Способ прокладки подводного трубопровода Советский патент 1983 года по МПК E02F5/10 F16L1/00 

(54) СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относитх;я к строительству в частности к строительству подводных перекоцов магистральных труботфовоаов через водные преграаы. Оно может быть также использовано в nrnpoTexHifneckoM строительстве. Известен способ прокладки подводного трубопровода, вкШэчаюший разработку подводной траншеи и протаскивание в эту траншею трубопровода посредством троса от тягового механизма, устанавливаемого на противоположном берегу Cl Однако в указанном способе процесс разработки траншеи всегда предшествует гфоцессу протаскивания в нее Трубопровода. Между этими видами работ существует разрыв по времени от нескольких недель до нескольких месяцев. За это время тр)зшиея заносится настолько, чтх переп протаскиванием трубопровода требуется ее повторная, частичная либо полная, разработка земснарядом. Из-за этого способ и разработка подводной транше получается дорогостоящим и трудоемким. Нешболее близким к предлагаемому является способ прокладки подводвого трубопровода, включакмдий разработку подводной траншеи земснарядом и протаскивание в траншею трубопровода посредст вом троса 23. Недостаткам известного способа является большие отклонения эемснаряца JJ.-3 м) при разработке траншеи за боко-. вые кромки дна на каждой стороне, поскольку ориентация земснаряаа проязводится багермейстером визуально по 1-5 бередовым створам, показывающим ось и боковые кромки верха и низа tpane«-i цецаальной траншеи, В процессе укладкн тягового троса на дно готовой траншеи происходит его смещение от оси траншеи нз-за отклонений судна, укладывающего трос от осевого створа, действия течения, зацепов за неровности дна. Величина этих отклонений более всего зависит от общей длины перехода и в практике измывается от 0,5 до Ю м. Занесение речкъгмк наносами дна готовой траншеи со стороны керхового огкоса определяется мутностью речного потока и 1тродолжнтелъяостью действия течения, определяемого с момента окончания разработки до начала протаскивания в нее трубопровода. Обьр1Но это время принима ется в гфеделах 1--2 недель. Уширение . дна траншеи тфи проектировании на велич ну указанных запасов резко отражается на увеличении объ&ла разработки в ней грунта и продолжительности строительства. Цель изобретения - повышение произ водительности работ и точности прокладк трубопровода в створе перехода. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прокладки подводного трубопровода, включающему разработку подводной траншеи замснарядом и протаскивание в траншею трубопровода посредством троса, концы троса закрепляют на одном берегу соответственно на двух тяговьсс механизмах, предварительно пропустив трос через направляющие зем1снаряда и оголовок трубопровода, а про(гаскивание трубопровода осуществляют одновременно с разработкой траншеи впе реди идущим земснарядом, перемеяцающим ся по тому же тросу. На фиг. I изображена прокладка подводного трубопровода на переходе через водную преграду, общая схема; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг 3 разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - схема устройства заглубляемьпс направлякшшх троса, укрепленных на корпусе земснаряда или плашкоуте, узел I на фиг. 3. Симметрично оси перехода на левом берегу водной преграды установлены на береговых анкерных опорах два тяговых механизма - лебедки I, ка которых свои ми концами закреплен трос 2, огибаю- щий земснаряд 3, плащкоут 4, с помощь смонтированных на них направляющих 5, и на правом берегу водоема - тяговая направляющая 6 на оголовке трубопровод 7, подготовленного к протаскиванию. Прокладку подводного трубопровода осуществляют в следующем порядке, В начале на обоих берегах перехода имеющимися сухопутными от|эывают приурезные надводные участки а траншеи, примыкающие к подводному п реходу. Одновре енно земснарядом траншейным способом-разрабатывают короткнй начальный участок б подводной траншеи, 1фиктыкающей к правому берегу, дли ной в 2-3 раза превышающей длину земснаряда. При разработке этого участка продольггую ось земснаряда совмещают с береговым створом оси подводного перехода. Глубина опускания зеба наконечника при разработке начального б и основного с участков подводной траншеи назначается ниже проектного дна на каждом коротком отрезке траншеи длиной 501ОО м из расчета равенства площади поперечного сечения мгновенной транщеи во разработки и площади ее установившегося поперечного сечения с проектной отметкой дна после отсьшания боковых откосов. С окончанием разработки приурезных надводных участков а и подводного участка б на левом берегу симметрично оси подводного перехода на расстоянии ширины корпуса плашкоута 4 за границей участи ка а устанавливают на анкерньк опорах две тяговые лебедки 1. В это время вблизи уреза воды левого берега с помощью рабочих якоркь:;; л- бедок устанавливают плашкоут 4 таким образом, чтобь; его продольная ось совместилась с береговь м створом оси подводного перехода. По окончании разработки участка б земснаряд 3 для продолжения разработки подводной траншеи перехода на основном участке с разворачивают на 180° в сторону левого берега с помощью мотозавоз- ни