КОМПЛЕКТ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ДЛЯ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2009 года по МПК F16L1/00 

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при прокладке трубопровода, транспортирующего продукт с отрицательной или переменной во времени температурой в условиях обводненной тундры и болот Севера страны.

Известно, что строительство в северных районах, особенно в районах с сезонно-талыми и вечномерзлыми грунтами (ВМГ), характеризуется огромным 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.

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.

Известно земляное полотно для прокладки трубопроводов в зоне вечной мерзлоты, содержащее отсыпанную на вечномерзлый грунт без повреждения мохорастительного слоя насыпь, уложенные в нее трубопроводы, отсыпанные бермы и обустроенное на части насыпи дорожное покрытие. Указанную часть насыпи в дальнейшем используют как автодорогу, например, технологическую для обслуживания и ремонта трубопроводов, уложенных в насыпи.

Для повышения эксплуатационной надежности за счет исключения растепления вечномерзлых грунтов в основании насыпи создают теплоизоляционный экран, отделяющий часть насыпи с трубопроводами от технологического проезда, при этом теплоизоляционный экран расположен вертикально и ниже подошвы земляного полотна в зоне вечномерзлых грунтов (см. SU 1700971 А1, 20.09.1995).

Недостатком известного решения является неравномерное растепление основания насыпи и ее осадка, которая происходит независимо от осадки трубопровода. Известно, что в таких условиях первоначально насыпь опускается совместно с трубопроводом, но с некоторого момента времени вследствие возникновения в трубопроводе растягивающих усилий он замедлит поперечное перемещение и, в конце концов, прекратит его. Если к этому моменту осадка грунтов не прекратиться, то начнется обтекание трубопровода грунтом насыпи, трубопровод оголится или провиснет. При этом следует учитывать температурные напряжения, возникающие в трубопроводе за счет разности температур при его монтаже в зимний период времени и температуры трубопровода при растеплении грунтов.

Известен способ транспортирования природного газа в условиях Крайнего Севера, в котором 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 способ транспортирования природного газа по подземному газопроводу, проложенному на вечномерзлом грунте (ВМГ) с использованием теплоизоляционного экрана, заключающийся в том, что регулируют процесс протаивания - промерзания грунта охлаждением газа по синхронно изменяющейся температуре воздуха со сдвигом по амплитуде, равной среднегодовой температуре атмосферного воздуха (SU 504044 A, 22.03.1976).

Указанное техническое решение является наиболее близким к заявленному изобретению.

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.

Все вышесказанное говорит о том, что переход к эффективному строительству магистральных трубопроводов (МТ) в сложных природных условиях требует создания принципиально новых технологий.

Заявленное изобретение решает задачу создания средства для прокладки магистрального трубопровода на территории распространения вечномерзлых грунтов с различным рельефом местности и обеспечивающего сохранение мохорастительного покрова почвы, устраняющего растепление вечномерзлых грунтов на участке прокладки подземного МТ сохранением гидрологического режима местности.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение надежности магистрального газопровода при его прокладке в районах с распространением вечномерзлых грунтов, а также сохранение экологии в указанных районах.

Указанная задача решается тем, что комплект теплозащитный для подземного трубопровода (далее по тексту Комплект) содержит противоэрозионный, теплозащитный и защитный экраны, при этом теплозащитный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из теплоизоляционного материала, длина теплозащитного экрана составляет не менее суммы размеров поперечного трубопроводу размера нарушенного при его прокладке грунта и удвоенной глубины сезонно талого слоя, при этом противоэрозионный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из геотекстильного материала, способного к фильтрации поверхностных вод, размеры противоэрозионного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана, а защитный экран выполнен в виде набора малоразмерных геомодулей, ячеистая структура которых заполняется насыпным материалом, например грунтом, при этом размеры защитного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана.

В частном случае выполнения Комплекта полотнище теплозащитного экрана выполнено из полос теплоизоляционного материала, соединенных преимущественно длинными сторонами и скрепленных встык или внахлест.

При этом скрепление полос теплоизоляционного материала выполнено посредством сварки в виде клеевого соединения или посредством клеящих лент.

Для фиксации Комплекта на период строительства противоэрозионный, теплоизоляционный и защитный экраны снабжены расположенными по их длинным сторонам проушинами.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения полотнище теплозащитного экрана выполнено, по меньшей мере, двухслойным.

Прокладку МТ на сезонно-талых грунтах осуществляют в траншее с засыпкой ее местным грунтом после укладки на дно траншеи забалластированного согласно проекту МТ с образованием грунтового валика (шапки) над траншеей. Грунт засыпки формируют посредством прогрева его паровыми иглами. Перекрывают грунтовый валик над траншеей и примыкающую с обеих сторон траншеи дневную поверхность грунта противоэрозионным экраном - полотнищами геотекстильного материала. В случае необходимости закрепляют полотнища посредством проушин, расположенных по длинной стороне полотнищ. Укладывают на них теплозащитные экраны, для защиты которых от воздействия солнечной радиации, осадков, перепада температур и закрепления размещают на теплозащитном экране малоразмерные геомодули, ячейки которых заполняют местным грунтом. Теплозащитный и защитный экраны при необходимости (например, при сильном ветре) крепят посредством штырей. В заполняющий ячейки малоразмерных геомодулей грунт сеют семена однолетних или многолетних трав или их смесь.

