Сооружение подводного перехода магистрального нефтепровода "Холмогоры-Клин" с диаметром 1220 мм с рабочим давлением 6,5 МПа через р. Нева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Климатическая характеристика
• 1.2 Гидрологические условия р. Нева
• 1.3 Гидрологический режим р. Нева
• 2. Технологическая часть
• 2.1 Земляные работы
• 2.1.1 Разработка подводных траншей экскаваторами, установленными на берегу или на плавсредствах
• 2.1.2 Засыпка грунтом трубопроводов, уложенных в подводные траншеи
• 2.2 Сварочно-монтажные работы
• 2.3 Очистка, изоляция и балластировка нефтепровода
• 2.4 Укладка подводного трубопровода
• 3. Расчетная часть
• 3.1 Выбор труб

3.2 Расчет толщины стенки трубопроводов

3.3 Проверка прочности и деформаций подземных и наземных трубопроводов

3.4 Балластировка одиночными чугунными грузами

• 4. Безопасность и экологичность проекта
• 4.1 Техника безопасности при сооружении подводных переходов

4.2 Требования техники безопасности при работе машин и механизмов

4.3 Охрана окружающей среды при сооружение подводных переходов

• Список литературы



Введение

В данном курсовом проекте на тему "Сооружение подводного перехода магистрального нефтепровода "Холмогоры-Клин" с диаметром 1220 мм с рабочим давлением 6,5 МПа через р. Нева" рассмотрены вопросы технологии производства работ по разработке подводной траншеи, протаскивания трубопровода по дну реки, а также расчет толщины стенки, проверка прочности и деформаций трубопровода, балластировка одиночными чугунными грузами, мероприятия по охране окружающей среды и безопасности труда.

Подводный переход нефтепровода через р. Нева относится к Балтийской трубопроводной системе - комплекс сооружений трубопроводного транспорта Северо-Западного федерального округа России, предназначен для транспортировки нефти и нефтепродуктов из республики Коми, Западной Сибири для обеспечения внутренних потребностей региона и продажи за рубеж.

В ее состав вошли магистральный нефтепровод Ярославль - Кириши (построен в 1986), нефтепродуктовый трубопровод Кириши - Красный Бор - Мор. порт СПб., нефтепровод Кириши - Приморск (Ленингр. обл.) с подводным переходом под р. Нева и нефтеналивным терминалом в Приморске (сдан в дек. 2001), стационарный причал в Приморске.

Подводный переход нефтепровода через р. Нева состоит из двух ниток трубопровода диаметром 820 мм, строительство которого должно вестись с применением метода траншейной прокладки. Рабочее давление в трубопроводе на участке подводного перехода 5,9 МПа. Протяжённость участка подводного перехода в границах прокладки трубопровода траншейным методом составляет 600 м.

В соответствии с требованиями СНИП 2.05.06-85* "Магистральные нефтепроводы" границами подводного перехода трубопровода, определяющими его длину, является участок, ограниченный запорной арматурой, установленной на берегах на отметках не ниже отметок ГВВ 10 % обеспеченности и выше отметок ледохода.



1. Общая часть

1.1 Климатическая характеристика

Подводный переход нефтепровода расположен на территории Ленинградской области. Ленинградская область находится в умеренных широтах северного полушария, в лесной зоне, на стыке подзон тайги и смешанных лесов, между 58.26' и 61.20' северной широты и 27.45' и 35.40' восточной долготы.

На климатические условия Ленинградской области, как и всей другой территории, влияет, прежде всего, ее географическое положение, от которого зависят угол наклона солнечных лучей к поверхности и продолжительность дня, а, следовательно, приход и расход солнечного тепла.

В целом за год в наших широтах разница между поступлениями солнечного тепла и его расходом (на нагревание земной поверхности и воздуха, на испарение воды и таяние снега) - положительная. Однако поступление солнечного тепла на протяжении года неравномерное, что обусловлено большими изменениями высоты стояния солнца над горизонтом (в полдень на 60 град. с. ш. - от 6.30' в декабре до 53 град. в июне) и продолжительности дня (от 5 часов 30 минут в декабре до 18 часов 30 минут в июне).

С апреля по октябрь приход солнечного тепла в Ленинградской области превышает его расход, а с ноября по март расход тепла больше его прихода.

С изменениями в соотношении прихода и расхода солнечного тепла в течении года связаны сезонные изменения температуры, воздействующие на все другие элементы климата.

Огромное влияние на климат Ленинградской области оказывают также движение воздушных масс разного происхождения.

Число дней в году с преобладанием морских и континентальных воздушных масс примерно одинаково, что характеризует климат области как переходный от континентального к морскому.

С запада, со стороны Атлантического океана, на территорию области поступает влажный морской воздух умеренных широт. Зимой он теплый и восполняет недостаток солнечного тепла, вызывая оттепель, дождь и мокрый снег. Летом приход этого воздуха вызывает дождь и прохладную погоду. Континентальный воздух умеренных широт входит на территорию области чаще всего с востока, но иногда с юга и юго-востока. Он приносит сухую и ясную погоду: летом - теплую, зимой - очень холодную.

С севера и северо-востока, главным образом со стороны Карского моря, приходит сухой и всегда холодный арктический воздух, формирующийся над льдом. Вторжения этого воздуха сопровождаются наступлением ясной погоды и резким снижением температуры.

С северо-запада поступает морской арктический воздух. По сравнению с воздухом, поступающим с северо-востока, он менее холодный, но более влажный. Летом на территорию области изредка вторгаются массы тропического воздуха, влажного морского с юго-запада и очень сухого, запыленного- с юго-востока; они приносят жаркую погоду.

Воздушные массы часто сменяются, что связано с частой циклонической деятельностью (в СПб примерно 40 % всех дней года с циклонами). Следствием этого является характерная для Ленинградской области неустойчивая погода.

Среднегодовая температура воздуха понижается в Ленинградской области с запада на северо-восток от +4,5 °С до +2,0 °С. Самых холодный месяц в области - январь или февраль. Средняя температура января на востоке области -10 °С, на западе -6 °С. В СПб средняя температура января -7,5 °С, февраля -7,9 °С.

