Проблемы механизации строительства магистральных трубопроводов большого диаметра высокого давления

Первый участок на территории Ямала - наиболее сложный и ответственный. Специфика связана с многолетнемерзлыми грунтами сплошного типа, их большой льдистостью и просадочностью при оттаивании: грунты находятся в слабоустойчивом состоянии. В этих супесях очень сложно обеспечить устойчивое положение трубопровода, к тому же имеют место сильные проявления склоновых процессов. Второй участок - это выход из Байдарацкой губы, от КС до КС «Гагарацкая». Также сплошное распространение многолетнемерзлых грунтов. Первые 30-40 км выхода из губы очень сложные, проблемы сходны с ямальскими. Далее трасса проходит в районе Полярного Урала, появляются скальные участки, и здесь несущая способность грунтов повышается.

Очень сложен специфический участок от КС «Гагарацкая» до КС «Усинская». Заканчивается мерзлота сплошного типа, начинается островная мерзлота. Существенно меняются грунтовые условия; суглинки, участки с высокой льдистостью, просадочные карстовые участки. Острую дискуссию вызвал вопрос: холодным или теплым следует транспортировать газ по этому району?

И последний участок от КС «Усинская» до Ухты характеризуется большой обводненностью территории, заболоченностью, проявлением карстозвых процессов, имеют место эрозионные и оползневые зоны.

На участках транспортировки теплого газа, помимо теплоизоляции, предусматривается термостабилизация в местах просадочных грунтов и подсыпка основания трубопровода для уменьшения воздействия на вечную мерзлоту.

С учетом уклонов местности на полуострове до 30 необходимо применять противоэрозионные контейнеры, термостабилизацию и теплоизоляцию на береговых участках и при пересечении водотоков. При пересечении рек, наряду с традиционным траншейным методом, будет применяться наклонно направленное бурение.

На переходе через Байдарацкую губу расчеты делались по нормам DNV. На первую нитку необходимо порядка 1 млн т труб, из них 65% составляют трубы с толщиной стенки 27,7 мм. Погонный метр трубы весит почти тонну.

Транспортная схема доставки техники и грузов для строительства и эксплуатации стала серьезной проблемой. Пришли к выводу о необходимости достройки железной дороги Обекая-Бованенково. В настоящее время есть железная дорога до станции Пайота. Предполагается также строительство автозимников.

Доставка тяжелых труб с изоляцией требует особого внимания. Принято решение о том, что строительство трубопровода на полуострове Ямал необходимо выполнить в один зимний период, поскольку нельзя оставлять трубу без холодного газа летом для предупреждения обводнения траншеи и ее разрушения.

Предусматривается несколько промежуточных баз с использованием ледовых площадок для сварки двухтрубных секций. Далее трубы будут развозить по специальным снеговым карманам.

На участках, кроме головного, предполагается двухлетний цикл строительства. Рекомендовано применение 18-метровых труб, хотя будут сложности с изготовлением и транспортировкой. Такая длина труб позволяет уменьшить объем сварки в полтора раза и обеспечить заданный темп строительства.

Необходимо применение соответствующей для Ямала землеройной роторной техники. Возможно применение комбинированных способов разработки траншеи в зависимости от грунтовых условий и от рельефа местности. Для укладки трубопровода с такими весовыми характеристиками необходимо 11 -12 трубоукладчиков.

Комплекс для сварки труб с такими параметрами, так же как и нормативы на сварку трубопроводов с рабочим давлением 11,8 МПа, находится в разработке. На всю трассу потребуется 22 строительных потока с привлечением тяжелой техники. Необходимо до 700 тяжелых трубоукладчиков, 16 роторных экскаваторов типа ЭТР-309, экскаваторы одноковшовые, 315 постов ручной сварки, бульдозеры тяжелые, более 200 плетевозов грузоподъемностью 40-48 т.

Предполагается строительство двух дорог 4-й категории с использованием различных геотекстильных материалов, осноования из георешеток, защитного слоя и укладки плит.

О разработке каталога и выборе необходимых специальных технических средств для строительства линейной части газопровода Бованенково-Ухта доклад сделал заместитель генерального директора АО «НГС-оргпроектэкономика» Ю.А.Маянц.

После распада СССР значительно сократились объемы трубопроводного строительства в нашей стране. Это повлекло за собой сокращение, а зачастую и полную остановку разработки и выпуска новой техники для этих работ. Отсутствие долгосрочных контрактов привело к значительной сверхнормативной наработке техники и невозможности вкладывать существенные средства в создание и закупку новых машин.

Такое положение дел и решение довольно локальной строительной задачи — освоение Ямала — требует весьма осмотрительно относиться к подбору техники и, соответственно, — принимаемым проектным решениям.

