Способ возведения трубопроводов

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к способам прокладки трубопроводов под естественными и искусственными препятствиями, в том числе под водными преградами, предназначенных для транспортировки различных рабочих сред. Технический результат - расширение функциональных возможностей и экономичности способа, кроме того, позволяет осуществлять проведение ремонтных работ, а также полную замену трубопровода. Способ возведения трубопроводов, в котором сооружают шахтные стволы, причем при возведении трубопровода под естественными или искусственными препятствиями шахтные стволы сооружают за пределами этого препятствия. Осуществляют проходку тоннеля с сооружением обделки, после чего прокладывают защитную оболочку, фиксируют ее от продольного смещения и внутри защитной оболочки размещают трубопровод. В пройденном тоннеле предварительно по всей длине устраивают направляющие пути по числу размещаемых в тоннеле защитных оболочек. Прокладывают на соответствующих направляющих путях, по меньшей мере, две защитные оболочки. После этого прокладывают внутри них рабочие трубопроводы и/или кабель, заполняют пространство между тоннелем и защитными оболочками наполнителем. Причем защитные оболочки выполняют в виде полимерных или стальных труб, которые укладывают ярусами, а в каждом ярусе - в ряд. При этом во внутреннем пространстве тоннеля формируют опорную поверхность, расположенную над нижним ярусом укладки трубопроводов, для обустройства направляющих путей верхнего яруса укладки трубопроводов. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к способам прокладки трубопроводов под естественными и искусственными препятствиями, в том числе под водными преградами, предназначенным для транспортировки различных рабочих сред.

Известен способ протаскивания трубопровода с защитной оболочкой, включающий размещение и протаскивание трубопровода по трассе выработки посредством тягового каната. (Кукин Ю.С. и др. Сооружение переходов трубопроводов через естественные и искусственные преграды бестраншейным способом, Москва, ВНИИОЭНГ, 1989, стр.35-36).

Данное техническое решение позволяет осуществить протаскивание трубопровода, однако оно также не обеспечивает защиту трубопровода в процессе его протаскивания и эксплуатации и не решает проблемы проведения ремонтных работ и полной замены трубопровода.

Наиболее близким к заявляемому является способ возведения трубопровода, включающий сооружение шахтных стволов, щитовую проходку тоннеля с возведением монолитно-прессованной обделки или возведения металлического кожуха с последующей прокладкой трубопровода, отличающийся тем, что после сооружения тоннеля протаскивают защитную полимерную трубу и трубопровод, который размещен внутри защитной полимерной трубы, причем при возведении трубопровода под естественными и искусственными препятствиями шахтные стволы сооружают за пределами этого препятствия (патент РФ №2205923, М. кл. R02F 5/18, E21D 9/06).

Однако известный способ не предусматривает возможность возведения нескольких трубопроводов, снабженных защитными оболочками, в одном тоннеле.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и экономичности способа, а именно обеспечение возможности прокладки нескольких трубопроводов в защитных оболочках в одном тоннеле как в обычных условиях, так и под искусственными и естественными препятствиями, в том числе под горными преградами, при гарантированном сохранении изоляции трубопроводов и возможности проведения ремонтных работ, а также полной замены трубопроводов.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе возведения трубопроводов, по которому сооружают шахтные стволы, причем при возведении трубопровода под естественными или искусственными препятствиями шахтные стволы сооружают за пределами этого препятствия, осуществляют проходку тоннеля с сооружением обделки, после чего прокладывают защитную оболочку, фиксируют ее от продольного смещения и внутри защитной оболочки размещают трубопровод, согласно заявляемому изобретению, в пройденном тоннеле предварительно по всей длине сооружают направляющие пути по числу размещаемых в тоннеле защитных оболочек, прокладывают на соответствующих направляющих путях, по меньшей мере, две защитные оболочки, после чего прокладывают внутри них рабочие трубопроводы или кабель и заполняют пространство между тоннелем и защитными оболочками наполнителем, причем защитные оболочки выполняют в виде полимерных или стальных труб, которые укладывают ярусами, а в каждом ярусе - в ряд, кроме того, во внутреннем пространстве тоннеля формируют опорную поверхность, расположенную над нижним ярусом укладки трубопроводов, для обустройства направляющих путей верхнего яруса укладки трубопроводов.

Направляющие пути выполняют в виде роликовых опор либо в виде лотков с нанесенным на их поверхность антифрикционным покрытием, выполненных по радиусу, удовлетворяющему соотношению R₁=(1,1…1,3)R, где R₁ - радиус лотка, R - радиус защитной оболочки.

Защитные оболочки в ряд прокладывают последовательно либо предварительно механически объединяют между собой и укладывают одновременно.

Ряды защитных оболочек, образующих ярусы, разделяют между собой слоем наполнителя, формирующим опорную поверхность во внутреннем пространстве тоннеля для обустройства направляющих путей последующего яруса укладки трубопроводов.