Самый теплый месяц области - июль. Среднесуточная температура июля в СПб +17,7С; отклонения от нее в пределах области невелики (+16 °С у побережья Ладожского озера, около +18 °С на юго-востоке).

Таблица 1.1. Среднемесячная температура воздуха (в градусах Цельсия)

Месяц	Температура	Месяц	Температура
Январь	-8	Июль	+18
Февраль	-8	Август	+15
Март	-2	Сентябрь	+10
Апрель	+4	Октябрь	+3
Май	+10	Ноябрь	0
Июнь	+14	Декабрь	-4

Вся территория Ленинградской области находится в зоне избыточного увлажнения. Относительная влажность воздуха всегда высокая (от 60 % летом до 85 % зимой). Среднегодовая сумма осадков, составляющая 550-650 мм, на 200-250 мм больше количества испаряющейся влаги. Это способствует заболачиванию почв. Основная масса осадков выпадает в период с апреля по октябрь. Наибольшее количество осадков (750-850 мм в год) выпадает на возвышенных частях области.

Таблица 1.2. Среднемесячное количество осадков (в мм)

Месяц	Осадки	Месяц	Осадки
Январь	33	Июль	55
Февраль	32	Август	80
Март	29	Сентябрь	48
Апрель	34	Октябрь	43
Май	45	Ноябрь	40
Июнь	60	Декабрь	35

Значительная часть осадков выпадает в виде снега. Устойчивый снежный покров лежит около 127 дней на юго-западе области и до 150-160 дней на северо-востоке. К концу зимы высота снежного покрова на северо-востоке достигает 50-60 см, а на западе, где часто бывают оттепели, не превышает обычно 30 см.

1.2 Гидрологические условия р. Нева

Вытекает из Ладожского озера в районе Шлиссельбурга, протекает по Приневской низине, впадает в Финский залив (Балтийское море). Её длина от Шлиссельбургской губы Ладожского озера до устья, при впадении Большой Невы в Невскую губу у Невских ворот Санкт-Петербургского торгового порта-74 км. Расстояние от истока до устья Невы по прямой-45 км.

Протекая по равнинной Невской низменности, Нева имеет невысокие берега, почти на всём протяжении круто обрывающиеся к воде, в среднем около 3-6 метров, в устье-2-3 метра. Имеется 3 крутых поворота русла реки: у Ивановских порогов, у Невского лесопарка и Усть-Славянки (так называемое Кривое Колено) и у Смольного ниже устья реки Охты. Средний многолетний уровень падения реки 4,27 метра. В одном месте река пересекает моренную гряду и образует Ивановские пороги. Здесь, напротив мыса Святки у начала порогов находится самое узкое место реки (210 м). Средняя скорость течения воды в стрежне Невы около 0,8-1,1 метра в секунду. В результате дноуглубительных и очистительных работ в 1973-1978 годах была срезана каменная мель. В результате судовой ход в районе порогов расширился с 85 до 160 метров, и тем самым удалось обеспечить двухстороннее движение судов.

1.3 Гидрологический режим р. Нева

Нева-широкая и глубокая река. Средняя ширина 400-600м. Самые широкие места (1000-1250 м) - в дельте у Невских ворот Морского торгового порта в так называемой воронке рукава Большая Нева, у окончания Ивановских порогов при впадении реки Тосны и у острова Фабричный вблизи истока. Средняя глубина 8-11 м; наибольшая глубина (24м) - выше Литейного моста в Смольнинской излучине у правого берега, напротив Арсенальной улицы, наименьшая (4,0-4,5 м) - в Ивановских порогах.

Через Неву в Финский залив поступает вода с площади бассейна Ладожского озера. Площадь собственного бассейна Невы составляет 5 тыс. кмІ, включая бассейн Ладожского озера-281 тыс. кмІ. На этой территории осадки значительно превышают испарение: на него идёт лишь 37,7 %, а на суммарный сток реки - 62,3 %.

По многоводности Нева уступает в Европейской части России лишь Волге, Каме и Печоре. За период наблюдения с 1859 года наибольшая водность наблюдалась в 1924 году (116 кмі), наименьшая-в 1900 году (40,2 кмі). Средний многолетний годовой расход воды в Неве-78,9 кмі (в среднем 2500 мі/с).

Из-за равномерного стока воды из Ладожского озера у Невы в течение всего года не бывает весеннего подъёма воды и паводков. Замерзает Нева на всём протяжении. Средние сроки замерзания Невы-первая декада декабря, а вскрытия-первая декада апреля. Толщина льда 0,3-0,4м в черте Санкт-Петербурга, и 0,5-0,6 м за его пределами. В верхнем течении Невы зимой иногда возникают зажоры и заторы льда, из-за этого выше по течению происходят наводнения. Из общего объёма льда Ладожского озера (10,6 кмі) в Неву выносится не более 5 %. Средняя температура воды летом 17-20 °C. Вода в Неве пресная (средняя минерализация 61,3 мг/л).



2. Технологическая часть

2.1 Земляные работы

Подводное исполнение переходов предполагает значительный объем земляных работ. По данным различных источников, стоимость подводных земляных работ составляет от 50 до 70 % стоимости строительства ПП.

В состав земляных работ входят:

· срезка крутых береговых склонов;

· разработка траншей на русловых, береговых и пойменных участках;

· засыпка траншей;

· укрепление берегов;

· устройство водоотводных канав, перемычек;

· планировка береговых строительных площадок и др.

2.1.1 Разработка подводных траншей экскаваторами, установленными на берегу или на плавсредствах

Технология устройства подводных траншей для трубопроводов отличается от технологии подводных земляных работ при строительстве других гидротехнических сооружений, так как подводные траншеи представляют собой узкопрофильную выемку, направленную поперек течения. Эти особенности производства земляных работ при строительстве подводного трубопровода обусловливают применение специальных машин и оборудования.

