ИСКУССТВЕННАЯ ТРАНШЕЯ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА, СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ЕГО ОСНОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ), ОСНОВАНИЕ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА ОСНОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F16L1/00 

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов (далее по тексту МТ) в различных природных условиях, при строительстве оснований МТ, оснований крановых узлов МТ, технологических проездов, вдоль трассовых дорог, при возведении площадочных объектов, например компрессорных станций.

Известно, что строительство МТ, особенно в районах с сезонно-талыми и вечномерзлыми грунтами (ВМГ), характеризуется большим объемом инженерной подготовки строительной полосы.

При этом, учитывая природные особенности северных районов, предпочтение следует отдавать методу инженерного освоения болот и заболоченных территорий, исключающему удаление торфа с осваиваемой территории.

Все вышесказанное говорит о том, что переход к эффективному строительству магистральных трубопроводов в сложных природных условиях требует создания принципиально новых технологий. Разработанные в последнее время многочисленные способы прокладки трубопроводов в сложных условиях, в условиях распространения сезонно-талых грунтов, а также конструкции балластирующих устройств для указанных условий строительства трубопроводов не охватывают всего многообразия гидрогеологических условий в районах строительства Севера.

Известен МТ для транспортирования природного газа в условиях Крайнего Севера. При этом охлаждение газа после компримирования осуществляют до постоянных минусовых температур. В этом случае оттаивания грунта в основании трубопровода нет, но имеет место изменение гидрологического режима всей прилегающей к трассе территории и основания под трубопроводом, что, в конечном счете, вызывает его деформацию вплоть до разрушения (SU 504044 А, 22.03.1976).

Известен МТ для транспортирования природного газа по подземному газопроводу, проложенному на вечномерзлом грунте (ВМГ) с использованием теплоизоляционного экрана, при этом регулируют процесс протаивания-промерзания грунта охлаждением газа по синхронно изменяющейся температуре воздуха со сдвигом по амплитуде, равной среднегодовой температуре атмосферного воздуха (прототип, SU 504044 А, 22.03.1976).

Недостатком известного решения является сложность процесса регулирования из-за отставания процесса промерзания грунтов от изменений наружной температуры воздуха и неизбежной деградации поверхностного слоя вследствие ведения земляных работ. Кроме того, при подземной прокладке трубопровода в сильнольдистых грунтах мерзлые грунты при переходе в талые превращаются во взвешенную массу, которую принято рассматривать как вязкую жидкую среду. В таких случаях вследствие неравномерного растепления грунтов возникают неравномерные просадки трубопровода с проектной отметки, что может привести к его повреждению.

Известно устройство для быстрого возведения усиленных дорожных покрытий, представляющее собой полотно из тканевого водонепроницаемого материала, соединенное с грунтовым основанием посредством гибких анкеров, расположенных равномерно по площади покрытия (см. SU 1337457).

Известно также усиление покрытия аэродромов в виде натянутой металлической сети прямоугольной формы, укладываемой на грунтовую площадку и закрепленной в грунте посредством растяжек, расположенных равномерно по периметру сетки (см. US 2405565).

Недостатком указанных решений является то, что они не обеспечивают достаточную несущую способность покрытия, расположенного на слабом грунтовом основании, особенно в период распутицы.

Это объясняется тем, что покрытие в виде тканевого полотна или сети представляет собой тонкую мембрану, материал которой активно включается в работу под нагрузкой, направленной нормально к покрытию, при сравнительно больших местных деформациях.

Однако при динамическом воздействии строительной техники, транспортного средства развиваются контактные давления, превышающие предел прочности грунта, что приводит к его скольжению вдоль мембраны (в случае армирования грунта мембраной), вырыванию, выбросу комьев грунта и образованию колеи и выбоин дороге.

Из уровня техники известно покрытие, содержащее слои армированного георешетками грунта, гибкие разделительные прослойки из геотекстиля между ними и верхний несущий слой из каменных материалов. Георешетки выполняются из гладких пластин легких металлов, водостойкой бумаги, резины, полимерных материалов, соединенных между собой сваркой или склеиванием таким образом, что при растяжении они образуют ячеистую структуру.

Решетки устанавливаются вплотную одна к другой и засыпаются грунтом. Грунт уплотняется. Сверху укладываются внахлест полотна геотекстиля. Затем таким же способом формируется следующий слой армогрунта (US 4797026, Е01С 5/20).

Недостатком известного покрытия является его относительно невысокая несущая способность, что связано с выпиранием грунта из ячеек решетки при контактных давлениях, превышающих предел прочности грунта.

Это объясняется недостаточным сцеплением грунта со стенками георешетки. Вследствие этого при больших контактных нагрузках нарушается совместная работа георешетки с материалом заполнителя.

Кроме того, при такой схеме армирования слоя грунта ячейки георешетки снизу и сверху открыты (незамкнуты), а материал георешеток не обладает необходимой упругостью, вследствие хрупкости легко деформируется (вплоть до разрушения) и не обеспечивает восстановления формы ячеек после снятия нагрузки.

