Технологические схемы

Основные технологические операции при строительстве трубо­проводов в горах приведены на рис. 10.1.

Подготовительные работы включают три последовательно выполняемые операции: обследование, расчистку трассы, уст­ройство подъездных путей. В обследование трассы должны обя­зательно входить аэрофотосъемка в полосе 200—500 м, ви­зуальное изучение трассы, инструментальные измерения. В ре­зультате этих работ устанавливают: оползневые участки, их конфигурацию, размеры, состояние (активное, спокойное), воз­можность активизации при строительстве, возможность пере­носа трассы из оползневых участков; возможные варианты транспортировки труб и строительных материалов по трассе; участки, пересекаемые селевыми потоками; внимательно изу­чают на месте все ручьи (даже пересохшие), овраги, канавы вдоль трассы и пересекающие ее; они, как правило, в период ливневых дождей становятся путями мощных потоков стека­ющей с гор воды; возможность передвижения по крутым подъ­емам и спускам, косогорам тракторов, трубоукладчиков; ха­рактеристики лесокустарникоиого покрытия трассы. Резуль­таты обследования трассы записывают в специальный журнал и фиксируют на рабочих чертежах.

При расчистке трассы от лесокустарникового покрытия и валунов, для обеспечения нормальных условий строительства и эксплуатации трубопровода вырубают полосу леса шириной 10—20 м.

Для подъезда к любой точке трассы (даже самой близкой к дороге) необходимо устраивать постоянный проезд вдоль трассы, а также подъезды к трассовой дороге с существующих магистральных дорог. Постоянный проезд устраивают при вы­полнении основного объема земляных и скальных работ. Что касается подъездов для прохода на трассу механизмов, выпол­няющих основные и подготовительные работы (например, рас­чистку трассы), то их устраивают до начала работ на трассе. При определении мест подъездов учитывают следующее: продольный уклон подъездных дорог не должен превышать 15°; повороты и закругления подъезда в плане должны иметь ра­диус не меньше 20 м; ширина проезжей

части должна быть не менее 3—4 м; объем земляных и скальных работ по строитель­ству подъездов должен быть наименьшим, поэтому рассматри­ваются различные варианты подъездов и принимается наи­лучший.

Устройство полок выполняется в скальном и мягком грун­тах. Полкой в трубопроводном строительстве называют грун­товую выемку на косогоре, устраиваемую для прохода сварочно-монтажных и изоляционно-укладочных машин. Конструктив­ные схемы полок изображены на рис. 10.4. В скальном грунте полку делают в виде чистой выработки без кювета (рис. 10.4, а), а в мягком грунте с кюветом из железобетонных коробов / (рис. 10.4,6). Причем важно, чтобы железобетонный кювет был закрыт сверху железобетонными плитами с отверстиями для стока в него воды. Если кювет не закрыть, после первых же дождей он полностью может быть занесен грунтом и вода, сте­кающая сверху, будет размывать полку. Часто ширину полки увеличивают за счет отсыпки грунта 2. Устройство полки в скальном грунте может быть выполнено с применением буро­взрывных работ. Буровзрывные работы включают бурение шпу­ров, заряжание шпуров и взрывание зарядов взрывчатых ве­ществ (ВВ). При устройстве траншеи используют преимуще­ственно мелкошпуровые заряды, что обеспечивает наилучшее соответствие профиля траншеи проектному, хорошее дробление и, кроме того, исключает разброс кусков породы на далекое расстояние. Количество ВВ, необходимое для образования во­ронки рыхления, зависит от вида ВВ, конструкции и массы

