Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Прокладка трубопроводов в траншеях


Прокладка трубопроводов в траншеях

Строительство самотечных водозаборов к приемным колодцам и выпусков сточных вод обычно производится в следующем порядке:
1) в подводной части разрабатывается траншея до уреза воды и устраивается котлован под оголовок;
2) устанавливается оголовок и прокладывается подводная часть трубопровода с последующим замывом;
3) сооружается приемный колодец;
4) возводится береговая часть трубопровода.

Способ укладки трубопроводов под водой зависит от их длины и диаметра, глубины водоема, скорости течения воды, колебаний ее уровня и должен быть технико-экономически обоснован. Наиболее часто трубопроводы прокладывают путем протаскивания по грунту, опусканием со стационарных или плавучих опор, способом свободного погружения, опусканием со льда. Замыв трубопровода производят гидромонитором или землесосом.

Метод протаскивания по грунту. Этот способ получил широкое распространение, так как дает возможность проводить работы в любое время года без остановки судоходства; трубопровод не подвергается действию волн и ветра; кроме того, требуется незначительный такелаж. При этом, однако, обязательны достаточные размеры строительной площадки, плавный рельеф для подводной траншеи и береговой полосы.

Полностью собранный на берегу трубопровод укладывают на роликовые опоры или узкоколейные вагонетки, на которых плеть транспортируется к воде. Количество роликовых опор на 100 м спусковой дорожки ориентировочно принимается для трубопроводов диаметром 200-300 мм равным 5 шт., 400- 500 мм — 7 шт., 600 мм — 9 шт., 700 мм — 12 шт., 800 мм — 13 шт., 900 мм -15 шт., 1000 мм — 17 шт., 1200 мм — 20 шт. Чтобы уменьшить сминание изоляции, ролики покрывают резиной. Во всех случаях спусковая дорожка монтируется на берегу на продолжении подводного трубопровода.

Узкоколейная спусковая дорожка шириной 750 мм выполняется из рельсов типа Р-18, шпал Ш-Б с уклоном в сторону реки 0,001-0,005. В конце дорожки устраивается специальный приямок для скатывающихся вагонеток.

Иногда вместо спусковой дорожки в створе перехода отрывают канал, заполняемый водой из водоема, в который опускается со стапеля подготовленный трубопровод для последующего протаскивания в подводную часть траншеи. Этот способ особенно целесообразен для труб больших диаметров, не допускающих крутых изгибов, и при пологих берегах реки. Зимой спусковой путь может быть выполнен в виде ледяной дорожки.

При большой длине трубопровода и малых размерах прибрежной полосы, не допускающих устройства спусковой дорожки, равной длине подводной траншеи, можно протаскивать трубопровод со сваренными гарантийными стыками. Для этого его делят на несколько секций. Сначала протаскивают первую секцию, пока ее конец не дойдет 1 м до роликов, находящихся на урезе воды, затем погружают вторую и соединяют ее передний конец с первой секцией, сваривают стык и изолируют его. Затем возобновляют протаскивание до конца второй секции и т. д., пока трубопровод не ляжет полностью на место. Данный способ не рекомендуется при быстром течении реки, когда остановки в протаскивании могут вызвать заиление траншеи и уложенной части трубопровода донными наносами.

Если местные условия благоприятны, то иногда протаскивают переднюю секцию в требуемое положение, затем поднимают ее конец на плавучую опору и приваривают к нему гарантийным стыком конец следующей секции. В случае необходимости укладки в одну траншею нескольких параллельных линий их соединяют между собой и протаскивают как одну нитку.

Концы трубопровода закрывают заглушками, из которых головной для лучшего перемещения ее по грунту придают вид конуса с основанием несколько большим, чем сечение трубы. К головной части для застроповки тягового троса приваривают одну-две скобы, за которые трубопровод протаскивают точно по оси траншеи. При этом рекомендуется использовать динамометр, фиксирующий величину тягового усилия в тросе.