Известен способ армирования слабых грунтов оснований, откосов и георешетка для его осуществления (см. RU 2228479 С1, 10.05.2004).

Известное устройство является наиболее близким к заявленной группе изобретений и содержит набор гибких лент, скрепленных расположенными в шахматном порядке швами с возможностью образования заполняемой насыпным грунтом ячеистой структуры.

Однако известное основание из ячеистых конструкций рассчитано, прежде всего, на восприятие сдвигающих статических нагрузок на уклонах, спортивных площадках.

Решаемой изобретением задачей является создание способа сооружения наземного трубопровода в насыпи, надземного трубопровода в насыпи, при которых магистральный трубопровод уложен в искусственной траншее, обеспечивающей проектное положение трубопровода в различных климатических условиях.

Кроме того, задачей заявленной группы изобретений является повышение несущей способности основания, способного воспринимать значительные нагрузки со стороны тяжелой строительной техники, нагрузки со стороны магистральных трубопроводов большого диаметра, нагрузки от возводимых на заявленном основании крановых узлов магистрального трубопровода, промышленных объектов. Достигаемым техническим результатом является повышение надежности трубопровода, сооруженного в сложных климатических условиях.

Указанная задача решается тем, что сооружают искусственную траншею для магистрального трубопровода (МТ), в которой по обеим сторонам МТ на регламентированном расстоянии установлены образующие стенки искусственной траншеи ряды грунтовых модулей (ГП), каждый ряд ГП образован одной или несколькими заполненными грунтом ячеистыми структурами ГП, при этом пространство между рядами ГП совместно с уложенным МТ засыпано грунтом с образованием насыпи с заданными уклонами ее откосов.

В частном случае выполнения искусственной траншеи на обводняемых участках трасы перед засыпкой грунтом искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом устанавливаются балластирующие устройства.

Кроме того, частными случаями выполнения являются:

- искусственная траншея, в которой на обводняемых участках трасы расположенные по разные стороны МТ ряды ГП соединяют силовыми поясами с/без их натяжения;

- искусственная траншея, в которой на уклонах местности перед засыпкой искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом установлены и закреплены предотвращающие унос грунта засыпки противоэрозионные устройства, продольные края полотенец которых закреплены на верхних торцах ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом;

- искусственная траншея, в которой положение МТ на уклонах местности в искусственной траншее фиксируется балластирующими устройствами;

- искусственная траншея, в которой на болотистых горизонтальных участках трассы образующие стенки искусственной траншеи ряды ГП установлены на предварительно уложенные и закрепленные на поверхности грунта полотнища геотекстильного материала, выстилающие дно искусственной траншеи и основания под ГП;

- искусственная траншея, в которой МТ уложен на выполненный из грунта слой подсыпки, покрывающий всю поверхность полотнищ геотекстильного материала или только ее часть в пределах дна траншеи;

- искусственная траншея, в которой на уложенных и закрепленных на поверхности грунта перекрывающих дно траншеи и основание ГП полотнищах геотекстильного материала размещен теплозащитный экран, верх насыпи и ее откосы укреплены маломерными ГП, а примыкающая к внешним сторонам образующих основание насыпи ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, дневная поверхность грунта перекрыта дополнительными полотнищами геотекстильного материала с уложенными на них теплоизоляционными экранами;

- искусственная траншея, в которой верх насыпи и ее откосы предварительно перекрыты полотнищами геотекстильного материала и укреплены маломерными ГП;

- искусственная траншея, в которой ГП установлены на теплозащитный экран, предварительно размещенный на полотнищах перекрывающих основание ГП геотекстильного материала;

- искусственная траншея, в которой на теплозащитный экран или его часть, перекрывающую дно искусственной траншеи, установлены и закреплены образующие основание насыпи дополнительные ряды уложенных, по крайней мере, в один ярус ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, а уложенные на полотнища геотекстильного материала и перекрывающие дневную поверхность с обеих сторонам основания насыпи теплоизоляционные экраны закреплены размещенными на них маломерными ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом;

- искусственная траншея, в которой на пресеченном рельефе местности на всю ширину насыпи предварительно создают основание МТ из уложенных, по крайней мере, в один ярус рядов ГП;

- искусственная траншея, в которой для выравнивания поверхности земли она выстилается полотнищами геотекстильного материала с созданием слоя подсыпки под/над полотнищами геотекстильного материала;

- искусственная траншея, в которой на выстилающие поверхности земли полотнища геотекстильного материала или на слой подсыпки укладываются теплоизоляционные экраны.

Кроме того, указанная задача решается способом монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором монтаж ведут последовательным наращиванием и скреплением между собой блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, вводят в контурные ребра ячеистой структуры с ее натяжением стержни, закрепленные на раме устройства, по меньшей мере, с трех сторон ячеистой структуры стыкуют дополнительные блоки - ячеистые структуры, фиксируют базовую ячеистую структуру ГП заполнением ее ячеек сыпучим материалом, например грунтом, извлекают из заполненных сыпучим материалом ячеек закрепленные на раме стержни ее перемещением вверх и перемещают устройство к пристыкованной ячеистой структуре с последующим ее натяжением и фиксацией.