Выбор и рациональное использование технических средств для разработки подводных траншей на реках и водоемах зависят от грунтовых условий по трассе перехода, глубины грунтозабора, объемов работ и возможностей доставки техники на строительный объект.

Подводные переходы магистральных нефтепроводов, строительство которых осуществляется в различных геологических условиях, характеризуются большим разнообразием грунтов, слагающих русла рек в зоне заглубления трубопроводов. На переходах встречаются грунты смешанного типа. В остальных случаях в пределах русла реки грунты однородного состава представлены в основном песками различной крупности, песчано-гравелистыми и гравелисто-галечниковыми отложениями.

Оборудование для подводной разработки грунта в зависимости от принципа силового воздействия на грунтовой массив подразделяется на три вида. подводная траншея трубопровод прочность

К механическому оборудованию относятся многочерпаковые, штанговые и грейферные земснаряды, канатно-скреперные установки, скалодробильные и скалоуборочные машины, экскаваторы и др.

Разработка траншей на прибрежных участках выполняется бульдозерами и экскаваторами с учетом обводненности грунтов и правил техники безопасности. Механический способ разработки тяжелых и скальных грунтов основан на применении различных плавучих и подводных технических средств, обеспечивающих рыхление твердых грунтов и их извлечение. Рыхление твердых грунтов различной прочности может осуществляться путем их механического дробления до заданных фракций или механического срезания.

Извлечение взрыхленного скального или плотного грунта производится теми же ковшовыми плавучими механизмами.

Качественное и рациональное выполнение подводных земляных работ существенно зависит от параметров траншеи. Основные факторы, обеспечивающие соблюдение заданных параметров траншей, подразделяются на три группы:

· факторы, характеризующие гидрологические и геологические условия сооружения перехода (ширина и глубина меженного русла, водный режим, характеристика грунтов, слагающих дно, интенсивность транспортировки наносов и др.);

· факторы, характеризующие конструкцию, технологию монтажа и укладки подводного трубопровода (диаметр труб, требования к их изготовлению и монтажу, способ укладки);

· факторы, определяющие технологию разработки подводных траншей (способ разработки, конструктивные особенности земснарядов, схема рабочих перемещений, способ ориентации и др.).

Земляные работы проводятся в соответствии с проектом производства работ, в котором предусматриваются способы и последовательность разработки грунта, типы и мощность механизмов, а также меры по соблюдению техники безопасности.

Рис. 2.1

Этот способ широко применяется при разработке подводных траншей в прибрежных водах заливов и при устройстве подводных переходов через реки.

В качестве плавучих средств для установки экскаваторов используют баржи и понтоны, размеры и грузоподъемность которых диктуются массой экскаватора, условиями его работы, а также массой размещаемых на них лебедок, одна из которых удерживает баржу от сноса вниз по течению.

2.1.2 Засыпка грунтом трубопроводов, уложенных в подводные траншеи

Трубопроводы, уложенные в траншеи, засыпаются грунтом до проектных отметок, назначаемых с учетом предохранения трубопроводов от всякого рода механических воздействий для создания таких русловых условий, которые предшествовали строительству подводного перехода. Уложенный на дно траншеи и испытанный трубопровод перед засыпкой должен быть осмотрен водолазом. В процессе водолазного обследования устанавливаются:

· местные подмывы, провисания и сдвиги трубопровода от оси трассы, а также его отклонения от проектных отметок;

· нарушения антикоррозийной изоляции и футеровки;

· правильность положения балластных грузов на трубопроводе.

В местах обнаруженных дефектов устанавливаются буйки и принимаются меры по ликвидации этих дефектов. В тех местах, где трубопровод неплотно прилегает к грунту, делается его подбивка песком или гравием, как правило, при помощи гидромонитора, так, чтобы все пустоты под трубопроводом были полностью заполнены. Засыпать трубопроводы разрешается после устранения всех дефектов и проверки соответствия отметок верха трубопровода проектным. Превышение фактических отметок трубопровода не должно быть больше 10 см. Подводные траншеи после укладки трубопровода засыпают до отметок, предусмотренных проектом. Толщина слоя грунта над трубопроводом должна быть не менее проектной или превышать проектную не более чем на 20 см. Засыпка траншей может производиться плавучими земснарядами, гидромониторными установками, а в случае отсутствия подводных резервов грунта - с шаланд, барж-площадок. Если разработка подводной траншеи выполнялась экскаватором, установленным на понтоне, то и засыпка может выполняться этим же механизмом. В зимнее время при достаточной прочности льда доставка грунта с берега к месту засыпки может производиться автотранспортом. Способ засыпки траншей выбирают в зависимости от производства работ в зимний или летний период, ширины траншеи, глубины воды, скоростей течения и объемов работ. Если физико-механические свойства местного грунта не позволяют использовать его для засыпки траншеи, то применяют привозной грунт или гравий. Засыпка нижней по течению нитки на русловом участке перехода выполняется одновременно с разработкой траншеи верхней нитки, если:

· физико-механические свойства грунтов приемлемы;

· разработка траншей осуществляется землесосными или землечерпальными снарядами;

· имеется возможность в течение одной навигации последовательно разработать две траншеи и уложить в них трубопроводы.

При определении объемов засыпки подводных траншей геометрический объем по проектным профилям увеличивают на объем грунта, уносимого течением за пределы траншеи при ее засыпке, и уменьшают на объем донных наносов, поступающих в траншею. Перед началом работ по засыпке траншей с транспортировкой грунта на шаландах или баржах выполняют следующие работы:

· обозначают буйками место отсыпки (ось трубопровода);

· подсчитывают объем грунта, необходимый для засыпки траншей с учетом потерь, особенно при наличии течения;

· заготавливают грунт и оборудуют место для погрузки его на баржи, если погрузка не будет производиться с причала.

