Участник:Зайва Игорь Леонидович/Надземная прокладка трубопроводов

Надземная прокладка трубопроводов — прокладка трубопроводов над уровнем земли на отдельных опорах или эстакадах различных конструкций на расстоянии от грунта не менее 0,25 м^[1][2].

Надземный трубопровод — комплекс сооружений для транспортировки газообразных, жидких или твёрдых продуктов, прокладываемых на отдельных опорах или эстакадах на расстоянии от грунта не менее 0,25 м^[1][2], обычно на участках c высоким уровнем грунтовых вод, болот и т. п.^[2]

Надземные трубопроводы прокладывают^[2]:

• незаглубленные — 0,2 Дн (расстояние от оси трубы до поверхности грунта);
• полузаглубленные — 0,6 Дн (расстояние от верха трубы до поверхности грунта).

Где Дн — наружный диаметр трубы.

Незаглубленные и полузаглубленные трубопроводы бывают^[2]:

• открытые (без обвалования);
• в насыпи;
• плавающие.

H. т. состоит из прямолинейных и компенсационных участков. Прямолинейные участки укладываются непосредственно или на поверхность грунта, или на небольшую подсыпку грунта толщиной 10-20 см, или на слой геотекстиля, a при необходимости на теплоизоляционный конструктивный слой. При пересечении обводнённых болот и небольших по глубине и протяжённости водоёмов при отсутствии в них течения трубопровод c положительной плавучестью можно укладывать непосредственно на поверхность водоёма. Прямолинейные и компенсационные участки в этом случае находятся на плаву. B ряде случаев прямолинейные участки могут быть уложены на грунт, a компенсаторы могут быть на плаву.

Для организации направленных перемещений, вызванных изменением длины надземного трубопровода, на прямолинейных участках по обе стороны (в плане) от трубы устанавливаются направляющие и ограничивающие упоры из железобетонных свай или других конструкций. B середине прямолинейных участков (между соседними компенсационными участками) устанавливаются неподвижные упоры различных конструкций, ограничивающие перемещения трубопровода. B качестве направляющих и ограничивающих упоров могут быть использованы стенки траншеи, насыпи и другие грунтовые сооружения.

Ha трассе надземного трубопровода предусматривается устройство на пониженных участках водопропускных сооружений, выполняемых из металлических или железобетонных труб либо в виде открытых каналов под трубопроводом. Водопропускные сооружения могут совмещаться c надземными компенсационными участками. Ha надземном трубопроводе предусматривают сооружение переходов (проходов) и переездов.

При пересечении участков трассы, сложенных пучинистыми или вечно-мёрзлыми просадочными грунтами, для уменьшения теплового воздействия на грунт трубопровод укладывают на теплоизолирующий слой. Метод сооружения надземных трубопроводов зависит от его конструктивных решений. При строительстве незаглубленного трубопровода, если необходимо, сооружаются подсыпка, лежневая выстилка. Трубопровод сваривается в нить и укладывается на подготовленное основание. Направляющие и неподвижные упоры и опоры в зависимости от их конструкции монтируются до или после укладки трубопровода на основание. Изоляционные работы производятся до укладки трубопровода на основание. Основание чаще сооружается насыпным способом и реже гидронамывным. При сооружении полузаглубленного трубопровода вначале отрывается траншея требуемой глубины. После этого трубопровод сваривается в нить, изолируется и укладывается в траншею и, если необходимо, обваловывается.

При сооружении плавающих трубопроводов на сильно обводнённых болотах сначала сооружается траншея или канал (экскаватором или взрывным способом). Трубы свариваются в секции, которые укладываются в траншею c водой укладочной колонной, либо протаскиваются по каналу при помощи лебёдок.

• ВСН 010-88 Строительство магистральных трубопроводов. Подводные переходы.
• СП 108-34-97 Сооружение подводных переходов.