и оперативных якорных лебедок земснаряда. Продольную ось земснаряда 3 при этом, как и продольную ось плашкоута 4, совмещают с береговым створом оси подводного перехода. Предварительно для связи с тяговым тросом 2 на боковых. сторонах земснаряда 3 и плашкоута 4 должны быть смонтированы на максимально возможном рассгояяии друг от друга по две направляющих 5 и одна Т51говая направляющая 6 на оголовке первой плетя трубопровода 7, подготовленного для протаскивания на правом берегу водоема. Далее тяговый трос 2, используя могозавозню, J пропускают через тяговую заправляющую б гсяовка трубопровода 7 и затем поочередно правый и левый концы троса пропускают соответственно через правые и левые боковые направляющие 5 земснаряда 3 и плашкоута 4 и закрепляют на барабанах тяговых лебедок I. Затем, после предварительного натяения троса 2 лебедкамн I, в работу вклюают oднoвpeмeнвo Jэбe тятовые пебед- и 1 и земснаряд 3. Скорость протаскиваия трубопровода 7 лебедками I с помошью тягового гроса 2 устанавливают не более скорости парамешення замснаряда 3 в процесса разработки одиночной гр шеи траншейным способом. Земснаряд 3 при разработке траншеи с помощью нап равляющих 5 находится в постоянном кон jraKTO с двумя ветвями вытянутого по оси подводного перехода тягового троеа 2, Направляющие 5, установленные на земснаряде 3 и плашкоуте 4, обеспечивают безопасность плавания судов и стабильность нетяжения провисающих ветвей тягового троса 2. Их отклонение под дейсвием течения от продольной оси подводного перехода должно компенсироваться с помощью установленных на земснаряде оперативных и становых лебедок, способных воспринимать при перемадении снаря да по оси траншеи усилие, создаваемое течением на корпус снаряда и ветви троса. При поддержании скорости разработки траншей земснарядом одинаковой или близ кой скорости протаскивания в нее трубопровода отклонения по тачанию провисаюших ветвей тягового троса не оказывают существенного влияния на отклонение разрабатываемой траншеи от продольной оси перехода, так как при этом земснаря вместе с трубопроводом как бы выполняет роль тяжелого груза, перемещаемого по дну траншеи изогнутым по течению тя говым тросом, прижатым ко дну траншеи трубопроводом. Фактические отклонения оси траншеи от оси перехода не могут оказать заметного влияния на поперечные размеры и объем траншеи, а также на положение в ней трубопровода, так как ее разработка производится траншейным способом, а протаскивание трубопровода на ее ось выполняется тяговым тро сом, огибающим земснаряд. Поперечный профиль траншеи и ее продольный уклон на участка с при разработ ке земснарядом регулируют изменением заглубления грунтозабЬрного органа земснаряда, также как на участке б. По мере разработки, траншеи и приближения земснаряда 3 к плашкоуту 4 кеобходи. мость в последнем отпадает. Плашкоут 4 при этом отводят из зоны перехода, освободив тяговый трос 2 от связи с его боковыми направляющими 5. Земснаряд 3 по окончании разработки траншеи на урезе левого берега также отводят из зоны перехода, освободив трос 2 на корпусе снаряда из боковых направляющих 5, После отвода земснаряда 3 лебедками I протаскивают трубопровод 7 на учасок а приурезной береговой траншеи. Зйпасовку тягового троса 2 в роликоую направляющую 5 и тяговую направяющую 6 или его освобождение произодят вручную. Для этой операции стойка аждой направляющей 5 на земснаряде 1 плашкоуте поднимается грузоподъемные механизмом на уровень борта, где пово ротная обойма 8 с опорным роликом 9 открывается подъемом вверх поворотной планки Ю замка, закрываемого болтом. Прокладка по предлагаемому способу подводного трубопровода диаметром до t42O мм осуществляется аналогично выше описанному. Плашкоут 4 с направляющими 5 применяют при общей длине подводного перехода более t км. В таких случаях при необходимости повышения тягового усилия для протаскивания .трубопровода каждая ветвь троса до подключения к тяговым лебедкам на участке между земснарядом и плашкоутом может быть дополнительно пропущена через ролики двух полиспастов, закрепленных вместо ролика Haijgoворотной обойме направляющей 5 зe лcнaряда 3 и плашкоута 4. Во избежание по«л мех судоходству направляющие с роликовой опорой или по.тиспастом на земснаряде и плашкоуте должны иметь возможность заглублениг на необходимую глубину. Для реализации предлагаемого способа необходимы две тяговые лебедки с анкер- , ными опорами, земснаряд (землесосный, либо многочерпаковый, одночерпаковый ), и в отдельных случаях плашкоут либо баржа. Удаление г :унта при разработке подводной транше-д землесосным снарядом производится оефулироваииам грунта в приурезные подводные отвалы, примыкающие к берегам. По окончании протаскивания трубопровода в траншею и проварки качества его строительства производится замыв траншеи грунтом, рефулируемым том же земснарядом из возведенных приурезных отвалов. При засьшке траншеи пульпа сбрасывается на поверхность водоема над верхней кромкой траншеи с таким расчетом, чтобы она, опускаясь, под действием течения попадала на середину засьшаемой траншеи. При использовании черпаковых снаряде уцалениа грунта в отведенные подводные отвалы производится самоходными саморазгружающимися шаландами. Их загрузка