заряда, способа взрывания и крепости грунта. На строительстве трубопроводов преимущественно используют аммиачно-селитренные ВВ с различными добавками. Широко применяют ВВ, называемые аммонитами. Их достоинство — пониженная взрывоопасность. Они незначительно реагируют на изменения тем­пературы, не взрываются от открытого огня, почти не реаги­руют на удары, что позволяет транспортировать их в сложных горных условиях. К недостаткам аммонитов относится их чув­ствительность к влаге. Так, при содержании влаги более 3 % они могут не взорваться при детонации, поэтому обычный ам­монит в мокрых или водонасыщенных грунтах можно применять только в водонепроницаемых патронах. Заряд ВВ может быть взорван огневым или электрическим способом и детонацией с помощью детонирующего шнура. При огневом способе взрыв осуществляется с помощью детонатора и огнепроводного шнура. При взрыве детонацией применяют детонирующий шнур. Сле­дует отметить, что при устройстве полок взрывным способом одновременно разрыхляют и грунт в пределах зоны устройства траншеи. Поэтому здесь мы рассмотрим и этот вид взрывных работ. Рыхление грунта при устройстве траншей осуществляется группой небольших зарядов, помещенных в заранее пробуренные шпуры. Заряд ВВ в шпуре занимает от 0,3 до 0,6 его глубины, а остальная часть заполняется забойкой, которая со­стоит из смеси песка и глины (одна часть песка и две-три ча­сти глины). Шпур заполняют вручную или специальными пневмозабойниками. Если в шпуре имеется вода, то ее можно ис­пользовать вместо забойки. Высота столба воды над зарядом должна быть в этом случае не менее 1 м. Массу за­ряда G рассчитывают так, чтобы в результате взрыва образовалась воронка рыхления: G = Ah³, где А —удельный рас­ход ВВ в зависимости от категории породы (табл. 10.3); А-кратчайшее расстояние от открытой поверхности грунта до центра заряда (так называемая линия наименьшего сопротив­ления).

Заряды для рыхления при ширине разрабатываемой траншеи

до 2 м располагают вдоль нее в один ряд; при большой ширине — в два ряда. Расстояние между зарядами в ряду определяется в зависи­мости от глубины заложения
центра заряда, крепости по­ роды, ее состояния. Обычно оно сос-тавляет 0,5—1 глубины траншеи. Для уточнения вы бранного расстояния между за­ рядами про-водят опытную се­рию взрывов. Для рыхления монолитных скальных пород шпуры пробуривают перпен-­
дикулярно к поверхности
грунта, а для рыхления пород
со слоистой трещиноватостью перпендикулярно к слоистости, что обеспечивает лучшее использова-ние ВВ. При устройстве полок иногда производят взрывы на выброс. При этом получают профиль полки, близкий к проектному. Массу заряда ВВ определяют по формуле С = Aw³(0,6п³ + 0,4), где w — линия наименьшего со­противления взрыву, равная кратчайшему расстоянию от центра заряда до свободной поверхности; n = r/w — показатель взрыва; г — радиус воронки взрыва. При п=\ образуется во­ронка нормального выброса, при п>1 — воронка усилен­ного выброса и при п<1—воронка рыхления. При рас­чете значение А принимают равным утроенному зна­чению удельных расходов ВВ, приведенных в табл. 10.3. За­ряды для устройства полки при взрыве на выброс размещают в один, два или даже три ряда в зависимости от крутизны ко­согора и ширины полки. Расстояние между рядами назначается таким образом, чтобы воронки взрывов смежных рядов пере­крывали друг друга (см. рис. 10.5, а). Зоны, заштрихованные на рисунке, дорабатывают механизированным способом. Взры­вают обычно с замедлением: сначала нижний ряд w-i, затем верхний w\. Расстояние между зарядами в ряду определяют по формуле a = mw, где т=1 при n=1 и т=1,25 при /1=1,5. При устройстве полок применяют не только шпуровые заряды, но и скважинные. Заряды ВВ размещают в скважинах диамет­ром 100 мм и более. Сначала устраивают полку шириной bп~ — 4,5 м с помощью шпуровых зарядов. Затем бурильными стан­ками с этой полки пробивают скважины (рис. 10.5,6). Длины скважин определяют по формулам

где h_пер — длина перебура. Остальные обозначения ясны из рис. 10.5,6.

