ОАО Фундаментпроект
в началонаписать письмопоискпоиск
[Публикации]

Высокотехнологичный метод подземной прокладки инженерных сетей

И.З. Гольдфельд, М.А. Минкин

АННОТАЦИЯ

Высокотехнологичный метод подземной прокладки трубных коммуникаций мелкого заложения, разработанный в институте Фундаментпроект, позволяет не только значительно снизить затраты на строительство инженерных магистралей, но и эффективно их эксплуатировать: диагностировать состояние труб, исключить земляные работы при ремонтах, управлять грунтом околотрубного основания. Метод гарантирует долгую службу инженерных сетей ЖКХ в стесненных условиях городов и протяженных федеральных нефтегазовых трасс в малонаселенной местности.

Оригинальность и эффективность новой технологии - бескопочно-бесподъемной прокладки трубных сетей (ББП) состоит в том, что исключаются традиционные операции копки траншеи земляными машинами, укладки тяжелой трубопроводной плети мощными трубоукладчиками, обратной засыпки и уплотнения грунта. Вместо этого трассовый массив расчленяют посредством машины с тросовой пилой на пригодные к перемещению грунтовые блоки. Далее погружение трубопровода на проектную отметку обеспечивается собственным весом трубы и внешнимпригрузом, вызывая раздвижку грунтовых блоков вверх и последующее их смыкание над трубопроводом (рис.1).


Рис.1. Схема поперечника трассы

Таким образом, сокращаются затраты на самые трудоемкие - земляные работы: выемку траншейного грунта, складирование его на бровке траншеи, обратную послойную засыпку грунта с уплотнением и увлажнением.
Отпадает необходимость в содержание землеройной техники и трубоукладочных машин; не требуется развозка по трассе дефицитного песка для создания «постели», оберегающей изоляцию трубы от повреждений острым щебнем и валунами.

Разработчики Фундаментпроекта продолжают развивать метод ББП для прокладки инженерных сетей ЖКХ в различных грунтовых условиях также и для магистральных сетей нефтегазовой отрасли. На сегодня созданы два варианта прокладки трубопроводов по методу ББП.

Первый вариант (ББП-1) предусматривает одномоментное вертикальное погружение всей трубопроводной плети на проектную глубину через продольную центральную щель при наличии наклонных боковых щелей. Вертикальное погружение обеспечивается при помощи инвентарных резинотканевых поясов с надувными карманами и/или внутритрубной балластной плети. Этот вариант предпочтителен для протяженных нефтегазовыхмагистралей из труб большого диаметра в прочных (скальных, многолетнемерзлых) грунтах.

Второй вариант (ББП-2) – с горизонтальнымперемещением трубной плети наиболее перспективен для прокладки сетей ЖКХ и пересечения дорог и жел. дорожных путей футлярами. Жилищно – коммунальное хозяйство безусловно нуждается в экономичных технологиях прокладки коммуникаций для увеличения пропускной способности сетей. Процессы реставрации и устройства сетей усугубляются стесненными условиями городской застройки. Горизонтальное перемещение трубной плети осуществляется надувным катком ТРК, надетым на трубопровод, или затяжкой плети с помощью намотанного на лебедку троса по размещенным понизу поперечных щелей инвентарным роликовым опорам.

Метод ББП-2 также удобнее для прокладки сетей при квартальной реконструкции и инженерной подготовке массивов: резка щелей почти не нарушает природное состояние (сплошность, температуру, влажность) околотрубного грунта, прокладка обходится более узкой трассовой полосой отчуждения в стесненных городских кварталах. Упрощаются набор и габариты техники, исключается вред зданиям в зоне проведения работ. Немаловажно, что прокладка подземных трубопроводов методом ББП обойдется гораздо дешевле, чем традиционными методами. В частности, можно в одной траншее укладывать параллельно две трубы, например, горячей и холодной воды.

На основе метода ББП разработчики предусмотрели модификацию технологий, обеспечивающих прокладку трубопроводов в различных инженерно-геологических условиях по длине трассы и пригодных  для круглогодичного ведения работ (рис.2)

Слабые грунты (болото, торф, плывуны, илы) Среднепрочные грунты (талые, нарушенные, слабомерзлые) Прочные грунты (скала, многолетнемерзлые, сухие лессы, морена) Дно водоемов (непромерзших болот)
c-1 c-2 c-3 c-4
Задавл. трубопровода напрямую в грунтовый массив Задавл. трубопровода в грунт. массив после прорезки 3-х щелей Задавл. трубопровода в грунтовый массив после прорезки 5-и щелей Притаплив. трубопровода на дно водоема монолитн. (сборной) пригрузкой

Рис.2. Варианты поперечников трассы по грунтовым условиям

По модификации С-1 трубопровод погружается в слабый грунт путем погонной пригрузки самой трубы балластировочной плетью внутри нее, превышающей прочность грунта под сферическим штампом, до заглубления на проектную отметку. Затем плеть извлекается, а трубопровод удерживается от всплытия коробчатыми штампами, заполненными слабым грунтом в процессе погружения [3]. В среднепрочных грунтах (модификация С-2) погружение в массив трубопровода обеспечивается щелями, прорезанными по оси трассы (посередине будущего упругого ядра) и по бокам (по плоскостям скольжения зоны выпора грунта под трубой), что уменьшает необходимую нагрузку от балластировочной плети.

Принципиально новые технологии требуют использования новой техники, например, машин с регулируемым наклоном резки щелей, эксклюзивных изделий в виде комплексных многослойных труб, проведения опытных натурных работ по определению параметров резки грунтов (поверхностного трения грунта по грунту, сопротивления грунта резке, работы целика грунта на изгиб), специальной подготовки персонала строительных  организаций. Прочный грунт режут щелерезной  машиной с несколькими тросовыми пилами или виброкабелеукладчиком (рис.3), модернизированными специально для образования щелей в грунте.