Частным случаем является выполнение способа, в котором перед заполнением грунтом базовой ячеистой структуры смежные контурные ребра пристыкованных ячеистых структур скрепляют гибкими элементами, например отрезками технической ленты, при этом фиксацию пристыкованных блоков ячеистых структур осуществляют при наличии по ходу монтажа блоков не менее двух скрепленных ячеистых структур.

Как вариант применяют способ монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором монтаж ведут последовательным наращиванием блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, подвешивают строповочными петлями ГП к раме устройства, заполняют ячеистую структуру ГП насыпным материалом, например грунтом, устанавливают на грунт ГП, для чего отсоединяют от рамы монтажного устройства строповочные элементы ГП, и перемещают монтажное устройство к месту монтажа ячеистой структуры ГП, стыкуемого к базовому ГП.

Как вариант применяют способ монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на подготовленном грунте размещают и закрепляют полученный последовательным наращиванием упругий слой - состоящее из грунтовых модулей (ГП) с ячеистой структурой основание, для чего укладывают на указанный грунт ячеистую структуру ГП, размещают инвентарные анкеры в монтажных проушинах, закрепленных на одной из сторон ячеистой структуры ГП, погружают инвентарные анкеры в грунт, для формирования ячеистой структуры ГП прикладывают тяговое усилие к противоположной указанным анкерам ее стороне, в проушины этой стороны вставляют инвентарные анкеры и не снимая тягового усилия погружают инвентарные анкеры в грунт, заполняют насыпным материалом ячейки ГП, при этом наращивание основания ведут путем размещения смежных грунтовых модулей с попарным размещением концевых вершин смежных контурных ребер ячеистых структур смежных ГП напротив друг друга.

Частными случаями выполнения способа также являются:

- инвентарные анкеры погружают в скважины, для чего предварительно с заданным шагом в грунте выполняют соответствующие положению ГП ряды скважин;

- попарно увязывают анкеры, фиксирующие смежные стороны ячеистых структур стыкуемых ГП.

Кроме того, задача решается созданием основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на грунте или на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается полученный последовательным наращиванием упругий слой, состоящий из грунтовых модулей (ГП) с ячеистой структурой, заполненной сыпучим материалом, например грунтом, и размещенный на упругом слое, по меньшей мере, один дополнительный упругий слой ГП, ячеистая структура которого заполнена сыпучим материалом, например грунтом.

Частным случаем выполнения основания, в котором на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается уложенный по периметру основания сплошной или сплошной с образованными продухами теплозащитный экран.

Задача решается вариантом выполнения основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается полученный последовательным наращиванием упругий слой, состоящий из грунтовых модулей (ГП) с ячеистой структурой, заполненной сыпучим материалом, например грунтом, и размещенные на упругом слое по его контуру ряды дополнительных ГП, ячеистая структура которых заполнена сыпучим материалом, например грунтом, при этом ограниченное рядами дополнительных ГП пространство также заполнено сыпучим материалом, например грунтом.

В частном случае выполнения основания на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается уложенный по периметру основания сплошной или сплошной с образованными продухами теплозащитный экран.

Кроме того, для решения указанных задач используют устройство для монтажа образующих основание МТ ячеистых структур грунтовых модулей (ГП), в котором для обеспечения натяжения ячеистой структуры ГП и ее фиксации в монтажном положении рама снабжена стержнями, крепление стержней к раме обеспечивает возможность введения стержней в ячеистую структуру ГП и извлечение стержней из ячеистой структуры, в том числе и после ее заполнения сыпучим материалом, при этом расположение стержней на раме соответствует проектному положению контурных ребер заполненной грунтом ячеистой структуры ГП, причем рама снабжена опорами, обеспечивающими изменение положения рамы по высоте.

При этом в устройстве рама снабжена средствами ее крепления на стреле грузоподъемной машины.

При использовании основания на вечномерзлых грунтах для сохранения проектного положения МТ непосредственно под грунтовыми модулями размещается теплоизолирующий экран, уложенный непрерывно или с оставлением свободных заданного размера полос подготовленного под основание грунта. Кроме того, прилегающая к боковым сторонам основания дневная поверхность грунта предварительно перекрывается геотекстильным материалом или силовыми мембранами и/или теплозащитными экранами на ширину, не менее ширины основания отсыпки.

Выполнение основания из грунтовых модулей с пространственной ячеистой конструкцией, замкнутые ячейки которой предварительно напряжены и заполнены насыпным материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеек, обеспечивает необходимую упругость и способность к восстановлению формы ячеек без вытекания из ячеек насыпного материала, например местного грунта, в случае приложения к основанию динамических нагрузок.