На рис. 10.5,6 изображена схема размещения скважин при поперечных уклонах от 45 до 60° для устройства полок в проч­ных скальных грунтах. В табл. 10.4 приведены параметры за­рядов при короткозамедленном взрыве при поперечных укло­нах косогора а = 45° и а=60° (скважины диаметром 105 мм). Размеры получаемых полок (на рисунке показаны пунктиром): В_п=П-ь12 м, L=15-H6 м при а = 45° и L = 30\32 м при а = — 60°. Выброс породы при взрыве составляет примерно 70%. Кроме вертикальных можно устраивать и горизонтальные сква­жины. На косогорах с уклонами менее 45° объем буровых ра­бот будет меньшим при вертикальных шпурах, а на уклонах более 45° —при горизонтальных. Если после взрыва остаются перемычки, большие глыбы, то их разрыхляют накладными или шпуровыми зарядами. Разрыхленный грунт укладывают вдоль устраиваемой траншеи так, чтобы он не мешал изоля­ционно-укладочным работам и чтобы его можно было исполь­зовать при засыпке трубопровода. Особенно бережно следует относиться к мягкому грунту, так как его используют для уст­ройства подушки под трубопровод и присыпки последнего сверху. Перед производством буровзрывных работ мягкий грунт снимают бульдозером или роторным экскаватором, работаю­щим сверху вниз.

Полки в мягком грунте на поперечных уклонах до 25° обычно разрабатывают бульдозером по двум схемам. Работа по первой схеме (продольными косыми ходами) изображена на рис. 10.6, а. Грунт разрабатывают послойно: сначала слой / на длину одного захода, затем слои 2,3,4и так до тех пор, пока не будет перемещен в отвал весь грунт. Длина заходи прини­мается в пределах 100 м. После разработки части полки на полный профиль на один заход приступают к разработке сле­дующего участка и т. д. Недостатком схемы является то, что один и тот же грунт приходится переваливать несколько раз.

Несмотря на это, схема оказывается практически единственно возможной при устройстве полки на крутом косогоре. При про­дольной разработке часто используют два или три бульдозера, каждый из которых работает на одном с.юе. Вторая схема предполагает работу бульдозера поперечными ходами (рис. 10.6,6) с незначительным объемом продольных разработок. По­следовательность снятия слоев грунта ясна из рисунка. Сна­чала снимают слои 1, 2, 3 и 4 (поперечными ходами), затем убирают грунт в зоне 5 (продольными холями), после чего сре­зают слой 6. Слои /, 2, 3, 4, 6, 8 и 10 бульдозер разрабатывает без разворотов (возвращаясь к исходному рубежу задним хо­дом). Длина участка полки, разрабатываемой на полную глу­бину, составляет 100—150 м. На поперечных уклонах более 25— 30° полки устраивают одноковшовым экскаватором, оборудо­ванным прямой лопатой, или экскаватором совместно с буль­дозером. Экскаватором полку обрабатывают за один проход при высоте забоя до 6 м и за два прохода при большей вы­соте забоя. Такая схема разработки целесообразна при кру­тизне косогора 45° и более. На уклонах от 25 до 40° приме­няют иную схему работ — разработку полки осуществляют экскаватором и бульдозером (рис. 10.6, в). Экскаватор разраба­тывает за один проход часть полки / на наибольшую высоту забоя, а оставшийся грунт 2 снимает бульдозер поперечными ходами. При разработке полки одним экскаватором необходима планировка подошвы полки бульдозером, так как после экска­вации поверхность получается неровной, с большими неразрых­ленными глыбами (в скальных грунтах).

Разработка траншеи производится роторным и ковшовым экскаваторами, бульдозером или скрепером. Разработку тран­шеи роторным экскаватором применяют в мягких или разрых­ленных скальных грунтах при продольном уклоне меньше пре дельного а_пр- Значения предельных углов а_пр (в градусах) в за­висимости от вида грунта следующие:

