13.2.6. Особенности выполнения земляных работ в условиях пустынь и орошаемых земель

Все работы по строительству трубопроводов в пустынных и песчаных районах следует выполнять преимущественно в осенне-зимне-весенний периоды, а в случае необходимости вести работы в летний период - работать только в вечернее и ночное время. Разрыв между земляными и изоляционно-укладочными работами должен быть минимальным, чтобы избежать выдувания отвала и заноса траншей песком. Траншеи в песчаных грунтах разрабатывают бульдозерами, канавокопателями, одноковшовыми и роторными экскаваторами. В сыпучих грунтах траншеи целесообразно разрабатывать одноковшовыми экскаваторами типа драглайн, оснащенными ковшами увеличенной вместимости.

В плотных закрепленных и влажных грунтах траншеи следует разрабатывать роторными экскаваторами. Разработку траншеи осуществляют комплексом мощных бульдозеров по продольно-поперечной схеме в следующих случаях:

- в сильно сыпучих песчаных грунтах - неглубокие траншеи до 1,2 м;

- во влажных песках траншеи глубиной до 1,5 м;

- на участках, где работы изоляционно-укладочной колонны возможны только в самой траншее, если ее ширина по дну достигает 6 м и более.

Траншеи в плотных и влажных песчаных грунтах можно разрабатывать одним бульдозером лотковым способом с перемещением грунта в отвал по кривой.

При устройстве глубоких траншей применяют комбинированный способ разработки грунта, при котором верхний слой до 1 - 1,2 м разрабатывают бульдозерами, а остальную часть (до проектной отметки) в сыпучих грунтах - одноковшовым экскаватором, а в плотных и влажных песках - роторными экскаваторами.

Земляные и все другие работы по строительству трубопровода на орошаемых землях выполняют в осенне-зимний вневегетационный период и должны быть закончены до начала весенних поливов. Земляные работы на орошаемых землях проводят в определенной последовательности:

- планировка полосы и устройство переездов;

- снятие плодородного слоя и перемещение его в отвал; разработка траншей; засыпка уложенного в траншею трубопровода;

- восстановление плодородного слоя и поливных борозд.

Для обеспечения проезда транспортных и строительных машин выполняется планировка, которая заключается в срезке имеющихся бугров, гряд и поливных борозд на полосе. Для передвижения машин через оросительные каналы и осушительные коллекторы устраивают переезды, отсыпаемые бульдозерами из местного грунта. После окончания работ земляные перемычки убирают, а грунт перемещают обратно в резерв. Траншеи в грунтах нормальной влажности и плотных устойчивых минеральных грунтах разрабатывают роторными траншейными экскаваторами. Для разработки траншей с откосами во влажных грунтах необходимо использовать роторные экскаваторы, оборудованные откосниками и специальными ковшами с цепными днищами.

Траншеи под укладку трубопроводов малых диаметров (глубиной 1 - 1,2 м) целесообразно разрабатывать плужными канавокопателями.

Для разработки траншей в переувлажненных и малоустойчивых грунтах применяют одноковшовые экскаваторы, оборудованные обратной лопатой или драглайном на уширенном гусеничном ходу.

Засыпку уложенного в траншею трубопровода выполняют бульдозерами или траншеезасыпателями. После засыпки грунт над трубопроводом должен быть уплотнен несколькими проходами бульдозера по засыпанной траншее. Оставшийся после засыпки минеральный грунт разравнивают равномерным слоем на полосе отвода бульдозерами и также уплотняют.

Разработку и перемещение плодородного слоя из отвала на строительную полосу выполняют бульдозерами и роторными траншеезасыпателями.

После окончания земляных работ прилегающая полоса в зоне подвижных песков должна быть обязательно закреплена.

13.2.7. Засыпка траншей и рекультивация земель

Засыпка траншей является конечной операцией в строительном трубопроводном процессе. Засыпку трубопровода минеральным грунтом выполняют в любое время года сразу же после его укладки в траншею. Для этого используют бульдозеры, роторные траншеезасыпатели, роторные траншейные экскаваторы, а также одноковшовые экскаваторы с оборудованием под обратную лопату или драглайн. Засыпку траншей одноковшовыми экскаваторами выполняют со стороны, противоположной отвалу, а при больших объемах грунта экскаватор с обратной лопатой перемещается вдоль траншеи, непосредственно по полосе размещения отвала грунта. Засыпку траншей на строительстве магистральных трубопроводов осуществляют следующими способами (проходами бульдозеров):

- прямолинейными;

- поперечными;

- косопоперечными параллельными;

- косоперекрестными;

- комбинированными.

При большой ширине полосы отвода применяют засыпку трубопровода прямолинейными поперечными проходами бульдозера. В стесненных условиях строительной полосы, а также в местах с уменьшенной полосой отвода используют косопоперечные параллельные и косоперекрестные проходы бульдозера. Более эффективным способом засыпки является комбинированный способ, при котором производительность бульдозера более высокая за счет уменьшения среднего пути перемещения грунта. Кроме того, этот способ позволяет вести разработку плотных, слежавшихся или имеющих небольшое промерзание (до 30 см) грунтов отвала.

