Способ монтажа подводного трубомоста и система для его осуществления

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к способам прокладки подводных трубопроводов. Способ включает транспортировку секций трубомоста по воде к месту монтажа, затопление их на подводные опоры при помощи гибких связей, герметизацию секций трубомоста. Новым является то, что секциям трубомоста придают близкую к нулевой плавучесть, притапливают секции трубомоста на подводные опоры при помощи гибких связей, после чего при помощи подводного судна задвигают притопленную секцию в стыковочный узел предыдущей притопленной секции с внутренней и внешней герметизацией состыкованных секций и соединением внутренних коммуникаций. После завершения монтажа секций трубомоста производят его соединение с въездным и выездным тоннелями. Система для монтажа подводного трубомоста включает подводный трубомост, смонтированный по подводным опорам и выполненный из сборных секций проектной длины, причем секции трубомоста разделены горизонтальной перегородкой на две полости, в верхней из которых оборудованы транспортные пути, а в нижней полости секции разделены герметичными продольными перегородками для прокладки внутренних трубопроводов. Подводные секции трубомоста выполнены из двух толстостенных оболочек из толстолистовой стали или сплавов титана, между которыми по периметру вмонтированы продольные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости, при этом секции трубомоста уложены на подводные постоянные и временные опоры. Верхние части опор оборудованы основанием полукруглой или параболической формы и размером больше размера секции трубомоста. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности при прокладке толстостенных трубопроводов необходимого диаметра и их эксплуатации при многоцелевом использовании. 2 н. и 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к способам прокладки подводных трубопроводов.

Известны способы прокладки подводных трубопроводов для транспортирования газов, жидких, твердых продуктов и др. в подводных траншеях, по подводным опорам разного типа (SU 1719550 А1, 21.12.89).

Однако известные способы и устройства прокладки подводных трубопроводов имеют недостатки, например при сложном профиле дна водоема и обслуживания их на глубинах более 200 м не предусматривают использование подъемной (выталкивающей) силы воды на погруженный в нее объект, а затрачивают ресурсы на устранение этой силы, отсутствует регулирование объема балласта по мере продвижения внутри трубопровода груза, транспортных средств и др.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является способ монтажа подводного трубомоста, включающий транспортировку секций трубомоста по воде к месту монтажа, затопление их на подводные опоры при помощи гибких связей, герметизацию секций трубомоста (см., например, патент FR 2424365 А, 28.12.1979, F 16 L 1/04).

Задача изобретения - повышение эффективности при прокладке толстостенных трубопроводов необходимого (расчетного) диаметра, и при их эксплуатации при многоцелевом использовании, например для движения внутри трубы транспортных средств и одновременного транспортирования газонефтепродуктов и др.

Поставленная задача в части первого независимого пункта достигается за счет того, что в способе монтажа подводного трубомоста, включающем транспортировку секций трубомоста по воде к месту монтажа, затопление их на подводные опоры при помощи гибких связей, герметизацию секций трубомоста, согласно изобретению до транспортирования к месту монтажа секциям трубомоста, снабженным временными торцевыми водонепроницаемыми переборками, придают близкую к нулевой плавучесть, притапливают секции трубомоста на подводные опоры при помощи гибких связей с пригрузом, причем под гибкими связями устанавливают датчики величины давления воды, после чего при помощи подводного судна, оборудованного толкателем, с помощью плавучих кранов задвигают притопленную секцию в стыковочный узел предыдущей притопленной секции, производят внешнюю герметизацию состыкованных секций, удаляют временные торцевые водонепроницаемые переборки в стыковочном узле, производят внутреннюю герметизацию состыкованных секций трубомоста с последующим последовательным соединением в секциях трубомоста внутренних коммуникаций, а после завершения монтажа секций трубомоста производят его соединение с въездным и выездным тоннелями, при этом на всех этапах монтажа подводного трубомоста и последующей его эксплуатации используют выталкивающую силу на погруженный в воду объект.

При этом в зависимости от длины, глубины залива, подводных течений, пропускной способности транспортных путей, объемов транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды трубомост в поперечном сечении могут выполнять цилиндрической, параболической или трубообразной формы, например с несколькими толстостенными оболочками, между которыми по периметру монтируют дополнительные продольные герметичные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости или увеличивающие балластную емкость.