При рытье траншеи одноковшовым экскаватором без анке-ровки наибольшие продольные участки для обеспечения без­опасности работ не должны превышать а_пр. При а>а_пр экска­ватор закрепляют с помощью тракторов или бульдозеров. Опыт показал, что лучшие результаты достигаются при работе экс­каваторов сверху вниз. Этот способ и более безопасен, так как ковш периодически выполняет функцию якоря. В качестве под­вижных якорей используют трактор или бульдозер. Примене­ние в качестве якоря бульдозера дает возможность использо­вать его для планировки грунта по ходу экскаватора. Во время остановок экскаватор закрепляют ковшом в траншее, а буль­дозер освобождают для выполнения необходимых работ. На уклонах 30° достаточно одного бульдозера, а на уклонах до 36° требуются бульдозер и трактор. Лучший вариант — крепление каждого троса к отдельному якорю. Тросы (диаметр 26— 28 мм) прикрепляют к тумбе экскаватора или к балкам его хо­довой части. При перемещении трактора экскаватор заякоривают ковшом в грунт и продолжают работу только после ус­тановки трактора на тормоз. Бульдозер при использовании его в качестве подвижного якоря устанавливают отвалом в сторону уклона для увеличения удерживающего усилия. На продоль­ных уклонах более 36° работа экскаваторов существующих си­стем (одноковшовых и роторных) недопустима.

Разработку траншей бульдозером применяют на продоль­ных уклонах более 36°. Траншею-лоток разрабатывают бульдо­зером на ширину, несколько большую, чем ширина отвала. Раз­работку траншеи начинают сверху и ведут последовательно сло­ями толщиной 0,4—0,6 м на всю длину спуска. При крутизне продольного уклона более 40° бульдозер обязательно закреп­ляют трактором или тракторной лебедкой; при меньших укло­нах его можно не закреплять. Закрепляющие тракторы нахо­дятся наверху уклона и при продвижении бульдозера следуют за ним, а затем вытаскивают бульдозер на исходную позицию.

Разработку траншеи канатной скреперной установкой при­меняют на продольных уклонах более 40°. Схема разработки траншеи на продольном уклоне изображена на рис. 10.7. Внизу уклона устанавливают двухбарабанную скреперную лебедку /, а наверху закрепляют поворотный блок 5 диаметром 0,4— 0,6 м. Скреперная лебедка имеет барабан с тяговым (рабочим) тросом 2 и барабан с тросом 4 для подъема скреперного ковша наверху уклона. Тяговый трос 2 должен быть несколько длин­нее продольного уклона. Обычно используют тяговый трос диа-

метром 24—26 мм, а
вспомогательный – диаметром 16—18 мм. Траншею разраба-тывают сверху вниз: наверх ук­
лона ковш 3 поднимают
при холостом ходе. Для
этого ковш изготовляют с односторонней режущей частью, направленной
книзу уклона. Поворот­-
ный блок наверху уклона
должен выдерживать усилие, необходимое для подъема ковша. Грунт, скатывающийся вниз уклона, периодически пере-­
мещают бульдозером 7
в отвал 6. При этом тяговый и вспомогательный тросы отводят в сторону. Разрабатывать тран-шеи скреперной установкой можно при уклонах любой крутизны. Длина траншеи ограничивается лишь длиной тросов.

Монтаж и сварка трубопровода в горах имеют существен­ные различия но сравнению с аналогичными операциями в рав­нинных условиях. Основные из них — невозможность организа­ции непрерывного наращивания трубопровода из секций на всех участках трассы; необходимость футеровки труб на участках скальных грунтов; необходимость укладки на отдельных участ­ках полностью оснащенных плетей труб (включая изоляцию и футеровку); большое число кривых вставок. В состав укрупнен­ной операции «монтаж и сварка» будем относить только такие технологические разновидности, которые выполняются с неизо­лированной в процессе строительства трубой. Рассмотрим ос­новные из них. Сварка секций труб на трубосварочных базах (ТСБ) в отличие от сварки секций на ТСБ в равнинных усло­виях производится не из трех-четырех труб, а из такого числа труб, при котором размеры секций позволяют транспортировать их по горным дорогам или по вдоль трассовым проездам. ТСБ должна иметь не только стенды сварки прямых труб, но и стенды гнутья труб, сварки кривых вставок, точной их под­гонки.