На участках рекультивации в теплое время года проводят уплотнение минерального грунта (после полной засыпки) пневмокатками или многократными (3 - 5 раз) проходами над засыпанным трубопроводом гусеничных тракторов.

При толщине плодородного слоя до 10 - 15 см рекомендуется применять автогрейдеры. Минеральный грунт, который остался после укладки трубопровода в траншею, может быть равномерно распределен и спланирован на полосе в зоне со снятым плодородным слоем почвы (перед нанесением последнего), либо вывезен в места, указанные в проекте и согласованные с органами, предоставляющими земельные участки в пользование.

В зимних условиях искусственное уплотнение минерального грунта засыпки не производят. Грунт отсыпают в траншею валиком, где он приобретает необходимую плотность после оттаивания в течение 2 - 3 мес. (естественное уплотнение). Такой метод уплотнения может быть применен и в летних условиях, когда в трубопроводе в период рекультивации имеется продукт перекачки. Рекультивация земель при строительстве трубопроводов заключается в снятии плодородного слоя с полосы, подлежащей рекультивации, и перемещении его во временный отвал. Из отвала плодородный слой равномерно распределяют по рекультивируемой площади после засыпки трубопровода.

Минимальная ширина полосы, с которой снимают плодородный слой почвы, должна быть равна ширине траншеи по верху плюс 0,5 м в каждую сторону, но не менее ширины ходовой части землеройной машины, используемой для разработки траншеи. В теплое время года снятие плодородного слоя почвы и его перемещение во временный отвал следует выполнять бульдозерами продольно-поперечными ходами при толщине слоя до 20 см и поперечными при толщине слоя более 20 см, а при толщине до 10 - 15 см — также автогрейдерами.

При осуществлении работ по снятию плодородного слоя почвы в зимних условиях мерзлый плодородный слой почвы необходимо разрабатывать бульдозерами с предварительным применением рыхлителей, либо специальных роторных рекультиваторов. Плодородный слой почвы необходимо наносить в теплое время года (при нормальной влажности и достаточной несущей способности грунта). Для восстановления плодородного слоя применяю бульдозеры, работающие поперечными ходами, которые перемещают и разравнивают плодородный слой почвы из временного отвала в зону, где он был снят.

13.3. Монтаж труб и сварочные работы

13.3.1. Укладка трубопровода в траншею

Монтаж трубопровода в траншее осуществляется двумя основными способами:

1. Поэлементный метод с подачей звеньев труб трубоукладчиком в траншею, где каждое трубное звено устанавливается в проектное положение и приваривается к готовому участку трубопровода индивидуально;

2. Метод сборки и сварки труб на обочине траншеи с последующим перемещением полностью готового участка трубопровода (100 – 200 м) на дно траншеи с помощью нескольких трубоукладчиков, работающих синхронно в соответствии с отработанной схемой работы.

Первый метод обычно применяется при недостаточном количестве техники на участке строительства и на ремонтных работах, а второй при поточном методе нового строительства, оснащенного полным комплектом трубоукладочной техники.

Укладка трубопровода может выполняться из изолированных и неизолированных труб. Монтаж трубопровода из изолированных труб отличается от традиционной схемы выполнения этого вида работ, прежде всего тем, что в колонне отсутствуют машины для очистки и изоляции трубопровода, что существенно облегчает работу трубоукладчиков.

Например, при строительстве магистрали из изолированных труб отпадает необходимость в проходе по собранной плети трубопровода машин очищающих его поверхность, появилась также возможность уменьшить технологические высоты подъема трубопровода. Так, если строительство ведётся из неизолированных труб, то монтируемый участок трубопровода приходится приподнимать на 1,5 - 1,8 м, а при работе с изолированным трубопроводом эту высоту можно сократить до 0,9 - 1,1 м. Дальнейшее её уменьшение нецелесообразно, так как при этом появляются дополнительные трудности, связанные с обеспечением плавности пространственного изгиба трубопровода.

При уменьшении высоты подъема трубопровода до 0,9 -1,1 м при строительстве получаются следующие положительные результаты:

- суммарные нагрузки на трубоукладчики снижаются на 15—20%;

- число трубоукладчиков в колонне может быть сокращено с 6 -7 трубоукладчиков до 4 – 5.

Однако работы с изолированными трубами необходимо вести так, чтобы не повредить изоляцию (см. рис. 13.10). С этой целью в качестве грузозахватных средств, обеспечивающих непрерывную укладку изолированного трубопровода, используют либо троллейные подвески типа ТПП 1421 ХЛ с катками, облицованными полиуретаном, либо подвески типа ТПП 1423, оснащенные авиашинами.

Троллейные подвески целесообразно применять в тех случаях, когда зоны сварных стыков на трубопроводе изолированы с помощью термоусаживающихся материалов, отличающихся достаточно высокой прочностью. Подвески с авиашинами могут быть использованы при любом изоляционном покрытии стыков. Подготовленный к укладке трубопровод должен быть размещен на инвентарных лежках (опорах) высотой не менее 20 см.