Загрузка шаланд или барж производится из резервов на берегу экскаваторами или грейферными кранами. Загрузка производится равномерно по всей площади во избежание опасного крена. Для обеспечения непрерывности работы транспортировку грунта производят обычно не менее чем двумя баржами. Буксировка производится буксирными катерами. При засыпке траншей любым способом должны приниматься меры по уменьшению потерь грунта от сноса течением. В этих целях засыпка должна производиться по трубам и лоткам, концы которых опускаются непосредственно к трубопроводу. Если засыпка производится грейферным краном, то ковш для разгрузки опускается под воду на максимально возможную глубину.

Рис. 2.2. Схема засыпки подводной траншеи с плавучей площадки: 1 - плавкран; 2 - папильонажный трос; 3 - папильонажный якорь; 4 - экскаватор-драглайн; 5 - перемещаемый грунт; 6 - бульдозер; 7 - плавучая площадка; 8 - буксирный катер; 9 - становой якорь; 10 - становой трос; 11 - засыпаемая траншея; 12 - уложенный трубопровод

Правильность засыпки трубопровода грунтом периодически проверяется футштоком или при помощи водолаза. При необходимости поверхность засыпки планируется при помощи струи гидромонитора. Для засыпки грунтом подводных траншей с несамоходной баржи используется плавучий кран с грейферным ковшом. Плавучий грейферный кран устанавливается у верхней по течению бровки траншеи с расчетом использования полного вылета стрелы по ширине траншеи и разгрузки баржи с одной стоянки. Наиболее рациональными схемами являются такие, при которых требуется наименьшее число заброшенных якорей и перестановок плавкрана по длине траншеи.

2.2 Сварочно-монтажные работы

На строительстве ПП МН применяют те же методы сварки, что и на суше. До начала сварочно-монтажных работ необходимо получить следующую документацию:

· сертификаты и паспорта на трубы и сварочные материалы;

· список сварщиков;

· заключение о результатах механических испытаний допускных контрольных сварных соединений;

· журнал регистрации результатов механических испытаний, допускных и контрольных стыков.

Сварочно-монтажные работы в зависимости от их объемов выполняют в несколько этапов: поворотная сварка труб в секции из трех труб на стенде; сварка секций труб в плеть; сварка плетей в нитку трубопровода. Поворотная сварка труб выполняется с применением сварочного полуавтомата, а при малых объемах сварочных работ вручную. При строительстве переходов значительной протяженности сварку отдельных труб в трехтрубные секции выполняют на специальном стенде, состоящем из трех линий. При полуавтоматической сварке труб на стенде работы ведутся следующим образом:

· на первой линии - сборка стыка при помощи внутреннего центратора, подогрев стыка и ручная сварка корневого шва;

· на второй линии - ручная подварка корня шва изнутри трубы;

· на третьей линии - автоматическая сварка под слоем флюса остальных слоев.

При ручной поворотной сварке работы выполняются следующим образом:

· на первой линии - сборка стыка при помощи внутреннего центратора, подогрев стыка, сварка первого и второго слоев;

· на второй линии - подварка корня шва изнутри трубы по всему периметру;

· на третьей линии - сварка третьего и четвертого слоев.

Плети люкера небольшой протяженности до 300 м обычно сваривают из одиночных труб последовательным наращиванием (рис. 2.3). Работы по сборке и сварке труб диаметром 1220 мм с толщиной стенки 20 мм выполняет бригада в составе 8 человек: машинист трубоукладчика; электросварщик; машинист электросварочного агрегата; машинист бульдозера; монтажник. Производительность труда в смену составляет 35 м.

Рис. 2.3. Схема сборки и сварки труб в плети: 1 - инвентарная лежка; 2 - трубоукладчик; 3 - штанга центратора; 4 - труба; 5 - внутренний центратор; 6 - энергопоезд; С 1, С 2 - рабочие места электросварщиков; Т 1 - Т 3 - рабочие места монтажников; М - рабочее место машиниста энергопоезда

Для выполнения сварки корня шва сварщики располагаются по обе стороны от оси трубы. При использовании электродов с основным видом покрытия сварку корневого слоя шва начинают с потолочного положения способом "на подъем". При использовании электродов с целлюлозным покрытием с нижнего положения способом "на спуск". При атмосферных осадках и ветре сварочные работы должны производиться под инвентарным укрытием. При сварке верхней части стыка используются переносные лестницы-стремянки. В процессе сборки и сварки стыков сварщиками и мастером или прорабом осуществляется операционный контроль. После сварки очередного стыка сварщики должны очистить шов от шлака, окалины, брызг наплавленного металла и предъявить его для визуального контроля и приемки мастеру или прорабу. Все стыки должны быть также подвергнуты контролю гамма или рентгеновскими лучами. При сварке трубопровода сварные стыки подвергаются: ? операционному контролю в процессе сборки и сварки; ? внешнему осмотру и замеру параметров сварных соединений; ? 100%-му контролю гамма и рентгеновскими лучами.

2.3 Очистка, изоляция и балластировка нефтепровода

Рисунок 2.4. Изоляция нефтепровода: 1 - троллейная подвеска; 2 - кран-трубоукладчик; 3 - сушильная установка; 4 - машина изоляционно-очистная; 5 - лежка; 6 - мягкое полотенце; 7 - изолированный трубопровод; М1 - рабочее место машиниста сушильной установки; К1, К2 - рабочие места, соответственно машиниста и помощника машиниста изоляционно-очистной машины; И1, И2 - рабочие места изолировщиков; Т1 - рабочее место бригадира

Работы по осушке, очистке и изоляции плетей трубопровода осуществляются на строительно-монтажной площадке. Изоляционно-очистные машины, поступающие на строительно-монтажную площадку, необходимо тщательно осмотреть, проконтролировать укомплектованность рабочими инструментами и проверить на холостом ходу (рисунок 2.4).

Участок строительно-монтажной площадки по ходу изоляционно-очистной машины должен быть спланирован так, чтобы на пути движения ее опорного колеса не было бугров, ям, пней и других препятствий.

