Строительство трубопроводов в пустынях

При строительстве магистральных трубопроводов в пустынях особое внимание уделяется организации работы и быта строителей. В жилых городках при расстановке вагонов-домиков учитывается преимущественное направление ветров и особенно пыльных буранов. Для уменьшения прогрева вагонов над ними оборудуют брезентово-тканевые тенты. В вагонах-домиках у всех спальных мест устанавливают вентиляторы. Вагоны окрашивают в светлые тона. Городки окапывают кольцевой траншеей для защиты от проникновения на их территорию ядовитых насекомых и змей. Для защиты от насекомых применяют марлевые пологи. На случай укусов ядовитых змей в здравпунктах должны быть сыворотки. Одно из наиболее важных мероприятий – обеспечение городков доброкачественной водой для приготовления пищи и питья. За ее качеством необходим постоянный контроль медицинских работников линейных здравпунктов и врачей местных санитарно-эпидемиологических станций. Перед употреблением воду необходимо отстаивать, хлорировать и обязательно кипятить. Трудности в строительный период возникают в обеспечении водой машин. Приходится организовывать непрерывную доставку ее для повседневных нужд и для создания аварийного запаса на случай, если сообщение между колонной и базой окажется временно прерванным (например, при сильных песчаных бурях). При строительстве трубопроводов в песках весьма сложным из-за пыльных буранов оказывается организация доставки на трассу материалов, защита машин и механизмов. Проникающая во все узлы машин мельчайшая пыль вызывает ускоренный их износ. В связи с этим первостепенное значение приобретает защита машин от пыли и песка. В пустынях целесообразно вести линейные работы расчлененно-специализированным методом, т. е. разделением комплекса работ на отдельные операции, поручаемые специализированным подразделениям. Однако, несмотря на расчленение, строительство ведется одним потоком (недоделки недопустимы). Ни землеройные, ни сварочные, ни изоляционно-укладочные колонны не должны отрываться друг от друга на расстояние, большее чем 2 – 3 км, как это бывает в нормальных условиях.

В пустынных районах применяется главным образом подземная схема укладки трубопроводов (рис. 13.1). Однако если в обычных условиях глубина заложения труб определяется в основном требованиями обеспечения защиты их от внешних механических воздействий, то для труб, укладываемых в сыпучие (песчаные) грунты, этот критерий оказывается недостаточным, поскольку положение поверхности песчаных грунтов непрерывно меняется под воздействием ветра. Это прежде всего относится к так называемым незакрепленным барханным пескам. Обычно пустыни с барханными песками представляют волнистую поверхность с различным типом и высотой барханов (от 2 до 15 м), которые подразделяются на грядовые и крупноячеистые. К первому типу относятся волнообразные холмы шириной до 120 м, параллельные друг другу; ко второму – разбросанные в беспорядке отдельные холмы, чередующиеся с впадинами и не имеющие четких границ. Очертание поверхности барханов постепенно меняется. Если трубопровод уложить, следуя естественным искривлениям местности в момент строительства, то через некоторое время он на отдельных участках может оказаться оголенным. Кроме того, непрерывное чередование впадин и гребней барханов потребовало бы применения большого числа кривых вставок. Поэтому укладка трубопровода с сохранением постоянной глубины заложения в сыпучих грунтах (особенно пустынях барханного типа) непригодна. В практике применялись схемы укладки по так называемому «среднему профилю».

Первая схема предполагает срезку гребней барханов с таким расчетом, чтобы срезаемый песок заполнил впадины. Поверхность планировки 1 получается ровной. На рисунке 13.1a показан профиль трассы, спланированный таким образом. Трубопровод укладывают прямолинейно в траншею 2. Опыт эксплуатации газопроводов показал, что такая схема укладки непригодна. Нарушенный микрорельеф под действием ветров восстанавливает естественную форму. Гребни барханов насыпаются, а впадины, засыпанные при планировке трассы, образуются вновь, обнажая уложенный трубопровод.

Рисунок 13.1 – Схемы укладки трубопроводов с учетом рельефа.

По второй схеме сохраняется средний естественный профиль 1 (рис. 13.1б), а трубопровод укладывается с искривлениями в пределах упругого изгиба 2. Однако и при такой схеме трубопровод может оголиться в результате медленных, но значительных по высоте изменений поверхности грунта. Кроме того, условия статической работы трубопровода при этой схеме ухудшаются по сравнению с первой. Искривленный трубопровод пол воздействием продольных сил, возникающих в результате колебаний температуры стенок труб при изменениях режимов перекачки продукта, начинает перемещаться в поперечном направлении. При этом участки труб, имеющие выпуклости, искривляются еще больше, выходят на поверхность грунта, образуя так называемые выпучины. Продольно-поперечная устойчивость такого участка уменьшается, способность сопротивляться продольным силам – снижается. В результате удлинения участков, примыкающих к выпучине, стрелка прогиба выпучины еще больше возрастает без увеличения продольной силы, что в конце концов приводит к излому труб на участках выпучивания.

Для предотвращения подобных явлений лучше всего укладывать трубопровод по возможности прямолинейно, но с таким расчетом, чтобы трубопровод и во впадинах между барханами был бы заглублен на 1,5 – 2 м (рис. 13.1в). При такой схеме резко возрастают объемы земляных работ, но обеспечивается устойчивость трубопровода.

