Проблемы проектирования магистрального нефтепровода в условиях Крайнего севера – многолетнемерзлых грунтов

Длина лупинга рассчитывается по формуле (32):

                                                        (32)

где                (33)

Тогда,      

 км.

При округлении числа станций n в большую сторону (n=3) целесообразно предусмотреть вариант циклической перекачки с различным числом работающих насосов на НПС. Построим совмещенную характеристику нефтепровода и НПС. Для этого выполним гидравлический расчет нефтепровода постоянного диаметра и оборудованного лупингом l_л=179,4 км в диапазоне расходов от 2000 до 3500 м³/ч. Результаты вычислений приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 –  Результаты расчета характеристик  трубопровода и перекачивающих станций

Расход  Q, м3/ч	Напор насосов		Характеристика трубопровода		Характеристика  перекачивающих станций
	hМ, м	hП, м	1)без лупинга	2)с лупингом	3) n>n0; mМ=3	4) n<n0; mМ=3	5) n>n0; mМ=2
1	2	3	4	5	6	7	8
2000	225,27	92,20	1091,706	856,66	1536,00	2211,80	1536,00
2250	219,44	89,04	1323,286	1034,43	1494,72	2153,04	1494,72
2500	212,93	85,51	1575,019	1227,68	1448,59	2087,37	1448,59
2750	205,73	81,60	1846,379	1435,99	1397,60	2014,79	1397,60
3000	197,85	77,33	2226,015	1727,43	1341,75	1935,30	1341,75
3250	189,28	72,68	2556,959	1981,48	1281,04	1848,89	1281,04

 

Параметры циклической перекачки  определяются из решения системы  уравнений:

                                                         ₍₃₄₎

где  V_Г  – годовой объем перекачки, V_Г=G_Г/r;

Q-расход, м³/ч;

N_p-число рабочих дней в году;

Т-время циклической перекачки, ч. 

V_Г=G_Г/r =19 ∙10⁹/874,67=2,17∙10⁷  м³/год.

По рисунку 3 определим расходы Q₁ и Q₂ ,Q₁=2400 м³/ч, Q₂=2850м³/ч.

    (         ) - характеристика нефтепровода  постоянного диаметра; 

    (         )  - характеристика НПС (n=3, m_M=3);

   (              ) -  характеристика НПС (n=2, m_M=3 и n=3, m_M=2);

   (             )  - характеристика нефтепровода  с лупингом.

Рисунок 3 – Совмещенная характеристика нефтепровода и нефтеперекачивающих станций

Решение системы (34) сводится к вычислению T₁ и T₂:

.

1.8 Основные решения  по организации и производству  работ

 

В подготовительный период входят следующие работы:

устройство  автозимников;

создание геодезической  разбивочной основы площадок строительства;

подготовка  площадок под производственные базы строительных организаций и временного вахтового городка в посёлке  «Сидоровск» (расчистка площадок от снега, расчистка от кустарника, планировка площадок);

доставка труб, строительных материалов, машин и механизмов на площадки складирования;

геодезическая разбивка трассы нефтепровода;

устройство  вдольтрассового технологического проезда для обеспечения движения строительных машин при выполнении подготовительных и основных работ  при строительстве нефтепровода;

погрузочно-разгрузочные работы на площадках складирования.

К основным видам  работ при строительстве нефтепровода относятся:

вывозка и раскладка  труб на трассе (свайная и основная(теплоизолированная));

установка свайных  фундаментов;

монтаж металлоконструкций под трубные опоры;

монтаж подвижных  и неподвижных опор;

сварочно-монтажные  работы;

укладка и крепление  труб на опорах;

изоляция зоны сварных соединений;

ликвидация  технологических разрывов;

монтаж узлов  запорной арматуры;

строительство переходов через водные преграды;

строительство переездов через нефтепровод;

строительство вертолетных площадок;

строительство узла приема и запуска СОД;

очистка полости  и испытание трубопровода.

1.8.1 Подготовительный  период

         Строительство городков

Для строительства нефтепровода предусматривается строительство вахтового городка в районе посёлка «Сидоровск»  на 750 чел.

Посёлок «Сидоровск».

Нежилой посёлок  «Сидоровск» расположен  на правом берегу реки Таз в 25 км от трассы нефтепровода в районе ПК150, в районе вертолётной площадки.

Площадка  подбазы  «Сидоровск» размещается на северной окраине поселка. Площадка ровная не залесенная, сухая. Размеры площадки 400х600м. Подъездная дорога к площадке около 200 м. Выезд от реки спланирован. Данная база является временной накопительной для 2 участка нефтепровода (ПК50 - ПК170, 120 км труб) и НПС-1 на период строительства. На площадке размещен склад для складирования труб, трубосварочная база и накопительные площадки для оборудования НПС-1.

По окончанию  строительства городок демонтируется, и производится рекультивация нарушенных земель.

         Геодезические работы.

До начала производства строительно-монтажных работ на трассе нефтепровода Заказчик обязан создать геодезическую разбивочную  основу (ГРО) для строительства, и не менее чем за 10 дней до начала выполнения строительно-монтажных работ передать поэтапно подрядчику техническую документацию на нее и закрепленные на площадке строительства пункты основы.

В процессе выполнения геодезических работ следует  проводить операционный геодезический контроль точности геометрических параметров, который является обязательной составной частью производственного контроля качества.