Изоляционная лента в заводской упаковке должна перевозиться на строительно-монтажную площадку на транспортных средствах, покрытых тентом

Клеевая грунтовка и растворители транспортируются в герметично закрытых бочках. Хранить клеевую грунтовку и растворители необходимо в отдельных помещениях или под навесом с соблюдением правил противопожарной безопасности для горюче-смазочных материалов.

При температуре воздуха ниже +3 °С сушка поверхности трубопровода осуществляется сушильной установкой. Трубопровод перед изоляционной машиной нагревают до температуры +15 - +45 °С.

Очистку трубопровода и его изоляцию производят самоходной изоляционно-очистной машиной.

При выполнении изоляционных работ оформляют:

· протокол лабораторных испытаний изоляционных материалов;

· журнал на производство изоляционных работ;

· акт на приемку работ по изоляции трубопровода.

Подводные трубопроводы на переходах в границах горизонта высоких вод не ниже 1 % обеспеченности рассчитываются на предотвращение всплытия. Если результаты расчета подтверждают возможность всплытия трубопровода, то предусматривают:

? на русловом участке перехода - бетонные покрытия или специальные грузы, конструкция которых должна обеспечить надежное их крепление к трубопроводу для укладки дюкера способом протаскивания по дну подводной траншеи;

? на пойменных участках - одиночные грузы или анкерные устройства.

Все балластные грузы должны иметь маркировку с указанием массы груза в воздухе и объемной массы материала. Внутренняя поверхность железобетонных грузов должна быть ровной и гладкой без выступов бетона, обнаженной арматуры, которые могут повредить изоляционное покрытие.

Погрузка, разгрузка, складирование и раскладка полуколец утяжелителей производится автокранами или кранами-трубоукладчиками за монтажные петли.

До начала балластировки проводят контрольное взвешивание грузов по 2-3 от каждой партии и оформляют акт. Кроме того, проверяют:

? наличие паспортов и сертификатов на балластировочные пригрузы;

? целостность грузов и наличие монтажных отверстии;

? маркировку с указанием объема и массы балластировочных грузов.

Строительно-монтажная площадка предварительно должна быть спланирована. При монтаже утяжелителей на двух и более плетях расстояние между плетями должно обеспечивать проезд трубоукладчиков и автомашин для выполнения сварочно-монтажных и изоляционных работ, а также раскладки пригрузов.

Перед балластировкой трубопровода сборными пригрузами краской нумеруют плети и на футеровке делают отметки мест установки пригрузов. Нижние и верхние полумуфты пригрузов раскладывают параллельно подготовленным плетям трубопровода в два ряда вдоль оси трубы. На практике используются главным образом два способа балластировки пригрузами.

При использовании первого способа балластировки плеть трубопровода приподнимается с помощью трубоукладчика и затем с помощью любого тягового механизма, например, трактора, полумуфты пригрузов заводятся под намеченные на трубе места. При применении второго способа балластировки плеть с помощью трубоукладчиков перекладывают на нижние полумуфты грузов, уложенные прямолинейно на строительно-монтажной площадке.

2.4 Укладка подводного трубопровода

Укладка трубопровода является наиболее сложной завершающей операцией при сооружении подводного перехода. Выбор технологии укладки подводного трубопровода зависит от:

· места расположения строительно-монтажной площадки;

· гидроморфологических, топографических и климатических условий района

· перехода;

· конструкции подводного трубопровода;

· судоходства в месте перехода;

· наличия специального оборудования для укладки трубопровода.

Технологический процесс укладки трубопровода включает перемещение его в створ перехода и опускание его на дно подводной траншеи. Технологические схемы укладки отличаются одна от другой расположением строительно-монтажной площадки, способами перемещения трубопровода в створ и опускания его на дно. Основными технологическими схемами укладки трубопровода являются следующие:

1. Протаскивание трубопровода по дну с предварительным монтажом его на строительно-монтажной площадке на полную длину в створе перехода;

2. Протаскивание трубопровода по дну с последовательным наращиванием нитки;

3. Опускание трубопровода способом свободного погружения с монтажом его в створе перехода;

4. Опускание трубопровода способом свободного погружения с буксировкой в створ плетей, их монтажом и разворотом дюкера;

5. Опускание трубопровода способом свободного погружения с буксировкой в створ плетей и сваркой стыков между плетями на плаву;

6. Опускание трубопровода с использованием плавучих опор.

Протаскивание трубопровода по первой и второй схеме является наиболее употребительным при укладке газопроводов. При укладке нефтепроводов применение этих схем целесообразно на переходах с большими глубинами, а также при значительной скорости течения воды в реке или интенсивном судоходстве. Необходимым условием применения протаскивания является укладка, по крайней мере, хотя бы с одной стороны дюкера, по радиусам упругого изгиба. Протаскивание трубопроводов большого диаметра возможно и при наличии гнутых вставок, но при ограниченной величине тягового усилия и при условии, что к трубе в основании криволинейного отвода не приваривают металлоконструкцию для закрепления троса. Выбор первой или второй схемы протаскивания обусловлен рельефом берега, на котором размещена строительно-монтажная площадка, мощностью тяговых средств для протаскивания, конструкцией и числом специальных спусковых средств.

В технологический процесс укладки трубопровода способом протаскивания по дну водоема траншеи входят работы (рис. 3.24):

· укладка на спусковую дорожку оснащенных балластными грузами и понтонами плетей трубопровода:

· проверка готовности подводной траншеи, включающая водолазное обследование, промеры глубин и проверку отметок дна траншеи;

· приварка оголовка и прокладка тяговых тросов с закреплением их на оголовке; протаскивание всей нитки трубопровода или отдельных плетей со сваркой межсекционных стыков;

· проверка положения уложенного трубопровода в соответствии с проектом.

Длина протаскиваемых плетей определяется в зависимости от ширины водной преграды, мощности тяговых средств и конструкции спускового устройства. Необходимыми условиями для укладки трубопровода способом протаскивания является наличие:

· достаточных размеров площадки в створе перехода для устройства спусковой дорожки, на которую устанавливают нитку или плеть трубопровода перед протаскиванием;

· достаточной прочности протаскиваемого трубопровода с учетом воздействия на него тяговых усилий;

· плавного рельефа одного из берегов в створе перехода, на котором возможна планировка грунта в соответствии с допустимым радиусом упругого изгиба трубопровода при протаскивании.