Поставленная задача в части второго независимого пункта достигается за счет того, что в системе для монтажа подводного трубомоста, включающей подводный трубомост, смонтированный по подводным опорам и выполненный из сборных секций проектной длины, причем секции трубомоста разделены горизонтальной перегородкой на две полости, в верхней из которых оборудованы транспортные пути, а в нижней полости секции разделены герметичными продольными перегородками для прокладки внутренних трубопроводов, согласно изобретению для возможности работы в подводном положении система снабжена насосными и компрессорными станциями, установленными на каждом берегу и соединенными при помощи трубопроводов с балластной полостью трубомоста, кроме того, система снабжена въездным и выездным тоннелями, герметично соединенными с подводными секциями трубомоста, выполненными из двух толстостенных оболочек из толстолистовой стали или сплавов титана, между которыми по периметру вмонтированы продольные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости, при этом секции трубомоста уложены на подводные постоянные и временные опоры, причем временные опоры, расположенные в интервалах между постоянными опорами, снабжены гидравлической стабилизацией опорных стоек для обеспечения проектного расположения трубомоста, а верхние части постоянных и временных опор оборудованы основанием полукруглой или параболической формы и размером больше размера секции трубомоста, при этом секции трубомоста снабжены пригрузом с профилем, соответствующим профилю секции трубомоста, кроме того, каждая секция трубомоста снабжена временной торцевой переборкой, удаляемой после стыковки секций подводным монтажным судном, оборудованным в носовой части захватом, соответствующим торцевому контуру секций, плавучими кранами, судами с набором оборудования и монтажных приспособлений для обеспечения подводно–технических работ и стыковочным узлом, оборудованным уплотнительным кольцом и фиксатором соосного положения состыкованных секций, при этом размер стыковочного узла больше наружного размера секции трубомоста, в верхней полости секции трубомоста проложены электрокабели силовой и осветительной сети, связи, сигнализации, контроля, а также верхняя полость снабжена датчиками давления, пасходометрами, пожарной сигнализации, системой пожаротушения, при этом секции трубомоста снабжены набором сборных элементов, обеспечивающих изменение и регулирование объема балласта, эксплуатацию внутри трубомоста транспортного пути, например, на магнитной подушке, монорельсового, железнодорожного пути, автомагистрали, а также для обеспечения транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды.

При этом в зависимости от длины, глубины залива, подводных течений, пропускной способности транспортных путей, объемов транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды трубомост в поперечном сечении выполняют цилиндрической, параболической или трубообразной формы, например с несколькими толстостенными оболочками, между которыми по периметру смонтированы дополнительные продольные герметичные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости или увеличивающие балластную емкость, причем в качестве балласта может быть использована вода.

Изобретение иллюстрируется графически, где:

- на фиг.1 изображен подводный трубомост через водную преграду (морской пролив, залив и др.);

- на фиг.2 - разрез с железнодорожной колеей и опорой;

- на фиг.3 - разрез с монорельсом и автотрассой;

- на фиг.4 - разрез с двумя толстостенными трубчатыми конструкциями и путь на магнитной подушке;

- на фиг.5 - разрез с увеличенной балластной полостью;

- на фиг.6 - стыковочный узел.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Доставленную к месту монтажа секцию притопляют грузом на постоянные или временные опоры, на больших глубинах - на понтоны, подводным судном и плавучими кранами производят стыковку секции с предыдущей установленной секцией, их герметизацию, соединяют транспортные пути, коммуникации, средства контроля, сигнализации, пожаротушения и др. Процесс стыковки секций продолжается до соединения с выездным туннелем, при монтаже трубомоста с двух сторон (берегов) завершается при стыковке последней секции. В компьютерный центр поступает информация с датчиков (средств контроля), который обеспечивает работу системы в режимах одновременного транспортирования грузов, движения транспорта и газонефтепродуктов.