Можно укладывать трубопровод в пределах упругого изгиба с учетом естественного профиля, но обязательно заглубляя его во впадины не менее чем на 1,5 м (рис. 13.2.1г). Это приводит к меньшему объему земляных работ, но, естественно, не гарантирует полного исключения возможности выпучивания трубопровода на отдельных участках. При этом решающее значение будут иметь реологические свойства грунта, а также возможность обтекания труб песчаным грунтом. С точки зрения обеспечения устойчивости положения трубопровода весьма целесообразно общее закрепление сыпучего грунта методами, уменьшающими его сыпучесть и останавливающие движение частиц под воздействием ветра (посадка растительности, битумизация поверхности и т. п.). Отметим далее существенную особенность сооружения трубопроводов на пересечениях участков поливных земель. Поливные земли имеют густую сеть оросительных каналов, арыков, канав, разрушение которых при строительстве даже на короткий срок недопустимо. Поэтому обычные методы пересечения мелких водных преград с подземной укладкой труб в большинстве случаев оказываются неприемлемыми. Сооружение переходов балочного типа также неприемлемо, так как оросительные каналы периодически углубляют и расчищают с помощью машин, которые должны свободно проходить под трубопроводом. Поэтому через арыки и оросительные каналы сооружают арки, трапецеидальные и консольные переходы, позволяющие проходить этим машинам. Однако вследствие недостаточного защемления сыпучими грунтами подземных участков труб, примыкающих к надземным, происходит дополнительное продольное сжатие надземных конструкций.

Рисунок 13.2 – Схемы трапецеидального перехода.

 

На рис. 13.2 изображены схемы трапецеидального перехода. Если же не учитывать влияния подземных участков, то переход должен рассчитываться только на воздействия в пределах участка l_о (рис. 13.2а). Если же учитывать влияние подземных участков (рис. 13.2б), то при расчете конструкции перехода следует принять во внимание дополнительное сжатие перехода в сечениях А и В на величину u_о Таким образом, при расчете надземного перехода его нужно рассматривать как одно целое с подземными участками. Для улучшения статических условий работы надземного перехода необходимо по возможности уменьшать общую жесткость всей надземной системы, делая ее более гибкой, т. е. увеличивая компенсирующую способность. Это достигается увеличением стрелки прогиба и пролета перехода или приданием ему определенных конструктивных форм. Можно, напротив, увеличить жесткость надземной системы. Это уменьшает влияние примыкающих подземных участков и может быть достигнуто устройством прямолинейного балочного перехода или применением для него труб с повышенной толщиной стенок. Уменьшить влияние подземных участков можно за счет уплотнения грунта вибрацией, укаткой тяжелым катком и т. п., наконец, устройством специальных опор.

Транспортные работы

Примерная организация доставки строительных материалов и труб на трассу в условиях пустынных районов может быть представлена следующей схемой. На ближайших пунктах железных дорог организуют перевалочные базы для складирования и временного хранения материалов, машин, механизмов и оборудования, применяемых на строительно-монтажных работах в пределах снабжаемого участка. На территориях баз устраивают закрытые и открытые склады, ремонтные мастерские, а также комплекс жилищно-бытовых объектов. При значительных расстояниях между перевалочными базами можно устраивать опорные пункты, располагаемые по трассе. Как показывает опыт, эти пункты необходимо устраивать на расстоянии 70 – 80 км друг от друга. Такое расстояние в пустынях груженые автомобили и тракторные поезда могут преодолеть за один день. На трассовых опорных пунктах размещают склады ГСМ, емкости для воды, полевые городки строителей, профилакторий. С трассовых опорных пунктов материалы и трубы доставляют к месту выполнения строительно-монтажных работ. Работа транспорта в пустынях исключительно сложна. Проходимость обычных машин в песках значительно уменьшается, а колесные автомашины с одной ведущей осью перемещаются по рыхлым пескам с большим трудом. Опыт строительства газопровода в пустынях Кызылкум и Каракумы показал, что по проходимости для автомобильного транспорта пески можно подразделить на закрепленные редкой пустынной растительностью ровные пески и незакрепленные барханные и грядовые сыпучие пески с высотой гряд и барханов до 12–14 м. По пескам первого типа движение автомобильного транспорта возможно в любое время года. Дорога в них накатывается сравнительно просто и при отсутствии песчаных буранов сохраняется длительное время. По барханным пескам могут передвигаться только вездеходы, да и то при отсутствии сильного ветра. Лучший период для транспортировки грузов, как и вообще для выполнения строительных работ,– конец осени, зима и начало весны, когда пески увлажняются, вследствие чего улучшается проходимость. Так как строительство трубопровода обычно ведется одновременно на песках разных типов, широкое распространение получила перевалка грузов на границе различных песков. На автомобилях высокой проходимости секции труб длиной 20–24 м доставляют до непроходимых для них песков. Здесь создают перевалочный пункт со сварочным стендом, на котором секции труб длиной 20–24 м сваривают в плети длиной 40–48 м. Плети погружают на прицепы и транспортируют далее на тракторных поездах. Проходимость песков зависит не только от времени года, но и от времени суток. Например, рано утром проходимость песков выше, чем днем, вследствие выпадения даже незначительного количества росы. Учет быстро меняющейся дорожной обстановки позволяет лучшим образом осуществлять перевозку грузов. При транспортировке труб и изоляционных материалов в барханных песках необходимо увязывать объем перевозок с темпом земляных и изоляционно-укладочных работ. Даже тракторными поездами доставка труб по барханам крайне затруднена. При выполнении же основного потока работ барханы срезают в полосе шириной до 20 м. Число поездов в смену должно обеспечивать необходимый темп сварочно-монтажных работ с учетом того, что создавать большой запас труб впереди потока нецелесообразно.