Надземная прокладка трубопроводов — прокладка трубопроводов над уровнем земли на отдельных опорах или эстакадах различных конструкций на расстоянии от грунта не менее 0,2 м.
История В 1941—1942 годах начали сооружать открытые трубопроводы после начала разработки месторождений природного газа в Верхнеижемском районе и надземная прокладка газопроводов диаметром до 530 мм нашла широкое применение на территории Коми , где открытым способом было проложено около 800 км трубопроводов при том, что климатические, почвенные и гидрологические условия крайне затрудняли подземную прокладку.
Трубопроводы подвешивали к деревянным треугольным опорам на высоте 1 м от земли. В плане трубопроводы прокладывали в виде «змейки», что позволяло им свободно изменять длину в пределах, необходимых для компенсации продольных деформаций. В местах перелома угол принимали 23°. В местах пересечения дорог трубопровод изгибался для создания требуемых габаритов. Деревянные опоры применялись двух типов: подвижные качающиеся и неподвижные с оттяжками. Последние устанавливали посредине каждого прямолинейного участка. В качестве противокоррозийной изоляции применяли обмазку трубопровода цементным молоком.
В 1960-е годы в Коми устанавливали более капитальные опоры — деревянные с бетонными башмаками и железобетонные.
Стоимость сооружения надземного трубопровода в условиях Коми АССР ниже стоимости подземной прокладки. По данным А. В. Булгакова, при диаметре 325 мм экономия по рабочей силе составляла порядка 200 000 рублей на 100 км трубопровода. Удлинение трубопровода за счёт изгибов составляло около 2 %, но при надземной прокладке в ряде мест трассу можно было спрятать.
Применение Надземная прокладка трубопровода в условиях Коми АССР показала ряд эксплуатационных преимуществ: увеличение надёжности, простота надзора, облегчение ремонта и удлинения срока службы. Эксплуатация подвесных газопроводов в условиях Севера доказала надёжность и целесообразность надземной прокладки трубопроводов там, где подземная прокладка встречает затруднения. Ведение работ при надземной прокладке возможно круглый год, а на болотах особенно целесообразно вести работы зимой.
Надземная прокладка трубопроводов производится на участках с любым рельефом, наиболее целесообразное применение на трассах, пересекающих территории с изрезанным рельефом, большим количеством рек, озёр, оврагов и т. п., на просадочных многолетнемёрзлых грунтах и в других сложных условиях.
Строительные работы Общее описание При пересечении участков трассы, сложенных пучинистыми или вечно-мёрзлыми просадочными грунтами, для уменьшения теплового воздействия на грунт трубопровод укладывают на теплоизолирующий слой. Метод сооружения надземных трубопроводов зависит от его конструктивных решений.
При строительстве незаглубленного трубопровода, если необходимо, сооружаются подсыпка, лежнёвая выстилка. Трубопровод сваривается в «нить» и укладывается на подготовленное основание. Направляющие и неподвижные упоры и опоры в зависимости от их конструкции монтируются до или после укладки трубопровода на основание. Изоляционные работы производятся до укладки трубопровода на основание. Основание чаще сооружается насыпным способом и реже гидронамывным.
При сооружении полузаглубленного трубопровода вначале отрывается траншея требуемой глубины. После этого трубопровод сваривается в «нить», изолируется и укладывается в траншею и, если необходимо, обваловывается.
Земляные работы Земляные работы при сооружении надземных трубопроводов на трассах производят, как правило, в незначительных объёмах по срезке или подсыпке грунта при переходе к другому виду прокладки, на подходах к рекам, для выравнивания поверхности, подготовки оснований под большие опоры и т. д.
Монтажные работы Трубопровод сваривают в единую нить и монтируют на ранее установленные опоры трубоукладочной колонной. Возможен монтаж трубопровода на опорах отдельными секциями длиной 12-36 м. Укладка надземных трубопроводов на опоры производится в соответствии c графиком «температура трубопровода — перемещения». Ha трубопроводах больших диаметров регулировка опорных частей производится по расчётной нагрузке c помощью динамометров. Монтаж гасителей колебаний в зависимости от их конструкции производится до или после нанесения антикоррозионной изоляции и монтажа теплоизоляции.
Изоляционные работы Изоляционные работы проводят, как правило, после монтажа трубопровода за исключением случая применения труб c заводской изоляцией.
Ha надземных трубопроводах, предназначенных для транспортировки продукта c заданной температурой, предусматривают защиту трубопровода теплоизоляционные покрытием, охлаждение или подогрев (в том числе попутный) транспортируемого продукта.
На переходах нет необходимости в устройстве теплоизоляции при транспортировке газа, нефтепродуктов и нефти, вязкость которых увеличивается с понижением температуры, поскольку протяжённость надземных участков обычно относительно невелика и температура транспортируемого продукта за время прохождения по открытому участку трубопровода изменяется мало. При большой протяжённости открытых участков нужно обязательно проверять влияние изменения температуры транспортируемого продукта не только на режим работы самого трубопровода, но и на работу компрессорных и насосных станций.
Заключительные работы Заключительными этапами сооружения трубопроводов являются: очистка внутренней полости; испытания на прочность; герметичность.
Виды прокладки (переходы) Классификация
Надземная прокладка трубопроводов производится как система без компенсации, так и c компенсацией перемещений, возникающих при изменении температуры трубы и давления транспортируемого продукта. Прямолинейная прокладка без компенсации продольных перемещений предусматривает жёсткое закрепление трубопровода на каждой опоре. Трубопроводы без компенсации, как правило, имеют небольшие протяжённость, диаметр и температурный перепад.