Работы по изоляции стыков, как правило, выполняют заблаговременно, с опережением укладки на 500 - 1000 м. Одновременно с изоляцией стыков контролируется сплошность заводского изоляционного покрытия, а обнаруженные дефекты устраняются.

Рис. 13.10. Трубоукладчик ТГ502 поднимает изолированную трубную секцию с помощью специального захвата

Ось смонтированного трубопровода не должна быть удалена от оси траншеи более чем на 6 м. При нарушении этого условия трубопровод смещают к бровке траншеи при помощи трубоукладчиков. Непосредственно укладку целесообразно выполнять по схеме, предусматривающей объединение трубоукладчиков в несколько групп. Число трубоукладчиков в группе определяется расчетом, исходя из их грузоподъемности (при заданном вылете крюков) и номинальной нагрузки на данную группу.

Групповая расстановка трубоукладчиков в колонне обеспечивает наиболее рациональное использование каждого из них. При этом удается сократить общую длину приподнятого участка трубопровода, а, следовательно, и снизить суммарные нагрузки на трубоукладчики. Преимущество групповой расстановки состоит также в том, что при раскачивании трубопровода его колебания затухают быстрее, так как в схеме нет больших пролетов одинаковой длины, что могло бы стать источником резонансных явлений.

Рис.13.11. Момент укладки в траншею полностью смонтированного и покрытого изоляцией трубопровода D1420 мм на поворотном участке трас-сы

На рис.13.11 показан один из эпизодов групповой работы трубоукладчиков. Необходимое количество трубоукладчиков и конкретное их размещение в технологическом процессе укладки трубопровода в траншею определяется расчётом.

13.3.2. Определение параметров технологии укладки трубопровода в траншею

Для определения оптимального числа групп трубоукладчиков выполняются специальные расчёты. Опыт показал, что оптимальное число групп равно трем при укладке трубопроводов любого диаметра (с учётом условий, что общего числа трубоукладчиков в колонне достаточно для объединения их в такие группы). При трех группах трубоукладчиков можно достичь предельного снижения напряжений изгиба в укладываемом трубопроводе. Дальнейшее увеличение числа групп уже не приводит к существенному снижению напряженного состояния.

При составлении расчетно-технологической схемы укладки изолированного трубопровода по упругоизогнутой линии (рис. 13.12) используется ряд положений и допущений.

Рис. 13.12. Расчётно-технологическая схема укладки трубопровода

Прежде всего, принимается, что все трубоукладчики в колонне объединены в три группы, расположенные в местах, обозначенных точками 1, 2 и 3. При этом суммарная нагрузка на каждую из групп равна соответственно К₁, К₂ и К₃, а расстояния L₁ и L₂ характеризуют взаимное расположение групп трубоукладчиков. Кроме того, считается, что опирание трубопровода на грунт дна траншеи описывается свойствами жесткой модели, а дискретность основания в месте опирания трубопровода на инвентарные лежки, расположенные на поверхности строительной полосы, не учитывается.

В качестве исходных данных для расчета (см. рис. 13.12, 13.13) принимаются следующие величины. Глубина траншеи h_т определяется как среднестатистическая величина для конкретных условий строительства. Технологическая высота подъема трубопровода h₁ в зоне работы последней (по ходу колонны) группы трубоукладчиков определяется «вписываемостью» контура троллейной подвески в очертания профиля траншеи. Высота лежек b выбирается, исходя из конкретных их размеров. Технологический зазор с устанавливается из условий беспрепятственного прохождения, т. е. без задевания за грунт, троллейных подвесок у трубоукладчиков головной группы (в точке 3). Диаметр катков или авиашин троллейной подвески d выбирается в соответствии с технической характеристикой используемой подвески.

Рис. 13.13. Схема поперечного перемещения трубопровода в процессе укладки

0, 1, 2, 3 и А – последовательные положения сечений укладываемого в траншею трубопровода

Кроме перечисленных исходных данных для расчета необходимо знать продольную (балочную) жесткость трубопровода EI, момент сопротивления поперечного сечения трубы W, вес единицы длины трубопровода q, а также грузоподъемность и устойчивость трубоукладчиков против опрокидывания.

На первом этапе расчета определяют высоту подъема трубопровода в точке 3 по формуле h₃ = c + d. Затем находят безразмерные параметры S и Р

S = 0,164 (h₃ – b) / h₁; (13.6)

Р = 0,164 (h₃ + h_т) / h₁. (13.7)

По значениям полученных параметров на диаграмме рис. 13.14 в семействе сплошных кривых находят сначала такую, которая совпадает по обозначению с полученным параметром S (или близка к нему), а затем из семейства пунктирных кривых такую, которая соответствует параметру Р. После этого находят точки пересечения этих кривых и определяют их координаты λ и η.

Как правило, имеются две точки пересечения, что означает возможность получения двух решений поставленной задачи. Поэтому дальнейший расчет следует выполнять по обоим вариантам и лишь на окончательной стадии выбрать предпочтительный в технологическом отношении.