Способ строительства трубопровода в условиях низких температур Советский патент 1985 года по МПК F16L1/28 

1 Изобретение относится к строительству трубопроводов для газа и нефти, а именно к магистральным трубопроводам, прокладываемым в труднодоступных районах в холодный, период года. Целью изобретения является повышение надежности трубопровода путем обеспечения равномерного его удлинения при нагреве. На фиг. 1 изображена схема строи тельства трубопровода согласно изоб ретению; на фиг. 2 - графики, характеризующие режим нагрева трубопровода при его засыпке грунтом, на фиг. 3 - графики, характеризующие скорость понижения температуры грунта в отвале и глубину проникновения температурного воздействия атмосферы и в грунт. Цикл строительства трубопровода следующий. Трубопровод 1 (фиг. 1) сваривают в плети. Затем осуществляют выемку грунта 2 с образованием траншеи 3. Траншею и вынутый грунт засыпают слоем снега 4. После окончания мон тажа плети ее укладывают в траншею 3 и присыпают слоем 5 грунта толщиной 0,1-0,2 MI и слоем 6 снега. После выдержки до выравнивания тем пературы плети и слоя5 грунта осуществляют нагрев трубопровода до рабочей температуры, сварку кон цов плетей и окончательно засыпают трубопровод грунтом 7. На фиг. 2 по горизонтали отложена продолжительность отогрева трубопровода, по вертикали- достига мая в конце отогрева температура, а кривые соответствуют различной продолжительности периода между рытьем и обратной засыпкой траншеи На фиг. 3 по горизонтали отложе но время, а по вертикали - темпера тура отвала (кривая I) и координат фронта охлаждения грунта (кривая Ц Из фиг. 2 следует, что интенсив ность отепления непосредственно зависит от продолжительности нарушения естественного температурного поля массива грунта и отвала. При этом наибольший эффект (максимальное отепление за минимальный срок) достигается при минимальном нарушении естественного теплового состояния грунта. Причем (как пока зывают расчеты) время достижения 52 телом трубы максимального значения практически пропорционально времени оголения массива. Время между открытием траншеи и укладкой плети с ее последующей засыпкой должно составлять не более 25 ч. При ограничении продолжительности периода воздействия низких температур на поверхность траншеи и вынутый грунт (отвал) до 25 ч и температуре грунта на глубине заложения трубы на уровне минус имеется принципиальная возможность отогрева стенокгазопровода примерно за этот же период до минус 12-16 С даже в самых жестких условиях Крайнего Севера. При этом для снятия температурных напряжений необходимо обеспечить возможность перемещения трубопровода при его отогреве. Для этого сначала проводят лишь частичную засыпку трубопровода и траншей (на период его отогрева) . Чтобы не увеличить при этом (по сравнению с полной засыпкой) охлаждающего воздействия атмосферы, т.е. чтобы не снизить темп отогрева трубы, сверху проводят дополнительную подсыпку снегом (при наличии) или укладывают искусственное теплоизоляционное покрытие в виде матов. Из условиясохранения тех же темпов отогрева, что и при полной засыпке грунтом, толщина .слоя снега доляиа приниматься равной 0,05-0,1 м. Толщина слоя снега 0,05 м по своим теплоизолирующим свойствам эквивалентна матам из искусственных теплоизолирующих материалов и обеспечивает надежное предохранение массива грунта от примерзания в течение времени выдержки (до 25 ч), необхо,димо для прогрева плети до температуры грунта. Создание слоя снега толщиной более 0,1 м нерентабельно, так как время проникновения тепловой волны через слой снега такой толщины превышает время выдержки плети трубопровода. Величина частич7 ной засыпки трубы и траншеи грунтом обеспечивающая перемещение трубы при ее отогреве, зависит- в общем случае и от вида грунта и от длины плетей. Исходя из необходимости сохранения (минимального снижения) существующих темпов строительства для характерных грунтовых условий при длине плетей 200-500 м частич3ная засыпка должна проводится на 0,1-0,2 м выше верхней образующей трубопровода.

