Конструктивные решения магистральных трубопроводов
Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть - непрерывная нить, сваренная из отдельных труб или секций и уложенная по трассе тем или иным способом.
В настоящее время существуют следующие принципиально различные конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор той или иной схемы прокладки определяется условиями строительства и окончательно принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.
Подземная схема укладки, является наиболее распространенной (98 % от общей протяженности). Трубопровод укладывают в грунт на глубину, превышающую диаметр труб (рисунок 1).
При данной схеме укладке достигается максимальная механизация работ всех видов, не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли, отсутствует воздействие солнечной радиации и атмосферных осадков, трубопровод находится в стабильных температурных условиях. Однако на участках с вечномерзлыми, скальными и болотистыми грунтами подземная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ. Кроме того, необходимость специальной балластировки (особенно газопроводов) на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надежного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства.
Рисунок 1 - Подземные схемы прокладки трубопровода: а - прямоугольная форма траншеи; б - трапецеидальная форма траншеи; в - смешанная форма траншеи; г - укладка с седловидными пригрузами; д - укладка с использованием винтовых анкеров для закрепления против всплытия; е - укладка в обсыпке из гидрофобизированных грунтов; ж - укладка в зонах активных тектонических разломов; з - укладка с песчаной подсыпкой вне зон разломов; 1 - трубопровод; 2 - минимальное заглубление; 3 - засыпка почвеннорастительным грунтом; 4 - грунт из отвала; 5 - подсыпка песком; 6 - засыпка крупнозернистым песком; 7 - подсыпка крупнозернистым песком
Наземные схемы прокладки (рисунок 2) преимущественно используются в сильно обводненных и заболоченных районах при высоком уровне грунтовых вод и очень малой несущей способности верхнего слоя грунта, на солончаковых грунтах, при наличии подстилающих скальных пород, а также при пересечении с другими коммуникациями.
Рисунок 2 - Наземные схемы прокладки трубопровода: а - повышенной устойчивости с обсыпкой минеральным грунтом; б - повышенной устойчивости с обсыпкой гидрофобизированным грунтом; в - в насыпи с обсыпкой минеральным грунтом; г - в насыпи с обсыпкой гидрофобизированным грунтом
При наземной прокладке верхняя образующая трубопровода располагается выше отметок дневной поверхности, а нижняя образующая - ниже, на уровне или выше дневной поверхности. Для уменьшения объема насыпи и увеличения устойчивости трубопровода в горизонтальной плоскости (особенно на криволинейных участках) рекомендуется проектировать прокладку трубопровода в неглубокую траншею глубиной 0,4- 0,8 м с последующим сооружением насыпи необходимых размеров. При всех ее преимуществах недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа водопропускных сооружений.
Надземная прокладка трубопроводов или их отдельных участков рекомендуется в пустынных и горных районах, болотистых местностях, районах горных выработок, оползней и районах распространения вечномерзлых грунтов, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия (рисунки 3-6). При надземной прокладке сводится к минимуму объем земляных работ, отпадает необходимость в дорогостоящей пригрузке, а также в устройстве защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов. Однако надземная укладка имеет недостатки: загроможденность территории, устройство опор, специальных проездов для техники и миграции животных и значительная подверженность трубопровода суточным и сезонным колебаниям температуры, что требует принятия специальных мер.
В каналах и коллекторах прокладывают водоводы, теплопроводы, трубопроводы для перекачки высоковязких и застывающих нефтей, в т. ч. с путевым подогревом, а также трубопроводы в вечномерзлых грунтах. Для сокращения тепловых потерь стенки каналов изготавливают из теплоизоляционных материалов (рисунок 7).
Рисунок 3 - Надземные схемы прокладки линейной части магистрального трубопровода: а - трубопровод с компенсаторами; б - трубопровод в виде зигзагообразного самокомпенсиру- ющего контура; в - упругоискривленный самокомпенсирующий трубопровод; г - трубопровод со слабоизогнутыми участками; д - параллельная прокладка трубопровода; 1 - трубопровод; 2 - промежуточная продольно-подвижная опора; 3- неподвижная опора; 4- П-образный компенсатор; 5 - промежуточная или скользящая опора; 6 - шарнирная опора; 7 - свободноподвижная опора; 8 - слабоизогнутый участок (компенсатор)
| Рисунок 4 — Прокладка трубопровода на участках с погребенными льдами: 1 - георешетка; 2 - гумусный слой; 3 - насыпь из щебня с песочным заполнением 20 %; 4 - подсыпка; 5 - железобетонная плита; 6 - свободноподвижная опора; 7 - нефтепровод в теплоизоляции; 8 - полиэтиленовая мембрана; 9 - перекрывающие породы; 10 - ледяной массив |
Рисунок 5 - Прокладка трубопровода в каналах или коллекторах:
1 - трубопровод; 2 - лежка-опора; 3 - теплоизоляционные плиты