Способ прокладки трубопровода

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано, в частности, для прокладки магистральных трубопроводов в высокольдистых вечномерзлых грунтах. Способ прокладки трубопровода предусматривает выкладку трубопровода 1 на поверхность 2 мерзлого грунта по оси заглубления, погружение его на проектную глубину с помощью задавливающего средства, в качестве которого используют утяжелители из насыпного грунта 3, помещенного в емкости из полотнища 5, закрепленные на трубопроводе металлической рамой 4 и силовыми поясами 6 и 7. Для растепления мерзлого грунта по трубопроводу 1 прокачивают нагретый газ. При оттаивании вечномерзлого грунта 8 трубопровод 1 погружается в оттаявший слой под действием веса утяжелителей. При наличии теплоизоляционного слоя мохового покрова 9 перед выкладкой трубопровода 1 по оси заглубления разрыхляют полосу 10 указанного слоя на глубину мохового покрова 9. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано, в частности, для прокладки магистральных трубопроводов в высокольдистых вечномерзлых грунтах.

Известен способ прокладки трубопровода, предусматривающий укладку на одно траншеи трубных плетей с образованием расчетных зазоров между их концами и засыпку плетей с защемлением в грунте, при этом укладку и засыпку ведут с нагреванием плетей на всю длину нагнетанием горячего воздуха в их полости для выбора зазоров между концами плетей [1] Однако использованный в способе эффект нагрева преследует цель удлинения плетей, но не передачи тепла в окружающий грунт, что не дает способу каких-либо новых свойств при его использовании в вечномерзлых грунтах.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ прокладки трубопровода, заключающийся в выкладке трубопровода на поверхность мерзлого грунта и погружение его на проектную глубину с использованием задавливающего средства [2] Однако данный способ неприменим для вечномерзлых грунтов и особенно для трубопроводов большого диаметра, поскольку мерзлый грунт не обладает достаточной податливостью для внедрения таких объемов. Кроме того, даже при усовершенствовании данного способа путем нагрева трубопровода для передачи тепла в окружающую среду он не может быть использован в вечномерзлых грунтах, т.к. трубопровод обладает плавучестью.

Целью изобретения является расширение области применения способа прокладки трубопровода путем погружения его в грунт задавливанием на высокольдистые вечномерзлые грунты.

Указанная цель достигается тем, что в известном [2] техническом решении, принятом в качестве прототипа, предусматривающем выкладку трубопровода на поверхность мерзлого грунта по оси заглубления и погружение его на проектную глубину с помощью задавливающего средства, согласно изобретению в качестве задавливающего средства используют утяжелители трубопровода, размещенные на трубопроводе, путем непрерывного их закрепления вдоль трубопровода, по трубопроводу прокачивают теплоноситель вплоть до момента погружения трубопровода в оттаявший слой грунта на проектную глубину, а в качестве теплоносителя используют нагретый газ.

В качестве утяжелителей может быть использован насыпной грунт, помещенный в емкости, выполненные в виде подвесных полотнищ из синтетического материала, при этом их поперечному сечению совместно с поперечным сечением трубопровода придают при помощи металлических рамок и силовых поясов форму клина вершиной вниз.

При наличии теплоизоляционного слоя мохового покрова перед выкладкой трубопровода на оси задавливания может быть разрыхлена полоса слоя на глубину мохового покрова.

Отличительные от прототипа [2] признаки изобретения позволяют через трубопровод передать в окружающую его среду тепловую энергию, за счет чего будет таять мерзлый грунт с содержанием большого количества льда. В образовавшуюся талую среду под действием веса утяжелителей будет погружаться трубопровод. Таким образом будет расширена область применения известного [2] способа прокладки трубопровода и на вечномерзлые грунты.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение трубопровода с утяжелителями из насыпного грунта, выложенного на поверхность мерзлого грунта, до прокачки по нему теплоносителя; на фиг.2 то же, после прокачки теплоносителя.

Способ прокладки трубопровода осуществляется следующим образом.