Рис.3. Виброкабелеукладчик

Стоит упомянуть о некоторых других технологических преимуществах метода, помимо сужения рабочей трассовой полосы и экологической сохранности состояния околотрубного грунта.

«Самоукладка» плети под собственным весом трубы происходит по плавной кривой без использования колонны тяжелых трубоукладчиков, что снижает вероятность обрушения грунта стенки траншеи и образования трещин в поперечных сварных швах трубной плети.

Дренаж и продухи,устраиваемые в процессе монтажа трубопровода, регулируют влажность и температуру околотрубного грунта в зависимости от режима прокачки продукта и сезонных условий. Предусмотренные в поперечных щелях трассы пластиковые диафрагмы исключают свободное напорное движение грунтовой воды вдоль трубопровода и размыв грунтового основания.

От процессов размыва грунта по трассам сетей страдают Москва и другие города России: известны многочисленные случаи просадок и провалов дорожных покрытий, повлекшие материальные потери техники и увечья людей. Размывы грунта в северных регионах России из-за прорыва труб зимой (г. Якутск, Хабаровск и др.) создают чрезвычайные ситуации для жилых массивов и функционирования общественных служб - поликлиник, магазинов, школ и садов, а также района в целом.

Напряженияи температура на поверхности стальной трубы фиксируются информационной системой, установленной в тепло/гидроизоляционном слое поверх трубы, и передаются через датчики на записывающие логгеры. Облегчается диагностирование и текущий ремонт сетей, предусмотренные нормами в объеме 1…2% в год от протяженности трассы: цельные грунтовые блоки приподнимают краном, а после осмотра (ремонта) трубопровода опускают на рабочее место, исключая привычную копку грунта и длительные насыпи, неудобные и опасные для пешеходов и машин. Таким образом, вокруг трубопровода создается управляемоегрунтовое основание.

Комплексные 3-слойные трубы безлотковой прокладки сетей для нужд ЖКХ поставляют отечественные производители — ЗАО «МосФлоулайн» (Москва), Московский опытно-экспериментальный трубозаготовительный комбинат (МОЭТЗК), фирма «Бородино-Пласт» (г. Можайск Московской обл.), «Северсталь» и другие региональные заводы России. Сегодня отечественные и зарубежные компании Германии, Голландии, США, Японии предлагают необходимую продукцию для новых прокладочных технологий в нефтегазовой отрасли: стальные трубы диаметром Д=1,42 м повышенной прочности Х80…Х120 со стенкой толщиной до δ=40…45 мм, жесткий термо– и гидроизолирующий материал толщиной δ=80…120 мм с полостями для размещения датчиков, пластиковые защитные оболочки Д=1,8…2 м, базовые машины для щелеобразования в грунтах, катушки большого диаметра на вездеходах — для перемещения лент ТРК и лебедочных канатов.

Метод ББП привлек внимание Правительства Москвы, Москомитета по науке и технологиям, отечественных предприятий («Стройтрансгаза», «Газпрома», Торогово-промышленной палаты РФ, «Стройпрогресса», «ВНИПИГАЗдобычи»), авторитетных российских обществ («РОСИНГа» — российского союза инженеров нефти и газа, РОССНГСа — Российского союза нефтегазостроителей и др.). Сейчас предложения разработчиков рассматриваются концерном «Газпром» для опытного использования на одном из участков восточно-сибирских магистралей.

Затраты на СМР составляют 35—40% в ЖКХ и 50—65% в нефтегазовой отрасли от стоимости прокладкилинейной части магистрали, что выражается суммой 25—30 млн. руб./пог. км в ЖКХ и 45—50 млн. руб./пог. км в нефтегазовой отрасли. Стоимость прокладки линейной части по методу ББП в 1,7—2,8 раза меньше стоимости традиционного способа подземного строительства сетей с учетом термо- и водозащиты (без стоимости самого трубопровода, КС/НС и сопутствующих объектов).

Развитые профильные сетевые компании мира до 60 % фондовой себестоимости образуют за счет своих патентов на новые технологии и только 40 % — на «материалке». Очень важно уже сегодня отражать эти инновационные моменты в коммунальной политике российских муниципальных властей и тематической деятельности производственных предприятий.

Литература

1. Гольдфельд И.З. «Toroidal Compactor: a general-purpose Tool for compaction, destruction and cleaning of Solids» // Тр. международной конференции «Подземный город: геотехнология и архитектура», С-Петербург – 1998, с. 333-337
2. Гольдфельд И.З. «Прокладочный инжиниринг  магистральных трубопроводов в сложных грунтово-климатических условиях» // НТЖ «Нефтегазопромысловый инжиниринг», №4 – 2004, с.2-10.
3. Гольдфельд И.З., Игнатенко А.А. «Быстровозводимые объекты, изделия и способы для линейного строительства в условиях ЧС» // - НТЖ Газопромысловый инжиниринг, №2 – 2005, с.16-19
4. Гольдфельд И.З., Минкин М.А., Тимаков В.А. «Способ прокладки подземного трубопровода, машина и буровая установка для его осуществления (ББП-2)» // Роспатент, патент на изобретение по заявке 2006143782/06 от 12.12.06.
5. Адашев И.С. и др. «Баровая машина для нарезания щелей» // Роспатент, авт. свидет. №687198 – 1977.

Design by 
© «Фундаментпроект», 2005—2013
Наш адрес:
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д.1, стр.1
Е-mail: fund@fundamentproekt.ru
Телефон: (499) 158 0481; факс: (499) 158 3078
Как к нам проехать, можно посмотреть на схеме проезда