Краткая теоретическая часть

ВВЕДЕНИЕ

Основная задача инженерных изысканий при проектировании линейных сооружений, в том числе магистральных трубопроводов, –определение положения оси сооружения в плане и по высоте на местности (на карте).

Трассу трубопровода проектируют по карте, обходя или преодолевая разного рода препятствия – ценные земли, болота, различные строения, дороги, реки.

В процессе полевого трассирования утверждённый вариант трассы переносится на местность по координатам вершин углов поворота (трассы) или по данным их привязки к местным предметам. Далее по трассе прокладывают теодолитный ход, вдоль трассы разбивают пикетаж. Концы отрезков по 100 м закрепляют деревянными кольями – пикетами. Кроме того, кольями закрепляют перегибы скатов, пересечения трассы с реками, дорогами, подземными и надземными коммуникациями.

Для обеспечения мониторинга трубопровода для безаварийной его эксплуатации в местах поворота трассы её смежные прямые участки сопрягаются кривыми – дугами окружностей определённого радиуса. При проходе трассы по косогорным участкам на местности разбивают перпендикулярные к трассе линии – поперечники. Одновременно с разбивкой пикетажа и кривых ведётся съёмка ситуации прилегающей к трассе местности в полосе шириной в 200 м с каждой стороны трассы. Результаты съёмки заносятся в пикетажный журнал.

Цель расчётно-графической работы: запроектировать участок трассы линейной части магистрального трубопровода между заданными точками А и В на плане масштаба 1:10 000.

Материалы

Топографический план М 1:10000, Методические указания к лабораторной работе, нормативные документы (СНиП III-42–80*, СНиП 2.05.06–85*, СП 11-104–97), бланк лабораторного задания, геодезический транспортир, циркуль-измеритель, линейка поперечного масштаба, бумага формата А4, карандаши различной твёрдости, ластик.

Краткая теоретическая часть

Трассирование линейных сооружений – комплекс проектно-изыскательских работ, выполняемых для выбора положения трассы трубопровода. Камеральное трассирование – вычерчивание проекции оси трубопровода на горизонтальной плоскости, выполняемое по картам, планам, аэро- и космоснимкам и другим картографическим материалам.

Трассировочным работам предшествуют изучение топографических условий местности в пределах расположения вариантов направления линии, анализ исходных материалов с точки зрения возможности выполнения предварительного, а затем более подробного камерального трассирования.

Проектирование трубопроводов происходит в несколько этапов (СП 11-104–97).

Камеральное трассирование вариантов линейных сооружений на стадии инженерно-геодезических изысканий для разработки предпроектной документации должно производиться по топографическим картам и аэрофотоснимкам в масштабах 1:25000 или планам в масштабе 1:10000 с использованием материалов космической фотосъемки. На сложных (барьерных) и эталонных участках должна быть выполнена топографическая съемка в масштабах 1:5000–1:2000. Допускается выполнение съемки в масштабах 1:2000-1:1000 при трассировании в пересеченной местности, в горных и предгорных районах.

Для камерального трассирования линейных сооружений на стадии разработки проекта следует использовать инженерно-топографические планы в масштабах 1:5000–1:500, составленные при разработке обоснований инвестиций в строительство объекта, или создавать их заново (СП 11-104–97).

Выбор трассы трубопроводов должен производиться по критериям оптимальности, которые определены вСНиП 2.05.06–85*. В качестве критериев оптимальности следует принимать приведенные затраты при сооружении, техническом обслуживании и ремонте трубопровода при эксплуатации, включая затраты на мероприятия по обеспечению сохранности окружающей среды, а также металлоемкость, конструктивные схемы прокладки, безопасность, заданное время строительства, наличие дорог и др.

При выборе трассы следует учитывать условия строительства с тем, чтобы обеспечить применение наиболее эффективных, экономичных и высокопроизводительных методов производства строительно-монтажных работ.

Выбор трассы между начальным и конечным пунктами надлежит производить в пределах области поиска, определяемой эллипсом, в фокусах которого находятся начальный и конечный пункты.

Малая ось эллипса b, км, определяется по формуле

(1)

где l	–	расстояние между начальной и конечной точками по геодезической прямой, км;
K p	–	коэффициент развития линии трубопровода.

Коэффициент развития линии трубопровода K _pследует определять из условия

(2)

где W ср.о	–	приведенные затраты на 1 км трубопровода по геодезической прямой между начальной и конечной точками с учетом переходов через препятствия;
W ср.н	–	приведенные затраты на 1 км трубопровода по геодезической прямой между начальной и конечной точками без затрат на переходы через естественные и искусственные препятствия.

