Технологические схемы строительства трубопроводов в нормальных условиях

Строительство трубопровода на равнинной местности (группа 1), сложенной плотными грунтами, осуществляется наиболее про­сто по сравнению со строительством на местности остальных групп. Особенностью линейной технологии на равнинах явля­ется то, что все виды работ по строительству трубопровода вы­полняются строительными подразделениями, перемещающимися вдоль трассы трубопровода, в определенной последовательно­сти. Для отдельных видов работ, являющихся обязательным зве­ном в цепи последовательно выполняемых работ (составляю­щих в целом процесс линейного строительства), применяются следующие наименования этих подразделений: изоляционно-укладочная колонна, землеройная колонна, сварочно-монтажная бригада, бригада (колонна) подготовки- трассы, бригада (колонна) опережающей подготовки переходов и т. д.

Технологическая последовательность и взаимосвязь отдель­ных операций линейного строительства изображена на рис. 8.1.

Рытье траншей и сварка труб в нитку могут выполняться как параллельно, так и последовательно (рытье траншеи опе­режает сварку труб в нитку, или наоборот). Остальные опера­ции выполняются последовательно вплоть до получения гото­вого к эксплуатации трубопровода с электрохимической защи­той, которая может сооружаться как в процессе основного ли­нейного строительства, так и до его начала. Часто электрохими­ческую защиту сооружают после окончания всех видов работ. Это недопустимо, так как при отсутствии электрохимической защиты в первое после сдачи в эксплуатацию время начинают интенсивно образовываться очаги коррозии, которые продол­жают действовать даже после устройства электрохимической защиты.

Рассмотрим основные элементы линейной технологии строи­тельства.

. Подготовка трассы

Под подготовкой трассы понимается приведение ее в такое со­стояние, при котором возможно осуществление всех остальных технологических операций. Подготовка проводится вдоль всей трассы в полосе, ширина которой нормируется строительными нормами СН 452—73 (табл. 8.1).

Следует иметь в виду, что данные таблицы характери­зуют предельную ширину полосы отвода земель для строи­тельства.

При подготовке трассы к работе основных строительных под­разделений наиболее важными являются три вида работ — вы­рубка леса, если он имеется в полосе отвода, создание началь­ного профиля трассы и устройство проезда вдоль трассы. Под начальным профилем трассы понимается поверхность грунта вдоль трассы, спланированная таким образом, что по ней могут безостановочно двигаться основные

строительные подразделе­ния. На рис. 8.2 показаны естественный профиль /, начальный профиль 2 и профиль трубопровода 3. Объем земляных работ при начальном профилировании на некоторых участках трассы может быть большим, чем при рытье траншей. Это наглядно можно видеть из рис. 8.2 (сечение А — А), где приходится сре­зать значительно больший объем грунта, чем при рытье тран­шеи.

Рытье траншей экскаваторами

Рытье траншей производится роторными или ковшовыми экска­ваторами периодического действия. В плотных грунтах наибо­лее эффективны роторные экскаваторы, производительность ко­торых составляет П = 60qnk_pk_нk_в, где q — объем одного ковша; п — число ковшей, разгружающихся в минуту; k_p — коэффи­циент рыхления,

принимаемый равным 0,65 — для тяжелой глины, 0,75 — для суглинка, 0,9 — для супеси; k_H — коэффициент наполнения ковша, принимаемый равным 0,7 — для глин, 0,8 — для суглинка, 0,9 — для супеси; k_в—коэффициент использова­ния рабочего времени (0,6—0,8).

Производительность одноковшовых экскаваторов определя­ется по аналогичной формуле: n = 60qnk_пk_э, где п — число цик­лов копания в минуту; &„ = 0,95 — коэффициент потерь времени на передвижение; k_a —коэффициент организационных потерь времени при эксплуатации экскаватора.

Траншея, подготовленная роторным экскаватором (рис. 8.3), имеет ровно спланированное дно, что исключает сосредоточен­ные участки давления на изоляцию трубы и способствует луч­шему сохранению изоляции при укладке трубопровода.

Монтаж и сварка трубопровода

Сварка трубопровода вдоль трассы может выполняться как до рытья траншеи, так и вслед за рытьем. Трубопровод в условиях равнинной местности монтируется из секций, состоящих из двух—четырех труб, свариваемых на трубосварочных базах (ТСБ) (рис. 8.4) и доставляемых к месту монтажа плетевозами. Сборка трубопровода из одиночных труб осуществляется в ис­ключительных случаях, когда по каким-либо обоснованным при­чинам доставка секций труб к месту работ невозможна.

Рассмотрим процесс сборки и сварки трубопровода.

Схема 1 (рис. 8.5). Трубопровод наращивается из отдельных двух-, трех- или четырехтрубных секций диаметром 1220— 1420 мм. Стыки свариваются ручной электродуговой сваркой. Весь технологический процесс выполняется движущейся сварочно-монтажной бригадой на участке длиной 300—350 м (8— 9 секций). Как видно из рисунка, бригада ведет работу одно­временно на девяти стыках. На первом стыке выполняются за­чистка кромок и строповка, на втором — центровка, подогрев стыка газовыми горелками, сварка корневого слоя (рис. 8.6), на третьем — шлифовка и горячий проход, на четвертом—восьмом стыках — зачистка и сварка заполняющих слоев (рис. 8.7), на девятом — сварка облицовочного слоя. Циклограмма этих работ изображена на рис. 8.8, где обозначены: / — сварка облицовоч­ного слоя; 2 — сварка заполняющих слоев; 3 — зачистка швов; 4 —горячий проход; 5 —шлифовка стыка; 6 — сварка корне­вого слоя; 7—подогрев стыка газовыми горелками; 8 — цент­ровка; 9 — строповка секций и зачистка кромок труб. Время переходов на рисунке показано штриховкой. Эта технология требует тщательной координации действий всех членов бригады, состоящей из 35—40 человек, в том числе 17—18 сварщиков. Широкое применение описанной технологии