При этом первой задачей становится обеспечение строительства дорожной сетью необходимого качества. Очевидно, что для Ямала это — строительство снежно-ледовых дорог повышенной прочности. В настоящее время уже работает несколько комплексов «Полярный слон», которые используют известную технологию предварительного нагрева поверхности снега с последующим его виброуплотнением.

Создание дорожной сети позволит широко применить различные машины для транспортировки грузов, которые используют в качестве базовых — серийно выпускаемые колесные и гусеничные машины.

Учитывая, что к настоящему времени еще не утеряно производство ряда видов техники, ее можно модернизировать для строительства на Ямале.

К машинам такого класса следует отнести экскаватор ЭТР-309, разработанный по договору с ОАО «Газпром», но так и не ставший серийной машиной.

Следующая проблема, решение которой проблематично с отечественной техникой — сварка. Существующие трубосварочные базы плохо приспособлены для сварки труб высокого класса прочности в сложных климатических условиях.

Высокая прочность труб создаст проблемы и для их холодного гнутья. Станок для операций с трубами такой прочности и размеров пока заявлен только фирмой "CRC-Evans".

Хотя бы в минимальных количествах для специальных работ должны быть использованы тяжелые снегоболотоходы и специальные машины на их базе.

Подбор и анализ необходимых образцов техники приводит к выводу о необходимости какой-либо, централизации в обеспечении строительства машинами. Лизинговых же фирм необходимого уровня у нас в стране не существует.

ПРИ ОСНАЩЕНИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ТЕХНИКОЙ НЕОБХОДИМО УЧИТЫВАТЬ ЕЩЕ НЕСКОЛЬКО АСПЕКТОВ:

• снижение общего уровня квалификации персонала в сочетании с усложнением технологии требует активного внедрения средств электронного автоматического управления и компьютерной техники;

• особого внимания требует так называемая «винтаризация» техники, т, е. обеспечение ее оборудованием ДЛЯ работы в условиях низких температур;

• необходимо тщательно анализировать применяемые технологии на предмет их экономической целесообразности на всех этапах проектирования. Конечно, это удлинит процесс проектирования, но существенна сократит сроки и стоимость строительных работ;

• совершенно очевидно, что делать ставку на приобретение импортной техники недопустимо, Это определяется не «ура-патриотизмом», а тем, что затраты валюты на закупку продукции, которая вполне может выпускаться отечественными предприятиями, прямое экономическое преступление против России.

Специальные технические средства для строительства трубопроводов высокого давления.

1. Из серийно выпускаемой техники для прокладки трубопроводов высокого давления можно использовать:

• трубоплетевоз грузоподъемностью до 30 т;

• снегоболотоход грузоподъемностью от 10 до 30 т;

• гусеничные трубоукладчики с грузовым моментом от 50 до 108 тс-м;

• большинство трубозахватных и трубоподъемных средств;

• трубогибочный станок фирмы "CRC-Evans";

• зарубежные станки для обработки торцов труб; 

• тяговые лебедки ЛП152 и ЛП302;

• лебедка скреперная с тягой 30 тс — ЛС302;

• зарубежное оборудование для бестраншейной прокладки газопроводов методом наклонно направленного бурения;

• колесные сварочные агрегаты мощностью 100 и 200 кВт;

• гусеничные сварочные агрегаты мощностью 100 кВт;

• роторный траншейный экскаватор ЭТР 254А для использования на отдельных участках.

К специфике магистральных трубопроводов большого диаметра высокого давления следует отнести: новые конструктивные и технические решения; существенное повышение толщины стенок труб, трубных деталей и соответственное увеличение их массы; изменение жесткости плетей; использование труб более высокого класса прочности Х80, XI00; новые технологии сварки и новые сварочные материалы для обеспечения высоких показателей предела текучести сварного соединения; усложнение транспортных и грузоподъемных операций, трубоукладочных работ; выполнение переходов методом наклонно направленного бурения, а также повышенные требования к обеспечению безопасности эксплуатации с минимальным уровнем риска.

Это далеко не полный перечень специфики строительства трубопроводов такого класса. Практически все традиционно применяемые технологические операции сооружения линейной части магистральных трубопроводов должны претерпеть изменения.

Чтобы иметь представление о физических параметрах труб (толщина стенки, масса) для трубопроводов высокого давления диаметром 530-1420 мм в сравнении с трубами на обычное давление 5,5-7,5 МПа, в РОССНГС были составлены ТАБЛИЦЫ 2-5 применительно к сталям классов прочности Х70 и Х80 по трем классам безопасности.

Таб. 5. Масса одной трубы (12 м) в зависимости от диаметра и внутреннего давления (сталь класса прочности Х80), т

Так, трубы диаметром 1420 мм из сталей класса прочности Х70 для давления 10 МПа будут иметь массу 12 т, для давления 15 МПа — около 18 т, даже из сталей класса прочности Х80 (К65) для 10 МПа их масса составит 10,6 т и для 15 МПа — 15,7 т.