СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА, ПРОХОДЯЩЕГО В ТАЛЫХ С ОСТРОВНОЙ МЕРЗЛОТОЙ ПРОСАДОЧНЫХ МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ГРУНТАХ Российский патент 2017 года по МПК F16L1/26 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при прокладке магистральных и промысловых трубопроводов, проходящих в талых с островной мерзлотой просадочных многолетнемерзлых (ММГ) грунтах.

Известен метод подземной прокладки трубопроводов в талых с островной мерзлотой просадочных ММГ при абсолютной тепловой осадке 1,5 км и более и длине участка ММГ не более 1,5 км с применением свайных металлических опор (см. статью Горяинова Ю.А. Перспективные технологии строительства трубопровода на слабонесущих грунтах // Труды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. - 2014. - №4. - С. 48-59).

Недостатками данного технического решения являются: большая металлоемкость и дороговизна свайных опор, трудоемкость процесса установки опор, необходимость применения специализированной техники.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является метод прокладки трубопроводов, пересекающих непротяженные участки распространения островной мерзлоты, с применением опор из контейнеров с грунтом (см. статью Ахметова А.Х. Применение грунтовых модулей и контейнеров с грунтом для уменьшения осадки трубопровода, проходящего в просадочных многолетнемерзлых грунтах // Межотраслевой институт «Наука и образование». - 2015. - №9 - С. 5-8). По данному методу при пересечении островной мерзлоты закрепление высотного положения на проектных отметках и уменьшение осадки трубопровода осуществляют путем создания опор из контейнеров с грунтом, расставляемых с определенным шагом.

Недостатком указанного технического решения является укладка контейнеров с грунтом на глубину, превышающую ореол оттаивания мерзлого грунта, что приводит к увеличению затрат на разработку ММГ для устройства выемок под опоры. Другим недостатком является то, что плоскость верхнего основания опоры находится выше верхней образующей трубопровода, что также приводит к увеличению затрат. Длина стороны верней плоскости опоры необоснованно принята 1 м, так как нет необходимости устраивать опору выше по отметкам дна траншеи.

Задачей изобретения является уменьшение затрат при закреплении высотного положения трубопровода, проходящего в талых с островной мерзлотой просадочных многолетнемерзлых грунтах, путем применения пирамидальных опор из мешков с мелким щебнем.

Указанная задача решается тем, что в известном способе прокладки трубопровода на дне траншеи в условиях распространения островной мерзлоты, включающем разработку траншеи, на участках распространения мерзлых просадочных грунтов с определенным расчетным шагом разработку выемок для установки опор, установку опор, укладку трубной плети на опоры, засыпку траншеи, глубину выемок под установку опор выполняют меньше ореола оттаивания мерзлого грунта и определяют расчетным путем исходя из условия прочности трубопровода по зависимости:

где - минимально допустимая высота пирамидальной опоры, м;

h_n - глубина ореола оттаивания многолетнемерзлого грунта под трубопроводом, м;

h_доп - допускаемая деформация трубопровода, м;

S - суммарная просадка многолетнемерзлого грунта, обусловленная тепловым воздействием перекачиваемого продукта, м.

Опора имеет форму правильной четырехгранной усеченной пирамиды, составленной из мешков с мелким щебнем.

Для создания опор, имеющих форму правильной четырехгранной усеченной пирамиды, применяют мешки из полиэфирной ткани.

Плоскость верхнего основания пирамиды находится выше по отметкам дна основной траншеи на величину подсыпки, например, 0,1-0,2 м.

Сторона верхнего основания пирамидальной опоры составляет не менее 1,5 величины наружного диаметра укладываемого трубопровода.

Засыпка выемок для установки пирамидальных опор производится с послойным уплотнением средствами малой механизации.

На фиг. 1 представлен продольный разрез участка трубопровода, пересекающего талые с островной мерзлотой просадочные многолетнемерзлые грунты с применением пирамидальных опор из мешков, заполненных мелким щебнем.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез траншеи трубопровода в месте устройства выемки под опору.

На фиг. 3 представлен поперечный разрез основной траншеи трубопровода.

Позициями обозначено следующее: 1 - трубопровод; 2 - пирамидальные опоры из мешков с мелким щебнем; 3 - минеральный грунт засыпки; 4 - подсыпка мягкого грунта под трубопровод; 5 - выемки для установки пирамидальных опор; 6 – мешки, заполненные мелким щебнем; 7 - основная траншея для трубопровода.