на производстве показало ее высокую эффективность. Скорость наращивания тру­бопровода за смену достигает 3 км при средней норме 1,5— 2,5 км в зависимости от условий строительства. На рис. 8.5,6 показан модифицированный вариант схемы 8.5, а, применяемый в одной из бригад Главсибтрубопроводстроя. В бригаде занято 32 электросварщика, 4 монтажника, 4 машиниста-трубоуклад­чика, 8 машинистов-дизелистов, 2 бульдозериста. Расстановка специалистов и машин понятна из рис. 8.5,6. Трактором // тран­спортируется вагон-домик с выпрямителями и реостатами 12; на базе К-701 (8 и 9) установлены сварочные агрегаты (к трак­тору 9 прицеплена емкость для горючего 10). В один блок объ­единены бытовые помещения 7, оборудование для подогрева стыков 5, электростанция 4. В пристыковываемой секции нахо­дится центратор 3. Тракторами-трубоукладчиками / и бульдо­зером 2 транспортируют и пристыковывают секции наращивае­мого трубопровода. Группировка сварщиков 6 ясна из ри­сунка.

Схема 2. Трубопровод наращивается из секций методом кон­тактной сварки с помощью оборудования «Север-1» и по техно­логии, разработанной Институтом электросварки им. Е. О. Па-тона. В трубопровод вводится устройство, центрирующее и устанавливающее в необходимое положение стыкуемую секцию труб. Момент введения этого устройства показан на рис. 8.9. Затем на устройство с удлинителем для подключения системы энергоснабжения и приборов автоматического управления и контроля за ходом процесса сварки стыка надвигается секция труб и к внутреннему устройству подключается система энерго­питания и контроля (рис. 8.10). Далее секция автоматически пристыковывается к трубопроводу (рис. 8.11), стык снаружи закрывается кожухом и разогревается, затем осуществляется контактная сварка с надвижкой секции на трубопровод и

механическая обработка стыка внутри и снаружи (очистка его от наплывов шлака, металла и т. п.). Весь процесс от момента окончания сварки предыдущего стыка до оконча-ния сварки по следующего продолжается не более 15 мин. В составе сварочно-монтажной бригады заняты 2 трубо-укладчика, энергоустановка и контрольно-измерительная ла-боратория. Численный состав бригады—8 человек (вмес-то 40 человек при ручной сварке), сменная производите-льность—1000—1500 м трубо-про­вода.

Изоляционно-укладочные работы

Применяют 3 схемы изоля-ционно-укладочных работ: схема изо­ляции стыков и укладки из труб с заводской

изоляцией; раз­дельная схема изоляции и укладки и совмещенная схема изоляции и укладки. Общим для всгх схем является перемещение трубопровода, находящегося на бровке траншеи, с помощью трубоукладчиков на дно траншеи. При этом трубопровод изги­бается как в вертикальном, так и в горизонтальном направле­ниях (рис. 8.12). Напряженное состояние труб должно быть при этом таким, чтобы в них имели место только упругие дефор­мации. Рассмотрим две наиболее характерные схемы укладки трубопровода: с подъемом труб на одном уровне (рис. 8.13, а) и с подъемом труб на разных уровнях (рис. 8.13,6).

Для участка l₁ можно записать EIy"=R1x—qx²/2, где q — распределенная нагрузка от массы труб. Учитывая граничные условия, получаем R₁ = 6EIh₁//l₁³ + ql₁/4. Далее возможны два ва­рианта решения.

Первый вариант. При изгибе необходимо обеспечить равен­ство изгибающих моментов во всех сечениях, где трубопровод поддерживается трубоукладчиками, М₁=М₂=...=М_п. Для этого случая имеем условие

Второй вариант. Необходимо обеспечить равенство усилий на крюках трубоукладчиков (K₁ = К₂ =... < K_доп). Определив М₂ в сечении /₂ при известном /Сь продолжаем решение и находим М₃ и т. д. Если какой-либо момент окажется больше предель­ного, то изменяют высоту подъема труб или расстановку тру­боукладчиков, сближая их. Величина K принимается по техни­ческой характеристике трубоукладчика при заданном вылете стрелы.

Рассмотрим далее особенности каждой технологической схемы. При укладке трубопровода из изолированных труб необ­ходимо сначала поднять трубы в вертикальной плоскости, вы­полнить изоляцию стыков, а затем опустить в траншею. Все операции подъема производятся с помощью мягких полотенец-захватов во избежание повреждения изоляции.

Работы по укладке выполняются совмещенным методом спе­циальной изоляционно-укладочной колонной (рис. 8.14). Подъем и перемещение трубопровода осуществляются с помощью опор-троллеев, а очистка и изоляция производятся в процессе движе­ния колонны. Возможные схемы расстановки трубоукладчиков, очистной и изоляционной машин изображены на рис. 8.15.

Засыпка трубопровода

Траншея с уложенным в нее трубопроводом засыпается грун­том, как правило, бульдозерами (рис. 8.16). При этом грунт не должен содержать крупных комков, особенно в зимний пе­риод. Если такого грунта нет, то для присыпки труб необходимо привезти мягкий грунт или измельчить имеющийся. Засыпка изолированных и незащищенных труб скальным грунтом не до­пускается. Особое внимание должно быть уделено рекультивации сельскохозяйственных земель. Почвенный слой, убранный перед началом работ со строительной полосы, должен быть воз­вращен на прежнее место и тщательно спланирован.

Глава 9