Особенности технологии устройства висячих, подвесных, балочных и арочных (самонесущих) переходов трубопроводов

Монтаж надземных трубопроводов и прокладка дюкеров

Назначение и область применения. Надземные переходы трубопроводов устраивают при прокладке во­доводов через различные естественные или искусственные преграды, на­пример, глубокие ущелья, реки, железные или автомобильные дороги, т.е. в тех случаях, когда применить подземную прокладку невозможно или неце­лесообразно. По своей конструкции надземные переходы трубопроводов могут быть подвесные, висячие, а также выполненые по балочной, арочной, трапецеидальной и мостовой схемам. При устройстве таких переходов воз­никают проблемы обеспечения их повышенной прочности и устойчивости, например, от ветровых и снеговых нагрузок, наледи. Особое значение при­обретают задачи защиты труб от коррозии, что требует применения для ус­тройства таких переходов труб с повышенной толщиной стенки и покрытия их изоляцией усиленного и весьма усиленного типа. Кроме того, их необхо­димо защитить от электрокоррозии, особенно переходов труб над электри­фицированными железными дорогами.

Дюкер - это участок напорного трубопровода, проложенный по скло­нам и дну глубокого оврага, балки или под руслом реки (канала), под доро­гой, расположенной в выемке. Особую трудность при устройстве дюкеров представляет доставка и укладка труб на крутых склонах оврагов или балок, равно как и отрывка траншей в таких условиях. Но наиболее сложным и трудоемким является процесс прокладки дюкеров через водные преграды – реки, каналы. При этом требуется применять специальные способы работ при устройстве подводных траншей и прокладке труб, их защите от корро­зии и принятия мер против всплытия.

Подвесные и висячие переходы стальных трубопроводов чаще всего устраивают в местах пересечения трассы трубопроводов глубокими ущель­ями или реками.

Монтаж подвесных трубопроводов. Вначале возводят береговые и русловые опоры (пилоны), а затем на верхних ригелях пилонов устанавли­вают двухстоечные стреловые краны нужной грузоподъемности, оснащают их специальными траверсами для подъема, наводки и укладки рабочих ка­натов в опорные гнезда-башмаки на пилонах.

Пролетные строения однопролетных переходов монтируют на берегу по оси перехода до подъема несущих канатов на пилоны (первый способ) или на весу с временных опор после подъема канатов на пилоны (второй способ). При первом способе размеченные несущие канаты раскладывают по оси перехода, а концы их закрепляют в анкерных опорах. Далее к этим канатам прикрепляют распорки и узлы подвесок, после чего их поднимают на пилоны и закрепляют, подвески прикрепляют к седлам трубной плети. При втором способе монтажа (рис. 6.39, а), применяемом для устройства пе­реходов длиной более 100 м, на пилонах поднимают только канаты, после закрепления которых монтируют подвески трубопровода (одновременно с двух сторон перехода), используя для этого телескопические вышки. Закре­пив все подвески с необходимыми деталями, приступают к монтажу трубо­провода.

Готовые блоки трубопровода из двух плетей (длиной до 40 м) скреп­ляют между собой жесткими связями и подают в зону монтажа на баржах и понтонах. Монтаж ведут одновременно с правого и левого берегов, равно­мерно и последовательно загружая несущие канаты. В проектное положе­ние плети с барж поднимают системой полиспастов, прикрепленных к несу­щим канатам перехода, а береговые плети монтируют методом надвижки с помощью тех же полиспастов. После закрепления плетей трубопроводов в проектном положении и подвесках их центрируют и сваривают Окончив монтаж, выверяют прогиб несущих канатов и положение пилонов, оконча­тельно закрепляют все элементы перехода. В заключение трубопровод ис­пытывают, окрашивают его и устраивают тепловую изоляцию (при необхо­димости). Аналогично монтируют подвесные трубопроводы через дороги, глубокие овраги и т.д. Многопролетные переходы монтируют описанным выше способом по пролетам.

Монтаж висячих трубопроводов. Монтаж труб на пилоны осуще­ствляют методом подъема или надвижки. При обоих методах вначале уста­навливают пилоны и массивные железобетонные якоря с прикрепленными к ним оттяжками. Затем монтируют стояки с компенсационными петлями трубопровода. Далее между пилонами на поплавках или временных опорах выкладывают плеть трубопровода. При монтаже трубопровода методом

Рис. 6.39 – Монтаж подвесных и висячых трубопроводов

1 – пилоны, 2 – полиспасты, 3 – рабочий канат с подвесками, 4 – отводные блоки, 5 – якорь, 6 – постоянные опоры, 7 – лебедка с полиспастами, 8 – подвесной трубопровод, 9 – временная опора, 10 – блоки (ролики) на подвесках через 12... 14 м, 11, 12 – тяговый и монтажный трос, 13 – несущий трос, 14 – катки, 15 – протаскиваемая секция трубопровода, 16 – катковая опора, 17 – понтон с катковой опорой, 18 – трос к лебедке