Не допускается прокладка магистральных трубопроводов по территориям населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, аэродромов, железнодорожных станций, морских и речных портов, пристаней и других аналогичных объектов.

При выборе трассы трубопровода необходимо учитывать перспективное развитие городов и других населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, железных и автомобильных дорог и других объектов и проектируемого трубопровода на ближайшие 20 лет, выполнять прогнозирование изменений природных условий в процессе строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов.

Не допускается предусматривать прокладку магистральных трубопроводов в тоннелях железных и автомобильных дорог, по мостам железных и автомобильных дорог всех категорий, за исключением случаев прокладки газопроводов диаметром до 1000 мм на давление до 2,5 МПа (25 кгс/см²) и нефтепроводов и нефтепродуктопроводов диаметром 500 мм и менее по несгораемым мостам автомобильных дорог III, III-п, IV-п, IV и V категорий. При этом участки трубопроводов, укладываемых по мосту и на подходах к нему следует относить к І категории (категории и классы трубопроводов по СНиП 2.05.06–85* приведены в приложении 1).

Расстояния от оси подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов до населенных пунктов, отдельных промышленных и сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений должны приниматься в зависимости от класса и диаметра трубопроводов, степени ответственности объектов и необходимости обеспечения их безопасности, но не менее значений, указанных в приложении 2 (СНиП 2.05.06–85*).

Минимальное расстояние от ближайшего магистрального газопровода первого класса диаметром 1000 мм и более и от границ технических коридоров трубопроводов до границ проектной застройки городов и других населенных пунктов в районах Западной Сибири и Крайнего Севера следует принимать не менее 700 м.

В стесненных условиях, когда это расстояние выдержать невозможно, его допускается сокращать до 350 м при условии повышения категорийности таких участков до I категории и принятия дополнительных мер, обеспечивающих безопасную эксплуатацию трубопровода, или до значений, приведенных в табл. (приложение 2), при отсутствии в районе прокладки трубопроводов вечномерзлых грунтов.

При проектировании трассы трубопровода через естественные и искусственные препятствия (реки, водохранилища, каналы, озера, пруды, ручьи, протоки и болота[1], овраги, балки, железные и автомобильные дороги) следует соблюдать ряд условий, определённых в СНиП 2.05.06–85*, в том числе:

· створ подводного перехода следует, как правило, предусматривать перпендикулярным динамической оси потока, избегая участков, сложенных скальными грунтами; при выборе створа перехода трубопровода следует руководствоваться методом оптимального проектирования с учетом гидролого-морфологических характеристик каждого водоема и его изменений в течение срока эксплуатации подводного перехода;

· при определении оптимального положения створа и профиля перехода расчет следует производить по критерию приведенных затрат с учетом требований, предъявляемых к прочности и устойчивости трубопровода и охране природы;

· переходы нефтепроводов и нефтепродуктопроводов через реки и каналы следует предусматривать, как правило, ниже по течению от мостов, промышленных предприятий, пристаней, речных вокзалов, гидротехнических сооружений, водозаборов и других аналогичных объектов, а также нерестилищ и мест массового обитания рыб;

· прокладку трубопроводов на болотах следует предусматривать, как правило, прямолинейно с минимальным числом поворотов (в местах поворота следует применять упругий изгиб трубопроводов);

· переходы трубопроводов через железные и автомобильные дороги следует предусматривать в местах прохождения дорог по насыпям либо в местах с нулевыми отметками и в исключительных случаях – при соответствующем обосновании в выемках дорог;

· угол пересечения трубопровода с железными и автомобильными дорогами должен быть, как правило, 90 °.

· При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается располагать переходы нефтепроводов и нефтепродуктопроводов через реки и каналы выше по течению от указанных объектов на расстояниях, приведенных в СНиП 2.05.06–85* (приложение 2), при этом должны разрабатываться дополнительные мероприятия, обеспечивающие надежность работы подводных переходов.

В местах пересечений магистральных трубопроводов с линиями электропередачи напряжением 110 кВ и выше должна предусматриваться только подземная прокладка трубопроводов под углом не менее 60°. При этом трубопроводы, прокладываемые в районах Западной Сибири и Крайнего Севера на расстоянии 1000 м в обе стороны от пересечения, должны приниматься II категории.

Выбор трассы трубопроводов в районах со сложными условиями (в горных условиях[2], в районах шахтных разработок и вечномёрзлых грунтов, в сейсмических районах) имеет ряд особенностей.

При выборе трассы трубопроводов в сейсмических районах необходимо избегать косогорные участки, участки с неустойчивыми и просадочными грунтами, территории горных выработок и активных тектонических разломов, а также участки, сейсмичность которых превышает 9 баллов.