Способ реализуется при монтаже подводного трубомоста следующим образом. В зависимости от протяженности трубомоста, глубины пролива (залива), направления течений, геологического строения дна водоема и др. определяют места установки анкеров, возведения постоянных опор до глубины от поверхности воды, примерно 30-50 м, для обеспечения прохода надводных судов, уменьшения волнового воздействия и подводных течений, а также возможности наружного осмотра, ремонта водолазами и др. Согласно проекту строят на каждом берегу насосную и компрессорную станции 1, 2, въездной 3 и выездной 3 туннели. До транспортирования к месту монтажа секциям 5 трубомоста 4 придают близкую к нулевой плавучесть. Для придания дополнительной устойчивости конструкции трубомоста секции 5 монтируют на опорах под углом Δ° в вертикальной плоскости. Каждая секция 5 проектной длины, изготовленная из толстолистовой стали (оболочки) 6 или сплавов титана, покрыта защитной наружной оболочкой 7, имеет временные торцевые водонепроницаемые переборки 18, с одного торца - стыковочный узел 19, который оборудован уплотнительным кольцом 20 и фиксатором 21 соосного положения состыкованных секций 5. Внутри трубомост 4 разделен горизонтальной герметичной перегородкой 8 на две полости, верхняя полость 9 транспортная, нижняя - балластная 10. При этом в верхней полости 9 трубомоста 4 распологают транспортные пути, например, на магнитной подушке 11, монорельсовый путь 12, железнодорожная колея 13, автомобильная дорога 14, железнодорожная колея с увеличенной балластной полостью 15. Кроме того, в верхеней полости 9 проложены внутренние коммуникации 16, например электрокабели, связь, сигнализация. Транспортируют секции 5 трубомоста 4 по воде к месту монтажа. Затопляют их на подводные постоянные 26 или временные 27 опоры при помощи гибких связей 23 с пригрузом 25, один конец которых закреплен донным анкером 24, и герметизируют секции 5 трубомоста 4. Под гибкими связями 23 устанавливают датчики величины давления воды 34, после чего при помощи подводного судна 28, оборудованного толкателем 29, с помощью плавучих кранов 35 задвигают притопленную секцию 5 в стыковочный узел 19 предыдущей притопленной секции 5. Производят внешнюю герметизацию состыкованных секций, например, сваркой 30. Удаляют временные торцевые водонепроницаемые переборки 18 в стыковочном узле 19 и производят внутреннюю герметизацию, например, сваркой 30 состыкованных секций 5 трубомоста 4 с последующим последовательным соединением в секциях 5 трубомоста 4 внутренних коммуникаций 16, средств пожаротушения 36, вентиляции 37.

После завершения монтажа секций 5 трубомоста 4 производят его соединение с въездным и выездным тоннелями 3, при этом на всех этапах монтажа подводного трубомоста 4 и последующей его эксплуатации используют выталкивающую силу на погруженный в воду объект.

Для придания жесткости основанию транспортного пути (11, 12, 13, 14, 15), обеспечения транспортирования газонефтепродуктов вдоль трубомоста 4 в нижней полости 10 вмонтированы вертикальные опорные стенки 17, которые разделяют полость 10 на трубопроводы. Трубомост 4, например, для транспортирования больших объемов пресной воды может быть смонтирован из секций 5 с двумя толстостенными оболочками 6, между которыми по периметру вмонтированы продольные перегородки 22, являющиеся дополнительными трубопроводами.

В интервалах между постоянными опорами 26 могут устанавливаться временные опоры 27 с гидравлической стабилизацией опорных стоек 31 для обеспечения проектного расположения трубомоста 4. Подводные опоры 26, 27 в верхней части оборудованы основанием 32 полукруглой, параболической или иной формы диаметром или сечением чуть больше диаметра сечения трубомоста 4 с площадками для размещения пригруза 33. Временные опоры 27, после стыковки секций 5 и снятия пригруза 33 в подводном положении перемещают на новое место монтажа. Способ монтажа секций 5 повторяется до завершения строительства трубомоста 4 и соединяется с туннелями 3.

Датчики расходометры (не показаны) установлены в трубопроводах нижней балластной полости 10 и в перегородках 22. Вся информация с датчиков (средств контроля) поступает в компьютерный центр (не показан), который обеспечивает работу системы в режимах одновременного проезда грузовых железнодорожных составов, транспортных средств, перекачки газонефтепродуктов, пресной воды, величины изменения объема балласта (воды).

Расчеты показывают, что при диаметре трубомоста 8 м, толщине стенки 5 см, с балластом подъемная (выталкивающая) сила воды на 1 пог. метре составит примерно 14 тонн, причем нагрузка от движущегося транспорта распределяется на всю внутреннюю поверхность секций, т.к. объект (трубомост) находится под постоянным внешним давлением среды (воды).

Технические возможности промышленности позволяют изготовить из толстолистовой стали секции 5 трубомоста 4 расчетного диаметра и необходимого сечения, при этом металлоемкость трубомоста 4 будет меньше расхода металла, чем при строительстве туннеля одинакового диаметра, плюс на 30-40% сокращается длина пути.