Теплозащитный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из теплоизоляционного материала, длина теплозащитного экрана составляет не менее суммы размеров поперечного трубопроводу размера нарушенного при его прокладке грунта и удвоенной глубины сезонно талого слоя. Полотнище теплозащитного экрана выполнено из полос теплоизоляционного материала, соединенных преимущественно длинными сторонами и скрепленных встык или внахлест посредством сварки, в виде клеевого соединения или посредством клеящих лент. Полотнище теплозащитного экрана выполнено одно-, двух- или многослойным. Теплофизические свойства теплозащитного экрана обеспечивают наличие поверхностного слоя грунта под полотнищами комплекта с температурой 0-1 град. С, что позволяет поверхностному слою грунта фильтровать поверхностные и подповерхностные воды, при этом грунт засыпки в валике не является препятствием для грунтовых вод. Полотнища противоэрозионного и теплозащитного экранов укладывают внахлест так, что располагаемые выше по уклону полотнища накрывают нижерасположенные по уклону полотнища. Края полотнищ теплозащитного экрана могут быть соединены, например, тепловым нагревом.

Противоэрозионный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из геотекстильного материала, способного к фильтрации поверхностных вод, размеры противоэрозионного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана.

Защитный экран выполнен в виде набора малоразмерных геомодулей, ячеистая структура которых заполняется насыпным материалом, например местным грунтом, при этом размеры защитного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана.

Предлагаемое изобретение обеспечивают защиту сезонно-талого слоя от растепления за счет теплообмена между транспортирующим холодный газ трубопроводом и грунтом. Теплоизоляционный экран осуществляет защиту поверхностного слоя грунта от растепления и имеет ширину (поперечный трубопроводу размер), закрывающий нарушенный при строительстве поверхностный слой, но не менее мощности сезонно-талого слоя грунта.

Использование теплоизоляционных материалов исключает теплообмен между «трубопроводом», грунтом засыпки и атмосферой, а также защищает от растепления зоны грунта, примыкающие к траншее, что устраняет оплывание и разрушение берм траншеи. Теплозащитный экран предохраняет от растепления находящийся под ним и вокруг трубопровода мерзлый грунт.

Расцеплению подвергается незначительный слой грунта, прилегающий к теплозащитному экрану снизу. Вода, образовавшаяся от растаявшего в этом слое льда, вследствие термодиффузии просачивается к фронту промерзания и замерзает, не приводя к пучению или всплытию трубопровода.

Использование полотнищ геотекстильного материала для защиты теплоизоляции обеспечивает ее защиту от набухания, потери теплофизических свойств и разрушения. Использование противоэрозионного экрана позволяет создать искусственное основание, компенсирующее неровности микрольефа, и обеспечивает равномерное распределение нагрузки на грунт, а также фильтрацию воды.

Использование георешеток, ячейки которых заполнены местным грунтом, исключает использование дефицитного минерального грунта и обеспечивает защиту грунта насыпи и примыкающих к траншее участков дневной поверхности грунта от оплывания и размыва.

Посев семян однолетних трав в заполняющий ячейки георешеток грунт обеспечивает быстрое закрепление корневой системой трав поверхности указанного грунта, а корневая система многолетних трав обеспечивает сохранение поверхностного слоя от размыва и разрушения на весь срок действия трубопровода.

Изобретение обеспечивает высокое качество и надежность сооруженного МТ и исключает нарушение экологических параметров окружающей среды в процессе строительства МГ.

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при прокладке трубопровода, транспортирующего продукт с отрицательной или переменной во времени температурой в условиях обводненной тундры и болот Севера страны. Комплект содержит противоэрозионный, теплозащитный и защитный экраны. Теплозащитный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из теплоизоляционного материала. Длина теплозащитного экрана составляет не менее суммы размеров поперечного трубопроводу размера нарушенного при его прокладке грунта и удвоенной глубины сезонноталого слоя. Противоэрозионный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из геотекстильного материала, способного к фильтрации поверхностных вод. Размеры противоэрозионного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана. Защитный экран выполнен в виде набора малоразмерных геомодулей, ячеистая структура которых заполняется насыпным материалом, например грунтом. Размеры защитного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана. Обеспечивает качество и надежность трубопровода, исключает нарушение экологических параметров окружающей среды в процессе строительства. 6 з.п. ф-лы.

1. Комплект теплозащитный для подземного трубопровода, содержащий противоэрозионный, теплозащитный и защитный экраны, в котором теплозащитный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из теплоизоляционного материала, длина теплозащитного экрана составляет не менее суммы размеров поперечного трубопроводу размера нарушенного при его прокладке грунта и удвоенной глубины сезонно талого слоя, при этом противоэрозионный экран выполнен в виде рулонированного гибкого полотнища из геотекстильного материала, способного к фильтрации поверхностных вод, размеры противоэрозионного экрана составляют не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана, а защитный экран выполнен в виде набора малоразмерных геомодулей, ячеистая структура которых заполняется насыпным материалом, например, грунтом, при этом размеры защитного экрана не менее соответствующих размеров теплозащитного экрана.2. Комплект по п.1, в котором полотнище теплозащитного экрана выполнено из полос теплоизоляционного материала, соединенных преимущественно длинными сторонами и скрепленных встык или внахлест.3. Комплект по п.2, в котором скрепление полос теплоизоляционного материала выполнено посредством сварки.4. Комплект по п.2, в котором скрепление полос теплоизоляционного материала выполнено в виде клеевого соединения.5. Комплект по п.2, в котором скрепление полос теплоизоляционного материала выполнено посредством клеящих лент.6. Комплект по п.1, в котором для фиксации на период строительства противоэрозионный, теплоизоляционный и защитный экраны снабжены расположенными по их длинным сторонам проушинами.7. Комплект по п.1, в котором полотнище теплозащитного экрана выполнено, по меньшей мере, двухслойным.