Прокладка трубопроводов в перечисленных условиях может быть осуществлена в случае особой необходимости при соответствующем технико-экономическом обосновании и согласовании с соответствующими органами Государственного надзора. При этом в проекте должны быть предусмотрены дополнительные мероприятия, обеспечивающие надежность трубопровода.

Для трассы трубопровода должны выбираться наиболее благоприятные в мерзлотном и инженерно-геологическом отношении участки по материалам опережающего инженерно-геокриологического изучения территории.

Выбор трассы для трубопровода и площадок для его объектов должен производиться на основе:

· мерзлотно-инженерно-геологических карт и карт ландшафтного микрорайонирования оценки благоприятности освоения территории масштаба не более 1:100 000;

· схематической прогнозной карты восстановления растительного покрова;

· карт относительной осадки грунтов при оттаивании;

· карт коэффициентов удорожания относительной стоимости освоения.

На участках трассы, где возможно развитие криогенных процессов, должны проводиться предварительные инженерные изыскания для прогноза этих процессов в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07–87.

Принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания трубопровода должен приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04–88 в зависимости от способа прокладки трубопровода, режима его эксплуатации, инженерно-геокриологических условий и возможности изменения свойств грунтов основания.

Допустимые радиусы изгиба трубопровода в горизонтальной и вертикальной плоскостях следует определять расчетом из условия прочности, местной устойчивости стенок труб и устойчивости положения. Минимальный радиус изгиба трубопровода из условия прохождения очистных устройств должен составлять не менее пяти его диаметров.

Упругий изгиб сваренного в нитку трубопровода следует выполнять непосредственно при его укладки в траншею, отрытую по проекту.

Радиусы упругого изгиба трубопровода устанавливаются проектом.

Минимальные допустимые радиусы изгиба принимаются в соответствии с табл. приложения 3.

Повороты линейной части трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях следует выполнять упругим изгибом сваренной нитки трубопровода или монтажом криволинейных участков из гнутых отводов.

Если на отдельных участках трассы в соответствии с проектом необходимо выполнить повороты малого радиуса, который не может быть получен при изгибе труб на станках холодного гнутья, кривые поворота следует выполнять из крутоизогнутых отводов горячего гнутья и штампосварных отводов, выполненных в соответствии со СНиП 2.05.06–85*.

Планы выбранных вариантов трассы линейного сооружения предоставляются заказчику в составе технического отчета.

В отчетных материалах должны приводиться технические показатели: длина трассы по выбранным вариантам; протяженность прохождения трассы по пашне, лесу, лугу, садам, виноградникам, болотам и др.; прохождение трассы по участкам с неблагоприятными условиями строительства, застроенной территории, горным участкам и др.; пересечение трассы водотоками, железными и автомобильными дорогами и др., их число и протяженность; протяженность прохождения трассы по местности без дорог, участков сближения или параллельного следования с железными и автомобильными дорогами, линиями электропередачи и связи и др., возможные сносы строений и другие показатели, учитываемые при выборе направления трассы (СП 11-104–97). Сравнение вариантов трассыпроводят на стадии технико-экономического обоснования (предпроектный этап).

Вслед за камеральным проводится полевое трассирование – комплекс полевых изыскательских работ в составе инженерных изысканий по проложению (трассированию) на местности оси линейного сооружения. Состав таких работ:

Ø рекогносцировочное обследование конкурентоспособных вариантов трассы и мест расположения сооружений при необходимости визуальных (аэровизуальных) осмотров с целью определения полноты содержания и достоверности имеющихся материалов;

Ø маршрутная аэрофотосъемка для составления крупномасштабных планов, планово-высотная привязка и дешифрирование аэрофотоснимков по вариантам трассы;

Ø создание планово-высотного съемочного обоснования и проведение топографической съемки эталонных и сложных участков в масштабах 1:5000-1:2000 в случаях, когда аэрофотосъемку производить экономически нецелесообразно или не представляется возможным;

Ø проложение тахеометрических ходов с набором пикетов в местах рельефа и ситуации.

На стадии изысканий (проектный этап) по заданному в техническом задании направлению трассы выполняют детальное камеральное трассирование, собирают материалы для разработки технического проекта выбранного варианта трассы.

Проект трассы, уложенной на карте, переносится в натуру (полевое трассирование) по координатам углов поворота трассы, от точек геодезического обоснования или от ближайших чётких контуров.

Затем проводят нивелирование трассы. При этом нивелируют все точки – пикеты, плюсовые, главные точки кривой. По результатам нивелирования составляют профиль, горизонтальный масштаб которого указывается в техническом задании (от 1:200 до 1:5000).