Открытые трубопроводы начали сооружать в 1941-1942 годах после начала разработки месторождений природного газа в Верхне-Ижемском районе и надземная прокладка газопроводов диаметром до 530 мм нашла широкое применение на территории Коми АССР, где открытым способом было проложено около 800 км трубопроводов при том, что климатические, почвенные и гидрологические условия крайне затрудняли подземную прокладку.^[3]

Трубопроводы подвешивали к деревянным треугольным опорам на высоте 1 м от земли. В плане трубопроводы прокладывали в виде «змейки», что позволяло им свободно изменять длину в пределах, необходимых для компенсации продольных деформаций. В местах перелома угол принимали 23°. В местах пересечения дорог трубопровод изгибался для создания требуемых габаритов. Деревянные опоры применялись двух типов: подвижные качающиеся и неподвижные с оттяжками. Последние устанавливали посредине каждого прямолинейного участка. В качестве противокоррозийной изоляции применяли обмазку трубопровода цементным молоком. В 1960-е годы в Коми АССР устанавливали более капитальные опоры — деревянные с бетонными башмаками и железобетонные.^[3]

Стоимость сооружения надземного трубопровода в условиях Коми АССР ниже стоимости подземной прокладки. По данным А. В. Булгакова, при диаметре 325 мм экономия по рабочей силе составляла порядка 200 000 рублей на 100 км трубопровода. Удлинение трубопровода за счёт изгибов составляло около 2 %, но при надземной прокладке в ряде мест трассу можно было спрятать.^[3]

По характеру работы опоры подразделяют на неподвижные, обеспечивающие несмещаемость сечения трубопровода на опоре, продольно- и свободноподвижные, не препятствующие перемещениям трубопровода вдоль его продольной оси или в любом направлении в плоскости опорной поверхности. Высота опор над землёй не превышает, как правило, 0,9-1,5 м и зависит от рельефа местности. На участках c резко пересечённым рельефом, например при пересечении оврагов или мелких рек c крутыми склонами, высота опор над землёй может достигать 4-5 м.^[2]

Опоры трубопроводов выполняются в виде рам или стоек c использованием свайных или плитных фундаментов. B качестве опор трубопроводов диаметром до 500 мм применяют шпальные клетки, A-образные качающиеся опоры, призмы из крупнозернистого песка или гравия. Сваи для опор — стальные, железобетонные, деревянные; плитные фундаменты — железобетонные. На многолетнемёрзлых грунтах в качестве опор могут применяться термосваи.^[2]

Части опор, на которые монтируется трубопровод, в зависимости от диаметра трубопровода бывают^[2]:

• скользящие;
• катковые;
• роликовые;
• c использованием гибких подвесок и элементов.

B конструкциях скользящих опор c целью снижения сопротивления перемещениям трубопровода применяют специальные антифрикционные материалы, обладающие низким коэффициентом трения^[2]. Для удобства монтажа и эксплуатации конструкции опор предусматривают возможность использования положения ригелей и опорных частей^[2].

Земляные работы при сооружении надземных трубопроводов на трассах производят, как правило, в незначительных объёмах по срезке или подсыпке грунта при переходе к другому виду прокладки, на подходах к рекам, для выравнивания поверхности, подготовки оснований под большие опоры и т. д.^[2]

Трубопровод сваривают в единую нить и монтируют на ранее установленные опоры трубоукладочной колонной. Возможен монтаж трубопровода на опорах отдельными секциями длиной 12-36 м. Укладка надземных трубопроводов на опоры производится в соответствии c графиком «температуpa трубопровода — перемещения». Ha трубопроводах больших диаметров регулировка опорных частей производится по расчётной нагрузке c помощью динамометров. Монтаж гасителей колебаний в зависимости от их конструкции производится до или после нанесения антикоррозионной изоляции и монтажа теплоизоляции.^[2]

Изоляционные работы проводят, как правило, после монтажа трубопровода за исключением случая применения труб c заводской изоляцией^[2].

Ha надземных трубопроводах, предназначенных для транспортировки продукта c заданной температурой, предусматривают защиту трубопровода теплоизоляционные покрытием, охлаждение или подогрев (в т. ч. попутный) транспортируемого продукта^[2].

На переходах нет необходимости в устройстве теплоизоляции при транспортировке газа, нефтепродуктов и нефти, вязкость которых увеличивается с понижением температуры, поскольку протяжённость надземных участков обычно относительно невелика и температура транспортируемого продукта за время прохождения по открытому участку трубопровода изменяется мало. При большой протяжённости открытых участков нужно обязательно проверять влияние изменения температуры транспортируемого продукта не только на режим работы самого трубопровода, но и на работу компрессорных и насосных станций.^[4]

Заключительными этапами сооружения трубопроводов являются^[2]:

• очистка внутренней полости;
• испытания на прочность;
• герметичность.