710024668

грутггом Б лпол 1яется продвижением каж-На первом этапе производят; следую-

дои шаланды тросовой лебедкой вдоль бор-щие работы: разбивку осевого створа пере

та работающего земснаряда. При засыпкехода; планировочные работы; разработку

траншеи с уложенным грубопроводом грунт .береговых унасгков траншеи; монтаж рельзаб1фается из возведенных отвалов тем 5оового пути со спусковой дорожкой; сборже земснарядом и возвращается шаланда-ку 5,5 плетей (их опрессовку поп давлеми в траншею. Раскрытие шаланд при опорожнении грунта в траншею производится

также над ее верхней бровкой, чтобы под действием течения он попадал в траншею В качестве примера рассмотрим техно логюо укладки подводного трубопровода да)шым способом диаметром 1О2О - 2О м через водную преграду по трассе магистрального газопровода. Ширина зеркала воды по оси перехода 356О м, максимальная глубина 28,5 м. Скорость течения в период строительства у поверхности 0,4 м/с, у дн О,1 м/с. Длина .1рубопровода, укладь ваемогонацна.подвод ной траншеи, 23ОО м (на глубинах до 20 м) и на дно водоема 1476 м (с глубинами более 2О м), Трубопровод изолируется Полимерной липкой лентой с оберт кой двумя слоями бризола. Балластировка выполняется чугунными грузами 2068 шт весом по 1,1 т. Трубопровод.собирается из 5,5 плетей по ТОО м, полностью подготрвленньгх для стыковки и протаскивания. Для их изготовления и оборудования на правом берегу подготавливается необходимая монтажная площадка. А для спуска с нее изготовленных плетей в воду разрабатывается приурезный береговой участок траншеи, где по направлению оси перехода монтируется рельсовый путь спусковой дорожки с горизонтальным участком ТОО м и наклонным 100 м. На нем с интервалами 15 м размешают 43 спусковые тележки, несушие по одной опоре для подвески к ним готовой плети трубо, провода. Для спуска в воду каждая плеть на длине 65 О м подвешивается к опорам тележек с помощью шести трубоуклад чиков, три из которых поддерживают хвостовую часть плети длиной 5О м во время спуска. На каждой боковой .стороне земснаряла и баржи-площадки должны быть смонтированы по две направляющие для тягового троса, опускаемые после заправки с них троса под воду на глубину до 3 м. Баржа-площадка для пере.1ещения в створе переходу оборудования двумя становыми и четырьмя папильонажнымн лебедками с тяговым усилием до Т т. Строительство подводного перехода осуществляется в два этапа.

