Способ сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием

 

Сущность изобретения: согласно способу сооружения магистрального трубопровода под препятствием осуществляют проходку под препятствием криволинейной скважины, диаметр которой не менее чем в 1,1 раза превышает диаметр прокладываемого трубопровода. В скважину последовательно погружают предварительно изогнутые секции прокладываемого трубопровода. Каждую секцию прокладываемого трубопровода изгибают по меньшей мере в двух точках. При изгибе секции образуется по меньшей мере один средний участок секции прямолинейной формы и два крайних участка прямолинейной формы. Длина каждого крайнего участка секции равна половине длины каждого среднего участка этой секции. Продольные оси симметрии всех участков каждой секции прокладываемого трубопровода расположены в одной плоскости. Секции прокладываемого трубопровода по мере их погружения в образованную скважину жестко соединяют между собой. Способ позволяет сократить сроки сооружения перехода и повысить его эксплуатационную надежность. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к способам сооружения бестраншейных переходов магистральных трубопроводов под препятствиями, и может быть использовано при прокладке коммуникаций под протяженными препятствиями, например под реками.

Известен способ бестраншейной прокладки трубопровода под препятствием, согласно которому в криволинейную скважину протаскивают предварительно смонтированный на берегу и уложенный на спусковую дорожку в створе перехода трубопровод. При этом в качестве спусковой дорожки используют регулируемые по высоте опоры, с помощью которых трубопроводу придают по всей длине изгиб, равный кривизне скважины (см., например, авт. св. СССР N 1231149, кл. E 02 F 5/18, опубл. 1986).

К недостаткам описанной выше технологии строительства перехода можно отнести необходимость сборки на берегу трубопровода большой протяженности. Поскольку общая длина перехода может достигать нескольких километров, то необходимость строительства спусковой дорожки такой же протяженности или несколько меньшей длины может вызвать определенные трудности, связанные с невозможностью размещения строительной площадки таких габаритов. Кроме того, при образовании скважины в грунте возможно отклонение оси образованной скважины от проектной оси, что может повлечь изгиб трубопровода в скважине за пределы величины радиуса его упругого изгиба. Указанное обстоятельство приведет к смятию стенок трубопровода и появлению концентраторов напряжений, что снижает эксплуатационную надежность трубопровода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием, согласно которому под препятствием проходят криволинейную скважину, диаметр которой превышает диаметр прокладываемого трубопровода. Затем в скважину последовательно погружают секции прокладываемого трубопровода и секции прокладываемого трубопровода соединяют между собой по мере их погружения в образованную скважину (см., например, патент СССР N 1276769, кл. E 02 F 5/18, опубл. 1986).

Применение такой технологии производства работ по строительству перехода под препятствием частично устраняет недостатки описанного выше аналога, поскольку погружение трубопровода осуществляется последовательно отдельными секциями, что не требует сооружения спусковой дорожки большой протяженности. Однако проходка скважины под препятствием, кривизна которой ограничена величиной упругого изгиба секции трубопровода в скважине, требует проведения дополнительного объема работ, связанного со значительным увеличением протяженности перехода. Увеличение протяженности перехода обусловлено ограничениями, накладываемыми на кривизну скважины для размещения прокладываемого трубопровода, поскольку при уменьшении радиуса кривизны образуемой скважины напряжения в трубопроводе, возникающие при его изгибе, приводят к смятию его стенок или к появлению опасных концентраторов напряжений, которые существенно снижают эксплуатационную надежность прокладываемого трубопровода.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию такой технологии сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием, которая обеспечивала бы сокращение протяженности перехода за счет снижения величины радиуса криволинейной скважины, проходимой под препятствием, при одновременном сохранении прочностных характеристик уложенного в скважину трубопровода. Технический эффект, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, заключается в сокращении сроков сооружения перехода и в повышении его эксплуатационной надежности.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием, который включает проходку под препятствием криволинейной скважины, диаметр которой превышает диаметр прокладываемого трубопровода, последовательное погружение в скважину секций прокладываемого трубопровода и соединение секций прокладываемого трубопровода между собой по мере их погружения в образованную скважину, перед погружением каждую секцию прокладываемого трубопровода изгибают, по меньшей мере, в двух точках с образованием двух крайних участков секции прямолинейной формы и, по меньшей мере одного, среднего участка секции прямолинейной формы, а криволинейную скважину образуют с диаметром, который превышает диаметр прокладываемого трубопровода не менее чем в 1,1 раза, при этом длина каждого крайнего участка секции по его продольной оси симметрии равна половине длины одного из средних участков секции по его продольной оси симметрии, а продольные оси симметрии всех участков каждой секции прокладываемого трубопровода расположены в одной плоскости.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что проходку скважины и погружение в нее секции прокладываемого трубопровода осуществляют одновременно. Такой прием при реализации заявленного способа обеспечивает сокращение сроков строительства перехода за счет совмещения по времени выполнения указанных операций.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен переход магистрального трубопровода под рекой, на фиг. 2 - секция прокладываемого трубопровода при изгибе ее в двух точках и на фиг. 3 - секция прокладываемого трубопровода при изгибе ее в трех точках.