· силу воздействия потока воды на трубопровод;

· необходимые тяговые усилия.

В качестве тяговых средств для протаскивания в зависимости от необходимого тягового усилия применяют тяговые лебедки серии ЛП, тягачи, оборудованные лебедками, а также однотипные тракторы, работающие на сцене. Тракторы используют при строительстве небольших переходов и тяговых усилиях до 20-30 т. Если тракторы не могут перемещаться по берегу в створе перехода, то осуществляется их перемещение вдоль берега с закреплением на берегу блока для изменения направления тягового троса. Прокладка через водоем тягового троса выполняется строго прямолинейно. Для этого сначала прокладывают тонкий трос-проводник, к которому прикрепляют тяговый трос, после чего его протаскивают по заданному створу. Перед протаскиванием трубопровода выполняют обтяжку тягового троса. К головному концу протаскиваемого трубопровода приваривают оголовок для крепления тягового троса. Конструкция оголовка может быть различной в зависимости от диаметра трубопровода, способа крепления троса, величины тягового усилия и необходимости заполнения трубопровода водой в процессе его протаскивания по дну. Для приварки очередной плети трубопровода при протаскивании используются трубоукладчики, обеспечивающие условия для центровки труб на берегу. Сварка гарантийных стыков между отдельными плетями трубопровода осуществляется сварщиками высокой квалификации, не ниже шестого разряда. Сборка и сварка межсекционных стыков производится под контролем инженерно-технического работника, ответственного за сооружение подводного перехода. До протаскивания очередной плети наращиваемого трубопровода качество сварки межсекционного стыка проверяется физическими методами контроля. На сборку, сварку и проверку качества сварки каждого межсекционного стыка составляют акт, подписываемый инженерно-техническим работником, ответственным за сооружение подводного перехода, и представителем полевой испытательной лаборатории. Результаты контроля этих стыков заносят в журнал сварочных работ. Акты на сборку, сварку и проверку качества сварки межсекционных стыков представляют совместно с исполнительной технической документацией по переходу. Перед протаскиванием трубопровода проверяют и опробуют все технические средства и их взаимодействие, проверяют средства связи, проводят инструктаж персонала и его взаимодействие, определяют ответственность каждого исполнителя за свой участок работы. Протаскивание трубопровода, установленного на спусковых устройствах с малым коэффициентом трения, таких как тележки и роликовые опоры, осуществляется с постоянным приложением тормозного усилия к заднему концу протаскиваемого трубопровода. Тормозное усилие прикладывается для предотвращения самопроизвольного перемещения плети трубопровода по спусковому устройству, гашения сил инерции при трогании с места и плавного без рывков движения трубопровода. При тяговом усилии 1500 кН протаскивание трубопровода с помощью лебедки ЛП-151 осуществляют плетями длиной не более 230 м, тяговый трос пропускается через блок в оголовке трубопровода. После протаскивания очередной плети трос отсоединяют от мертвяковой опоры и закрепляют на вспомогательном тяговом средстве - лебедке или тракторе. Далее сматывают тяговый трос с барабана основной лебедки и одновременно вытаскивают звено анкерного троса на берег. При этом тяговая ветвь троса пропускается через блок на длину, равную удвоенной длине протаскиваемой плети.



3. Расчетная часть

3.1 Выбор труб

Обеспечение высокой степени надёжности работы проектируемого межпромыслового нефтепровода достигается наряду с прогрессивными техническими решениями выбором материалов и изделий для строительства нефтепровода, соответствующих климатическим условиям и технологическим параметрам эксплуатации, при этом эффективным способом обеспечения надёжности является применение труб, обладающих повышенной коррозионной стойкостью.

Сталь марка 14Г 2САФ, по ТУ 14-3-109-73 Челябинского трубопрокатного завода.

Таблица 3.1. Характеристика конструктивных параметров труб нефтепровода

, МПа	Температурный перепад, ?Т, град	Диаметр , мм	Диаметр с изоляцией , мм	Марка стали	, нормативное сопротивление растяжению металла труб, МПа	, нормативное сопротивление сжатию металла труб, МПА
5,9	45	820	838	14Г 2САФ	570	400

3.2 Расчет толщины стенки трубопроводов

Расчетную толщину стенки трубопроводов следует определять по формуле:

(3.1)

,

где - коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления ();

P - рабочее давление в трубопроводе, МПа;

- наружный диаметр трубопровода, м;

- расчетное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, МПа:

(3.2)

.

где - нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, следует принимать равным минимальному значению временного сопротивления , установленного государственным стандартам и техническим условиям на трубы;

m - коэффициент условий работы трубопровода (m=0,6);

- коэффициент надежности по материалу (=1,47);

- коэффициент надежности по назначению трубопровода ().

Полученная толщина стенки трубопровода округляется в большую сторону до ближайшей в сортаменте труб.

Затем необходимо рассчитать продольные осевые напряжения N по формуле:

N=(3.3)

N=.

где - коэффициент линейного расширения металла труб, для стали .

E - модуль упругости стали (модуль Юнга), для стали E = 2,1МПа;

Дt - расчетный температурный перепад (Дt=45;

- внутренний диаметр трубопровода, м:

, (3.4)

.

Если продольные осевые напряжения будут иметь отрицательное значение (N < 0), то величина корректируется по следующей формуле:

(3.5)

.

где - коэффициент учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяемый при сжимающих продольных осевых напряжениях (N < 0) по формуле:

, (3.6)

.

Толщина стенки трубопровода, определенная по формулам (3.1) и (3.5) округляется в большую сторону до ближайшего значения в сортаменте труб. Принятая толщина стенки труб должна быть не менее 4 мм, т.е. удовлетворять условию:

.

.

3.3 Проверка прочности и деформаций подземных и наземных трубопроводов

Прочность проверяется по условию:

,

58,3 МПа.

