Производство земляных работ в болотах (3 типа болот, отсыпка дамб песком, с устройством песчаных свай, на понтонах)

При строительстве трубопроводов на болотах применяют все существующие в настоящее время конструктивные схемы укладки трубопроводов.

Подземная схема. Трубопровод укладывают в грунт на глубину, превышающую диаметр труб.

Полуподземная и наземная схемы. Трубопровод укладывают в грунт на глубину менее диаметра, а выступающую часть труб засыпают грунтом.

При наземной – трубопровод укладывают на поверхности спланированного грунта.

Надземная схема. Трубопровод укладывают выше поверхности грунта на опорах. На переходах трубопроводов через болота обычно укладывают одну нитку трубопровода. Однако на болотах II и III типов при ширине болота более 500 м допускается прокладка резервной нитки.

Возможность применения той или иной схемы в конкретных условиях определяется типом болота, его естественным состоянием, а также изменением физико-механических свойств грунта под воздействием трубопровода. Необходимо иметь в виду, что и технология строительства может оказать существенное положительное или отрицательное влияние на взаимодействие труб от окружающего их грунта.

В отличие от трубопроводов, уложенных в плотных грунтах, трубопроводы, уложенные на болотах по подземной или наземной схемам, с течением времени изменяют своё первоначальное положение. Это объясняется чрезвычайно сильной сжимаемостью болотистых (торфяных) грунтов под воздействием даже незначительных уплотняющих нагрузок. Поскольку в период эксплуатации в трубопроводе возникают продольные усилия, то они обусловливают более значительные поперечные перемещения труб.

По строению и условиям образования болота классифицируют следующим образом:

- верховые болота. Находятся в зонах избыточного увлажнения, имеют вы-пуклую форму поверхности. Болота обычно имеют незначительный лесной покров;

- низинные болота. Их характерные признаки: вогнутая поверхность; богатое грунтовое водно-минеральное питание; растительный осоковый или осоково-гипсовый микроландшафт;

- переходные болота, не имеющие четко выраженного рельефа поверхности.

Болота нужно классифицировать также с точки зрения сложности; производства строительных работ при сооружении трубопроводов, а не только по проходимости по ним строительных машин.

I тип: 1) болота, целиком заполненные торфом устойчивой консистенции, и участки болотистых грунтов, допускающие работу и неоднократный проход строительных машин с удельным давлением на грунт р = 0,25 кгс/см2;

2) болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции при глубине торфа до 0,7 м. подстилаемые плотным минеральным грунтом, допускающим работу обычных строительных машин и механизмов. Ширина болота по створу перехода до 500 м. Несущая способность поверхности болота 0,05 < р < 0,25 кгс/см2;

3) болота глубиной до 1,5 м на минеральном основании, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением на грунт р ≥ 0,1 кгс/см2. Ширина болота в створе перехода до 250 м.

II тип: 1) болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции, при глубине торфа до 0,7 м, подстилаемые минеральным грунтом. Ширина болота более 500 м. Несущая способность болота 0,05 < р < 0,25 кгс/см2;

2) болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см2. Ширина болота до 1 км.

III тип: 1) болота, допускающие работу только специальных плавучих машин и механизмов или обычных машин на понтонах;

2) болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см2 при ширине болота более 1 км.

При прокладке магистральных трубопроводов через болота в ряде случаев необходимо их осушать. От степени осушения торфяной залежи болота зависит величина осадки и несущая способность торфа, что особенно важно при укладке трубопровода на торфяное основание, а также при выполнении строительно-монтажных работ на болоте. Осушение торфяной залежи может производиться на полосе отвода трубопровода или на всём болоте и должно осуществляться предварительно за 6-12 месяцев. Осушение может быть полное и частичное. При полном осушении на полосе строительства торфяная залежь осушается по всей глубине залегания торфа, при частичном осушении – на глубине, меньшей, чем мощность торфяного покрова.

Частичное или полное осушение зависит от технической возможности и экономической целесообразности производства осушительных работ. В ряде случаев достаточно частичного водоотвода, особенно, когда период выполнения осушительных работ не совпадает с периодом сооружения трубопровода. Перед осушением проводится обследование болота, в результате которого представляются данные о расположении трассы трубопровода относительно болота, о площади болота и о возможности водоотвода.

Работы по осушению болот начинаются с разбивки на местности нагорных и осушительных канав и расчистки трассы от деревьев, кустарника и другой растительности. Сначала роют нагорные канавы, а затем осушительные. Нагорные канавы отрывают по границам осушаемой площади с уклоном от трубопровода. Канавы роются механизмами и машинами, которые в дальнейшем используются для рытья траншеи.

Трубопровод, прокладываемый в болотистом и обводненном грунте, должен быть закреплен не только против погружения, но и против всплытия, если он имеет положительную плавучесть. Трубопровод закрепляют утяжеляющими грузами (чугунными или железобетонными), сплошным бетонированием или винтовыми анкерными устройствами. Опыт строительства трубопроводов в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и других районов показывает, что при небольшой длине переходов через болота, а также при изредка встречающихся вдоль трассы болотах целесообразно закреплять трубы отдельными чугунными или железобетонными грузами. При большом числе болотистых участков значительно выгоднее применять анкерные устройства, особенно в условиях Крайнего Севера, куда доставка балласта оказывается весьма дорогостоящей, а сама навеска грузов достаточно сложной.