П р и м е р. В холодный период года (при температурах воздуха до минус ЗО-АО С) осуществляют монтаж .плетей трубопровода 1 из отдельных труб, образование траншеи путем выемки грунта 2, например., роторным экскаватором и сваливание его на бровку траншеи (отвал). Зате с минимальным разрывом между моментом окончания рытья траншеи 3 (не позже, чем через 25 ч) уклады вают отрезки плетей в траншею и одновременно присыпают их грунтом. Для этого непосредственно вслед за укладочной колонной вдоль отвала пускают роторный экскаватор, осуществляющий частичную выемку грунта отвала и соответственно частичную присьтку труб. Е.сли разрыв между моментом окончания рытья траншеи и укладкой плети относительно велик, транп еи и отвал присыпают слое снега 4 толщиной 0,05-0,1 м, обрат ззгющего. естественную теплоизоляцию и снижающего в 1,5-1.; 7 раза скорост охлаждения грунта в траншее и отвале. Снег, например, сгребают с окружающего пространства снегоочистителем или бульдозером. Ту же операцию осуществляют после укладки плети в траншею и ее частичной присыпки грунтом 5 и снегом 6. В случае отсутствия снега теплоизоляцшо осзпцествляют искусственными теплоизоляционными материалами, например матами стекловолокна, мхом, лапнико

После этого выдерживают плети до момента выравнивания температуры плети и грунта, что определяют термометрами, термопарами или расчетным путем по монограммам, и затем при необходимости осуществляют дополнительный нагрев плетей, их сварку и их окончательную засыпку грунтом 7.

При выполнении всех перечисленных операций выемку грунта целесообразно производить после сварки плетей и осуществлять их немедлен35. 4 .

ную укладку, что в максимальной степени позволит использовать теплоаккумулирующую способность грунта

и сократит время вьтолнения операций. Укладка плети ранее, чем через 1 ч нежелательна, так как возможны осыпания грунта стенок траншеи, обычно проявляющиеся в течение 0,1 ч. Осыпание грунта под

укладываемую плеть может потребовать ее повторного подъема и тем самым снизить эффективность строительства трубопровода.

Укладка плети позже, чем через

25 ч при условии строительства в северных районах не гарантируется, что температура плети после укладки достигнет температуры минус 15-17Рс. При этом потребуются дополнительные

затраты на искусственный подогрев трубопровода, что приведет к снижению эффективности строительства.

Присыпка грунтом на толщину менее 0,1 м не создает достаточного

теплоизолирующего эффекта. В частности из фиг. 2 следует, что присыпка меньшей толщины понизит свою температуру до температуры атмосферы за несколько часов. Это

приведет к необходимости применения дополнительной теплоизоляции матами, что потребует затрат и снизит эффективность строительства трубопровода.

Присыпка грунтом толщиной более 0,2 м при достаточной теплоизолирующей способности создает значительное защемление трубопровода. При

этом даже при его отогреве до температуры грунта для обеспечения подвижки потребуется дополнительный искусственный подогрев, что снизит эффективность строительства. Выдержка поСле присыпки до выравнизания температур плети и грунта обеспечивает максимальное использование теплог ккумулирующей способности грунта и, тем самым, повьжгает эффективность строительств за счет

обеспечения равномерного нагрева , и подвижки плети и сокращения затрат на искусственный подогрев. ITvytune -L - .--.. . „-.

СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОЛА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, включающий выемку грунта под траншею с образованием отвала. монтаж плетей трубопровода из.отдельных труб, укладку плетей в траншею с зазорами между их торцами, засыпку плетей грунтом, нагрев плетей до выборки зазоров, сварку плетей и засыпку, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности трубопровода путем обеспечения равномерного его удлинения. при нагреве, укладку плетей ведут непосредственно после выемки грунта, затем покрывают плети сверху термоизолирующим материалом, а засыпку сваренных плетей осзтцествляют после выравнивания температуры труS бы и прилегающего слоя грунта. (Л