подъема плеть в проектное положение поднимают синхронно действующи­ми на обоих пилонах полиспастами, после чего его соединяют с узлами под­весок и магистральным водоводом. При монтаже методом надвижки (рис. 6.39, б) между пилонами на блоках натягивают временный монтажный трос, а к трубопроводу, уложенному у одного из пилонов, крепят тяговый трос и через каждые 14 - 15 м на жестких стойках - ролики. Оба троса пе­ребрасывают через блоки на вершинах пилонов и крепят к тягачу на проти­воположном берегу. Затем двумя или четырьмя кранами-трубоукладчиками подготовленную плеть трубопровода поднимают и подают так, чтобы она перемещалась к противоположному пилону, опираясь роликами на монтаж­ный трос. Плети придают проектный прогиб, прикрепляют ее к подвескам пилонов и сваривают в одну нить с участками трубопроводов по обе сторо­ны перехода.

При монтаже вантовых переходов, доступных для плавучих средств, для монтажа трубопроводов устраивают площадки, расставляемые по ство­ру перехода в пределах зеркала воды на минимально возможном расстоянии друг от друга (рис. 6.39, в). Несущие и ветровые канаты протаскивают с по­мощью временного тягового каната и лебедки в натянутом состоянии, что­бы они не соприкасались с водой, после чего их поднимают на пилоны. Монтаж, сварку и гидравлическое испытание подготовленной плети трубо­провода выполняют на монтажной площадке, расположенной в створе пе­рехода на берегу. Готовую плеть протаскивают с помощью лебедки или трактора и тягового каната. В зависимости от длины пролета и высоты бе­рега плеть протаскивают по плавучим опорам или по опорным седлам про­летного строения.

Монтаж балочных и арочных самонесущих трубопроводов. Ба­лочные переходы монтируют в два этапа: вначале устанавливают опоры, а затем надвижкой или подъемом монтируют трубопровод. Если пролет пре­вышает 50 м, устанавливают промежуточные опоры (рис. 6.40, а). При ме­тоде надвижки плети трубопровода на катках лебедками (тяговой и тормоз­ной) надвигают на опоры. При устройстве однопролетных балочных пере­ходов из одной секции или плети при доступном переходе для машин сбор­ку, сварку и гидравлическое испытание плети ведут на дне препятствия. Ес­ли необходимо в таких условиях смонтировать многопролетный переход, то плети доставляют непосредственно к его опорам и затем кранами уклады­вают в проектное положение (рис. 6.40,а). При недоступности перехода для машин плети доставляют к месту монтажа по воде и затем монтируют пла­вучими кранами. Простейшие однопролетные балочные переходы через водные препятствия монтируют способом протаскивания (рис. 6.40, б) с по­следующим подъемом и укладкой кранами на опоры (рис. 6.40, в).

Арочные переходы трубопроводов монтируют из укрупненных бло­ков - полуарок (рис. 6.40, г). Начинают монтаж с устройства береговых упо­ров с оставленными гнездами и забетонированными металлическими

Рис. 6.40 – Монтаж балочных и арочных самонесущих трубопроводов

1 – уложенный трубопровод, 2 – якорь, 3 – монтажный стык, 4, 5 – опоры (временные и постоянные), 6 – монтажные элементы, 7 – оттяжки, 8 – электросварочный агрегат, 9 – протаскиваемая секция трубопровода, 10 – заглушка со скобой, 11 – трос к трактору или лебедке, 12 – укладываемая секция трубопровода, 13 – автокран или трубоукладычик, 14 – муфта с подпятником, 15 – траверса, 16 – растяжки, 17 – опора с домкратом, 18 - железнодорожная платформа с монтажной опорой, 19 – бандажи для замыкания арки, 20 – железнодорожный кран, 21 – гученичный кран, 22 – площадка укрупнительной сборки секций, М1-2, М-3, М4-5, М6-7 – монтажные элементы арочного перехода

опор­ными рамами. Затем на специальных стендах готовят к подъему монтажные элементы (полуарки). При пересечении железнодорожных путей арочный переход монтируют железнодорожными кранами с использованием пере­движной временной монтажной опоры (рис. 6.40, д).

