Начинается...

Эффективные способы защиты подводных переходов магистральных трубопроводов

Эффективные способы защиты подводных переходов магистральных трубопроводов

В процессе строительства и эксплуатации подводных переходов магистральных трубопроводов через водные преграды требуется эффективная защита, обеспечивающая надежную, безаварийную эксплуатацию перехода в течение длительного времени. Речь пойдет о новой, более совершенной, экологически безопасной и экономически эффективной технологии защиты трубопроводов – универсальных гибких защитных бетонных матах.

При сооружении подводных переходов магистральных трубопроводов предъявляются повышенные требования к качеству выполняемых работ и используемым материалам и технологиям. Так, например, необходимо исключить возможность воздействия на трубопроводы льда, плавающего леса, топляка и других предметов, предохранить изоляцию трубопровода от повреждений, а также исключить деформацию русла под трубопроводом и механические повреждения трубопроводов судовыми якорями, лотами и другими предметами.

Подводные трубопроводы подвергаются воздействию речного потока как в строительный период при укладке трубопровода, так и во время эксплуатации, особенно при укладке трубопровода на дно без заглубления в грунт или частичном оголении трубопровода в результате размыва дна в створе перехода.

Наиболее часто встречающимися дефектами на подводных переходах являются недостаточное заглубление трубопровода, оголения, размывы, провисы. Причины возникновения таких дефектов самые различные. Причем большинство таких дефектов отмечается именно на малых реках.

До середины 90-х годов прошлого века основными технологическими приемами устранения вышеперечисленных дефектов являлся намыв песка земснарядами, отсыпка щебня, заделка провисов и оголений мешками с цементно-песчаной смесью. Для укрепления береговой части использовались методы, берущие свое начало еще с античных времен: выкладка бутового камня, растительные фашины и тому подобные технологические премудрости. На практике это давало временный защитный эффект на 5-7 лет и при этом никто не задумывался о вреде, наносимом природе, казалось бы, невинными технологическими приемами.

Менялись времена и стало понятно, что при проектировании и строительстве подводных переходов должны применяться технологии, обеспечивающие надежную, эффективную и безаварийную эксплуатацию перехода в течение длительного времени, не нанося при этом вред окружающей среде. Одной из таких технологий, по сути дела совершивших малую революцию в способах защиты трубопроводов, стали Универсальные гибкие защитные бетонные маты (УГЗБМ).

Гибкий бетонный мат представляет собой набор бетонных блоков, соединенных между собой замоноличенным синтетическим канатом. В периферийных блоках устроены выпуски каната, выполняющие функции монтажных петель. Канат, замоноличенный в бетонном мате, придает ему гибкость, а форма бетонных блоков позволяет сворачивать мат в кольцо, что делает возможным его укладку на любой поверхности и не требует тщательной ее подготовки.

Рис. 1-2. Эскиз бетонного мата / Защита трубопровода бетонными матами

Конструкция гибких бетонных матов разработана в конце 90-х годов специалистами ЗАО Предприятие подводно-технических работ «Петр», г. Воронеж, специализирующемся на капитальном ремонте и приборном обследовании подводных переходов. Эта разработка позволила принципиально по-новому вести работы по их укладке на ремонтируемые участки. Вместо тяжелого ручного труда по равнению отсыпанного щебеночного банкета или укладке под водой в облаках цементной мути мешков с ПЦС водолаз превращается в подводного стропальщика-монтажника, лишь ориентирующего и скрепляющего мат под водой. Скрепляясь друг с другом с помощью скоб или связываясь канатом, маты образуют сплошное бетонное «одеяло», надежно противостоящее водным потокам и проплывающим предметам.

 

  

В отличие от габионов, требующих наличие щебня в месте производства работ, трудоемкой и кропотливой работы по раскладке сеток, их скреплению и заполнению щебнем, маты доставляются на объект уже готовым изделием, не требующем дополнительной сборки и комплектации. Более того, изготовленные в заводских условиях на сертифицированном в системе «Газпром» предприятии с системой внутреннего контроля качества, подтвержденным лабораторными испытаниями и санитарно-гигиеническими сертификатами, маты отвечают самым высоким требованиям безопасности и прочности. Ведь срок службы гибких бетонных матов сравним со сроком службы самого трубопровода.

Иногда строительство защитных сооружений над трубой с доведением защитного слоя до норм, требуемых стандартами «Газпром», приводит к появлению в русле реки искусственного препятствия, что негативно сказывается на гидродинамических процессах. Проходя через защиту из матов, поток воды обтекает защищаемый участок подводного перехода достаточно плавно, без образования вихревых, водоворотных зон. Более того, благодаря своей ячеистой структуре, маты не препятствуют укоренению водных и прибрежных растений, тем самым прочно укрепляясь наносимым донным грунтом и растениями.