Применяют два основных способа укладки трубопроводов в траншею: раздельный и совмещённый. При раздельном способе предварительно подготовляют траншею, а затем укладывают в неё трубопровод; при совмещённом способе одновременно с разработкой траншеи осуществляют изоляцию трубопровода и его укладку в траншею. Этот способ в основном содержит все элементы технологии строительства трубопроводов в нормальных условиях.

Применение совмещённого способа обусловливается возможностью продвижения по поверхности болота вдоль траншеи изоляционно-укладочной колонны. При раздельном способе трубопровод нужно укладывать в отрытую траншею как можно скорее после её устройства во избежание оползания откосов и «заплывания» траншеи.

Наиболее распространены три технологические схемы раздельного способа: 1) протаскивание балластированного трубопровода с берега по дну траншеи; 2) сплав трубопровода по поверхности воды в траншее с последующим опусканием его на дно и 3) протаскивание трубопровода по поверхности воды (при наличии ее в траншее) с применением разгружающих понтонов.

Суть совмещённого способа заключается в одновременном выполнении работ по устройству траншеи, изоляции и опусканию трубопровода. При этом необходима возможность прохода экскаватора и изоляционно-укладочной колонны по поверхности болота. В условиях болот, находящихся в районах с длительной зимой, можно вести работы совмещённым способом после промерзания болота на глубину 40-50 см. Для увеличения толщины промерзшего слоя снег по трассе в полосе шириной 7-8 м периодически убирают. На непромерзающих болотах обязательно нужна лежневая дорога.

Прокладка трубопроводов в насыпях (дамбах) возможна на болотах второго и третьего типов. Этот способ мало используется из-за большой трудоёмкости работ.

В зависимости от несущей способности и обводненности торфяной залежи на болотах можно применять различные способы сооружения насыпи: 1) без выторфовывания с отсыпкой насыпи на торфяной залежи и 2) с выторфовыванием, т. е. с предварительным частичным или полным удалением торфа перед отсыпкой насыпи.

Грунт для отсыпки насыпей на болотах должен быть дренирующий крупноскелетный – щебенистый, галечный, гравелистый или крупнопесчаный. В крайнем случае, допускается супесь или водонепроницаемая плотная глина.

Суглинки, а также иловатые глины для отсыпки болотных насыпей применять нельзя, так как они обладают высокой водопоглощаемостью. Насыпи на болотах возводятся постепенным наращиванием слоев. Первый слой отсыпается с торца насыпи отдельными участками.

После отсыпки первой (первого слоя) и второй (второго слоя) части насыпи трубоукладчиками укладываются секции труб. Когда секции будут сварены, очищены и заизолированы, производится отсыпка третьей части насыпи (второго слоя) так, чтобы толщина слоя над трубой была не менее 30 см. Затем отсыпается четвертая часть (третий слой) насыпи полностью.

Прокладка трубопроводов в траншее с частичным или полным выторфовыванием применяется на болотах всех типов.

При частичном выторфовывании трубопровод располагают на торфяном основании.

При прокладке в траншее с полным выторфовыванием трубопровод укладывают на минеральное основание. Укладку трубопровода в траншею осуществляют различными способами в зависимости от типа болота и обводнённости траншеи: 1) с бровки траншеи при использовании лежневой дороги; 2) сплавным методом с предварительной (до сплава) или последующей (после сплава) балластировкой грузами; 3) методом протаскивания забалластированной плети трубопровода.

При сплавном методе на одном из берегов перехода производятся все сварочно-монтажные работы на стационарной монтажной площадке. После очистки и наложения изоляции и футеровки секция сплавляется по обводненной траншее. По мере сплава секции трубопровода в траншею периодически наращиваются последующие секции в плеть.

Сплавной метод позволяет осуществлять укладку трубопровода на труднопроходимых болотах в летнее время при минимальном количестве машин и механизмов, работающих в стационарных условиях на монтажной площадке.

Сплавной метод применяется на переходах, имеющих значительную длину и глубину залегания торфяного слоя, и высокий уровень стояния грунтовых вод. В таких болотах по мере продвижения экскаватора и выемки грунта траншея сразу заполняется водой. Утяжеляющие грузы можно навешивать до или после сплава.

На непроходимых болотах, а также при отсутствии соответствующих механизмов для доставки грузов и их укладки на трубопровод применяется метод протаскивания забалластированного трубопровода по дну вырытой траншеи.

По оси траншеи прокладывают трос, один конец которого прикреплён к переднему заглушенному концу плети, а другой – к трактору (или лебёдке), расположенному на противоположном конце болота. Методом протаскивания трубопроводы можно уложить на минеральное дно болота глубиной не менее 3 м или в траншею на торфяное основание с мощностью залежи свыше 3 м, т. е. метод протаскивания позволяет вести укладку трубопровода на глубоких болотах без применения специальных машин, а основные работы выполнять на монтажной площадке, что повышает их качество.

Для утяжеления протаскиваемой плети трубопровода, кроме балластных грузов, можно использовать также сплошное бетонирование.

При небольшой длине перехода протаскивается вся плеть сразу, а при длинных переходах плеть протаскивается по мере наращивания секций. При спуске трубопровода на дно траншеи для уменьшения тяговых усилий при протаскивании, особенно в начале движения, используют роликовые опоры, применяемые при центровке и сварке секций. Надземная прокладка на свайных и отдельно стоящих опорах применяется на болотах третьего тина со значительной глубиной (от 3 до 10 м) и слабым торфяным покровом и заполнением. Прокладку трубопровода рекомендуется выполнять в зимнее время.