Контроль качества геодезических работ по геодезической  разбивке следует осуществлять путем  проверки соответствия выполняемых работ требованиям СНиП 3.01.03-85 «Геодезические работы в строительстве»[37], а также ВСН 30-81 «Инструкция по установке и сдаче заказчику закрепительных знаков и реперов при изыскании объектов нефтяной промышленности»[38].

По завершении геодезических работ и проверки качества знаки, закрепляющие оси, отметки, ориентиры и материалы исполнительных съемок должны быть переданы по акту приемки-передачи результатов геодезических работ.

         Подготовка полосы отвода.

Полоса отвода принятая по проекту составляет на прямолинейных участках трассы 20,0 м.

Подготовка  полосы строительства заключается  в разбивке полосы отвода, расчистке  трассы от кустарника и снежного покрова.

Срезанные с  помощью бульдозера кусты перемещаются на специальные площадки, где они складируются и впоследствии применяются для устройства переездов и зимних вдольтрассовых проездов. На участках тундрового мелколесья и кустарников срезку пней производят заподлицо с землей, а корчевка самих пней не производится, они используются для усиления основания технологического проезда.

Снег перемещают и складируют на границе территории отведенной под строительство. На линейной части нефтепровода снег от расчистки  трассы используется для строительства  временного зимника.

Для выравнивания неровных поверхностей производится подсыпка из привозного минерального грунта (песка).

Схема полосы отвода на прямолинейных участках трассы нефтепровода представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Ширина строительной полосы при строительстве надземного трубопровода

Земляные  работы

В состав земляных работ рассматриваемых картой входят:

срезка мерзлых  грунтов и бугров пучения (рисунок 5);

устройство  насыпей в местах срезок;

устройство  теплового экрана;

укрепление  участков срезок и откосов укладкой георешеток.

 

Рисунок 5- Схема срезок мерзлого минерального грунта

        Устройство автозимника, ледовых переправ, лежневых дорог и вдольтрассового технологического проезда

Для обеспечения  движения автотранспорта, включая вывоз  труб, материалов и оборудования для  сооружения нефтепровода, для перевозки грунта на стройплощадки и для обеспечения жизнедеятельности жилого вахтового городка строителей  выполняется строительство автозимников.

Строительство вдольтрассового технологического проезда предназначено для обеспечения движения строительных машин при выполнении подготовительных и основных работ (доставка труб к месту ведения сварочно-монтажных работ, выполнение работ по их монтажу, ГСМ, техники, запасных частей и металлоконструкций).

Технологическая зона включает в себя монтажную полосу и полосу обгона, ее общая ширина составляет 12,6 м. Отсчет ширины технологической зоны ведется от края балки опоры. В полосе расположения опор шириной 1,7 м производится расчистка и проминка снега, но уплотнение грунта не производится.

Последовательность  выполнения работ при сооружении зимников следующая:

по обеим  сторонам намеченной полосы движения устраиваются валики из снега высотой 20 - 30 см;

между валиками заливается вода, и намораживается лед слоями 3 - 5 см при температуре  ниже минус 10 ºС.

Ледовые переправы  устраиваются путем искусственного наращивания толщины естественного  льда. Усиление ледовой переправы  осуществляется путем послойного намораживания  льда с укладкой металлических тросов и сеток.

Работы в  затопленной пойме рекомендуется проводить во внепаводковый период, предпочтительно в зимнюю межень.

Автозимники по льду рек строят при устойчивом ледяном  покрове и сравнительно спокойном  течении воды, при отсутствии наледных полей и полыней.

Лежневые дороги. Конструкция лежневых дорог зависит от степени обводненности и толщины торфяного слоя болот, определяющей несущую способность данного участка, от глубины болот.

На мелких и  не слишком обводненных участках болот на продольные лежни достаточно выкладывать хворостяные выстилки, засыпаемые грунтовым покрытием толщиной 10 - 15 см.

Сильно обводненные  болота с мощным торфяным слоем требуют  более основательных конструкций  лежневых дорог в виде сплошного  поперечного настила из бревен диаметром 15 - 20 см, с обязательными колесоотбойниками по краям.

Лежневые дороги приняты  однорядные шириной 6 м. Для сооружения временных лежневых дорог используется древесина, получаемая от рубки леса и расчистки трассы.

Для пропуска водотоков (малых  рек, ручьев) через временные и  сезонные дороги устраиваются искусственные водопропускники.

Конструкция лежневой дороги показана на рисунке 6.

Рисунок 6-  Конструкция лежневой дороги шириной 7,0 м на участках обводненности и болот I типа

Вдольтрассовый  проезд. Строительство технологического вдольтрассового проезда осуществляют в два этапа в определенной технологической последовательности.

На первом этапе  выполняют следующие работы:

разбивка строительной полосы;

расчистка вдольтрассового  проезда;

подсыпка из привозного минерального грунта (песка) толщиной, достаточной  для выравнивания поверхностей (при  наличии неровных поверхностей). Планировка микрорельефа для устройства технологического проезда путем срезки грунта не допускается, а производится только за счет устройства насыпей из привозного грунта;

укладка водопропускных труб на пересечениях водотоков;

проминка мохорастительного  покрова для уплотнения верхней  корки болота и промораживание верхнего слоя торфяной залежи.

На втором этапе выполняют работы по созданию снежного полотна проезда, включающие:

заготовку ледового щебня (при  необходимости);

планировку и уплотнение снежного покрова гусеничной техникой;

полив водой (орошение) снежного покрова (при необходимости);

уплотнение покрова «гладилкой» через 1-2 часа после орошения [5].

1.8.2 Основные линейные работы