В соответствии с заявленным способом сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием по проектной оси 1 перехода проходят криволинейную скважину 2, вход которой расположен с одной стороны препятствия, а выход - на другой стороне препятствия. Проходку скважины 2 осуществляют любым известным методом, например с помощью буровой головки 3 или с помощью пневмопробойника или раскатчика (на чертежах не изображены). Следует отметить, что для повышения точности проходки первоначально может быть образована пионерная скважина (на чертежах не изображена), диаметр которой значительно меньше проектного диаметра (D) криволинейной скважины 2. Затем пионерную скважину расширяют до проектного диаметра (D) с помощью расширителя (на чертежах не изображен), который пропускают по пионерной скважине. Диаметр (D) криволинейной скважины 2 превышает диаметр (d) прокладываемого трубопровода 4 не менее чем в 1,1 раза. Так при прокладке под препятствием трубопровода 4, диаметр (d) которого составляет 1420 мм, диаметр (D) образуемой криволинейной скважины 2 должен быть не менее 1562 мм. Каждую секцию 5 прокладываемого трубопровода 4 предварительно изгибают по меньшей мере в двух точках с образованием, по меньшей мере одного, среднего участка 6, имеющего прямолинейную форму, и двух крайних участков 7, каждый из которых также имеет прямолинейную форму. При этом предварительный изгиб каждой секции 5 прокладываемого трубопровода 4 осуществляют таким образом, чтобы длина каждого крайнего участка 7 секции 5 по его продольной оси симметрии была бы равна половине длины (L) каждого среднего участка 6 секции 5 прокладываемого трубопровода 4 по соответствующей продольной оси его симметрии. На пример, при общей длине секции 5 прокладываемого трубопровода 4, равной 12 метрам, наиболее целесообразно осуществить изгиб секции 5 в двух точках (фиг. 2), при котором длина ее каждого крайнего участка 7 должна составлять 3 метра, а длина в данном случае единственного среднего участка 6 должна составлять 6 метров. В том случае, когда общая длина секции 5 составляет 18 метров, наиболее предпочтительным является ее изгиб в трех точках (фиг. 3). При таком примере реализации заявленного способа длина каждого крайнего участка 7 секции 5 прокладываемого трубопровода 4 должна составлять 3 метра, а длина ее каждого среднего участка 6 (в данном случае - всего два средних участка 6 секции 5) должна составлять 6 метров. То есть при изгибе секции 5 прокладываемого трубопровода 4 более чем в двух точках с образованием нескольких средних участков 6 длина (L) каждого крайнего участка 7 секции 5 равна половине длины среднего участка 6 секции 5. Перед производством работ исходя из величины диаметра (D) скважины 2, диаметра (d) прокладываемого трубопровода 4 и длины (L) среднего участка 6 секции 5 прокладываемого трубопровода 4 определяют величину минимального радиуса (R), который может иметь криволинейная скважина 2 из условия вписывания прокладываемого трубопровода 4 без изгиба в искривленный интервал скважины 2, и угол альфа между продольными осями симметрии средних участков 6 и между продольными осями симметрии каждого крайнего участка 7 и продольной осью симметрии соответствующего среднего участка 6 секции 5 прокладываемого трубопровода 4. Следует отметить, что величины углов альфа между отдельными участками 6 и 7 секции 5 прокладываемого трубопровода 4 могут быть одинаковыми или изменяться по длине. При этом снижение величины радиуса (R), который должна иметь искривленная скважина 2 при ее проходке, по мере возможности может быть обеспечено