При надземной прокладке трубопроводов применяют: балочные системы; прямолинейная прокладка без компенсации продольных деформаций — простейшие однопролётные переходы; многопролётные системы на жёстких опорах; многопролётные системы по земляным опорам; прокладка трубопроводов с самокомпенсацией продольных деформаций — однопролётные консольные переходы; многопролётные системы с Г, П, Z-образными трапецеидальными компенсаторами; системы с линзовыми и сальниковыми компенсаторами; прокладка трубопроводов с изломами в виде «змейки» — с изгибом по кривой линии; в виде ломанной линии с криволинейными вставками; специальные эстакады; мосты.
Надземные трубопроводы прокладывают: незаглубленные — 0,2 Дн (расстояние от оси трубы до поверхности грунта); полузаглубленные — 0,6 Дн (расстояние от верха трубы до поверхности грунта). Где Дн — наружный диаметр трубы.
Незаглубленные и полузаглубленные трубопроводы бывают: открытые (без обвалования); в насыпи; плавающие (на реках, озёрах, болотах).
Балочные (структурные) системы При пересечении трубопроводом естественных или искусственных преград, для надземных трубопроводов предусматриваются специальные сооружения переходов (проходов) и переездов для людей, автотранспорта и т. д. в виде балочных или ферменных (структурных) конструкций.
Балочные системы наиболее просты и дёшевы, расстояние между опорами газопроводов диаметром 530—1020 мм строятся до 40-65 м и даже более, поэтому большинство переходов через естественные препятствия могут быть перекрыты балочными конструкциями. Балочные конструкции являются самонесущими, лишь в отдельных случаях при перекрытии ими больших пролётов может потребоваться их усиление, которое производится за счёт наварки на трубы дополнительных элементов, установки шпренгелей и постановки наклонных вант.
В обычных условиях надземную прокладку трубопроводов производят без защитных кожухов, предохраняющих трубы от механических повреждений. Защитные кожухи применяются на пересечениях трубопроводом дорог, а также при расположении трубопроводов вблизи дорог, населённых пунктов или в других случаях, вызванных особыми местными условиями. При заключении трубопровода в кожух величину пролётов, перекрываемых балочными системами, не всегда удаётся увеличить, так как трубопровод под нагрузкой работает как балка с защемлёнными в грунте концами, а кожух чаще всего — как балка со свободными концами.
Переходы висячих трубопроводов через водные и рельефные препятствия
Висячие трубопроводы надземных переходов трубопроводов, в которых трубы подвешиваются к несущим элементам — тросам (канатам), вантам, цепям и т. п., сооружаются при пересечении протяжённых преград (ущелье, водные объекты и другие) шириной более 50-60 м, однако, известны висячие трубопроводы c пролётами длиной 200—400 м и более. Так, например, построен крупнейший висячий мост через Амударью в 1964 году в ЕвразииНадолго ли мост Акаси-Кайке останется самым длинным висячим? с возможностью пропуска автомобильной нагрузки под две нитки газопровода через реку Амударью (длина основного пролёта 390 м), соединяющий Хорезмскую область Узбекистана и Лебапский велаят (бывшую Чарджоускую область) Туркмении.
Различают висячие трубопроводы: гибкие; вантовые; в виде провисающих нитей.
Гибкие висячие трубопроводы возводятся c помощью подвесок, которые крепятся к одному или нескольким несущим тросам, перекинутым через пилоны. Одноцепная система имеет малую жёсткость и при малых динамических воздействиях совершают значительные колебательные движения; более жёсткая система — двухцепная. B вантовых висячих трубопроводах в качестве крепления используются наклонные канатные оттяжки — ванты или канатные фермы. B таких схемах все конструктивные элементы испытывают только растяжение, образуя геометрически неизменяемую систему. Выполненные по этой схеме висячие трубопроводы имеют значительно большую вертикальную жёсткость, чем гибкие схемы. Висячие трубопроводы в виде провисающей нити сооружаются на пилонах либо без них. Эта система более экономична, но обладает меньшей жёсткостью. Сталь труб напряжена больше, чем в гибких или вантовых системах, от воздействия ветра возникают значительные колебания. Сооружаются также комбинированные системы, например одноцепные гибкие системы c дополнительными наклонными вантами.
Висячие трубопроводы бывают одно- и многопролётные c одинаковыми и разными пролётами. При разных пролётах усилия в несущих тросах (канатах, вантах) во всех пролётах примерно схожие, это достигается путём правильного соотношения между высотой пилонов и стрелой провисания канатов: при малых пролётах отношение стрелы провисания к длине пролёта меньше; оно обычно в пределах 1/6…1/14. Усилия в несущих канатах воспринимают анкерные опоры. При малых пролётах горизонтальные усилия в тросах могут восприниматься самим трубопроводом.
Пилоны висячих трубопроводов выполняются: жёсткие; заделанные в опоры (обычно c подвижными опорными частями для крепления канатов); гибкие, жёстко связанные c опорами (c неподвижным креплением канатов к вершинам опор); качающиеся, шарнирно соединённые c опорами, c неподвижным креплением канатов к вершинам опор.
Пилоны сооружаются из стальных профилей сплошного сечения или из железобетонных плоских (пространственных) решётчатых ферм. Oпоры для пилонов и для крепления несущих и ветровых канатов обычно железобетонные. Для обслуживания трубопровода во время эксплуатации и ремонта обычно a переходах висячих трубопроводов предусматриваются смотровые мостики. Без них ремонтные работы или осмотр при техническом обслуживании производятся c помощью смотровой тележки, перемещающейся по монорельсу.