СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1997 года по МПК F16L1/28 

Изобретение относится к области строительства магистральных трубопроводов, преимущественно в зоне распространения высокосьдистых вечномерзлых грунтов на уклонах трассы.

Известен способ прокладки трубопровода в обводняемых грунтах, заключающийся в отрывке траншеи, укладке на ее дно трубопровода и дренажных труб по его сторонам (а.с. N 1770656, кл. F 16 L 1/02, опубл. 23.10.92).

Недостатки известного способа по а.с. N 1770656 состоят в следующем. В льдистых грунтах при оттаивании водосток проходит не только внутри дренажных труб, но и вне их, например, по дну траншеи, что приведет к ее интенсивной эрозии, неравномерным осадкам трубопровода и возникновением в нем изгибающих моментов, снижающих надежность трубопровода при эксплуатации. Кроме того, в случае отказа системы дренажа и необеспеченной балластировки трубопровод может всплыть.

В качестве прототипа выбран способ прокладки подземного трубопровода, в соответствии с которым отрывают траншею, укладывают в нее трубопровод, частично засыпают балластирующим грунтом (а.с. N 1404737, F 16 L 1/02, опубл. 7.10.89). Затем частичную засыпку и стенки траншеи перекрывают гибким полотнищем с образованием карманов, производят засыпку грунтом, края гибкого полотнища стягивают и соединяют замком, после чего окончательно засыпают траншею.

Недостатки способа по а.с. N 1404737 состоят в следующем.

Продольные водостоки размывают дно траншеи, а балластировочный грунт уносится и перемешивается с окружающим грунтом, поэтому теряет свои фильтрующие свойства. В связи с этим, возможно чрезмерное обводнение траншеи и всплытие трубопровода. Кроме того, боковые карманы не доходят до дна траншеи, что снижает балластирующий эффект грунта в полости гибких полотнищ. Далее, обводнение траншеи повышает эффект растепления и потери несущей способности окружающего траншею грунта, а это приводит к снижению устойчивости тела трубопровода в грунте на воздействие продольного усилия и выталкивающей силы Архимеда.

Задачей изобретения является повышение продольной устойчивости трубопровода на уклонах при воздействии продольных и поперечных сип.

Поставленная задача решается тем, что в способе прокладки подземного трубопровода, включающего отрывку траншеи, укладку в нее трубопровода, засыпку фильтрующим материалом, перекрытие стенок траншеи и трубопровода гибким водопроницаемым ковром с формированием боковых карманов, засыпку образованной полости грунтом, вынутым из траншеи, стягивание и соединение продольных краев гибких ковров, окончательную засыпку траншеи, при этом перед укладкой трубопровода в траншею на ее дне в продольном направлении отрывают каналы, перекрывают их по периметру водонепроницаемым листовым материалом, а засыпку фильтрующим материалом осуществляют в два этапа до укладки трубопровода засыпают продольные каналы, а после перекрытия гибким водопроницаемым ковром стенок траншеи и трубопровода засыпают полости боковых карманов.

Поставленная задача решается тем, что высоту засыпки фильтрующего материала в боковых карманах выбирают не ниже уровня верхней образующей трубопровода, а объем засыпки определяют из расчета обеспечения балластирующей способности обводненного грунта, заключенного в замкнутую полость гибкого ковра.

Поставленная задача решается тем, что каналы засыпают крупнообломочными породами, например, щебнем, а карманы крупнозернистым грунтом, например, песком.

Поставленная задача решается тем, что площадь поперечного сечения каналов выбирают из условия обеспечения продольного водостока при оттаивании грунта.

Поставленная задача решается тем, что в качестве водопроницаемых гибких ковров используют тканые и нетканые геотекстильные материалы, а в качестве водонепроницаемого листового материала используют рулонированную полиэтиленовую пленку.

Заявителю не известны из патентной и технической информации следующие признаки изобретения, обладающие новизной:
на дне траншеи выполнены водопропускные каналы, защищенные от эрозии водонепроницаемым листовым материалом,
засыпку фильтрующего материала производят в два этапа сначала в каналы, затем в боковые карманы, а сам фильтрующий материал представлен двумя вирами для вертикальной фильтрации и продольного водостока.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки позволяют считать, что заявленное нами изобретение является новым.

Заявленное изобретение может быть успешно применено при строительстве магистральных трубопроводов, преимущественно в зоне распространения высокольдистых, вечномерзлых грунтов на уклонах местности.

Предлагаемый способ повышает продольную устойчивость трубы. В льдистых грунтах, уменьшает интенсивность эрозии, предохраняет трубопровод от всплытия, тем самым, увеличивает надежность трубопровода при эксплуатации.

Изложенное позволяет сделать вывод, что заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Что же касается критерия "изобретательский уровень", то здесь можно сделать вывод о том, что заявленное изобретение соответствует ему, так как существенные отличительные признаки в совокупности с известными позволяют достичь поставленную задачу нетрадиционным способом.

Сущность способа поясняется чертежом.

На чертеже изображено сечение траншеи после строительства в зимнее время. Способ осуществляется в следующем порядке.