Способ осуществляется следующей последовательностью операций:

- разрабатывается основная траншея 7 для трубопровода 1;

- на участках распространения мерзлых просадочных грунтов с определенным расчетным шагом отрываются выемки 5 для установки опор из мешков 6 с мелким щебнем;

- в разработанные выемки 5 укладываются опоры 2 из мешков 6 с мелким щебнем в форме усеченной правильной четырехгранной пирамиды. Установку опор необходимо выполнять так, чтобы плоскость верхнего основания пирамидальной опоры 2 находилась выше по отметкам дна основной траншеи 7 на величину подсыпки 4, а сторона верхнего основания пирамидальной опоры 2 составляет не менее 1,5 величины наружного диаметра укладываемого трубопровода 1;

- после установки пирамидальных опор 2 производится засыпка выемок 5 с послойным уплотнением средствами малой механизации;

- для исключения повреждения изоляционного покрытия трубопровода 1 производится подсыпка 4 под трубопровод из мягкого грунта;

- на подготовленные опоры 2 укладывается трубопровод 1;

- выполняется присыпка 8 мягким грунтом не менее 0,2 м над верхней образующей трубопровода 1, после чего выполняется засыпка траншеи 7 и выемок 5 минеральным грунтом 3 с образованием валика.

Заявленный способ обеспечивает положение трубопровода на проектных отметках при прокладке в талых с островной мерзлотой просадочных многолетнемерзлых грунтах и снижает тепловую осадку трубопровода до допускаемых значений. При сравнении заявленного способа с прототипом можно отметить следующее:

- при расчете высоты пирамидальной опоры по формуле (1) позволит сократить объемы земляных работ при разработке выемок под установку пирамидальных опор;

- составление опоры из мешков с щебнем в виде правильной четырехгранной усеченной пирамиды обеспечит устойчивость самой опоры и позволит воспринимать большую нагрузку от трубопровода и вышележащих слоев грунта;

- установка пирамидальной опоры таким образом, что плоскость верхнего основания будет находиться выше по отметкам дна основной траншеи на величину подсыпки, позволит исключить установку мешков с щебнем над трубопроводом и тем самым уменьшить объем щебня и затрат на установку опоры;

- выполнение стороны верхнего основания не 1,5 величины наружного диаметра трубопровода обеспечит высотное положение трубы на проектных отметках при возникновении температурных перемещений трубопровода в горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при прокладке магистральных и промысловых трубопроводов, проходящих в талых с островной мерзлотой просадочных многолетнемерзлых (ММГ) грунтах. Обеспечение высотного положения трубопровода на проектных отметках осуществляется путем установки опор, выполненных в виде усеченных правильных четырехгранных пирамид, составленных из мешков из полиэфирных нитей, заполненных с мелким щебнем. Расчет минимально допустимой высоты опоры по предлагаемой зависимости позволит уменьшить объемы земляных работ по устройству выемок для установки опор. Составление опоры из мешков с щебнем в виде правильной четырехгранной усеченной пирамиды обеспечит устойчивость самой опоры и позволит воспринимать большую нагрузку от трубопровода и вышележащих слоев грунта. По сравнению с подземной прокладкой трубопровода на свайных опора применение такого способа прокладки значительно снижает металлоемкость, трудоемкость, не требует применения специализированной техники. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ прокладки трубопровода на дне траншеи в условиях распространения островной мерзлоты, включающий разработку траншеи, на участках распространения мерзлых просадочных грунтов с определенным расчетным шагом разработку выемок для установки опор, установку опор, укладку трубной плети на опоры, засыпку траншеи, отличающийся тем, что глубину выемок под установку опор выполняют меньше ореола оттаивания мерзлого грунта и определяют расчетным путем исходя из условия прочности трубопровода по зависимости:

,

где - минимально допустимая высота пирамидальной опоры;

h_n - глубина ореола оттаивания мерзлого грунта под трубопроводом;

h_доп - допускаемая деформация трубопровода;

S - суммарная просадка многолетнемерзлого грунта, обусловленная тепловым воздействием перекачиваемого продукта.

2. Способ прокладки трубопровода по п. 1, отличающийся тем, что опора имеет форму четырехгранной усеченной пирамиды, составленной из мешков с мелким щебнем.

3. Способ прокладки трубопровода по п. 1, отличающийся тем, что для создания опор, имеющих форму четырехгранной усеченной пирамиды, применяют мешки из полиэфирной ткани.

4. Способ прокладки трубопровода по п. 1, отличающийся тем, что плоскость верхнего основания пирамиды находится выше по отметкам дна основной траншеи на величину подсыпки, например, 0,1-0,2 м.

5. Способ прокладки трубопровода по п. 1, отличающийся тем, что сторона верхнего основания пирамидальной опоры составляет не менее 1,5 величины наружного диаметра укладываемого трубопровода.

6. Способ прокладки трубопровода по п. 1, отличающийся тем, что засыпку выемок для установки пирамидальных опор производят с послойным уплотнением средствами малой механизации.