В качестве наполнителя пространства между тоннелем и защитными оболочками, а также между ярусами защитных оболочек используют бетон либо песок, либо полистирольную крошку и прочий сыпучий строительный материал.

Трубопроводы оставляют свободно размещенными внутри защитных полимерных или стальных защитных оболочек.

По концам тоннеля трубопроводы объединяют механически с помощью неподвижных опор.

Направляющие пути в одном ярусе могут прокладывать в виде лотков, а в другом ярусе, отделенном от предыдущего наполнителем - в виде роликовых опор.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - тоннель в поперечном разрезе с уложенными трубопроводами в защитных оболочках, наполнитель бетон;

на фиг.2 - тоннель в поперечном разрезе с уложенными трубопроводами в защитных оболочках, наполнитель песок;

на фиг.3 - тоннель в поперечном разрезе с уложенными трубопроводами в защитных оболочках, два вида наполнителя - бетон и песок.

Способ осуществляют следующим образом.

Сооружают шахтные стволы (на чертеже не показаны) за пределами препятствия, под которым необходимо возвести трубопроводы. Осуществляют проходку тоннеля с сооружением обделки 1.

Предварительно по всей длине пройденного тоннеля устраивают направляющие пути 2 первого яруса по числу размещаемых в первом ярусе тоннеля защитных оболочек 3. На соответствующих направляющих путях 2 внутри защитных оболочек 3 прокладывают рабочие трубопроводы 4 и заполняют пространство между тоннелем и защитными оболочками 2 наполнителем 5. Наполнителем может служить бетон, песок, полистирольная крошка и прочее.

В зависимости от того, какое количество трубопроводов необходимо уложить в тоннеле, от диаметра трубопроводов и диаметра проложенного тоннеля, в зависимости от того, какой будет использован наполнитель 5, выбирают одну из возможных технологий прокладки трубопроводов.

Первый пример реализации рассмотрен на объекте строительства, предназначенном для транспортировки нефти и нефтепродуктов через горный хребет.

После проходки тоннеля с сооружением обделки 1 устраивают бетонное основание, формируя в нем направляющие пути 2 в виде лотков, радиус которых удовлетворяет соотношению R₁=(1,1…1,3)R, где R₁ - радиус лотка, R - радиус укладываемой защитной оболочки 3. Количество лотков соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. Поверхность лотков покрывают антифрикционным покрытием. По устроенным лоткам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3. Стальные защитные оболочки 3 закрепляют от продольных смещений. Внутрь стальных защитных оболочек 3 проталкивают последовательно стальные рабочие трубы 4 домкратной продавливающей установкой или с помощью тягового каната.

Пространство между уложенными оболочками 3 и тоннелем заполняют наполнителем 5 - бетоном, формируя опорную поверхность, расположенную над нижним ярусом трубопроводов для обустройства направляющих путей 6 следующего яруса укладки защитных оболочек 3 трубопроводов.

Направляющие пути 6 выполняют в виде лотков соответствующего радиуса, определяемого по вышеприведенной формуле. Количество лотков соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. Лотки второго яруса также покрывают антифрикционным покрытием и по устроенным лоткам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3 второго яруса. Стальные защитные оболочки 3 закрепляют от продольных смещений и внутрь защитных оболочек 3 проталкивают последовательно рабочие трубы 4 второго яруса домкратной продавливающей установкой. Количество ярусов прокладки трубопроводов в тоннеле зависит от диаметра тоннеля и прокладываемых коммуникаций и определяется производственной необходимостью.

Пространство между последним ярусом стальных защитных оболочек 3 и железобетонной обделкой 1 тоннеля заполняют бетоном.

Второй пример реализации способа.

После проходки тоннеля с сооружением обделки 1 устанавливают направляющие пути 2 из роликов. Ролики закрепляют в обделке тоннеля. Количество направляющих путей 2 из роликов соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. По установленным роликам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3. Стальные защитные оболочки 3 закрепляются от продольных смещений. Внутрь стальных защитных оболочек 3 проталкивают последовательно стальные рабочие трубы 4 домкратной продавливающей установкой.

Заполняют пространство вокруг устраиваемых оболочек 3 наполнителем 5 - песком. Устраивают опорную поверхность (бетонная или металлическая конструкция) для направляющих путей 2 в виде роликов для следующего яруса укладки защитных оболочек 3. Количество направляющих путей 2 из роликов соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. По устроенным роликам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3 следующего яруса. Стальные защитные оболочки 3 закрепляются от продольных смещений. Внутрь стальных защитных оболочек 3 проталкивают последовательно стальные рабочие трубы 4 следующего яруса домкратной продавливающей установкой.

Пространство между последним ярусом стальных защитных оболочек 3 и сборной железобетонной обделкой 1 тоннеля заполняют песком.