Чтобы уменьшить трение трубопровода о грунт, ему придают незначительную отрицательную плавучесть (5-12 кг/м), которую в зависимости от диаметра и толщины стенок труб регулируют путем прикрепления балласта или специальных поплавков. Однако необходимо помнить, что при недостаточной отрицательной плавучести трубопровода течением его может снести на нижнюю бровку.

При протаскивании по грунту изоляция предохраняется от повреждения футеровкой из реек или тонких досок, причем скорость протаскивания не должна превышать 0,5 м/с. Для преодоления сопротивления продвижению в начальный момент иногда приходится прибегать к помощи тракторов, которые помогают приблизить трубопровод к урезу воды. Во избежание зарывания головной части трубы в грунт к ней приваривают загнутый стальной лист.

При укладке трубопроводов значительной длины могут оказаться целесообразны разгружающие понтоны, позволяющие создать любую расчетную величину отрицательной плавучести трубопровода. Понтоны можно использовать для опускания труб любого диаметра.

Для протаскивания трубопровода служат лебедки, тракторы, буксирные пароходы. Наиболее плавное и равномерное движение трубопровода обеспечивают лебедки, устанавливаемые на противоположном берегу, а при большой ширине водоема — на плавучих средствах в створе прокладки или на своем берегу с протяжкой тягового троса через блок на надежно заанкерен-ной барже или плашкоуте.

Операция по протаскиванию подводных трубопроводов облегчается при использовании тяговых лебедок большой грузоподъемности, предназначенных специально для этой цели. С их помощью можно протаскивать трубопроводы с тяговым усилием до 300 тс и длиной до 1600 м. Однако при этом тяговое усилие может оказаться значительно большим, чем создаваемое лебедкой. Тогда применяют трактор, развивающий необходимое усилие, который работает на своем или противоположном берегу, причем обычно с использованием гиней (полиспаста). Блоки полиспаста во избежание их засорения грунтом и увеличения вследствие этого трения размещают так, чтобы неподвижный находился на настиле из брусьев, а перемещающийся — на листе котельной стали, имеющем проушины для крепления его за трос и загнутые концы для лучшего передвижения по грунту.

При работе трактора на своем берегу надо на противоположной стороне установить надежно закрепленный отводной блок, выдерживающий усилия набегающего и сбегающего тросов. Для этого в траншею укладывается окованное бревно или труба, вокруг которых заводится брага из стального троса с выводом на поверхность.

При значительной длине трубопровода часто, особенно летом, прибегают к буксировке; но для этого скорость судна должна быть не менее 6 км/ч. В зависимости от условий в районе работ, характера сооружения, мощности буксира могут быть использованы три основные схемы прокладки трубопровода посредством буксировки:
1) буксировка судном по заданному направлению при помощи тягового троса, прикрепленного к голове трубопровода, производится, когда скорость течения не превышает 0,3 м/с и прокладка производится по грунту без устройства траншеи;
2) буксировка судном по направляющему тросу, вынесенному по створу и удерживаемому якорями, возможна при прокладке трубопроводов в разрабатываемые траншеи при скорости течения до 1 м/с;
3) буксировка судном с помощью троса, перекинутого через одношкивные блок (канифас-блок), прикрепленный к голове трубопровода; трос закрепляется за якорь по направлению трассы. Чтобы предохранить блок от засорения, его устанавливают выше уровня грунта. Данный способ буксировки обеспечивает достаточно точное размещение трубопровода по заданной трассе.

Для протаскивания трубопровода требуется создать необходимое тяговое усилие. От того, насколько правильно оно определено, зависит успех операции протаскивания. Чрезмерное завышение тягового усилия потребует дополнительных тяговых средств; занижение может привести к задержке и даже срыву производства работ.

Опускание трубопровода с плавучих или стационарных опор.

Данный способ рекомендуется применять при укладке труб диаметром более 800 мм.

В качестве опор используют плавучие краны, баржи, понтоны, оборудованные якорными и монтажными лебедками. На реках при глубине воды не более 7-8 м и слаборазвитом движении судов и других плавучих средств устраивают стационарные свайные или козловые опоры, забиваемые по оси створа. Иногда по жестким свайным опорам сооружают настил с продольным проемом: трубопровод изготавливают на подмостки, накатывают на лежни, уложенные поперек проема, и опускают с козел. Этот способ применяется редко, так как ему присущи большая стоимость и повышенный расход лесоматериалов.