Пункты размещения ТСБ должны выбираться с таким рас­четом, чтобы на них можно было создать достаточный запас труб и материалов, расположить поселок строителей. Кроме того, размещение базы должно обеспечивать доставку труб на нее с железнодорожных станций или пристаней автомобиль­ным транспортом без использования тракторов. В зависимости от сложности условий района строительства применяют следу­ющие схемы транспортировки труб: доставка труб на базу для сварки их в секцию или гнутья с последующей транспортиров­кой секции и гнутых труб к месту монтажа; бесперевалочная доставка труб к месту монтажа. Первая схема может быть использована в случае, если трассы существующих дорог и тру­бопровода позволяют транспортировать к месту монтажа сек­ции из нескольких труб. Бесперевалочную доставку одиночных труб применяют, когда горные дороги имеют крутые повороты и перевозка по ним секций невозможна. Одиночные трубы на базу или к месту работ доставляют трубовозами, имеющими повышенную проходимость, способными преодолевать затяж­ные подъемы с крутизной до 12° и подъемы небольшой длины с крутизной до 20°. Минимальный радиус поворота должен со­ставлять 11 —12. м. Повышению проходимости, что очень важно для горных районов в дождливый период, способствует приме­нение на автомобилях-тягачах арочных шин, а также шин с ре­гулируемым давлением воздуха. Если позволяют условия, плети доставляют непосредственно к месту монтажа без перевалки. В ряде случаев оказывается выгодным увеличить радиус по­ворота существующих дорог, проложить временные дороги, по­строить временные мосты. Это позволит увеличить плечо трассы, обслуживаемое одной трубосварочной базой. На подъ­емах 15—20°, которые не могут быть преодолены плетевозами в дождливый период или при гололеде, должны работать один-два дежурных трактора для буксировки плетевозов на подъем. На участке трассы, проходящей по сильно пересеченной мест­ности с частым чередованием уклонов более 15—20° (спуски-подъемы), секции труб доставляют с перевалкой их на трак­торы. Плетевозы разгружают на обочине дороги или на спе­циально подготовленной для перевалки площадке и к месту монтажа секции доставляют тракторами. Монтаж и сварка труб в нитку выполняются, как правило, после разработки траншей. На участках, сложенных чередующимися подъемами и спус­ками крутизной меньше а_пр, целесообразно последовательное наращивание трубопровода. На участках с а>а_пр возможны два основных варианта — монтаж снизу вверх и сверху вниз. Особенностью сварочно-монтажных работ в таких условиях является необходимость закрепления (анкеровки) трубоуклад­чиков и других машин, работающих на уклоне, от самопроиз­вольного сползания вниз. Особенно это важно, если грунт влаж­ный или тем более насыщен водой. Закреплять трубоукладчики можно с помощью тросов за другие трубоукладчики или трак­торы, расположенные наверху уклона. На практике при очень большой крутизне уклона применяют способ, позволяющий со­брать трубопровод, не работая на самом уклоне (рис. 10.8). Секция из двух — четырех труб или отдельные трубы достав­ляют наверх уклона на подготовленную площадку. Первую сек­цию одним или двумя трубоукладчиками T₁ и Т₂ опускают

в траншею в начале уклона и закрепляют тросами: от трак­тора Tp_l тросом / и от трактора Тр₂ ipocoM 4. Трактор Tpi, необходимый только на уклонах, где трубы удерживаются от сползания силами трения, протаскивает наращиваемый трубо­провод вниз, а Тр₂ удерживает его от самопроизвольного спол­зания во время стыковки каждой последующей секции. После спуска первой секции к ее верхнему концу пристыковывают сле­дующую секцию, которая удерживается трубоукладчиками Т\ и Т₂. Заварив секционный стык, протаскивают обе секции; за­тем пристыковывают третью секцию и т. д., протаскивая каж­дый раз трубопровод на длину секции. Таким образом уклады­вают весь участок трубопровода на уклоне.