В мерзлом грунте вдоль уклона отрывают траншеи 1, затем на дне траншеи по ее углам в продольном направлении прорезают каналы 2, перекрывают их по периметру водонепроницаемым листовым материалом 3. Затем каналы засыпают фильтрующим материалом 4. На дно траншеи укладывают трубопровод 5, перекрывают его и стенки траншеи водонепроницаемым гибким ковром 6 с образованием боковых карманов 7. Карманы 7 заполняют привозным фильтрующим и одновременно балластирующим материалом 8 до уровня не ниже верхней образующей трубопровода, затем в полость ковров засыпают грунт 9, вынутый из траншеи. После этого продольные кромки ковра 6 заворачивают и соединяют между собой. Окончательной операцией способа является засыпка траншеи оставшимся грунтом 10 из отвала.

Работает изобретение следующим образом.

Летом в период интенсивного таяния снега и грунта влага стенает вниз, что ускоряет оттаивание нижних слоев массива грунта 10 и 9. Образующаяся грунтовая взвесь фильтруется через спой 8, а затем через водопроницаемый ковер 6 в нижней части карманов 7. В результате вертикальной фильтрации влага поступает в каналы 2 по всей длине траншеи и протекает по ним вдоль уклона трубопровода.

Эффект изобретения проявляется в следующем. Листовой материал 3 исключает механический контакт движущейся воды с мерзлым материковым грунтом, предотвращая его эрозию. Каналы 2 размещены ниже уровня дна траншеи, что ограничивает его оттаивание и сохраняет основание трубопровода в мерзлом состоянии. При частичном оттаивании грунта вокруг каналов 2 крупнообломочная порода 4 уплотняет эту зону, а нижние поверхности карманов 7 смещаются вниз за счет веса материала 8, натягивая ковры 6, тем самым, усиливая прижатие трубопровода ко дну траншеи. В результате этого, а также интенсивного отвода воды из траншеи, сопровождаемого уплотнением грунта засыпки, повышаются продольная устойчивость трубопроводу, балластирующий эффект засыпки и надежность прокладки в целом.

Пример.

В районе п-ва Ямал необходимо продолжить газопровод диаметром 1420 мм вдоль уклона трассы к водной преграде. Длина уклона 200 м. Угол от трубопровода к горизонту 5 град. Грунт представляет собой пылеватую супесь с содержанием 30% льда. Склонен к вымыванию и эрозии при нарушении целостности в период строительства.

Траншею разрабатывают роторным экскаватором. Глубина траншеи 2,5 м, ширина по дну 2, 4 м. Затем с помощью дисковой фрезы баровая машина прорезает на дне траншеи продольные Канады глубиной 0,5м, шириной 0,4 м. После этого каналы по периметру выстилают полиэтиленовой пленкой, раскатывая рулоны вдоль траншеи по ее дну. Канады засыпают щебнем с помощью ковшового экскаватора.

На дно траншеи трубоукладчиками укладывают трубопровод, вручную перекрывают его, стенки и бермы траншеи геотекстильным материалом в виде отдельных полотнищ шириной 15 м и длиной 20 м, всего 10 штук. В процессе раскладки формируют боковые карманы, засыпают их привозным песком ковшовым экскаватором до верха трубы или больше. На песчаный грунт насыпают необходимое количество местного грунта, вынутого из траншеи, заворачивают и соединяют продольные кромки полотнищ. Затем бульдозером производят окончательную засыпку местным грунтом и формируют наружный валик.

Количество местного грунта супеси и фильтрующего грунта-песка, засыпаемого в полость гибких полотнищ, рассчитывают по балластирующей способности в обводненном состоянии в соответствии с ВСН 007-88.

Осуществление данного способа в сравнении о прототипом не требует дефицитных дорогостоящих материалов, защищает уклон от вымывания и эрозии грунта нарушенной структуры путем своевременного отвода грунтовых вод и уплотнения грунта засыпки, увеличивает продольную устойчивость трубопровода, обеспечивает экологическую чистоту строительства.

Использование: строительство подземных трубопроводов на уклонах трассы. Сущность изобретения: при прокладке подземного трубопровода на дне траншеи отрывают продольные каналы, перекрывают их по периметру водонепроницаемым листовым материалом, засыпают каналы фильтрующим материалом и перекрывают траншею с уложенным трубопроводом гибким водопроницаемым ковром с засыпкой боковых карманов и перекрытием грунта засыпки сверху боковинами водопроницаемого ковра. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ прокладки подземного трубопровода, включающий отрывку траншеи, укладку в нее трубопровода, засыпку фильтрующим материалом, перекрытие стенок траншеи и трубопровода гибким водопроницаемым ковром с формированием боковых карманов, засыпку образованной полости грунтом, вынутым из траншеи, стягивание и соединение продольных краев гибких ковров, окончательную засыпку траншеи, отличающийся тем, что перед укладкой трубопровода в траншею на ее дне в продольном направлении отрывают каналы, перекрывают их по периметру водонепроницаемым листовым материалом, а засыпку фильтрующим материалом осуществляют в два этапа до укладки трубопровода засыпают продольные каналы, а после перекрытия гибким водопроницаемым ковром стенок траншеи и трубопровода, засыпают полости боковых карманов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту засыпки фильтрующего материала в боковых карманах выбирают не ниже уровня верхней образующей трубопровода, а объем засыпки определяют из расчета обеспечения балластирующей способности обводненного грунта, заключенного в замкнутую полость гибкого ковра. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каналы засыпают крупнообломочными породами, например щебнем, а карманы крупнозернистым грунтом, например песком. 4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения каналов выбирают из условий обеспечения продольного водостока при оттаивании грунта. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водопроницаемых гибких ковров используют тканые и нетканые геотекстильные материалы, а в качестве водонепроницаемого листового материала используют рулонированную полиэтиленовую пленку.