено, т. е. если трубопровод на участке длиной L_p окажется провисшим, то, как правило, он начинает колебаться. При опре­деленных условиях возникает резонансный режим колебаний и тогда становится неизбежным разрушение труб.

Если опасности механических повреждений якорями в месте укладки нет, то обеспечение неразмываемости грунта и защиты груб от коррозии еще не гарантирует их эксплуатационную Надежность при укладке груб па дне. Поскольку давление про­дукта в трубопроводе и его температура могут изменяться в процессе эксплуатации, то незакрепленный трубопровод мо­жет смещаться как в продольном, так и поперечном направле­ниях. Вследствие этого может разрушиться изоляционное по­крытие, обычно имеющее малую механическую прочность, после чего начинается быстрое коррозионное разрушение труб. По­этому при незаглубленной схеме укладки трубы должны быть покрыты не только антикоррозийной изоляцией, но и защитным покрытием от механических повреждений. Таким покрытием может быть сплошное бетонирование, а также раз­личного рода обвалования и защитные конструкции. Если имеется опасность повреждения труб якорями судов, то защитные конструкции, должны быть рассчитаны также и на механическое воздействие якорей, волокуш и т. п.

Погруженный трубопровод. Представляет собой жесткую пить, подвешенную на опорных устройствах. Опорные устрой­ства могут быть двух типов: опирающиеся на дно и плавающие на поверхности воды. Если трубо­провод имеет отрицательную плавучесть, то для стабилизации его положения при больших глубинах целесообразны плавучие опоры, к которым на гибких тросах подвешивается трубопро­вод. При положительной плавучести, напри­мер, в случае подводных газопроводов, гибкое крепление целе­сообразно крепить к дну водоема.

Схема погруженного трубопровода делает трубопровод уяз­вимым для якорных цепей, рыболовных снастей и т. п. Эта схема применима только в случае, если полностью исключается возможность такого контакта.

 

3.4 Конструкции подводных трубопроводов.

 

Большинство построенных подводных трубопроводов пред­ставляют собой однотрубные конструкции.

Защитное покрытие может выполняться как из монолитного бетона, так и из сборного, собираемого из отдельных заранее изготовленных элементов. Толщина защитного (утяжеляющего) покрытия определяется из условий обеспечения устойчивости, а также прочности при заданных внешних силовых воздей­ствиях.

Как показал опыт эксплуатации, однотрубные конструкции не всегда обеспечивают эксплуатационную надежность нефте и газопроводов. Особенно это характерно для трубопроводов, по которым перекачиваются коррозийно-агрессивные, сильно подогретые или сильно охлажденные продукты. Для повышения эксплуатационной надежности в настоящее время применяются конструкции переходов типа «труба в трубе». Здесь можно вы­делить дне принципиально отличающиеся конструктивные схемы: труба в трубе» с наружной трубой, используемой в ка­честве защитного кожуха, и «труба в трубе» с обеими работаю­щими трубами.

Вопросы для самопроверки:

1. Методы укладки подводных трубопроводов.

2. При каких условиях трубопровод является заглубленным?

3. Незаглубленная схема подводного трубопровода.

4. Что представляет собой погруженный трубопровод?