При необходимости выполняют уплотнение насыпного грунта, заполняющего ячеистую структуру грунтовых модулей, что обеспечивает получение насыпного материала с плотностью естественных грунтов, а это повышает физико-механичекие свойства основания, его долговечность. Уплотнение насыпного грунта в ячейках выполняют с использованием механических виброустройств, проходами тяжелых строительных машин. В случае использования в качестве насыпного материала комковатого мерзлого грунта его уплотнение осуществляют тем, что растепляют мерзлый грунт в ячейках грунтовых модулей, например, паровыми иглами. Выделенная при этом влага стекает к низу ячеек и обеспечивает смерзание грунтовых модулей с подстилающим грунтом, что повышает устойчивость возводимого основания.

Наличие проушин на противоположных стенках ГП обеспечивает его фиксацию на поверхности грунта, позволяет приложить растягивающие усилия для формирования ячеистой структуры грунтового модуля и скрепление их между собой.

Использование под основанием слоя из рулонированного и фильтрующего воду геотекстильного материала или силовой мембраны обеспечивает соответственно необходимый отвод выпадающих осадков, устраняет смещение ячеистой структуры, предотвращает смещение из ее ячеек насыпного грунта в подстилающий грунтовый слой, что особенно важно при сооружении покрытия на суглинистых и глинистых грунтах. Кроме того, использование теплоизолирующего экрана, отсыпки по боковым сторонам основания позволяет регулировать теплообмен между основанием и мерзлыми грунтами, устраняет их растепление и соответственно разрушение основания.

Использование полотнищ текстильного материала для изготовления грунтовых модулей обеспечивает получение ячеистой структуры с высотой ячеек до полутора метров. Это обеспечивает создание прочного устойчивого искусственного основания в пониженных местах рельефа, например, для выполненного из толстостенных негибких труб магистрального трубопровода, который не может копировать рельеф дневной поверхности грунта.

Для сохранения прочности соединения образующих грунтовый модуль полотнищ места расположения скрепляющих швов, за исключением концевых, усилены наложенными на гибкие элементы огибающими их кольцевыми лентами, при чем кольцевые ленты выполнены гибкими, например, из текстильного материала с возможностью образованием проушин, расположенных над продольными сторонами соединенных полотнищ. Проушины предназначены для использования их в качестве грузовых петель, и их наличие обеспечивает удобный монтаж грунтовых модулей. Кроме того, указанные проушины могут быть использованы для скрепления модулей между собой, что также способствует повышению надежности сооружения за счет создания «монолитного» основания.

Поскольку грунтовый модуль имеет «ромбовидную» ячеистую структуру, то при создании основания в местах стыков отдельных грунтовых модулей вдоль продольных стенок основания образуются монтажные полости - «угловые» пустоты. Для их устранения по одной из его сторон между концами каждой пары скрепленных гибких элементов закрепляется гибкая стенка, а на концах внешних гибких элементов закреплены фартуки, снабженные элементами их крепления. Указанные элементы обеспечивают создание «треугольных» ячеек по внешним границам основания, которые заполняют насыпным материалом совместно с заполнением ячеистой структуры грунтовых моделей. Теплоизолирующие экраны используют, например, на участках распространения мерзлых грунтов, подверженных воздействию морозобойных трещин, особенно в местах размещения водопропусков, на возвышениях микрорельефа.

Заявленная группа изобретений за счет указанных отличительных признаков позволяет повысить надежность МТ, несущую способность искусственных оснований различного назначения в различных климатических условиях, возводимого на различных по физико-механическим свойствам грунтах, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки, а также позволяет увеличить сроки эксплуатации и сократить расходы и время на обслуживание и содержание оснований.

Заявленная группа изобретений особенно эффективна при сооружении на суглинистых и глинистых грунтах, например, магистральных трубопроводов, крановых узлов МТ, промышленных площадок для временных сооружений, вертолетных площадок, площадок компрессорных станций, укреплении откосов и береговых линий.

Изобретения осуществляют следующим образом. По обеим сторонам уложенного МТ на регламентированном расстоянии (см. СНиП 2.05.06.85*) устанавливают образующие стенки искусственной траншеи ряды грунтовых модулей (ГП), каждый ряд ГП образован одной или несколькими заполненными грунтом ячеистыми структурами ГП, при этом пространство между рядами ГП совместно с уложенным МТ засыпано грунтом с образованием насыпи с заданными уклонами ее откосов. На обводняемых участках трасы перед засыпкой грунтом искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом устанавливают балластирующие устройства.

Кроме того, на обводняемых участках трасы расположенные по разные стороны МТ ряды ГП соединяют силовыми поясами с/без их натяжения, что обеспечивает лучшую фиксацию МТ и самих грунтовых модулей. На уклонах местности перед засыпкой искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом устанавливают и закрепляют предотвращающие унос грунта засыпки противоэрозионные устройства, например, известные из патента RU 2218505, 10.12.2003. При этом продольные края полотенец противоэрозионных устройств закрепляют на верхних торцах ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом. Причем положение МТ на уклонах местности в искусственной траншее фиксируют балластирующими устройствами.