6.21.2 Технология строительства дюкеров через «сухие» овраги (балки), и водные преграды

Прокладка трубопроводов дюкера по дну сухих оврагов и балок осложняется необходимостью производства работ в условиях крутых скло­нов. При этом в зависимости от их крутизны применяют различные методы монтажа труб, в том числе «сверху вниз», «снизу вверх» и комбинирован­ным методом. Монтаж «снизу вверх» ведут с доставкой трубных секций на склон кранами-трубоукладчиками (рис. 6.41, а), тракторами или лебедками, установленными на верху склона (рис. 6.41, б). При уклоне до 20° и хоро­шем состоянии грунта трубы или секции доставляют к месту монтажа тракторами и наращивают последовательно. Пристыковку производят с помо­щью одного или двух трубоукладчиков. При монтаже с помощью лебедки длина секций может быть значительной. Монтаж трубопровода дюкера ме­тодом «сверху вниз» можно вести на любых склонах, но более целесообраз­но при крутых (рис. 6.41, в). При этом сборку и сварку труб или их секций ведут без работающих на склонах машин и механизмов. Первую секцию опускают в траншею одним или двумя кранами-трубоукладчиками Т₁ и Т₂ и крепят ее тросами к трактору Тр₁ внизу и Тр₂ вверху. Трактор Тр₁ протас­кивает наращиваемый трубопровод вниз, а Тр₂ удерживает его от самопро­извольного сползания при стыковке каждой последующей секции. После пристыковки вверху очередной секции трубопровода протаскивают вниз на длину этой секции (рис. 6.41, г). Во избежание повреждений изоляционно­го покрытия трубопровода поверх изоляции делают футеровку из деревян­ных реек. Дюкеры через малые овраги монтируют из одного или нескольких элементов, которые изолируют, футеруют, укладывают в проектное положе­ние и затем соединяют с трубопроводом.

Процесс прокладки дюкеров через водные преграды отличается повышенной сложностью и трудоемкостью работ, и поэтому к нему необхо­дима тщательная подготовка. Для этого следует устроить и оборудовать бе­реговую и плавучую монтажную площадку; спланировать участок строи­тельства и устроить подъезды; установить стапели; подготовить транспорт­ные средства и такелаж (лебедки, полиспасты, якоря и др.); подготовить си­ловые и электроосветительные сети; доставить плавучие средства - баржи, понтоны, катера и др. Также закрепляют створ перехода (дюкера), проводят гидрологические и гидрогеологические измерения (замеряют уровень воды и скорости потока, проверяют состояние дна и соответствие его проектному профилю, наличие наносов и т.п.). Затем приступают к разработке береговых и подводных траншеи.

Рис. 6.41 – Схемы укладки трубопроводов на склонах оврагов и балок при строительстве дюкеров

1 – укладываемый трубопровод, 2 – стыкуемая секция труб, 3 – якорящий трос, 4 – доставляемая секция, 5 – тяговый трос, 6 – лебедка, 7 – траншея, 8, 9, 10, а также Т, Т₁ и Т₂ – трубоукладчики, 11 – изолированная труба, 12 – зажимный захват, 13 – монтажная площадка, 14 – наращиваемая плеть трубоукладчика, 15 – санки, 16 – заглушка, Тр₁, Тр₂ - тракторы

Дюкеры через мелкие реки и ручьи сооружают в основном в транше­ях, прокладываемых в период мелководья. При этом могут быть использо­ваны следующие способы работ: с временным перекрытием русла дамбой; с проходом экскаватора по дну водотока; с отводом водного потока на пери­од прокладки дюкера в другое русло; работой экскаватора с берега. При ус­тройстве дюкеров через большие и глубокие водные преграды работы зна­чительно усложняются и в зависимости от характера и величины преграды, времени прокладки дюкера (летом или зимой) применяют различные мето­ды работ и механизмы.

Технологический процесс прокладки подводных трубопроводов дю­керов включает следующие операции: завоз труб, материалов и оборудова­ния; рытье подводных траншей; сварку труб в секции затем в плети с про­веркой качества стыков; гидравлическое испытание плети; устройство анти­коррозионной изоляции и футеровки; балластировку трубопровода (к мо­менту окончания подводных земляных работ плеть трубопровода дюкера должна быть полностью готова к укладке; к этому сроку должны быть гото­вы также все спусковые устройства и монтажные механизмы); укладку тру­бопровода на дно и засыпку траншеи. При сооружении подводных трубо­проводов их монтаж, сварку стыков, изоляцию и испытание выполняют чаще всего на береговой площадке.

Для укладки подводных трубо­проводов применяют универсальные плавучие краны грузоподъемностью 10 - 60 т, а также сухопутные краны, устанавливаемые на баржах.

Выполнив необходимые подготовительные работы, приступают к земляным работам, причем вначале на берегах - к разработке подходов и траншей к водному препятствию, а на одном из берегов - к планировке пло­щадки для сварочных и изоляционных работ. Затем переходят к работам по устройству подводных траншей, которые являются наиболее сложными, трудоемкими, дорогостоящими и продолжительными в общем комплексе работ по строительству дюкеров.