Плавучие опоры лучше свайных или козловых тем, что они быстро устанавливаются и имеют многократную оборачивав мость. С них можно укладывать трубопровод на любую глубину, ибо при опускании он незначительно изгибается в пролетах между опорами; при этом обеспечивается высокая точность укладки трубопровода в проектное положение, что особенно важно при прокладке самотечных водоводов.

Опускание рекомендуется производить, начиная с наиболее глубоководной части водоема по направлению к берегу, таким образом, чтобы радиус кривизны изогнутого трубопровода не был меньше допускаемого расчетного.

Опоры расставляются с учетом массы трубопровода, грузовой емкости понтонов и давления печного потока.



Рис. 1. Эпюра зависимости гидродинамического давления на подводные трубопроводы от диаметра трубопроводов и скорости течения воды при коэффициенте вязкости ЛГ=0,0101 см2/с и температуре воды t=20 °С


В некоторых случаях устанавливают вторые опоры, препятствующие сносу трубопровода течением.

После проверки положения трубопровода плавучие опорные точки закрепляют на якорях. Затем трубопровод заполняют водой, причем его масса полностью воспринимается понтонами. После частичного выпуска воздуха из трубопровода действие массы передается на опорные точки. Постепенно протравливая трос от лебедок на опорах, плавно опускают трубопровод, избегая крена и следя, чтобы нагрузки на тросы были примерно одинаковы. При обнаружении дефектов в процессе опускания трубопровода он может быть легко приподнят путем нагнетания воздуха в мягкие понтоны. Так как система трубопровод — понтон имеет небольшую отрицательную плавучесть, водолаз может ее легко переместить в нужном направлении.

Трубопроводы малых диаметров, как правило, обладают отрицательной плавучестью, поэтому для буксировки их к месту укладки к ним крепят пустые бочки, бревна, мягкие понтоны и т. п. Запас положительной плавучести принимают равным 10%. Плавучесть успешно используется при спокойной воде, слабом течении и ветре не более 2 баллов для прокладки трубопровода отдельными секциями длиной до 200-500 м.

Трубопроводы больших диаметров обладают положительной плавучестью. Особенность их прокладки заключается в том, что допускается меньший изгиб погружаемых участков. Готовые секции (изолированные, спрессованные, закрытые с торцов стальными заглушками с резиновыми прокладками) длиной до 250 м спускаются на воду по наклонным лежням эстакады. Для самотечных трубопроводов можно ограничиться одной секцией. В одной заглушке предусматривают вентиль для присоединения к воздушному шлангу, в другой — для впуска и выпуска воды. Секции трубопроводов буксируют катерами и опускают на дно с плавучих опорных точек и в редких случаях- с эстакад или свайных опор (на береговых участках, при сильном течении).

Способ свободного погружения. Этот способ заключается в том, что трубопровод погружают на дно траншеи, заполняя его водой, без разгружающих понтонов и опорных устройств. На монтажной площадке трубопровод сваривают на всю его длину, изолируют, закрывают на концах заглушками и доставляют к месту укладки в створ сооружения. Если длина площадки для размещения всей нитки недостаточна, то стык можно сварить наплаву, для чего служит водонепроницаемый ящик, устанавливаемый при помощи плавучей опорной рамы. После доставки трубопровода в створ трассы через отверстие в головной заглушке закачивают воду и одновременно выпускают воздух.

Величина напряжений, возникающих в трубопроводе при таком погружении, зависит от длины и диаметра трубопровода, глубины его погружения, момента сопротивления, а также от рельефа дна. Расчетным заполнением внутренней полости трубы можно свести напряжения при опускании трубопровода к минимальным, сделав его почти невесомым.

