4.1. Земляные работы
Параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве промысловых трубопроводов (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических и других условий.
Перед разработкой траншеи воспроизводят разбивку ее оси, а на вертикальных кривых – разбивку глубины через каждые 2 м геодезическим инструментом.
Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин.
Крутизну откосов траншеи под трубопровод и котлованы под трубопроводную арматуру устанавливают в соответствии со СНиП 3.02.01–87.
Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объемов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях.
В РФ при сооружении трубопроводов большого диаметра (1020, 1220, 1420 мм) для разработки траншей применяется в основном импортная мощная техника – трубоукладчики, бульдозеры, рыхлители, одноковшовые экскаваторы фирм «Komatsu», «Caterpillar», «Kato», «Hitachi», «Fiat-Alles» и др. И только роторные траншейные экскаваторы используются отечественного производства [4].
Дно траншеи под укладку трубопровода тщательно планируют, убирают твердые комья земли, камни, ветки деревьев, лед и прочие предметы, в скальных и каменистых грунтах необходима подсыпка из мягкого грунта.
Для разработки траншеи в нормальных условиях применяют в основном одноковшовые универсальные и (или) роторные экскаваторы (рис. 4.1, 4.2) [8]. Для разработки широких траншей с откосами (в сильно обводненных, сыпучих, неустойчивых грунтах) на сооружении трубопроводов используются одноковшовые экскаваторы, оборудованные драглайном.
Рис. 4.1. Разработка траншеи одноковшовым экскаватором в горах [8]
Рис. 4.2. Разработка траншеи роторным экскаватором [8]
На участках со спокойным рельефом местности, на отлогих возвышенностях, на мягких подножьях и на мягких затяжных склонах гор работы выполняются роторными траншейными экскаваторами.
В илистых и плывунных грунтах, не обеспечивающих сохранение откосов, траншеи разрабатывают с креплением и водоотливом. Виды крепления и мероприятия по водоотливу для конкретных условий должны устанавливаться проектом.
Разработку траншей на болотах осуществляют по следующим схемам ведения землеройных работ в зависимости от типа болота, способа прокладки, времени строительства и используемой техники:
с предварительным выторфовыванием;
с применением специальной техники, щитов или сланей, снижающих удельное давление на поверхность грунта;
взрывом в зимнее время.
При глубине торфяного слоя до 1 м с подстилающим основанием, имеющим высокую несущую способность, используется разработка траншей с предварительным выторфовыванием. Предварительное удаление торфа до минерального грунта осуществляется бульдозером или экскаватором. От ширины образуемой при этом выемки зависит нормальная работа экскаватора, перемещающегося по поверхности минерального грунта и разрабатывающего траншею на полную глубину. Траншея устраивается глубиной на 0,15–0,2 м ниже проектной отметки с учетом возможного оплывания откосов траншеи в период от момента разработки до укладки трубопровода. При использовании экскаватора для выторфовывания протяженность создаваемого фронта работ должна составлять 40–50 м.
Для разработки траншей на слабых грунтах используются болотные экскаваторы, оборудованные обратной лопатой или драглайном. Разработку траншеи также можно осуществлять экскаватором, расположенным на пеносанях, которые перемещаются по болоту с помощью лебедки, установленной на плотном минеральном грунте.
Разработка траншей в летнее время должна опережать изоляцию трубопровода, если она выполняется полевым способом. Время опережения зависит от характеристики грунтов и не должно превышать 3–5 дней.
Болота глубокие и большой протяженности с низкой несущей способностью торфяного покрова разрабатывают зимой, а мелкие небольшие болота и заболоченные участки – в летний сезон.
В зимний период в результате промерзания грунта на полную (проектную) глубину разработки траншеи значительно увеличивается несущая способность грунта, что позволяет использовать обычную землеройную технику (роторные и одноковшовые экскаваторы) без применения cланей. На участках с глубоким промерзанием торфа работы выполняют комбинированным способом: разрыхление мерзлого слоя с использованием бульдозера-рыхлителя или буровзрывным методом; разработку грунта до проектной отметки – одноковшовым экскаватором.
В случае проведения земляных работ в условиях вечной мерзлоты с глубиной промерзания на 0,4 м и более в зимний период предусматриваются мероприятия по предохранению грунта от промерзания (рыхление поверхностного слоя, устройство снежного валика, утепление древесными остатками и др.). Для сокращения продолжительности оттаивания мерзлого грунта в теплое время необходимо к периоду установления положительных температур удалить снег с полосы будущей траншеи.
Для разработки траншей трубопроводов диаметром до 100 мм в мерзлых грунтах применяют фрезерные экскаваторы с глубиной копания 1,3 м. Ширина траншей, разрабатываемых этими экскаваторами, может быть увеличена до 400 мм изменением расстановки зубьев на фрезе.
Траншеи большей ширины в мерзлых грунтах разрабатывают с использованием роторных экскаваторов с глубиной копания до 2,5 м и шириной рабочего органа 1,2 м.
В немерзлых, частично мерзлых грунтах (рис. 4.3) и в грунтах с включениями валунов траншеи целесообразно разрабатывать одноковшовыми экскаваторами с ковшом вместимостью 0,5–1,0 м3, а также экскаватором со сменным узким ковшом.
С целью разработки мерзлых грунтов используются рыхлители на базе одноковшовых экскаваторов со сменным оборудованием, бульдозеры-рыхлители, фрезерные экскаваторы для нарезания щелей и последующей разработки оставшегося целика. При этом предполагается предварительная засыпка щелей для обеспечения прохождения землеройных машин.
При осуществлении земляных работ по устройству траншеи в скальных грунтах с ее полосы снимают вскрышной слой рыхлого грунта на всю глубину до обнажения скального грунта при толщине вскрышного слоя до 0,5 м. При меньшей толщине вскрышного слоя его можно не удалять. Снятый вскрышной грунт укладывают на берме траншеи и используют при необходимости для подсыпки и присыпки трубопровода.
Разрабатывают траншеи в скальных грунтах после предварительного рыхления скального грунта механическим или буровзрывным способом и грубой его планировки (рис. 4.3) [8].
Рис. 4.3. Разработка траншеи в частично мерзлых грунтах одноковшовым экскаватором