Условие выполняется, следовательно, прочность обеспечена.

где и - продольные осевые напряжения и расчетное сопротивление металла труб, определяемые соответственно по формулам (3.3) и (3.2);

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях

() = 1, при сжимающих ( < 0) определяется по формуле:

(3.7)

.

где - кольцевые напряжения в стенке трубы от внутреннего давления:

(3.8)

.

Проверка деформаций производится по следующим условиям:

(3.9)

.

(3.10)

.

Проверка по деформации выполняется.

где С - коэффициент, принимаемый равным 0,85 - для I и II категорий

- коэффициент надежности по назначению трубопровода (=1);

- нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, следует принимать равным минимальному значению предела текучести , установленного государственным стандартам и техническим условиям на трубы;

- кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления:

(3.11)

.

- абсолютное значение максимальных суммарных продольных напряжений в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий.

(3.12)

.

- минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см.

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих максимальных суммарных продольных напряжениях () = 1, при сжимающих ( < 0) определяется по формуле:

(3.13)

.

3.4 Балластировка одиночными чугунными грузами

Трубопровод, укладываемый в болотистом и обводненном грунте, должен быть закреплен против всплытия, если он имеет положительную плавучесть. Трубопровод закрепляют одиночными утяжеляющими железобетонными и чугунными грузами, сплошным бетонированием, металлическими винтовыми анкерными устройствами и засыпкой минеральным грунтом. Проверка против всплытия трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках, выполняется по расчетным нагрузкам и воздействиям из условия:

, (3.14)

.

где Б - необходимая величина пригрузки или расчетного усилия анкерного устройства, приходящаяся на трубопровод длиной 1м;

- коэффициент безопасности по материалу, принимаемый равным для железобетонных грузов 1,05.

- коэффициент надежности при расчете на устойчивость положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным для болот и периодически затопляемых участков 1 % обеспеченности 1,05;

- расчетный вес продукта на воздухе, дополнительных обустройств в воде, а также обледенения в воде при транспортировке продукта с отрицательной температурой;

- расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод (с учетом изоляции), определяемая по формуле:

(3.15)

.

- наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия;

, (3.16)

.

- толщина изоляционного покрытия ();

- объемный вес воды с учетом растворенных солей и взвешенных частиц грунта:

.

- расчетный вес трубопровода (с учетом изоляции) на воздухе:

(3.17)

.

- собственный вес трубы:

(3.18)

.

- вес изоляционного покрытия:

.

.

где - коэффициент перегрузки, при расчетах на продольную устойчивость и устойчивость положения принимается равным 1. Нормативное значение веса изоляции определяется так:

(3.19)

.

где - объемный вес изоляции.

Расстояние между отдельными чугунными грузами:

(3.20)

.

где - средний вес одного груза в воздухе ();

- средний фактический объем груза: для чугунных грузов.

, (3.21)

.



4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Техника безопасности при сооружении подводных переходов

При сооружение подводных переходов магистральных газопроводов необходимо строго соблюдать требования рабочих инструкций по профессиям и видам работ в части охраны труда и техники безопасности, инструкций по охране труда и других нормативных документов, регламентирующих безопасное выполнение работ. С этими инструкциями знакомят рабочих и технический персонал, а инструкции по профессиям выдают на руки.

На строительной площадке охрана труда рабочих должна обеспечиваться выполнением следующих мероприятий:

· выдачей администрацией необходимых средств индивидуальной защиты (спецодежда, обувь и др.);

· соблюдением требований по коллективной защите рабочих (ограждение, освещение, защитные и предохранительные устройства, организация проездов и пешеходных проходов и т.п.);

· обеспечением работающих обширно-бытовыми устройствами и помещениями.

Жилой вагон - городок, подсобные помещения, стоянки машин и механизмов, склады ГСМ и строительных материалов, оборудования и т.д. размещаются за пределами минимальных расстояний от оси действующего газопровода согласно СНиП 2.05.06. Скорость движения транспортных средств в зоне строительства ограничивается 20 км/ч. Дорогу для проезда машин и механизмов, транспортных средств необходимо обозначать вышками высотой не менее 2,5 м от поверхности земли с обеих сторон через каждые 50м. В зоне работы машин и механизмов необходимо установить знаки безопасности и предупредительные надписи. На каждом участке работ должна быть инструкция по пожарной безопасности, разработанная с учетом конкретных условий работы. Места проведения работ должны быть обеспечены необходимыми средствами пожаротушения (огнетушители, ящики с песком, пожарные инструменты и т.д.), а все рабочие бригады обучены пользованию ими. Во время нетехнологических перерывов (обед и т.д.) члены бригады выводятся за пределы строительства. Допуск лиц к руководству водолазными спусками и работами, проведению и обеспечению водолазных работ должен осуществляться только после ежегодного подтверждения ВКК их подготовленности. Водолазная станция обеспечивается рабочим и страхующим водолазным снаряжением, средствами обеспечения водолазных спусков и медицинским имуществом в соответствии с табелем комплектации водолазной аптечки. Перед спуском под воду водолаз должен ознакомиться с технологией выполнения работ, руководитель водолазных спусков должен провести текущий инструктаж по технике безопасности с записью в журнале водолазных работ. Снаряжение и средства обеспечения водолазных спусков перед погружением водолаза подвергают рабочей проверке, которую осуществляют спускающийся и страхующий водолазы. Водолазные работы на глубинах свыше 12 м могут выполняться при наличии на объекте декомпрессионной камеры. Проверку декомпрессионной камеры выполняют ежесуточно перед спуском первого водолаза. При спусках с судов у места работ должна находиться дежурная шлюпка, готовая принять водолаза непосредственно из воды. Перед спуском водолаза должны быть подняты стандартные водолазные флаги, ночью - огни. Все суда, проходящие недалеко от места проведения ремонтных водолазных работ на переходе, обязаны уменьшить ход до малого, не подходить близко к СТУ спусков и не отдавать якорей на расстоянии менее 200 м от него.