1. Способ монтажа подводного трубомоста, включающий транспортировку секций трубомоста по воде к месту монтажа, затопление их на подводные опоры при помощи гибких связей, герметизацию секций трубомоста, отличающийся тем, что до транспортирования к месту монтажа секциям трубомоста, снабженным временными торцевыми водонепроницаемыми переборками, придают близкую к нулевой плавучесть, притапливают секции трубомоста на подводные опоры при помощи гибких связей с пригрузом, причем под гибкими связями устанавливают датчики величины давления воды, после чего при помощи подводного судна, оборудованного толкателем, с помощью плавучих кранов задвигают притопленную секцию в стыковочный узел предыдущей притопленной секции, производят внешнюю герметизацию состыкованных секций, удаляют временные торцевые водонепроницаемые переборки в стыковочном узле, производят внутреннюю герметизацию состыкованных секций трубомоста с последующим последовательным соединением в секциях трубомоста внутренних коммуникаций, а после завершения монтажа секций трубомоста производят его соединение с въездным и выездным тоннелями, при этом на всех этапах монтажа подводного трубомоста и последующей его эксплуатации используют выталкивающую силу на погруженный в воду объект.

2. Способ монтажа подводного трубомоста по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от длины, глубины залива, подводных течений, пропускной способности транспортных путей, объемов транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды трубомост в поперечном сечении выполняют цилиндрической, параболической или трубообразной формы, например, с несколькими толстостенными оболочками, между которыми по периметру монтируют дополнительные продольные герметичные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости или увеличивающие балластную емкость.

3. Система для монтажа подводного трубомоста, включающая подводный трубомост, смонтированный по подводным опорам и выполненный из сборных секций проектной длины, причем секции трубомоста разделены горизонтальной перегородкой на две полости, в верхней из которых оборудованы транспортные пути, а в нижней полости секции разделены герметичными продольными перегородками для прокладки внутренних трубопроводов, отличающаяся тем, что для возможности работы в подводном положении система снабжена насосными и компрессорными станциями, установленными на каждом берегу и соединенными при помощи трубопроводов с балластной полостью трубомоста, кроме того, система снабжена въездным и выездным тоннелями, герметично соединенными с подводными секциями трубомоста, выполненными из двух толстостенных оболочек из толстолистовой стали или сплавов титана, между которыми по периметру вмонтированы продольные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости, при этом секции трубомоста уложены на подводные постоянные и временные опоры, причем временные опоры, расположенные в интервалах между постоянными опорами, снабжены гидравлической стабилизацией опорных стоек для обеспечения проектного расположения трубомоста, а верхние части постоянных и временных опор оборудованы основанием полукруглой или параболической формы и размером больше размера секции трубомоста, при этом секции трубомоста снабжены пригрузом с профилем, соответствующим профилю секции трубомоста, кроме того, каждая секция трубомоста снабжена временной торцевой переборкой, удаляемой после стыковки секций подводным монтажным судном, оборудованным в носовой части захватом, соответствующим торцевому контуру секций, плавучими кранами, судами с набором оборудования и монтажных приспособлений для обеспечения подводно–технических работ и стыковочным узлом, оборудованным уплотнительным кольцом и фиксатором соосного положения состыкованных секций, при этом размер стыковочного узла больше наружного размера секции трубомоста, в верхней полости секции трубомоста проложены электрокабели силовой и осветительной сети, связи, сигнализации, контроля, а также верхняя полость снабжена датчиками давления, пасходометрами, пожарной сигнализации, системой пожаротушения, при этом секции трубомоста снабжены набором сборных элементов, обеспечивающих изменение и регулирование объема балласта, эксплуатацию внутри трубомоста транспортного пути, например, на магнитной подушке, монорельсового, железнодорожного пути, автомагистрали, а также для обеспечения транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды.

4. Система по п.3, отличающийся тем, что в зависимости от длины, глубины залива, подводных течений, пропускной способности транспортных путей, объемов транспортировки газа, нефтепродуктов, пресной воды трубомост в поперечном сечении выполняют цилиндрической, параболической или трубообразной формы, например, с несколькими толстостенными оболочками, между которыми по периметру смонтированы дополнительные продольные герметичные перегородки, являющиеся одновременно трубопроводами и ребрами жесткости или увеличивающие балластную емкость.

5. Система по любому из пп.3 и 4, отличающаяся тем, что в качестве балласта использована вода.