Материал: Глава 13

46

Раздел III. Технология строительного производства

Глава 13. Технология линейного строительства

13.1. Введение

Сооружение линейной части магистральных трубопроводов основано на максимальном применении методов технологии поточного строительства специализированными бригадами, оснащенными необходимыми механизмами и оборудованием для разработки траншеи в различных грунтовых условиях, осуществления сварочных и изоляционных работ, перемещения трубных плетей и укладки трубопровода в траншею, и выполнения работ по рекультивации территории вдоль трассы.

На строительстве трубопроводов широко используются общестроительные механизмы отечественного и зарубежного производства (бульдозеры, одноковшовые экскаваторы, стреловые краны) и автотранспортные средства общего назначения, а также используются специальные машины, механизмы и оборудование, которые хорошо зарекомендовали себя в разнообразных природно-климатических условиях и технический уровень которых соответствует мировым стандартам.

Строительство линейной части магистральных трубопроводов состоит из следующих основных операций:

- приёмка в натуре по акту инженерно-геодезической схемы разбивки трассы;

- строительство временных вдоль трассовых дорог;

- инженерная подготовка трассы, состоящая из устройства просек, выкорчёвывания пней, уборки порубочного материала, отвода ручьёв и т.п.;

- разработка траншеи с устройством при необходимости на дне песчаного ложа для мягкой укладки трубопровода;

- сварка стыков и изоляция трубопровода на бровке траншеи;

- укладка трубопровода в траншею;

- испытание трубопровода на прочность;

- пригрузка участков трубопровода на заболоченных участках для исключения всплытия;

- обратная засыпка грунта в траншею на уложенный трубопровод;

- устройство электрохимзащиты, прокладка линий связи и систем телемеханики;

- рекультивация территории и размещение предупредительных знаков над уложенным в земле трубопроводом.

Разработка грунта в траншее обычно доводится до проектной отметки, которая контролируется геодезическими инструментами или прямым механическим промером. В случае необходимости (согласно проекту) устройства под трубопроводом песчано-гравелистой постели природный грунт разрабатывается на дополнительную глубину, определяемую расчётом с учётом свойств разрабатываемого грунта.

Особенности строительства временных вдоль трассовых дорог и комплекс работ по инженерной подготовке трассы представлены в главах 2 и 5, а остальные вопросы строительства трубопроводного транспорта изложены далее по тексту настоящей главы.

13.2. Земляные работы

13.2.1. Общие положения

Параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических и других условий.

Минимальная ширина траншеи по дну устанавливается согласно СНиП и принимается равной D + 300 мм для трубопроводов диаметром до 700 мм (где D - условный диаметр трубопровода) и 1,5 D для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учетом следующих дополнительных требований:

- для трубопроводов диаметром 1200 и 1400 мм при рытье траншей с откосами не круче 1 : 0,5 ширину траншеи по дну допускается уменьшать до величины D + 500 мм;

- допускается принимать ширину траншей равной ширине рабочего органа землеройной машины, но не менее указанной;

- ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные отводы должна быть равна двукратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках для обеспечения вписания трубопровода в кривую траншею;

- ширина траншеи по дну под балластными грузами или анкерными установками должна быть не менее 2.2 D, на участках трубопровода балластируемого грунтом с использованием нетканого синтетического материала, 1,6 D.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин и назначают равной: для трубопроводов диаметром D до 1000 м - D+0,8 м; для трубопроводов диаметром 1000 м и более - D+1 м; для болотистых грунтов, подлежащих осушению, - D+1,1 м; для песчано-барханных грунтов - D+1 м от нижних межбарханных оснований; для скальных и болотистых грунтов при отсутствии проезда авто­транспорта, строительных и сельскохозяйственных машин D+(0,6 ÷ 0,8) м.

Крутизна откосов траншей под трубопровод и котлованов под трубопроводную арматуру принимается по СНиП в соответствии с состоянием грунтов. Крутизна откосов в болотах принимается следующая:

Тип болота	I	II	III (сильно обводненные)
Крутизна откосов:
- для торфа слабо разложившегося	1 : 0,75	1 : 1	-
- для хорошо разложившегося	1 : 1	1 : 1,25	По проекту

Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объемов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях.

Классификации грунтов принимается по данным ЕНИР №1, а также по справочникам и учебникам «Основания и фундаменты».