Трубопровод 1 выкладывают по оси заглубления между двумя компрессорными станциями, удаленными одна от другой на расстояние до 100 км. Поверхность 2 принадлежит вечномерзлому высокольдистому грунту ровной и слабопересеченной местности, характерному для северных и приполярных регионов страны, особенно для полуострова Ямал и побережья Обской губы. После выкладки трубопровода 1 на поверхность 2 мерзлого грунта на трубопроводе размещают утяжелители, выполненные из насыпного грунта 3 расчетного веса (нормативной толщины, например, до 0,8 м). Утяжелители закрепляют непрерывно вдоль трубопровода 1. Для удержания насыпного грунта 3 на трубопроводе 1 используют металлическую раму 4, подвесные полотнища 5 из синтетического материала и силовых поясов 6 и 7. Утяжелители благодаря металлической раме 4 и силовым поясам 6 и 7 совместно с трубопроводом 1 в поперечном сечении образуют клин вершиной вниз, что необходимо для регулирования глубины погружения трубопровода 1 и удержания его в положении "в насыпи". По трубопроводу 1 прокачивают теплоноситель, в качестве которого используют нагретый (горячий) газ (например, температура газа в начале потока 80^оС в конце 60^оС). В результате передачи тепловой энергии от трубопровода 1 в окружающую его среду, в том числе и в мерзлый грунт, происходит оттаивание высокольдистого вечномерзлого грунта 8. Трубопровод 1, преодолевая действие выталкивающей силы воды и сопротивление грунта внедрению за счет веса утяжелителей, через поверхность 2 погружается в оттаявший слой вечномерзлого грунта 8. При погружении трубопровода 1 в оттаявший слой вечномерзлого грунта 8 на погруженную в этот слой часть утяжелителей также действует выталкивающая сила воды. Это действие тем сильнее, чем больше погружается утяжелитель, а также благодаря их клиновидному поперечному сечению и расположению клина вершиной вниз. Масса насыпного грунта 3 и параметры поперечного сечения утяжелителей совместно с трубопроводом 1 (клина) определяются из условия равновесия выталкивающей силы воды и веса утяжелителей в момент погружения трубопровода 1 на проектную глубину. В случае наличия под поверхностью 2 мохового покрова 9, обладающего теплоизоляционными свойствами, для ускорения процесса оттаивания вечномерзлого грунта 8 разрыхляют полосу 10 теплоизоляционного слоя на глубину мохового покрова 9.

Прокачку теплоносителя ведут в течение времени вплоть до приобретения трубопроводом 1 погруженного состояния, когда верхняя его образующая достигнет по отношению к поверхности 2 заданного превышения. Последнее в зависимости от различных условий может колебаться в достаточно широком диапазоне. При ширине насыпного грунта 3 по верху 1,5 м, откосов ее в соотношении 1: 1,25 и высоте 0,8 м в высокольдистых (30-40%) вечномерзлых грунтах северных регионов страны можно достичь нулевого превышения даже для трубопроводов большого диаметра. Что касается разницы температур теплоносителя в начале и конце потока, то этот фактор ни в коей мере не усложняет работу по прокладке трубопровода 1, так как последний при погружении на проектную глубину приобретает нулевую плавучесть и дальнейшее его погружение в оттаявший слой вечномерзлого грунта 8 невозможно, как бы долго не продолжалась передача тепловой энергии от теплоносителя в окружающую среду.

Поскольку насыпной грунт 3 является хорошим теплоизолирующим материалом, то утяжелители представляют собой теплоизолирующий слой, расположенный на трубопроводе, что снижает потери тепловой энергии при прокачке по трубопроводу 1 теплоносителя.

Что касается встречающихся оврагов, ручьев, минерального состава грунтов, когда нельзя прокладывать трубопровод 1 задавливанием, то на этих отрезках участков магистральных трубопроводов строительство ведется известными способами, а отрезки трубопровода 1, подлежащие прокладке задавливанием, соединяются между собой теплоизолированными трубами для подачи теплоносителя от общего источника тепла и компрессорной станции.

Таким образом, изобретение позволяет решать сложные технические задачи по прокладке трубопроводов в зонах вечной мерзлоты и применять известный прогрессивный способ прокладки в этих условиях.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА, включающий выкладку трубопровода на поверхность мерзлого грунта по оси заглубления и погружение его на проектную глубину с помощью задавливающего средства, отличающийся тем, что в качестве задавливающего средства используют утяжелители, размещенные на трубопроводе, путем непрерывного их закрепления вдоль трубопровода, по трубопроводу прокачивают теплоноситель вплоть до момента погружения трубопровода в оттаявший слой грунта на проектную глубину, а в качестве теплоносителя используют нагретый газ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве утяжелителей используют насыпной грунт, помещенный в емкости, выполненные в виде подвесных полотнищ из синтетического материала, при этом их поперечному сечению совместно с поперечным сечением трубопровода придают при помощи металлических рамок и силовых поясов форму клина вершиной вниз.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при наличии теплоизоляционного слоя мохового покрова перед выкладкой трубопровода по оси заглубления разрыхляют полосу слоя на глубину мохового покрова.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2