Кроме того, на болотистых горизонтальных участках трассы образующие стенки искусственной траншеи ряды ГП устанавливают на предварительно уложенные и закрепленные на поверхности земли (грунта) полотнища геотекстильного материала, выстилающие дно искусственной траншеи и основания под ГП.

Для выравнивания основания МТ укладывают на выполненный из грунта слой подсыпки, покрывающий всю поверхность полотнищ геотекстильного материала или только ее часть в пределах дна траншеи.

В случае прокладки МТ в условиях мерзлых грунтов на уложенных и закрепленных на поверхности грунта перекрывающих дно траншеи и основание ГП полотнищах геотекстильного материала размещают теплозащитный экран, верх насыпи и ее откосы укрепляют маломерными ГП, а примыкающую к внешним сторонам образующих основание насыпи ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, дневную поверхность грунта перекрвают дополнительными полотнищами геотекстильного материала с уложенными на них теплоизоляционными экранами.

Кроме того, в частном случае выполнения искусственной траншеи верх насыпи и ее откосы предварительно перекрывают полотнищами геотекстильного материала и укрепляют маломерными ГП. При этом ГП установливают на теплозащитный экран, предварительно размещенный на полотнищах, перекрывающих основание ГП геотекстильного материала.

На пресеченном рельефе и при незначительной гибкости трубопровода на теплозащитный экран или его часть, перекрывающую дно искусственной траншеи, устанавливают и закрепляют образующие основание насыпи дополнительные ряды уложенных, по крайней мере, в один ярус ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, а уложенные на полотнища геотекстильного материала и перекрывающие дневную поверхность с обеих сторон основания насыпи теплоизоляционные экраны закрепляют размещенными на них маломерными ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом. При этом на пресеченном рельефе местности, в частном случае, на всю ширину насыпи предварительно создают основание МТ из уложенных, по крайней мере, в один ярус рядов ГП.

Кроме того, для выравнивания поверхности земли ее выстилают полотнищами геотекстильного материала с созданием слоя подсыпки под/над полотнищами геотекстильного материала, причем на выстилающие поверхности земли полотнища геотекстильного материала или на слой подсыпки укладываются теплоизоляционные экраны.

Возведение основания осуществляют способом, в процессе которого монтаж ведут последовательным наращиванием и скреплением между собой блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, вводят в контурные ребра ячеистой структуры с ее натяжением стержни, закрепленные на раме устройства, по меньшей мере, с трех сторон ячеистой структуры стыкуют дополнительные блоки - ячеистые структуры, фиксируют базовую ячеистую структуру ГП заполнением ее ячеек сыпучим материалом, например грунтом, извлекают из заполненных сыпучим материалом ячеек закрепленные на раме стержни ее перемещением вверх и перемещают устройство к пристыкованной ячеистой структуре с последующим ее натяжением и фиксацией. Рама устройства снабжена опорами, обеспечивающими изменение положения рамы по высоте и средствами ее крепления на стреле грузоподъемной машины.

Перед заполнением грунтом базовой ячеистой структуры смежные контурные ребра пристыкованных ячеистых структур скрепляют гибкими элементами, например отрезками технической ленты, при этом фиксацию пристыкованных блоков ячеистых структур осуществляют при наличии по ходу монтажа блоков не менее двух скрепленных ячеистых структур.

Как вариант применяют способ, в котором монтаж ведут последовательным наращиванием блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, подвешивают строповочными петлями ГП к раме устройства, заполняют ячеистую структуру ГП насыпным материалом, например грунтом, устанавливают на грунт ГП, для чего отсоединяют от рамы монтажного устройства строповочные элементы ГП, и перемещают монтажное устройство к месту монтажа ячеистой структуры ГП, стыкуемого к базовому ГП.

Кроме того, используют вариант способа монтажа основания, заключающийся в следующем. На подготовленную грунтовую поверхность, например, с предварительно пробуренными рядами скважин укладывают с нахлестом гибкие полотнища геотекстильного материала с заданными фильтрующими свойствами. В зависимости от назначения основания, от типа подстилающих грунтов укладывают дополнительный слой из рулонированного гибкого материала - силовую мембрану и располагают непосредственно под грунтовыми модулями теплоизолирующий экран.

Полотнища геотекстильного материала, например нетканого синтетического материала (НСМ), или силовую мембрану подвергают предварительному натяжению, которое составляет до 10% от их разрывного усилия, и фиксируют натяжение инвентарными штырями.

Уложенные полотнища образуют подстилающий слой для объемной ячеистой структуры грунтового модуля, который в транспортном положении представляет собой пакет, состоящий из скрепленных линейными швами (продольных, поперечных, фигурных) гибких полотнищ, изготовленных преимущественно из рулонированных материалов.