Различают два вида разрыхления: первоначальное и остаточное. Первоначальное разрыхление образуется в момент разработки грунтов, а остаточное остается в земляном сооружении после уплотнения его естественным путем.

Подсчет объема земляных работ при разработке траншей с откосами ведется по формуле

V = 0,5 (B₁ + B₂) LH или V= (B₂H + nH²)L, (13,1)

где В₁ - ширина траншей по верху; В₂ - ширина траншеи по низу; L — длина траншеи; п — коэффициент откоса, H – глубина траншеи.

При разработке траншей землеройными машинами, в частности одноковшовыми экскаваторами, в грунтах, имеющих различные напластования, объем земляных работ подсчитывают для каждого вида грунта (по трудности разработки) отдельно по формуле

V = 0,5 (F₁ + F₂) LH (13,2)

где F₁ и F₂ — площади крайних поперечных сечений; L — расстояние между поперечными сечениями.

При разработке траншей роторными экскаваторами для получения ровной поверхности дна выполняется предварительная планировка микрорельефа полосы трубопровода бульдозером на ширину, равную гусеничному ходу экскаватора, предназначенного для разработки траншеи, но не менее 3 м.

После устройства временных дорог и расчистки трассы для прохода землеройной техники выполняются работы по устройству траншеи для укладки подземного трубопровода. Для этой цели вдоль оси трассы делается разметка с указанием границ откосов траншеи и линии, за пределами которых можно складировать разработанный грунт. В соответствии с технологическими правилами разработки траншеи отвал грунта должен располагаться с противоположной стороны от временной дороги, по которой подвозятся трубы и строительные материалы.

Сменные темпы земляных, изоляционно-укладочных работ в целях предотвращения деформации профиля траншеи в слабых грунтах, а также смерзания отвала грунта в зимнее время, должны быть одинаковыми при минимальном интервале (технологическом разрыве) между этими работами, определяемым ППР.

Разработка траншей в задел допускается только в устойчивых грунтах в летнее время. Во избежание обвала вынутого грунта, а также обрушения стенок траншеи ближняя кромка основания отвала вынутого грунта должна располагаться не ближе 0,5 м от края траншеи. Рыхление скальных грунтов взрывным способом производится до вывоза труб на трассу во избежание их повреждения, рыхление мерзлых грунтов допускается и после вывоза труб на трассу.

Переборы грунта при разработке траншеи ликвидируются подсыпкой мягкого грунта и его уплотнением. Основания под трубопроводы в скальных и мерзлых грунтах выравнивают слоем мягкого грунта толщиной не менее 10 см над выступающими частями основания. При сооружении трубопроводов больших диаметров (1020, 1220, 1420 мм) проводится нивелировка дна траншеи по всей длине трассы: на прямых участках через 50 м; на вертикальных кривых принудительного гнутья через 2 м; при сооружении трубопроводов диаметром менее 1020 мм осуществляется только на сложных участках трассы (вертикальных углах поворота, участках с пересеченным рельефом местности), а также на переходах через железные и автомобильные дороги, овраги, ручьи, реки, балки и другие преграды, на которые разрабатываются индивидуальные рабочие чертежи.

Засыпка трубопровода производится непосредственно вслед за его размещением в траншеи и установкой балластных грузов или анкерных устройств. При засыпке грунтом, содержащим мерзлые комья, щебень, гравий и другие включения размером более 50 мм в поперечнике, изоляционное покрытие предохраняют от повреждений присыпкой мягким грунтом на толщину 20 см над верхней образующей трубы или устройством защитных покрытий. Мягкая подсыпка дна траншеи и засыпка мягким грунтом трубопровода, уложенного в скальных, каменистых, щебенистых, сухих комковатых и мерзлых грунтах, допускается по согласованию с проектной организацией и заказчиком заменять сплошной надежной защитой. Земляные работы при сооружении магистральных трубопроводов выполняются с соблюдением следующих допусков (в см):

	Половина ширины траншеи по дну по отношению к разбивочной оси	+20, -5
	Отклонение отметок при планировке полосы для работы роторных экскаваторов	- 5
	Отклонение отметок дна траншеи от проекта при разработке грунта: - землеройными машинами - буровзрывным способом	- 10 - 20
	Толщина слоя присыпки из мягкого грунта над трубой (в скальных и мерзлых грунтах)	+ 10
	Общая толщина слоя засыпки над трубопроводом	+20
	Высота насыпи	+20, -5

13.2.2. Разработка траншей в нормальных условиях и в мерзлых грунтах в зимнее время

Методы разработки траншей определяются в зависимости от заданных размеров и профиля траншеи для укладки конкретного трубопровода; вида и состояния грунтов на участке работ; характера рельефа местности; степени обводненности участка; наличия соответствующих комплексов землеройных ройных машин и технико-экономических показателей их применения.

