Аварийный ремонт нефтепроводов в сложных условиях

В промышленном и гражданском строительстве  существует много способов, методов, устройств для погружения и извлечения свай, шпунтов. Но ни один из них не может быть применен для укрепления стенок котлована при ремонте нефтепроводов, проходящих по болотистой местности, по следующим причинам:

аварийно-восстановительные работы на магистральных нефтепроводах  выполняются в срочном порядке;

место производства работ, как правило, значительно удалено от развитых промышленных баз;

в районе аварии существует повышенная взрыво- и пожароопасность из-за разлитой нефти;

в районе аварии, как правило, отсутствуют  прочные дороги и площадки для  подъезда и работы транспорта и аварийных  технических средств;

большая масса шпунтов и оборудования для их забивки создает дополнительные трудности при доставке к месту  аварии.

Иногда стенки котлована  крепят деревянными шпунтами, которые  с одной стороны имеют паз, а с другой — соответствующий  ему выступ. При забивке шпунтов  в ряд по периметру котлована  выступ одного шпунта входит в паз  другого, т.е. создается сплошная плотная  стенка. Для забивки деревянных шпунтов  в качестве ударного механизма используется импульсный пневмопробойник типа ИП 4603А, называемый "кротом". Недостаток установки тот же, что и при забивке металлических шпунтов: искривление стенки, приостановка погружения шпунта при встрече с древесными остатками, которых множество в болотной массе. С учетом этих факторов было создано устройство УП-1 (рис. 6.10), где погружение шпунтов осуществляется с помощью гидроцилиндров. В этом случае, встречая на своем пути древесные остатки, шпунт их срезает. Для того чтобы не происходило отклонение стенки от вертикали, шпунты перед погружением собирают на поверхности земли в стенку по всем сторонам будущего котлована (рис. 6.11). Вдавливание шпунтов происходит с помощью механизма погружения 1, который последовательно вдавливает каждый шпунт на глубину хода поршня гидроциклона (80CN-900 мм), обкатываясь по раме по всему периметру котлована. Шпунты, находясь в замковом соединении друг с другом, имеют строго вертикальное направление и сохраняют его до проектной отметки. Замки обеспечивают герметичность ограждения. Устройство для погружения шпунтов УП-1 позволяет укреплять стенки ремонтного котлована глубиной до 3 м на болотах I типа.

Техническая характеристика УП-1

Диаметр ремонтируемого трубопровода, мм.................. 530...1220

Размеры ограждаемого ремонтного котлована, м,

не более.............................................................................................. 6x4

Глубина погружения шпунта, м, не более..................... 3,6

Максимальное усилие погружения, кН (тс)................ 80 (8)

Масса одного шпунта, кг, не более................................... 36

Габаритные размеры шпунта, мм........................................ 2000x300x33

Гидроциклон, мм:

диаметр........................................................................................... 80

ход поршня................................................................................... 850

Несущая способность одного анкера, кН (тс)............. 20 (2)

Количество механизмов погружения, шт..................... 2

Масса устройства (без шпунтов), кг.................................. 3000

Укрепление стенок ремонтного котлована  возможно путем ввода в болотную массу пенополиуретановой композиции (рис. 6.12).

В зоне повреждения участка трубопровода 1 в болотную массу погружают вертикальные трубы 2, которые подключают к гребенке 3, по которой в трубы под давлением  из емкости 4 подают композицию пенополиуретана. Жидкая фаза композиции, вытесняя болотную массу в зоне повреждения, через 10— 12 мин полимеризуется, увеличиваясь в объеме.

В образованном твердом массиве  пенополиуретана разрабатывают котлован, например, путем вырезания мотопилами отдельных блоков с последующим их удалением.

Водопонижение

Сущность метода залючается в том, что при удалении подземных вод, поступающих в скважину, котлован, поверхность воды в грунте становится воронкообразой, понижаясь при этом к месту откачки. Такой же эффект получается при устройстве дренажа подземных вод. При напоре подземных вод воронкообразную форму принимает пьезометрическая поверхность. 
 
Воронкообразная поверхность подземных вод называется депрессионной поверхностью, а осушенное пространство между первоначальной (непониженной) поверхностью подземного потока и депрессионной поверхностью - депрессионной воронкой. 
 
По мере откачки площадь распространения и глубина депрессионной воронки увеличиваются. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация - установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. При прекращении откачки уровни подземных вод восстанавливаются, и их поверхность (или пьезометрическая поверхность) постепенно приобретает свою первоначальную (природную) форму. 
 
Задачи строительного водопонижения в общем заключаются в соответствующем развитии и поддержании в течение необходимого времени депрессионной воронки в водоносных грунтах, прорезаемых котлованом (сооружением), а также в снятии избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от котлована водоупором. 
 
В том случае, если депрессионная поверхность водного потока в грунтах, прорезаемых котлованом, нигде его не пересекает, представляется возможным вести все подземное строительство насухо, т.е. полностью решается основная задача водопонижения. 
 
Снятие напора в подстилаемых слоях обычно возможно осуществить в заданных пределах, что позволяет избежать нарушения природных свойств оснований сооружений. 
 
При строительном водопонижении применяются, в основном, временные устройства, а необходимое оборудование и другие средства, предусмотренные для эксплуатации сооружений и предприятий, могут быть использованы временно в течение всего срока данного строительства. 
 
В этом случае водопонизительные средства и устройства наряду с удовлетворением условиям строительного периода должны также отвечать соответствующим требованиям проекта, учитывающим условия их дальнейшей эксплуатации. 
 
Совокупность определенно расположенных и предназначенных для приема, откачки и отвода подземных вод в строительный период устройств и средств и выполняемых планомерно работ по их сооружению, вводу в действие и содержанию составляет систему строительного водопонижения. 
 
Системы строительного водопонижения формируются с применением водоотлива из котлованов и траншей, дренажа, открытых и вакуумных водопонизительных скважин, иглофильтров и электроосушения, применяемых в различных сочетаниях в виде линейных, кольцевых, неполнокольцевых, систематических, групповых и отдельных водопонизительных устройств.