Требования безопасности при производстве подводных земляных работ. При разработке рабочего проекта и проекта производства работ должно быть предусмотрено соблюдение следующих условий безопасности работы установленного на понтоне гидравлического экскаватора:

· экскаватор должен быть надежно закреплен к палубе понтона специально разработанными для этого устройствами;

· понтон с экскаватором должен быть надежно заякорен к дну водоема или к берегу в зависимости от условий работы;

· в случае отвала фунта не на бровку траншеи должен быть предусмотрен подход к понтону плавсредства для отгрузки разработанного грунта;

· запрещается производство других работ и нахождение людей в зоне действия рабочего органа гидравлического экскаватора.

4.2 Требования техники безопасности при работе машин и механизмов

Проезд машин и механизмов пол действующими коммуникациями разрешается только по специально оборудованным переездам, в местах, указанных эксплуатирующей орган цепей в соответствии со схемой движения (транспортной схемой) и проектом производства работ.

Руководитель работ обязан указать места установки машин и механизмом, зону границы их работы и соответствии со схемой движения (транспортной схемой).

В зоне работы машин и механизмов необходимо установить знаки безопасности и предупредительные надписи.

При разработке склонов берегов при уклонах до 300 необходима анкеровка экскаваторов. В качестве подвижного якоря достаточно одного-двух бульдозеров, на увлажненных склонах удерживающая сила должна быть увеличена.

При уклонах более 300 траншея - лоток разрабатывается бульдозером слоями толщиной 0,4-0,5 м с обязательным закреплением его одним или двумя тракторами.

Требования техники безопасности при изоляционных работах на подводном переходе и работе с клеевыми композициями

К выполнению работ по ремонту изоляции трубопровода в береговой и русловой его частях допускаются лица, обученные правилам техники безопасности и сдавшие экзамены в усыновленном порядке.

Рабочий персонал, выполняющий работы по ремонту изоляционного покрытия должен быть обеспечен специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с требованиями НТД. При работе следует использовать индивидуальные средства защиты, перчатки, фартук, очки. При попадании компонентов на кожу человека, необходимо протереть их спиртом, затем смыть водой с мылом. При попадании компонентов в глаза, обильно промыть водой и немедленно обратится к врачу. Не хранить остатки компонентов в рабочих помещениях, разливы и брызги стереть растворителями и вытереть насухо. При открытии металлической тары с компонентами клеевых композиций, во избежание воспламенения от искрообразования, необходимо применять специальные ключи (деревянные, латунные и т.п.). Компоненты изоляционного покрытия должны храниться в прочной герметичной полиэтиленовой таре при температуре воздуха не выше 35 °С.

4.3 Охрана окружающей среды при сооружение подводных переходов

Рабочим проектом при производстве подводных земляных работ должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению требований правил охраны поверхностных вод:

· к качеству воды водного объекта в створе 500 м ниже места производства работ, т.е. увеличению содержания взвешенных веществ не более 0,25 мг/л к фону для водоемов высшей и первой категории и 0,75 мг/л второй категории рыбохозяйственного использования;

· исключению отвалов грунта в местах нереста рыб;

· исключению подводно-технических работ в период нереста рыб.

Рабочим проектом при производстве земляных работ на пойменных и береговых участках должны быть предусмотрены мероприятия по сохранению плодородного слоя почвы с учетом его плодородия:

· снятие плодородного слоя почвы с перемещением в отвалы хранения для последующего использования при рекультивации;

· осуществление снятия и нанесения плодородного слоя почвы необходимо производить в период, когда грунт находится в не мерзлом состоянии;

· исключение использования плодородного слоя почвы для временных земляных сооружений.

При разработке транспортной схемы доставки техники и материалов на строительную площадку должны быть предусмотрены решения, исключающие повреждения растительно-покровного слоя за пределами отведенных участков, а также по устройству переездов через малые водотоки, с обязательным пропуском под ними воды без нарушения их гидрологического режима.

Строительно-монтажные площадки, городки строителей, вспомогательные сооружения и другие объекты должны располагаться за пределами водоохранной зоны и других охраняемых зон, они должны быть оборудованы мусоросборниками для строительных и бытовых отходов и мусора, емкостями для сбора отработанных ГСМ.

При оборудовании строительно-монтажной площадки необходимо предусматривать специальные зоны для технического оборудования, мойки, заправки машин и механизмов. Расположение этих зон должно исключать:

· нарушение направлений поверхностного стока воды:

· нарушение почвенно-растительного покрова (в районах многолетней мерзлоты);

· разлив горюче-смазочных материалов, смол и других материалов; загрязнение территории отходами производства;

· попадание сточных вод, топлива масла в проточную воду; -возгорание растительности и торфяников из-за работы неисправных технических средств.

· при техобслуживании, оправке, ремонте плавучих средств запрещается загрязнение водоемов остатками топлива, масел и обтирочными материалами.

Смыв грунта с палуб грунтоотвозных судов допускается только в районе подводного отвала.

Не допускается изъятие грунта для обратной засыпки из дна реки на участке подводного перехода. Такие действия могут привести к изменению руслового режима реки и не предусмотренному проектом воздействию на подводный трубопровод.

При выполнении берегоукрепительных работ и планировке берегового откоса запрещается сталкивать плодородный грунт и строительные отходы в русло реки.



Список литературы

1. Иванов В.А., Кузьмин С.В. и др. Сооружение подводных переходов магистральных трубопроводов: Курс лекций. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. 217 с.

2. С.И. Левин. Проектирование и строительство подводных переходов. 1960. 330 с.

3. Составил: Вирясов А.Н., ассистент Рецензент: Иванов В.А., д-р техн. наук, профессор. Учебно-методическое пособие. "Сооружение магистральных трубопроводов". "Ремонт и реконструкция систем трубопроводного транспорта".

4. СП 108-34-97. Сооружение подводных переходов.

5. СНиП 2.05.06-85* "Магистральные трубопроводы".

Размещено на Allbest.ru