Места расположения скрепляющих швов, за исключением концевых, усилены наложенными на гибкие элементы огибающими их кольцевыми лентами, а на концах попарно скрепленных гибких элементов закреплены монтажные проушины, отверстия которых ориентированы поперечно продольным сторонам гибких элементов. В проушины, закрепленные вдоль одной стороны грунтового модуля, вставляют инвентарные анкеры и погружают их в грунт или в предварительно пробуренные скважины, что обеспечивает фиксацию грунтового модуля. Расстояние между скважинами в ряду не превышает диагонали ячейки грунтового модуля, а расстояние между рядами скважин не превышает строительной длины грунтового модуля (равно рабочему расстоянию между проушинами противолежащих сторон).

Используя проушины противоположной стороны грунтового модуля, прикладывают растягивающее усилие к предварительно введенным в проушины инвентарным траверсам и, не снимая усилия, фиксируют грунтовый модуль размещенными в проушинах инвентарными анкерами путем погружения их в грунт или в скважины соответствующего ряда.

Ячейки зафиксированного таким образом грунтового модуля заполняют сыпучим материалом, например отсевом, крупностью предпочтительно до 10 мм или речным песком. В качестве сыпучего материала может быть использован местный грунт. Поскольку высота ячейки значительная (до 1,5 м), а ширина ячейки не менее ее высоты, то по мере заполнения ячеек вследствие гидростатического бокового давления насыпного материала происходит деформация боковых стенок и опорных краев ячеек, они подгибаются внутрь ячеек с формированием значительной опорной поверхности грунтового модуля, что улучшает его устойчивость. Заполнение ячеек грунтового модуля в зависимости от его высоты и типа грунта может сопровождаться уплотнением насыпного материала как различного вида вибраторами, так и проходами тяжелых строительных машин. При использовании в качестве насыпного материала местного смерзшегося комковатого грунта его уплотнение осуществляют с растеплением, например, паровыми иглами. При этом фракции грунта оседают по мере растепления слоями, а вода стекает вниз ячеек и способствует смерзанию грунтового модуля с промороженным грунтом дневной поверхности.

Наращивание основания ведут путем размещения смежных грунтовых модулей, при котором концевые вершины ячеистых структур смежных грунтовых модулей попарно размещают напротив друг друга, перекрывают монтажные «пустоты» фартуками, закрепленными на смежных концевых боковых поверхностях грунтовых модулей с образованием ячеек треугольного сечения и закрепляют фартуки внахлест или на боковых поверхностях смежного грунтового модуля.

Возможен способ монтажа основания парными блоками, когда их смежные стороны фиксируют инвентарными анкерами, инвентарные анкеры блоков попарно скрепляют между собой, а натяжение блоков осуществляют приложением усилий к инвентарным анкерам, размещенным в проушинах противоположных сторон блоков. Такая последовательность установки блоков обеспечивает восприятие реактивных усилий скрепленными парами инвентарных анкеров, что снижает требования к условиям их размещения в грунте, в скважинах.

Степень шероховатости, а также размеры и расположение ячеек грунтового модуля задаются, исходя из условия обеспечения надежного сцепления ячеистой конструкции с материалом, заполняющим ячейки ее структуры, а также с учетом обеспечения равномерного армирования грунта в пределах каждого грунтового модуля. Восстановление формы ячеек указанной конструкции после снятия нагрузки осуществляется за счет геометрии ее структуры и упругих свойств материала.

Размеры модулей выбираются из соображений удобства их транспортировки и монтажа.

Высота объемной ячеистой структуры выбирается из условия обеспечения необходимой толщины основания, качественного уплотнения насыпного материала в ячейках грунтового модуля и оптимального соотношения ее прочностных свойств и веса.

При особо неблагоприятном сочетании нагрузок и климатических условий возможно перекрытие геотекстильным материалом ячеистой структуры после ее заполнения сыпучим материалом и устройство дренажной системы.

Заполненные насыпным материалом ячейки грунтового модуля в зависимости от местных условий сверху перекрывают с нахлестом полотнищами из водонепроницаемого или дренирующего рулонированного материала, а над состоящим из грунтовых модулей основанием создают слой насыпного материала с перекрытием его водонепроницаемым или дренирующим геотекстильным материалом, при этом формируют слой насыпного материала с образованием заданных уклонов от продольной оси основания к его боковым сторонам.

Кроме того, при размещении основания на вечномерзлых грунтах непосредственно под грунтовыми модулями размещается перекрывающий подготовленную под основание землю (грунт) теплоизолирующий экран, уложенный непрерывно или с оставлением свободными заданной величины полос указанного грунта. Как вариант по боковым сторонам состоящего из грунтовых модулей основания создают с уклоном от основания отсыпку из насыпного материала с перекрытием дневной поверхности грунта на величину не менее мощности сезонноталого слоя.

При этом прилегающую к боковым сторонам основания дневную поверхность грунта (в частном случае) перекрывают теплозащитными экранами на ширину не менее толщины сезонноталого слоя грунта.

Это обеспечивает сохранение мерзлого грунта под основанием и предохранение его от разрушения.