Третий пример реализации способа.

После проходки тоннеля с сооружением обделки 1 устраивают бетонное основание, формируя в нем направляющие пути 2 в виде лотков соответствующего радиуса для укладки защитных оболочек 3. Количество лотков соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. Лотки снабжают антифрикционным покрытием. По устроенным лоткам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3. Стальные защитные оболочки 3 закрепляют от продольных смещений. Внутрь стальных защитных оболочек 3 проталкивают последовательно стальные рабочие трубы 4 домкратной продавливающей установкой. Затем заполняют пространство вокруг защитных оболочек наполнителем 5 - бетоном и на образованной верхней бетонной поверхности устраивают направляющие пути в виде роликов для следующего яруса укладки защитных оболочек 3. Количество направляющих путей 2 из роликов соответствует количеству оболочек 3 в ярусе. По устроенным роликам последовательно проталкивают домкратной продавливающей установкой стальные защитные оболочки 3 следующего яруса. Стальные защитные оболочки 3 закрепляют от продольных смещений. Внутрь стальных защитных оболочек 3 проталкивают последовательно стальные рабочие трубы 4 следующего яруса домкратной продавливающей установкой.

Пространство между последним ярусом стальных защитных оболочек 3 и сборной железобетонной обделкой 1 тоннеля заполняют песком.

Поскольку рабочие трубопроводы внутри защитных оболочек размещаются свободно, необходимо предусмотреть за пределами тоннеля компенсаторы для восприятия напряжений в трубопроводе, возникающих от перепада температур, перемещаемых сред и других факторов.

В стесненных условиях эксплуатации, когда устройство компенсаторов невозможно или нецелесообразно, за порталами тоннеля возводят специальные сооружения для натяжения и закрепления рабочих трубопроводов.

Заявляемый способ возведения трубопроводов менее трудоемок и более экономичен, поскольку позволяет прокладывать несколько трубопроводов для различных транспортируемых сред в одном тоннеле как в обычных условиях, так и под искусственными и естественными препятствиями, в том числе под горными преградами. При этом гарантируется сохранение изоляции трубопроводов и возможность проведения ремонтных работ, а также возможность полной замены трубопроводов.

Кроме того, заявляемая технология позволяет наряду с трубопроводами осуществлять в тоннеле одновременную прокладку других коммуникаций, например кабеля.

1. Способ возведения трубопроводов, по которому сооружают шахтные стволы, причем при возведении трубопровода под естественными или искусственными препятствиями шахтные стволы сооружают за пределами этого препятствия, осуществляют проходку тоннеля с сооружением обделки, после чего прокладывают защитную оболочку, фиксируют ее от продольного смещения и внутри защитной оболочки размещают трубопровод, отличающийся тем, что в пройденном тоннеле предварительно по всей длине устраивают направляющие пути по числу размещаемых в тоннеле защитных оболочек, прокладывают на соответствующих направляющих путях, по меньшей мере, две защитные оболочки, после чего прокладывают внутри них рабочие трубопроводы и/или кабель, заполняют пространство между тоннелем и защитными оболочками наполнителем, причем защитные оболочки выполняют в виде полимерных или стальных труб, которые укладывают ярусами, а в каждом ярусе - в ряд, кроме того, во внутреннем пространстве тоннеля формируют опорную поверхность, расположенную над нижним ярусом укладки трубопроводов, для обустройства направляющих путей верхнего яруса укладки трубопроводов.

2. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что направляющие пути выполняют в виде роликовых опор.

3. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что защитные оболочки в ряд прокладывают последовательно.

4. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что защитные оболочки предварительно механически объединяют между собой и укладывают одновременно.

5. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что ряды защитных оболочек, образующих ярусы, разделены между собой слоем наполнителя.

6. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя пространства между тоннелем и защитными оболочками, а также между ярусами защитных оболочек, используют бетон.

7. Способ возведения трубопроводов по п.6, отличающийся тем, что направляющие пути выполняют в наполнителе - бетоне в виде лотков с нанесенным на их поверхность антифрикционным покрытием, выполненных по радиусу, удовлетворяющему соотношению R₁=(1.1…1.3)R, где r₁ - радиус лотка, R - радиус защитной оболочки.

8. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя пространства между тоннелем и защитными оболочками используют песок, либо полистирольную крошку и прочий сыпучий строительный материал.

9. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что трубопроводы оставляют свободно размещенными внутри защитных полимерных или стальных защитных оболочек.

10. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что по концам тоннеля трубопроводы объединяют механически с помощью неподвижных опор.

11. Способ возведения трубопроводов по п.1, отличающийся тем, что направляющие пути в одном ярусе прокладывают в виде лотков, устроенных в бетонном наполнителе, а в другом ярусе, отделенном от предыдущего сыпучим наполнителем, - в виде роликовых опор.