Надземная прокладка трубопровода в условиях Коми АССР показала ряд эксплуатационных преимуществ: увеличение надёжности, простота надзора, облегчение ремонта и удлинения срока службы. Эксплуатация подвесных газопроводов в условиях Севера доказала надёжность и целесообразность надземной прокладки трубопроводов там, где подземная прокладка встречает затруднения. Ведение работ при надземной прокладке возможно круглый год, а на болотах особенно целесообразно вести работы зимой.^[3]

Надземная прокладка трубопроводов производится на участках с любым рельефом, наиболее целесообразное применение на трассах, пересекающих территории с изрезанным рельефом, большим количеством рек, озёр и т. п., на просадочных многолетнемёрзлых грунтах и в других сложных условиях^[1].

Надземная прокладка трубопроводов производится как система без компенсации, так и c компенсацией перемещений, возникающих при изменении температуры трубы и давления транспортируемого продукта. Прямолинейная прокладка без компенсации продольных перемещений предусматривает жёсткое закрепление трубопровода на каждой опоре. Трубопроводы без компенсации, как правило, имеют небольшие протяжённость, диаметр и температурный перепад.^[2]

При надземной прокладке трубопроводов применяют^[4]:

• балочные системы;
  • прямолинейная прокладка без компенсации продольных деформаций — простейшие однопролётные переходы; многопролётные системы на жёстких опорах; многопролётные системы по земляным опорам;
  • прокладка трубопроводов с самокомпенсацией продольных деформаций — однопролётные консольные переходы; многопролётные системы с Г, П, Z-образными трапецеидальными компенсаторами; системы с линзовыми и сальниковыми компенсаторами;
  • прокладка трубопроводов с изломами в виде «змейки» — с изгибом по кривой линии; в виде ломанной линии с криволинейными вставками;
• специальные эстакады;
• мосты.

Балочные системы наиболее просты и дёшевы, расстояние между опорами газопроводов диаметром 530-1020 мм строятся до 40-65 м и даже более, поэтому большинство переходов через естественные препятствия могут быть перекрыты балочными конструкциями. Балочные конструкции являются самонесущими, лишь в отдельных случаях при перекрытии ими больших пролётов может потребоваться их усиление, которое производится за счёт наварки на трубы дополнительных элементов, установки шпренгелей и постановки наклонных вант.^[4]

В обычных условиях надземную прокладку трубопроводов производят без защитных кожухов, предохраняющих трубы от механических повреждений. Защитные кожухи применяют лишь на пересечениях трубопроводом дорог, а также при расположении трубопроводов вблизи дорог, населённых пунктов или в других случаях, вызванных особыми местными условиями. При заключении трубопровода в кожух величину пролётов, перекрываемых балочными системами, не всегда удаётся увеличить, так как трубопровод под нагрузкой работает как балка с защемлёнными в грунте концами, а кожух чаще всего — как балка со свободными концами.^[4]

B надземных системах следует учитывать действия ветрового потока. Для предотвращения колебаний устанавливаются динамические гасители колебаний, гасители колебаний типа рассекателей ветрового потока, демпферы, в которых для рассеяния энергии колебаний используются трущиеся подпружиненные друг к другу поверхности (телескопически смещающиеся трубы). Динамические гасители и рассекатели устанавливаются на трубопроводах, высоко расположенных над поверхностью земли. Ha низко расположенных трубопроводах чаще используются устройства предотвращения колебаний в виде демпферов трения, которые размещают либо в пролётах трубопровода, либо на опорах. Ha магистральных надземных трубопроводах, пересекающих большие территории, устанавливают надземные переходы трубопроводные.^[2]

• Подземная прокладка трубопроводов
• Подводная прокладка трубопроводов

• И. П. Петров, В. В. Спиридонов. «Надземная прокладка трубопроводов». Изд-во «Недра». М.: 1965. Тираж 2475 экз. С. 447.

• Надземный трубопровод