Теплоизолирующий экран, уложенный с оставлением заданной величины свободных полос подготовленного грунта под грунтовыми модулями, обеспечивает промерзание насыпного материала в ячейках грунтовых модулей и смерзание их с грунтом дневной поверхности, что обеспечивает дополнительную фиксацию основания. Такое выполнение особенно полезно при воздействии на основание сдвигающих усилий.

Проведенные исследования показали, что полотна НСМ обеспечивают усилие сцепления с водонасыщенным песком (W=25%) - 600 кгс/м, а с глиной в мягкопластичном состоянии - 700 кгс/м, не менее, что вполне обеспечивает стабильное положение ячеистой конструкции грунтовых модулей в таких неблагоприятных условиях при приложении к покрытию сдвигающих динамических нагрузок.

Заявленная группа изобретений позволяет повысить надежность проектного положения МТ, повысить несущую способность оснований магистральных трубопроводов, дорог и прочих сооружений, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки, а также позволяет увеличить сроки эксплуатации и сократить расходы и время на содержание указанных промышленных площадок. Заявленное техническое решение особенно эффективно при сооружении на суглинистых и глинистых грунтах.

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при строительстве магистральных трубопроводов, быстром возведении дорог, аэродромов, площадочных объектов. На подготовленном грунте размещают и закрепляют полученный последовательным наращиванием упругий слой-основание, состоящее из обладающих ячеистой структурой грунтовых модулей. По обеим сторонам магистрального трубопровода (МТ) устанавливают образующие стенки искусственной траншеи ряды грунтовых модулей - ГП. Каждый ряд ГП образован одной или несколькими заполненными грунтом ячеистыми структурами ГП, при этом пространство между рядами ГП совместно с уложенным МТ засыпано грунтом с образованием насыпи. Даны варианты выполнения основания МТ, способа их строительства. Повышает надежность МТ, исключает использование привозного минерального грунта. 7 н. и 19 з.п. ф-лы.