На практике при свободном погружении трубопроводов диаметром 508-1420 мм на глубину 6-10,5 м измеренные напряжения никогда не превышали допускаемых. Таким способом был успешно проложен через Каму подводный трубопровод на глубине 10 м без каких-либо опор (плавучих или стационарных).

Способ свободного погружения оказался более быстрым, надежным и экономичным, чем укладка с опор и метод протаскивания.

Прокладка трубопроводов со льда. Строительство в зимних условиях имеет определенные преимущества: можно использовать ледяную дорожку, разместить на льду сварочную площадку, опускать трубопровод непосредственно со льда. Однако такой способ не лишен недостатков: необходимы ледокольные работы, усложняются земляные, сварочные, изоляционные, водолазные и другие операции.

Береговые траншеи рекомендуется разрабатывать заблаговременно (до замерзания грунта). До начала работ по прокладке трубопровода надо точно установить их сроки (начало и конец), определить надежность и устойчивость ледяного покрова, учитывая, что торосистые поля повреждали трубопровод, заглубленный на 0,5 м при глубине воды до 16 м и на 0,5-1 м при глубине до 5 м.

Груз, размещенный на льду, с течением времени погружается в лед, а потому перед опусканием его рекомендуется переставить на новое место. Нужно тщательно следить за соблюдением минимально допустимого расстояния между работающими машинами, которое зависит от их массы.

Трубопровод погружают с устанавливаемых на льду опор в прорезь по направлению трассы прокладки или буксируют по спусковой дорожке, а затем протаскивают подо льдом по разработанной в русле траншее. Первый способ пригоден для любых труб, имеющих отрицательную плавучесть более 2 кг/м и полностью заготовленных на краю майны. Погружение начинают с глубокого места, осторожно и плавно, постепенно переходя к береговым точкам. По мере опускания трубопровода бригады передвигаются и строго следят за тем, чтобы не превысить допустимый изгиб трубопровода. При скорости течения выше 0,5 м/с ставят дополнительные оттяжки из 12- 15-миллиметрового троса или направляющие сваи.

При больших скоростях течения укладка со льда особенно целесообразна, так как при этом отпадает необходимость в плавучих средствах. Одним из способов укладки со льда при сильном течении является укладка с применением маятниковых опор. По оси трассы устраивают майну и на ее краю укладывают трубопровод. Трудоемкие работы по устройству майны должны быть выполнены с помощью резательных машин (например М-22), которые разрежут лед на ширину, достаточную для опускания трубопровода. Производительность таких машин составляет 70 м/ч. Выпиленную полосу льда разбивают на глыбы, которые погружают под лед или извлекают на поверхность. Головную часть трубопровода следует загрузить балластом (чугунные чушки) массой до 1500 кН. При малых диаметрах укладывают секции длиной до 1000 м и более, при больших — до 250 м.

Заглубление уложенных трубопроводов. При устройстве траншей в легкораз-мываемых грунтах, особенно при сильном течении, большом количестве наносов, длительном перерыве между сооружением траншеи и прокладкой трубопровода объем земляных работ может быть большим, так как часть траншеи окажется занесенной грунтом. В этом случае целесообразнее заглубить трубопроводы, проложив их непосредственно по поверхности дна водоема и опуская путем размыва дна; это в четыре-пять раз уменьшит объем разрабатываемого грунта. Траншею разрабатывают отсасывающим снарядом. Глубина разработки должна быть больше проектного заглубления трубопровода; она зависит от угла естественного откоса грунта и расстояния между трубопроводом и осью траншеи.

Работу рекомендуется начинать от наиболее глубокого места и выполнять в направлении к берегу, принимая все меры, чтобы не задеть трубопровод. Для этого через определенные промежутки (не более 100-200 м) к нему прикрепляют буйки. Иногда выгодно разработанный грунт способом регулирования переместить на расстояние до 50-60 м для за-мыва уже уложенного участка.

В настоящее время проводятся испытания гидромеханизированного подводного агрегата, позволяющего производить седловой размыв грунта под трубопроводом с одновременным его задавливанием.



Похожие статьи:
Устранение фильтрации в бетонных колодцах

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водозаборные и очистные сооружения

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум