автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Балластировка магистральных трубопроводов на болотах в районах Западной Сибири

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ 'БАЛЛАСТИРОВКИ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ

ТРУБОПРОВОДОВ.

2Д. Требования нормативных документов к балластировке и закреплению трубопроводов на проектных отметках

2.2. Закрепление магистральных трубопроводов анкерными устройствами различных конструкций

2.3. Балластировка трубопроводов утяжеляющими железобетонными грузами и минеральными грунтами.

2.4. Обоснование выбора метода балластировки с учетом болот по протяженности и мощнооти тор$а.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГРУЗОВ • РАЗЛИЧНО» КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. Цель и задачи сравнительных испытаний •

3.2. Выбор и обоснование критерия сравнения

3.3. Выбор параметров для сравнения конструкций железобетонных грузов

3.4. Проведение сравнительных испытаний и методы определения параметров сравнения

3.5. Исследования процесса защемления трубопровода грузами в продольном направлении

3.6. Обоснование областей применения утяжеляющих железобетонных грузов различной конструкции.

3.7. Обоснование необходимости разработки технических требований к конструкциям железобетонных грузов.

Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ.

4.1. Технология установки на трубопровод утяжелителей типа УБО.

4.2. Разработка и применение группового метода установки утяжеляющих железобетонных грузов

4.3. Анализ темпов работ по балластировке трубопроводов железобетонными утяжелителями

4.4. Исследование методов балластировки трубопроводов с использованием минерального грунта.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ БАЛЛАСТИРОВКИ ТРУБОПРОВОДОВ И ВНЕДРЕНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Технико-экономический анализ средств балластировки и закрепления трубопроводов

5.2. Экономический эффект и внедрение результатов исследований.

I. В В Е Д Е Н И Е Основной прирост добычи нефти и газа в XI пятилетке будет получен за счет дальнейшего интенсивного освоения месторождений Западной Сибири, где впервые в мировой практике в весьма сжатые сроки в сложнейших природных уоловиях обеспечено эффективное строительство мощных трубопроводных транспортных систем из труб большого диаметра с рабочим давлением до 7,5 Ш а "Основными направлениями зкономического и социального развития СССР на 1981-1985г,г. и на период до 1990 тот" предусматривается добыча нефти с газовым кондёнсато» в объеме 620-645 млн тонн, природного газа до 60040 млрд.нЗ. В связи с этим одними из главных задач отрасли строительства предприятий недФяной и газовой промышленности является ускорение темпов и повышение качества строительства трубопроводных магистралей [4,30,31] Решение этих задач зависит от принятия прогрессивных проектных решений, применения новых материалов и конструкций, повышения уровня механизации работ, внедрения более эффективных методов тех* НОлогии и организации строительного производства* Директивные сроки сооружения трубопроводов, отражающие народно-хозяйственные потребности, как правило, в 2-3 раза короче, чем предусмотрено нормами продолжительности строительства, Поэтому сооружение трубопроводных магистралей в Западной Сибири высокими темпами с соблюдением комплекса требований по качеству строительства представляет исключительно сложную задачу, решение к оторой возможно только на основе разработки и внедрения комплекса наиболее эффективных технических, организационных и экономических мероприятий, Природно-климатические и гидрогеологические условия районов Западной Сибири применительно к трубопроводному строительству достаточно полно отражены в ряде работ [4,5,15,18,24,62,63,64,65].Зимний оезон, во время которого возможен проход строительной техники по промерзшему грунту, начинается в ноябредекабре и длится 45 месяцев. До 40-50 площади занято торфяными болотами, на трассах трубопроводов средняя заболоченность составляет 30, а на трассах трубопроводов УренгойЧелябинск, Сургут-Полоцк заболоченность достигала 60-63. Таежно-болотистая зона Западной Сибири отличается перемежающимися участкаш! суши и болот различного типа, а также наличием большого количества мелких и крупных водных преград в виде рек, ручьев, при этом глубина болот достигает 8-9 метров, а протяженность колеблется от 100м до 5 км» Водные преграды# как правило, имеют заболоченные поймы* Анализ проектной документации /технических проектов, рабочих чертежей/ системы магистральных газопроводов Уренгой-Центральные районы страны, газопроводов Надым-ПунгаИвдель, Вынгапур-Челябинок, Уренгой-Челябинск, Уренгой-Петровск, Уренгой-Ужгород, Уренгой-Центр I позволил изучить структуру болот. Установлено, что 50 приходится на болота П типа, 35% болота I типа и 15% болота Ш типа. При этом глубина отдельных болот достигает до 10-12 метров. Для лесотундровой зоны на 100 км протяженности трасс трубопроводов приходится: обводненных участков 37 км, болот I типа 2 км, П типа 14 км, участков с вечномерзлыми грунтами 2 км. В районе Среднего Приобья на каждые 100 км протяженности трубопроводов приходится болот I типа 10 км, П типа 17км, Ш типа 10 км, рек, ручьев, проток 10 км.В связи с этим, при строительстве линейной части магистральных трубопроводов большой объем работ приходится на балластировку и закрепление их на проектных отметках, Для балластировки трубопроводов больших диаметров, сооружаемых в десятой пятилетке, широко применялись утяжеляющие седловидные железобетонные грузы, винтовые анкерные устройства и свайные анкерные устройства раскрывающегося типа. Анкерные устройства являются наиболее экономичными ю н струкциями, обеспечивающими устойчивость трубопроводов на проектных отметках, однако область их применения ограничивается мощностью торфяной залежи, не превышающей глубину траншеи» Анализ строительных классификаций болот показал, что большинство из них не отвечает требованиям, пред"являемым к ним при сооружении магистральных трубопроводов и не позволяет прогнозировать ни способов балластировки трубопроводов, ни методов производства работ на болотах в различные строительные периода, Классификация болот, предложенная проф. К.С.Ордуянцем [41], построена на значительном фактическом материале, полученном при обследовании существующих железнодорожных насыпей на болотах. В основу классификации положены степень разложения торфа и устойчивость его в свободных откосах в траншее, котлована, шурфе/. Проф. А,В.Ливеровокий [59]классифицирует болота по их геологическому строению. По этой классификации: Болота I типа сплошь заполненные торфом до дна; Болота П типа с торфяной коркой; Болота Ш типа без торфа, заполненные оапропелями, илом и водой* Проф. А.А, Ткачеяко [бэ] построил универсальную строительную классификацию болот путем объединения классификации А,В.Ливеровского с классификацией, предложенной в Московском институте Принимая во внимание, что болота могут состоять из сапропеля и воды, автор выделяет следующие типы пластов: лесной торф, лесо-топяной торф, топяной торф, сапропель и вода. По строению и условиям образования болота классифицируются следующим образом [28]: верховые болота наиболее распространенные в СССР/. Находятся в зонах избыточного увлажнения, имеют выпуклую форму поверхности. Имеют обычно незначительный лесной покров. Глубина торфяного слоя составляет от 0,5 до 7,0м; низинные болота их характерные признаки: вогнутая поверхность, богатое грунтовое водно-минеральное питание, растительный осоковый микроландщафт. Глубина торфяного слояот 0,5 до Зм; переходные болота не имеющие четко выраженного рельефа местности. Институт Гипроткменнефтегаз разработл классификацию болот tl7J, основанную на механических показателях торфяного грунта: модуля общей деформации (EQ, МПа) и предельного сопротивления сдвигу МПа) Данная классификация устанавливает связь между типом болота по условиям прокладки и основными механическими показателями торфяного грунта, Институтом Гипроспецгаз совместно с Ленинградским гидрогеологическим институтом была проведена большая работа по выявлению типов болот, изучению их свойств и составлена классификация болот, применительно к трубопроводному строительству [27,28,54], В её основу положена проходимость болот для строительных машин. Вое болота

6. Основные результаты работы внедрены при сооружении системы газопроводов Уренгой-Петровок, Уренгой-Новопсков, Уренгой-Ужгород, Уренгой-Центр 1,11.

Фактически достигнутый экономический эффект от использования утяжелителя охватывающего типа составляет 513 тыс.руб.

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-Е: Наука,1971 -282 с.

2. Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и уотойчивость.-М.:Недра, 1982-340с.

3. Баталин Ю.П., Березин В.Л., Телегин Л.Г., Курепин Б.Н. -Организация строительства магистральных трубопроводов.-ШНе-дра,1900. -344с.

4. Баталин Ю.П. и др. Опыт сооружения газопровода Вынга-пур-Челябинск. Научно-технический обзор. Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений.М.: Информнефтегазстрой, 1979-92 с.

5. Баталин Ю.П. и др. Организация и у правление строительством газопровода Вынгапур-Челябинск I. Научно-теглическийюбзор. Проектирование и строительство трубопроводов и газоне-t фтепромысловых сооружений.-4/1.:Информнефтегазстрой, I980.-II8c.

6. Бессараб В.В., Похазников А.П. Устойчивость оейповид-ного и шарнирного пригрузов для балластировки трубопроводов. -В журнале: Строительство трубопроводов. М.: Недра, 1976, J&I.

7. Бир С. Кибернетика и управление производством.- М.: Наука, 1965. 253 с.

8. Бородавкин П.П. Подземные трубопроводы. М.: Недра, 1983. - 303 с.

9. Бородавкин ПЛ., Березин B.JI. Сооружение магистральных трубопроводов, М.: Недра, 1977 - 408 с.

10. Бородавкин П.П,, Березин В.л., Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы. М.: Недра, 1979. - 415 с.

11. Бородавкин П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве.- M.s Недра, 1976г.

12. Бородавкин ПЛ., Таран В.Д. Трубопроводы в сложныхусловиях. -М.: Недра,I969v

13. Брун А.И., Зыков В.Ф. Закрепление газопровода Вынгапур-Челябинск раскрывающимися анкерами. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.: Недра, 1978, № 8.

14. Васильев НЛ. и др. Балластировка и закрепление трубопроводов. Научно-технический обзор: Нефтепромысловое строительство. - М.: ВНИИ0НЭГ,1976. - 80 с.

15. Васильев Н.П. Основные направления совершенствования строительства трубопроводов в заболоченной местности. В реферативном сборнике: Нефтепромысловое строительство. - M.s ВНИМОЭНГ, 1977, № 12. - о.8-10.

16. Васильев Н.П. Основные способы балластировки при строительстве трубопроводов в заболоченной местности. В реферативном сборнике: Нефтепромысловое строительство. М.ВНМ0ЭНГ,1. Л978, № 5. с.12-15.

17. Васильев Н.П. и др. Утяжелитель трубопровода. Авторское свидетельство В 724874. Бюллетень изобретений № 12,1980.

18. Васильев H.II. Балластировка и закрепление трубопроводов. М.: Недра, 1984. - 166 с.

19. Васильева М.П., Бабин J1.A. Укрепление грунтов вяжущими материалами при прокладке трубопроводов на болотах.

20. В журнале: Строительство трубопроводов. М,: Недра, 1979, В 7.

21. Вентдаль Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука,1969.984 с.

22. Гмурман B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972. - 368 с.

23. Громов А,В., Каликин А.А. Строительство магистральных трубопроводов. Киев.: Будивельник, 1975. - 240 с.

24. Демидюк Л.М., Спиридонов В.В., Степанова С.Г. К вопросу классификации болот при трубопроводном строительстве. В экспрессинформации: Проектирование и строительств трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. - М.: Информнефтегаз-строй, 1980. I 4.

25. Демиховский В.А., Липович А.Л. Балластировка трубопроводов железобетонными утяжелителями УП. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.: Недра,1980, № 12.

26. Дерцакян А.К., Макуров Б.Д., Переходы магистральных трубопроводов через болота. Л.: Недра, 1965. - 215 с.

27. Дерцакян А.К. и др. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. Л.: Недра, 1977. - 519 с.• 28. Дерцакян А.К., Васильев H.II. Строительство трубопро-• >водов на болотах и многолетнемерзлых грунтах. М.: Недра,1978-165 с.

28. Дизер Э.И., Очинский В.В. Устойчивость балластных грузов. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.: Недра,1979, № 12.

29. Иванцов О.М. Перспективы развития техники и технологии сооружения магистральных трубопроводов. В журнале:Строительство трубопроводов, - М.:педра, 1976, № 2.

30. Иванцов О.М. Научные проблемы сооружения северных газопроводов. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.:11е-дра,1979, В 8.

31. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и jaционализаторских предложений СН 509-78. М.: Стройиздат,1979.

32. Инструкция по применению винтовых анкерных устройств для закрепления трубопроводов BCH-2-I03-78.- М.: ВНИИСТ,1978.

33. Инструкция по выбору и применению различных типов утяжеляющих грузов и анкерных устройств для закрепления магистральных трубопроводов против вплыгия.

34. BCH-2-I36-8I-M.: ВНИИСТ,Гипроспецгаз,1981.

35. Косаргин В. Ускоренный метод прокладки трубопроводов по болотам. В экспресс-информации: Зарубежная техника. - М.: ВНИИСТ,1975.

36. Лирн Ф., Джонсон И. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. М.: Мир, 1980.

37. Лубинов П.С., Васильев Н.П., Шукаев В.А. Утяжелитель трубопровода. Авторское свидетельство № 769174. Бюллетень изобретений, № 37,1980.

38. Михайленко И.Е., Матросов А.И., Решетников А.Д.Исполь-^ зованиё вертолетов при балластировке магистральных трубопроводов.- В экспресс-информации. М.: Информнефтегазстрой, 1979, № 19.. ■ '

39. Михайленко И.Е., Матросов А.И., Решетников А.Д. Методика расчета экономической эффективности применения вертолетов для балластировки магистральных трубопроводов. В экспресс-информации: - М.: Информнефтегазстрой, 1979, № 20.

40. Ордуянц К.С. Устройство железнодорожных насыпей на болотах. М.: Трансжелдориздат, 1946.

41. Покровский Г.И. Усовершенствование балластировки трубопроводов. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.: Недра, 1977, В 9.

42. Рекомендации по применению опытной партии полимерно-контейнерных устройств с грунтовым заполнителем для балластировки магистральных трубопроводов. Р 446-81. М.: ВНИИСТД981, - 24с.

43. Решетников А.Д. и др. Анкер трубопровода. Авторское свидетельство I 769175. Бюллетень изобретений Jf 37, 1980.

44. Решетников А.Д., Групповой метод установки утяжеляющих железобетонных грузов на трубопроводы. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.: Недра, 1978, № 4 - с.32.

45. Решетников А.Д., Матросов А.И., Тихомиров А.С. Повышение темпа балластировки трубопроводов. В экспресс-информации: Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. - М.: НИПИЭСУнефтегазстрой, 1976, Л' 4, - с. 3-IX.

46. Решетников А.Д. Статистическое обследование трасс трубопроводов, прокладываемых в условиях болот. В экспресс-информации. - М.: Шфрмнефтегазстрой, 1981, 6.

47. Рубинов Н.Э., Одина И.В,, Веприк И.Б. Экономическая •эффективность утяжеляющих грузов из особо тяжелого бетона. М.; Информнефтегазстрой, 1980. В 8.

48. Руководство по балластировке трубопроводов с использованием закрепленных грунтов. Р 435-81. М.:ВНШСТ,1982-44 с.

49. Руководство по групповой установке утяжеляющих железобетонных грузов при балластировке магистральных трубопроводов. Р 239-76. М.: ВНШСТ, 1976 - 42 с.

50. Руководство по технологии и организации строительства магистральных трубопроводов колоннами высокого темпа в условиях Западной Сибири и Среднего Приобья. Р 245-76, М.: ВНШСТ, 1976. - 38 с.

51. Рушимский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 с.

52. СНиП П-45-75. Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1975. - 62 с.

53. СНиП 111-42-80. Магистральные трубопровода. Правила производства и приемки работ. М.: Стройиздат, 1981. - 80 с,

54. Таран В.Д. Сооружение магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1964 .

55. Технические условия на устройство анкерное ВАУ-1. ТУ 102-164-80. М.: ВНШСТ, 1980. - 18 с.

56. Типовая технологическая карта на балластировку магистральных трубопроводов д 1420мм утяжелителями УБО-I.M: НИШорг-нефтегазстрой, 1978,

57. Типовая технологическая карта на производство работ по балластировке магистральных трубопроводов д-1020-1220мм винтовыми анкерами и железобетонными пригрузами. М,: НИПИОрг-нефтегазстрой, 1977.

58. Ткаченко А.А. Классификация болот и осадка насыпей ца болотах. В сборнике: Вопросы сооружения и эксплуатации насыпей на болотах. - М.: Транспорт, 1965.

59. Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. М,: Экономика, 1975. - 204 с.

60. Чирсков В.Г. Проблемы круглогодичного строительства трубопроводов в болотистой местности. В журнале: Строительство трубопроводов, - М.: Недра,1976, I 1-е, 3-6.

61. Чирсков В.Г. и др. Обобщение опыта и анализ строительства газопровода Уренгой-Челябинск. Научно-техническийобзор. Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений, М.: Информнефтегазстрой, 1980.78 с.

62. Чирсков В.Г., Постников В.В. Организация строитель-^ ства магистральных трубопроводов Западной Сибири. М«: Недра, 1983, - 212 с.

63. Чирсков В.Г. Развитый трубопроводный транспорт Западной Сибири. В журнале: Строительство трубопроводов. - М.:1. Недра, 1976, № 4,

64. Шукаев В.А. О сравнительных испытаниях различных конструкций железобетонных грузов. В экспресс-информации: Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. - M,s Информнефтегазстрой, 1980, )£ 19.-с. 4-Ю,

65. Шукаев В.А, Области применения различных конструкций железобетонных грузов. В экспресс-информации: Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловыхсооружений. М.: Информнефтегазстрой, I960, № 20. - с 6-8. ,

66. Шукаев В.А. др. Утяжелитель трубопровода. Авторское свидетельство J£ 756123. Бюллетень изобретений № 30,1980.

67. Шукаев В.А. и др. Утяжелитель трубопровода. Авторское свидетельство № 769174. Бюллетень изобретений & 37,1980.

68. Шукаев В.А. и др. Способ сооружения магистрального трубопровода. Авторское свидетельство .£ 1006844. Бюллетень изобретений № II, 1983.

69. Шукаев В.А. и др. Утяжелитель трубопровода. Авторское свидетельство If II0S950. Бюллетень изобретений № 29,1984.

70. Шукаев В.А. и др. Технико-экономический анализ средств закрепления и балластировки трубопроводов. В журнале:Строительство трубопроводов, М,: Недра, 1984, № 10, с.17-18.

71. Harrington. Е. ^nctustr^ ^uatlty control 1965. V ZA7 nJ7 p, 48-56