1. Искусственная траншея для магистрального трубопровода (МТ), в которой по обеим сторонам МТ на регламентированном расстоянии установлены образующие стенки искусственной траншеи ряды грунтовых модулей (ГП), каждый ряд ГП образован одной или несколькими заполненными грунтом ячеистыми структурами ГП, при этом пространство между рядами ГП совместно с уложенным МТ засыпано грунтом с образованием насыпи с заданными уклонами ее откосов.2. Искусственная траншея по п.1, в которой на обводняемых участках трасы перед засыпкой грунтом искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом устанавливаются балластирующие устройства.3. Искусственная траншея по п.1, в которой на обводняемых участках трасы, расположенные по разные стороны МТ ряды ГП соединяют силовыми поясами с/без их натяжения.4. Искусственная траншея по п.2, в которой на уклонах местности перед засыпкой искусственной траншеи на МТ с регламентированным шагом установлены и закреплены предотвращающие унос грунта засыпки противоэрозионные устройства, продольные края полотенец которых закреплены на верхних торцах ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом.5. Искусственная траншея по п.4, в которой положение МТ на уклонах местности в искусственной траншее фиксируется балластирующими устройствами.6. Искусственная траншея по п.1, в которой на болотистых горизонтальных участках трассы образующие стенки искусственной траншеи ряды ГП установлены на предварительно уложенные и закрепленные на поверхности грунта полотнища геотекстильного материала, выстилающие дно искусственной траншеи и основания под ГП.7. Искусственная траншея по п.6, в которой МТ уложен на выполненный из грунта слой подсыпки, покрывающий всю поверхность полотнищ геотекстильного материала или только ее часть в пределах дна траншеи.8. Искусственная траншея по п.6, в которой на уложенных и закрепленных на поверхности грунта перекрывающих дно траншеи и основание ГП полотнищах геотекстильного материала размещен теплозащитный экран, верх насыпи и ее откосы укреплены маломерными ГП, а примыкающая к внешним сторонам образующих основание насыпи ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, дневная поверхность грунта перекрыта дополнительными полотнищами геотекстильного материала с уложенными на них теплоизоляционными экранами.9. Искусственная траншея по п.8, в которой верх насыпи и ее откосы предварительно перекрыты полотнищами геотекстильного материала и укреплены маломерными ГП.10. Искусственная траншея по п.8, в которой ГП установлены на теплозащитный экран, предварительно размещенный на полотнищах перекрывающих основание ГП геотекстильного материала.11. Искусственная траншея по п.8, в которой на теплозащитный экран или его часть, перекрывающий дно искусственной траншеи, установлены и закреплены образующие основание насыпи дополнительные ряды уложенных, по крайней мере, в один ярус ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом, а уложенные на полотнища геотекстильного материала и перекрывающие дневную поверхность с обеих сторонам основания насыпи теплозащитные экраны закреплены размещенными на них маломерными ГП, ячеистые структуры которых заполнены грунтом.12. Искусственная траншея по п.1, в которой на пресеченном рельефе местности на всю ширину насыпи предварительно создают основание МТ из уложенных, по крайней мере, в один ярус рядов ГП.13. Искусственная траншея по п.12, в которой для выравнивания поверхности земли ее выстилается полотнищами геотекстильного материала с созданием слоя подсыпки под/над полотнищами геотекстильного материала.14. Искусственная траншея по п.13, в которой на выстилающие поверхность земли полотнища геотекстильного материала или на слой подсыпки укладываются теплозащитные экраны.15. Способ монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором монтаж ведут последовательным наращиванием и скреплением между собой блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, вводят в контурные ребра ячеистой структуры с ее натяжением стержни, закрепленные на раме устройства, по меньшей мере, с трех сторон ячеистой структуры стыкуют дополнительные блоки - ячеистые структуры ГП, фиксируют базовую ячеистую структуру ГП заполнением ее ячеек сыпучим материалом, например, грунтом, извлекают из заполненных сыпучим материалом ячеек закрепленные на раме стержни ее перемещением вверх и перемещают устройство к пристыкованной ячеистой структуре ГП с последующим ее натяжением и фиксацией.16. Способ по п.15, в котором перед заполнением грунтом базовой ячеистой структуры ГП смежные контурные ребра пристыкованных ячеистых структур скрепляют гибкими элементами, например, отрезками технической ленты, при этом фиксацию пристыкованных блоков ячеистых структур ГП осуществляют при наличии по ходу монтажа блоков не менее двух скрепленных ячеистых структур ГП.17. Способ монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором монтаж ведут последовательным наращиванием блоков ячеистых структур ГП, для чего размещают на грунте опоры устройства для монтажа ГП, подводят под раму устройства базовую ячеистую структуру ГП, подвешивают строповочными петлями ГП к раме устройства, заполняют ячеистую структуру ГП насыпным материалом, например, грунтом, устанавливают на грунт ГП для чего отсоединяют от рамы монтажного устройства строповочные элементы ГП и перемещают монтажное устройство к месту монтажа ячеистой структуры ГП, стыкуемого к базовому ГП.18. Способ монтажа основания магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на подготовленном грунте размещают и закрепляют полученный последовательным наращиванием упругий слой - состоящее из грунтовых модулей - ГП с ячеистой структурой основание, для чего укладывают на указанный грунт ячеистую структуру ГП, размещают инвентарные анкеры в монтажных проушинах, закрепленных на одной из сторон ячеистой структуры ГП, погружают инвентарные анкеры в грунт, для формирования ячеистой структуры ГП прикладывают тяговое усилие к противоположной указанным анкерам ее стороне, в проушины этой стороны вставляют инвентарные анкеры и не снимая тягового усилия погружают инвентарные анкеры в грунт, заполняют насыпным материалом ячейки ГП, при этом наращивание основания ведут путем размещения смежных грунтовых модулей, с попарным размещением концевых вершин смежных контурных ребер ячеистых структур смежных ГП напротив друг друга.19. Способ по п.18, в котором инвентарные анкеры погружают в скважины, для чего предварительно с заданным шагом в грунте выполняют соответствующие положению ГП ряды скважин.20. Способ по п.18 или 19, в котором попарно увязывают анкеры, фиксирующие смежные стороны ячеистых структур стыкуемых ГП.21. Основание магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на грунте или на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается полученный последовательным наращиванием упругий слой, состоящий из грунтовых модулей - ГП с ячеистой структурой, заполненной сыпучим материалом, например, грунтом, и размещенный на упругом слое, по меньшей мере, один дополнительный упругий слой ГП, ячеистая структура которого заполнена сыпучим материалом, например, грунтом.22. Основание по п.21, в котором на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается уложенный по периметру основания сплошной или сплошной с образованными продухами теплозащитный экран.23. Основание магистрального трубопровода, его крановых узлов и подключений, в котором на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается полученный последовательным наращиванием упругий слой, состоящий из грунтовых модулей - ГП с ячеистой структурой, заполненной сыпучим материалом, например, грунтом, и размещенные на упругом слое по его контуру ряды дополнительных ГП, ячеистая структура которых заполнена сыпучим материалом, например, грунтом, при этом ограниченное рядами дополнительных ГП пространство также заполнено сыпучим материалом, например, грунтом.24. Основание по п.23, в котором на предварительно уложенных и закрепленных на поверхности грунта полотнищах геотекстильного материала размещается уложенный по периметру основания, сплошной или сплошной с образованными продухами теплозащитный экран.25. Устройство для монтажа образующих основание МТ ячеистых структур грунтовых модулей - ГП в котором для обеспечения натяжения ячеистой структуры ГП и ее фиксации в монтажном положении рама снабжена стержнями, крепление стержней к раме обеспечивает возможность введения стержней в ячеистую структуру ГП и извлечение стержней из ячеистой структуры, в том числе и после ее заполнения сыпучим материалом, при этом расположение стержней на раме соответствует проектному положению контурных ребер заполненной грунтом ячеистой структуры ГП, причем рама снабжена опорами, обеспечивающими изменение положения рамы по высоте.26. Устройство по п.25, в котором рама снабжена средствами ее крепления на стреле грузоподъемной машины.