Изоляция, футеровка и укладка в траншею. Выполнить изо­ляцию на продольных уклонах весьма сложно, особенно изо­ляцию труб большого диаметра. Рассмотрим основные разно­видности указанных операций. Изоляцию стыков и футеровку применяют при укладке участка трубопровода, сваренного из заранее изолированных секций труб. Для сохранения изоляции при монтаже, а также от повреждений скальным грунтом при укладке поверх изоляции трубы футеруют — покрывают дере­вянной рейкой или специальными скорлупами, закрепленными проволочными стяжками (из проволоки-катанки диаметром 4—-5 мм). Изоляцию стыков выполняют на уклоне вслед за свар­кой. Это позволяет сразу же укладывать трубы в траншею. Изоляцию секций труб и их футеровку выполняют на ТСБ. Изо­ляцию и футеровку совмещают с укладкой. Футеровка делается только в тех случаях, когда траншеи разработаны в скальном грунте, а мягкого грунта нет. Следует отметить, что футе­ровка — весьма недолговременное защитное покрытие. Дерево через три-четыре года сгнивает и изоляционное покрытие раз­рушается кусками скального грунта. Поэтому лучше всего при­менять мягкий грунт для защиты изоляции. В траншею отсыпают мягкий грунт толщи­ной

15—20 см, на него ук­ладывают трубу и засы­пают мягким грунтом и уже поверх него — скаль­ный грунт.

Укладка трубопровода может выполняться по од­ной из приводимых ниже технологий: совмещенной и раздельной. При совме­щенном методе изоляция и укладка ведутся одновре­менно, а при раздельном трубопровод изолируют на бровке траншеи, затем пе­рекладывают в нее. На продольных уклонах до 20° работы ведут как совме­щенным, так и раздельным методом. Изоляционная колонна при совмещенном методе состоит из пяти трубоукладчиков большой грузоподъемности. Схема расстановки машин изобра­жена на рис. 10.9. Работы могут вестись как снизу вверх, так и сверху вниз. При раздельном методе колонна из пяти трубо­укладчиков, выполнив изоляцию труб на бровке траншеи на участке до очередного захлеста, возвращается (без очистной и изоляционной машин) и укладывает трубы в траншеи. Укладка может быть осуществлена способом поочередного пе­рехода (рис. 10.10, а). Отметим лишь, что трубоукладчики Т₁ и T₂ подвигают трубу к траншее, а Т₃ и T₄ — укладывают. Пер­вым переходит на новое место трубоукладчик Т₄ и лишь затем — T₂. Р. Д. Габелая предложил несколько иной вид раз­дельной укладки (рис. 10, 10,6). В работе участвуют пять тру­боукладчиков. При такой схеме обеспечивается большая ус­тойчивость колонны. Первым переходит на новое место трубо­укладчик T₅, а затем Т₂ и т. д. При продольном уклоне более 20° укладку ведут шестью трубоукладчиками. Как показывает опыт, в этом случае целесообразно сваривать трубопровод на бровке траншеи из заранее изолированных и футерованных труб или двухтрубных секций на специально устраиваемой базе.

Стыки труб изолируют и футеруют на бровке траншеи. Укладывают подготовленный трубопровод способом последо­вательного передвижения трубоукладчиков (рис. 10.11). Тру­боукладчики Т₂ — Т₅, надвигают трубопровод и опускают его в траншею до тех пор, пока Т₅ не освободится от нагрузки. После этого Т₅, не снимая мягкого захвата, передвигается впе­ред вплотную к трубоукладчику T₄ и принимает нагрузку на себя. Таким же образом перемещается трубоукладчик T₄, а

затем Т₃, t₂ и наконец Т₁, который продвигается вперед на 15— 20 м. Далее операция повторяется.

На продольных уклонах и косогорах монтаж трубопровода можно производить с помощью канатных систем, аналогичных схеме, изображенной на рис. 10.7. Полностью подготовленные к укладке секции труб доставляются на уклон как по грунту, так и в подвешенном на грузовом тросе положении. В послед­нем случае грузовой трос закрепляют на А-образных опорах таким образом, чтобы можно было транспортировать по нему секции труб на грузовой тележке.

Глава 11

Date: 2015-06-07; view: 1709; Нарушение авторских прав