Рис. 3. 1-й год

Рис. 4. 2-й год

Рис. 5. 3-й год

Для предотвращения смещения полотен гибких бетонных матов относительно друг друга, применяются специальные крепления – скобы (СБМ). Использование скоб позволяет избежать дрейфа полотна из матов на сильных течениях реки и каменистом грунте, а также в случаях укладки гибких бетонных матов на наклонной поверхности.

Способы соединения полотен матов скобами СБМ-1 и СБМ-2 показаны на схеме.

 

Рис. 6-7. Пример скрепления полотен из УГЗБМ собой скобами СБМ-1, СБМ-2

Ну а как с экономичностью? Ведь это один из главных показателей при выборе того или иного проектного решения, а главное – стоимости проекта. Понятно, что в тиши и тепле проектно-сметного отдела многие вопросы технологичности, простоты доставки и укладки на месте работ, кажутся несущественными. На первый взгляд, стоимость габионов в пересчете на 1 квадратный метр защищаемого участка, оказывается ниже стоимости защиты из матов. Но это только на первый взгляд… Проведя объективное экономическое исследование всех трудозатрат, непроизводительных расходов, скорости работы водолазов при укладке, а соответственно, и сроков проведения работ, стоимости могут сравняться. И это без учета главного фактора – срока службы защиты из матов. По гарантии производителя – это от 15 до 40 лет, в зависимости от места укладки. Прошло не слишком много времени практического применения гибких бетонных матов и габионов, но выводы можно сделать уже сейчас. Компания «Микрон В» провела мониторинг объектов, на которых уложены гибкие бетонные маты начиная с 1996 года, и результат говорит сам за себя.

 

Рис. 8-9. Защита трубопровода подводного перехода МГ Петровск-Елец через р. Куйманка, август 2005 года

 

Рис. 10-11. Фото этого же объекта июль 2011 года

Безусловно, в ряде случаев габионы оправдывают свое предназначение, особенно с точки зрения ландшафтного дизайна. Но там, где есть соприкосновение с водой, сильным течением, возникает проблема абразивного воздействия песка на сетку габионов. В паводок добавляются топляки и коряги, которые рвут сетку, течение вымывает щебень и пустую оболочку выбрасывает на берег. Не говоря уже о ледоходе. Таким образом, применение универсальных гибких защитных бетонных матов (УГЗБМ) для защиты подводных трубопроводов имеет ряд следующих неоспоримых преимуществ:

  • позволяет обеспечить достаточную прочность и целостность защиты трубопровода при воздействии на него течений, льда и других предметов;
  • защита из матов надежно выдерживает многочисленные удары различных предметов, переносимых потоком воды;
  • защита из матов не может быть разрушена динамическим воздействием льда на защищаемое сооружение, а также надежно противостоит силе давления льда при образовании заторов;
  • защита из матов эффективно укрепляет береговую зону вблизи прохождения трубопровода;
  • защита из матов предохраняет подводный трубопроводный переход от размыва грунта;
  • исключает устройство подводной траншеи;
  • в отличие от сплошного бетонного покрытия трубопровода, не приводит к увеличению его жесткости и, следовательно, увеличению минимального радиуса кривизны при его укладке, а также устраняется при этом значительная трудоемкость нанесения сплошного покрытия. Кроме того, гибкие бетонные маты легко демонтируются и укладываются повторно в случае возникновения необходимости проведения ремонтных работ самого трубопровода.

Все это дает возможность снизить стоимость строительства и эксплуатации подводного перехода, повысить надежность работы и значительно увеличить срок эксплуатации подводного трубопровода, который при качественном выполнении проекта и контроле за строительством будет равен или превышать расчетный срок эксплуатации всего магистрального трубопровода.

 

 

Заключение

Применение универсальных гибких защитных бетонных матов не ограничивается только применением в нефтегазовой отрасли. Возможность изготовления цветных матов обусловила их применение в благоустройстве, отделке водоемов и прилегающих территорий, в качестве укрепления откосов дорог, в защите мостовых переходов и берегоукреплении. Универсальность конструкции гибких бетонных матов заключается в комплексном объединении многих технических, инженерных, экологических и конструктивных требований, предъявляемых к магистральным трубопроводам, берегоукрепительным сооружениям и ландшафтной архитектуре, к строительству гидротехнических и дорожных объектов. Гибкость конструкции позволяет в точности повторять рельеф поверхности, прочность и экологичность бетона дают надежную защиту и не наносят вред окружающей среде, простота и универсальность конструкции, легкость монтажа и демонтажа дают возможность повторного использования и сокращения затрат на строительство и проведение ремонтных работ.  

Скачать статью в формате pdf →