увеличением исходя из физико-механических свойств грунта по трассе проходки величины диаметра (D) скважины 2. Предварительный изгиб секций 5 прокладываемого трубопровода 4 осуществляют с помощью трубогибочного станка (на чертежах не показан) на месте производства работ либо на трубосборочной базе, откуда секции 5 прокладываемого трубопровода 4 после изгиба доставляются к месту сборки. Изгиб каждой секции 5 осуществляют в одной плоскости, то есть продольные оси симметрии всех участков 6 и 7 каждой секции 5 прокладываемого трубопровода 4 расположены в одной плоскости. Каждую секцию 5 прокладываемого трубопровода 4 с помощью грузоподъемного механизма (на чертежах не изображен) устанавливают на спусковую дорожку 8, в качестве которой может быть использована, например, рама установки для наклонного бурения или др. механизм. Затем предварительно изогнутую секцию 5 прокладываемого трубопровода 4 погружают в образованную скважину 2. Следует отметить, что если криволинейная скважина 2 была предварительно образована на всю проектную длину перехода, то секция 5 может быть погружена в скважину путем приложения к ее переднему и/или заднему торцу осевого усилия, создаваемого, например, гидродомкратной батареей или лебедкой с трособлочной системой. В том случае, когда образование криволинейной скважины 2 и погружение секции 5 прокладываемого трубопровода 4 осуществляют одновременно, передний конец секции 5 прокладываемого трубопровода 4 кинематически связывают с рабочим органом, осуществляющим проходку или расширение криволинейной скважины 2, и рабочий орган осуществляет затаскивание секции 5 прокладываемого трубопровода 4 в образованную скважину 2. После погружения в образованную скважину 2 секции 5 прокладываемого трубопровода 4 ее жестко соединяют со следующей секцией путем сварки их торцов и продолжают последовательное наращивание плети прокладываемого трубопровода 4 очередными секциями 5. Следует отметить, что при жестком соединении секций 5 между собой их сварку осуществляют с помощью шаблона (на чертежах не изображен), который обеспечивает ориентацию их участков 6 и 7 друг относительно друга в определенном положении (в одной плоскости). Циклы наращивания плети трубопровода 4 отдельными секциями 5 продолжают до выхода головной (первой) секции 5 из скважины 2 на другой стороне препятствия в приемный котлован.

Формула изобретения

1. Способ сооружения бестраншейного перехода магистрального трубопровода под препятствием, включающий проходку под препятствием криволинейной скважины, диаметр которой превышает диаметр прокладываемого трубопровода, последовательное погружение в скважину секций прокладываемого трубопровода и жесткое соединение секций прокладываемого трубопровода между собой по мере их погружения в образованную скважину, отличающийся тем, что каждую секцию прокладываемого трубопровода изгибают по меньшей мере в двух точках с образованием двух крайних участков секции прямолинейной формы и по меньшей мерее одного среднего участка секции прямолинейной формы, а криволинейную прокладываемого трубопровода не менее чем в 1,1 раза, при этом длина каждого крайнего участка секции по его продольной оси симметрии равна половине длины одного из средних участков секции по его продольной оси симметрии, а продольные оси симметрии всех участков каждой секции прокладываемого трубопровода расположены в одной плоскости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проходку скважин и погружение в нее секций прокладываемого трубопровода осуществляют одновременно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3