вием 7О атм, очистку, изоляцию, футеровку, балластировку); заготовку оголовка с блоком на усилие 2ОО г; установку на левом берегу симметрично оси перехода 4ia расстоянии равном ширине корпуса баржи-площадки двух тяговых лебедок с анкерными опорами на усилие 1ОО т и двух вспомогательных лебедок; заготовку 8 км тягового троса диаметром 56 мм, отрезками по I км с соединительными звеньями. На втором этапе производят работы по разработке земснарядом у правого берера приурезного участка подводной траншеи длиной 2ОО-ЗОО м в направлении от фарватера к правому берегу; переводу земснаряда на левую крогугку разработанного участка с раскладкой якорей папильонажных и становых: лебедок с целью продолжения разработки траншеи к левому берегу; установке баржи-плошадки в створе перехода с помощью якорей папильонажных и становых; лебедок на расстоянии 1 км от земснаряда; прокладке тягового троса с помощью мотозавозни и буксира по дну перехода с вводом троса в боковые направляющие баржи-площадки, земснаряда и направляющую оголовка, приваренного к первой плети трубопровода; поочередному монтажу и протаскиванию лебедками с-тяговым тросом диаметром 56 мм готовых плетей в траншею, разрабатываемую впереди идущим земснарядом, перемешаклдимся по тому же тросу. На каждую плеть для снижения отрицательной плавучести с IT6 до 37,1 кг/п.м на спусковой дорожке навешивается 6-7 понтонов грузоподъемностью 15 т, накачанных воздухом под давлением 3 атм. Понтоны изготавливаются из трех труб диаметром 1220 мм. В процессе протаскивания производят обтяжку тросов и трубопровода. Для этого усилие в тросах повышают ступенями с интервалом в 10 г через каждые 5-10 мин. Скорость протаскивания трубопровода на участках с разработкой траншеи 0,3-О,5 м/мин, на участках без разработки - 3-10 м/мин. Во время протаскивания каждой плети плавучие тележки спусковой дорожки автоматически отстегиваются в конце спуска над заполненным водой приямком, откуда они извлекаются для повторного использования трубоукладчиком и автокраном, устанавливаемым на противоположных сторонах приямка. Одновременно с протаски- $ ванием трубопровода тяговыми лебедками впереди него с такой же скоростью земснарядом разрабатываетс;я подводная траншея, а баржа-площадка, как и земснаряд. иеремешается боковыми направляющими по тш овому тросу с помощью становых и папильснажных лебедок ло рси перехода к левому берегу, сохраняя дистанцию в t км до земснаряда, используемую в это время в качестве судового хода« Темп прокладки одной плети длиной ТОО м с попутной разработкой траншеи 3 сут из которых 2 сут затрачивается н протаскивание и разработку траншей, а сутк на установку спусковых тележек, уклацку в ник очереаной плети, подвешивание разгрузочных понтонов, сварку и обработку cTbiKa. По известному способу, без разработки траншеи темп прокладки одной плети длиной 350 м - двое суток. Общая продолжительность строительства подводного перехода по предлагаемому способу 55 сут, что ускоряет строительст во прокладки подводного трубопровода в 1,9 раза.о Использование предлагаемого способа на переходах через водоемы дополняет визуальный способ ориентирования при разработке траншеи землеройным снарядом и протаскивания .в нее готового трубопровода, вызывающий необходимость разработки траншеи с значительными запа сами она, является более надежным и точным способом ориентирования по тя вому тросу, вытянутому cHMMetpH4Ho оси переходи в две параллельные линии, кото10О246610 рые становятся одновременно направляюnuoviH ориентирами для земснаряда и прокладываемого трубопровода, позволяет цикл работ по разработке подводной траншей и протаскиванию в нее готового трубопровода вьшолнять без сушественных отклонений от продольного створа перехода и совместить их в единый технологический процесс, исключающий необходимость разработки траншеи с запасами по .цшрине дна, что значительно понижает объемы подводных зе {ляных работ, сбк-i рашает сроки и стоимость их произвол ства при строительстве подводных пере- ходов магистральных трубопроводов. Формула изобрет е н и я Способ прокладки подводного трубопровода, включающий разработку подводной траншеи земснарядом и протаскивание в траншею трубопровода посредством троса, отличающийся гем, что, с целью повышения производительности работ и точности прокладки трубопровода в створе перехода, концы троса закрепляют на одном берегу соотвегствек- но на двух тяговых механизмах, предварительно пропустив трос через направляющие земснаряда и оголовок трубопровода, а протаскивание трубопровода осуществляют одновременно с разработкой траншеи впереди идущим земснарядом, перемещающимся по тому же тросу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 796605, кл. F 16/ L 1/00, 1978. 2.Левин С. И. Подводные трубопроводы. М., Недра, 1970, с. 183-186.