13.3.2 Устройство и способы сооружения подводных переходов

По способу строительства через естественные водные препятствия (реки, ручьи и протоки) ППМН подразделяются на построенные методом наклонно-направленного бурения, тоннелирования и микротоннелирования с использованием щитовой проходки, методом протаскивания в трубу-футляр («труба в трубе»), траншейным способом.

Створы переходов подводных трубопроводов должны располагаться на прямолинейных плесовых участках рек, не имеющих рукавов с пологими, неразмываемыми берегами как русел, так и долин рек, в наиболее узких местах, при минимальной ширине заливаемых пойм. Следует избегать участков рек с высокими крутыми берегами, оползневыми и неустойчивыми берегами. Створы надземных переходов следует располагать также на прямолинейных участках рек, под прямым углом, с устойчивыми крутыми ,высокими берегами. На одном из берегов должна быть площадка для монтажа трубопровода.

ППМН прокладываемые траншейным способом.

ППМН через водные преграды должны проектироваться на основании данных гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий, с учетом условий эксплуатации в районе строительства ранее построенных подводных переходов, существующих и проектируемых гидротехнических сооружений, влияющих на режим водной преграды в месте перехода, перспективных дноуглубительных и выправительных работ в заданном районе пересечения нефтепроводом водной преграды и требований по охране рыбных ресурсов.

Прокладка подводных переходов должна предусматриваться с заглублением в дно пересекаемых водных преград. Заглубление нефтепровода на участках подводных переходов должно определяться с учётом характера водной преграды, прогнозируемых передеформирований русла, берегов, поймы в период эксплуатации перехода, перспективного дноуглубления и гидротехнического строительства.

Подводные нефтепроводы на переходах в границах ГВВ не ниже 1 % обеспеченности должны рассчитываться против всплытия. Если результаты расчета подтверждают возможность всплытия нефтепровода, то должны предусматриваться:

на русловом участке перехода — сплошные (бетонные) покрытия или специальные грузы, конструкция которых должна обеспечить надежное их крепление к нефтепроводу для укладки нефтепровода способом протаскивания по дну;

на пойменных участках — одиночные грузы или закрепление нефтепроводов анкерными устройствами.

Подводные переходы нефтепроводов, прокладываемые способом ННБ

Применение способа ННБ должно определяться на основе комплексной оценки условий строительства с учетом его преимуществ и недостатков по сравнению с другими способами строительства подводных переходов.

Суть укладки трубопровода способом ННБ состоит в том, что в намеченном створе перехода с помощью специального бурового оборудования пробуривается скважина, через которую протаскивается смонтированная и испытанная плеть рабочего трубопровода. Работа проводится в три этапа.

1. Бурение пилотной скважины. Управляемая буровая головка по криволинейной траектории проходит под преградой. Положение буровой головки во время бурения контролируется при помощи специального зонда, передающего данные измерений на поверхность, где они проходят компьютерную обработку. За положением бура ведется постоянный контроль и оператор буровой установки имеет возможность в любой момент откорректировать намечающиеся отклонения.

2. Расширение скважины. После выхода буровой головки в намеченную точку осуществляется расширение скважины. Через пробуренную скважину последовательно протаскиваются разные по диаметру и типу расширители до тех пор, пока скважина не достигнет требуемого диаметра. Выбуренный грунт при расширении смешивается с буровым раствором и выносится на поверхность в специальные приямки и амбары. 

3. Протаскивание трубопровода. Заключительным этапом строительства является протаскивание дюкера трубопровода в пробуренную и расширенную скважину. Перед трубопроводом в скважине идет расширитель и специальный вертлюг, предотвращающий скручивание трубы.

В процессе бурения в скважину непрерывно подается под давлением бентонитный раствор, который уменьшает трение, укрепляет стенки скважины и выносит наружу выбуренный грунт.

Щитовая проходка, применяемая при устройстве коллекторов и тоннелей, предусматривает разработку грунта под прикрытием щита и закрепление коллектора или тоннеля сборными чугунными, железобетонными тюбингами или монолитным бетоном, а также керамическими блоками. Щитовую проходку ведут обычно с помощью проходческого щита, изготовленного в виде металлической оболочки, диаметр которой равен наружному диаметру сооружаемого тоннеля. Щит состоит из трех основных частей: - передней — режущей клиновидой формы с козырьком или без него; - средней — опорной, где размещаются домкраты; - задней — хвостовой.

Щит вдавливается в грунт гидравлическими домкратами, а грунт перед щитом разрабатывают ручным или механическим способом. Сооружение обделки (стенок) коллектора выполняют в хвостовой части щита.

При сооружении подводных тоннелей методом щитовой проходки иногда используют щиты с закрытой призабойной частью, внедряемые в слабоустойчивый грунт путём вдавливания с частичным отбором грунта (либо без него).

Прокладка ППМН способом микротоннелирования

Подводные переходы магистральных нефтепроводов, прокладываемые способом микротоннелирования должны предусматриваться, когда применение других способов строительства (траншейного, ННБ) неприемлемо по инженерно-геологическим условиям, из-за сложного рельефа и большой протяженности преграды, по техническим возможностям применяемого оборудования, из-за ограничения по условиям экологии.

Проходка методом микротоннелирования ведется с помощью микротоннельного щита с высокой точностью.

Минимальный внутренний диаметр тоннеля, сооружаемого по технологии МТ допускается принимать равным: 1,2 D_н – для однониточного нефтепровода; 2,6 D_н - для двух нефтепроводов.

Продольный профиль микротоннеля должен включать наклонные участки на входе и выходе из тоннеля, сопряженные с ними криволинейные участки (по радиусу окружности), слабонаклонный или горизонтальный средний участок.

Тоннельный переход , прокладываемый способом микротоннелирования нефтепровода должен включать собственно тоннель с системами обслуживания, нефтепровод и коммуникации, размещаемые в тоннеле, сопряженные участки выхода нефтепровода на земную поверхность (через колодцы или шахты), компенсационные и переходные участки нефтепровода до подключения к линейным участкам трассы.

Работы ведутся микротоннельческими комплексами, позволяющими прокладывать стальной футляр диаметром от 600 мм до 2000 мм без промежуточных шахт.

Технология «труба в трубе»

Сооружение переходов «труба в трубе» производится протаскиванием трубы нефтепровода сквозь трубу-кожух (чехол) большего диаметра.

При сооружении подводных переходов методом «труба в трубе» должно предусматриваться обязательное наличие сальниковых уплотнений в местах входа трубопровода в кожух, рассчитанных на рабочее давление в трубопроводе. Кожух должен выдерживать рабочее давление без разрушения.

Все переходы, построенные методами микротоннелирования, тоннелирования с использованием щитовой проходки, «труба в трубе» должны быть оборудованы системами контроля состава газопаровоздушной среды в межтрубном пространстве и, дополнительно, если проектом предусмотрена герметичность межтрубного пространства, системами контроля давления среды в межтрубном пространстве.

Например, нефтепровод под рекой Нева проложен "труба в трубе", в защитном железобетонном кожухе, сооруженном по технологии микротоннелирования. Наружная труба - с условным диаметром 1600 мм, затем внутренняя труба - нефтепровод. Наружная труба имеет такой же запас прочности, как и внутренняя. Пространство между трубами заполнено инертным газом. В данном случае обеспечивается четырехкратная защита окружающей среды от нефти и нефтепродуктов в аварийной ситуации.