Разработку траншей роторными траншейными экскаваторами (см. рис. 13.1) выполняют:

- на прямолинейных участках со спокойным рельефом в талых грунтах до V категории включительно;

- в мерзлых грунтах при глубине промерзания до 1 - 1,2 м, а при использовании ЭТР-254 на всю глубину копания;

- на криволинейных участках - с радиусом естественного изгиба.

Рис. 13.1. Вид на траншею вырытую роторным экскаватором

Таблица 13.1. Комплект машин и механизмов разработки траншеи в средней полосе (К_см = 1,4)

Разработку траншей одноковшовыми экскаваторами выполняют на прямолинейных участках с водонасыщенными и сыпучими грунтами, болотах, переходах через естественные и искусственные препятствия, криволинейных участках с радиусом кривых 30 - 50 диаметров трубы, в скальных и мерзлых грунтах после их предварительного рыхления.

Разработку талых грунтов и с промерзанием верхнего слоя до 1 м можно также осуществлять комбинированными методами с применением комплексов машин, состоящих из бульдозеров, тракторных разрыхлителей, роторных или одноковшовых экскаваторов. При комбинированном методе траншею разрабатывают бульдозерами на глубину до 1 м, а затем экскаваторами до проектной глубины. В сильно сыпучих барханных песках, когда изоляционно-укладочные колонны могут работать только в самой траншее (ширина которой составляет 6 м и более), разработку таких траншей осуществляют с помощью мощных бульдозеров по продольно-поперечной схеме. В зависимости от размеров траншей, расположения отвала и условий работы рытье траншей осуществляют лобовым или боковым забоями.

Одноковшовые экскаваторы обычно работают захватками: длину каждой захватки выбирают равной дневной производительности экскаватора; переход экскаватора на новую захватку осуществляется в конце рабочего дня или во время пересмены звеньев.

Разработку траншей одноковшовыми экскаваторами в обычных условиях выполняют с применением оборудования обратной лопаты. В зимних условиях для разработки траншей в грунтах с промерзанием до 0,3 - 0,4 м можно использовать эти же экскаваторы. При глубине промерзания более 0,4 м. необходимо предварительно рыхлить верхний мерзлый слой тракторными рыхлителями или взрывным способом. При разработке траншей в талых, сильно обводненных, сыпучих и неустойчивых грунтах используют драглайны. Число и состав машин для разработки траншей в обычных условиях средней полосы приведен в табл. 13.1, а технико-экономические показатели - в табл. 13.2, где в основу расчета приведенных показателей использованы данные среднестатистических объемов земляных работ в различных географических условиях.

Расстояние между захватками устанавливается с учетом выполнения полного цикла работ в течение смены и безопасного производства буровзрывных и земляных работ.

Бурение шпуров осуществляется шнековыми мотобурами, перфораторами и самоходными буровыми машинами БТС-60, БМ-276, БМ-253, БМ-254, УШ-2Т, МБШ-321 и др. При разработ­ке мерзлого грунта механическим спо­собом используют тракторные рыхли­тели мощностью 184 - 260 кВт.

Таблица 13.2. Технико-экономические показатели разработки траншеи в средней полосе

Показатели	Значения показателей при диаметре трубопровода (в мм) и темпе работ, км/дн
	До 529 включительно	720 - 820	1020	1220	1420
	2,5	2,3	2,1	2	1,8км/дн
Численность бригад	18	21	22	23	24
Основные производственные фонды (стоимость машин и оборудования), тыс. руб.	352,6	355,4	431,8	450,1	553,4
Фондовооруженность, тыс. руб./чел.	19,6	16,9	19,6	19,6	23,02
Общая мощность, кВт	1469	1557	1914	2009	2680
Энерговооруженность, кВт/чел.	81,5	74	86,8	87,4	112