Материал: Глава 15

15.3.2. Расчетная ширина подводной траншеи

Проектный профиль траншеи принимают в виде трапеции. Расчетная ширина подводной траншеи по дну определяют в соответствии со схемой (рис.15.1) из выражения (15.1)

b = D_н + Δb_к + Δb_в + Δb_р + Δb_т + Δb_з, (15.1)

где D_н - наружный диаметр конструкции трубопровода с защитным и балластным покрытиями;

Δb_к - расстояние от боковой поверхности трубопровода до кабеля связи, укладываемого в общую с трубопроводом траншею, принимаемое не менее 0,5м;

Δb_в - расстояние от подошвы откоса до боковой поверхности трубопровода, учитывающее работы по водолазному обследованию трубопровода после его укладки, принимаемое равным 0,7 м;

Δb_р - запас, учитывающий допускаемые отклонения по ширине траншеи (с двух сторон) в процессе ее разработки;

Δb_т - запас, учитывающий допустимые отклонения по ширине траншеи (с двух сторон) в процессе ее разработки дноуглубительной машиной, м;

Δb_з - расчетный запас на заносимость траншеи за время ее разработки и последующей укладки трубопровода.

Рис. 15.1. Схема определения ширины траншеи по дну:

a₁ - расстояние от проектной оси до подошвы верхового откоса траншеи; a₂ -расстояние от проектной оси до подошвы низового откоса траншеи; b₀ - ширина траншеи по дну без учета заносимости; 1 - проектный профиль траншеи с учетом заносимости; 2 - границы траншеи без учета заносимости; 3 - границы конструктивной ширины траншеи; 4 - трубопровод; 5 - кабель связи; 6 - направление течения.

Величина Δb_р при работе земснарядов и гидроэжекторных установок с учётом силы ветра до 4 баллов и скорости течения до 0,75 м/с составляет:

Тип земснаряда	Δbр
ДГС УПГЭУ, ТЗР-12	1,2 1,6

Для землесосных снарядов других типов Δb_р принимают согласно СНиП 3.02.01-87 "Земляные сооружения, основания и фундаменты".

При разработке подводных траншей канатно-скреперными установками величину Δb_р принимают:

Дальность скреперования, м	Δbр, м
До 50 До 100 До 150	0,5 1,0 1,5

Промежуточное значение Δb_р определяется интерполяцией. Величина запаса Δb_т, учитывающего отклонение продольной оси уложенного трубопровода от оси створа перехода, определяется двумя основными факторами: отклонением трубной плети от прямолинейности в процессе ее монтажа и сварки, смещением оси трубопроводов в процессе его укладки.

Отклонения от прямолинейности при монтаже плетей обусловлены нормативными отклонениями, допускаемыми при изготовлении труб, а также при их монтаже и сварке в плети. Эти отклонения носят случайный характер и регламентируются допусками на кривизну труб, перпендикулярность ее торцов к продольной оси, допусками на смещение кромок и неравномерность зазора в стыках.

Величина Δb_т при укладке трубопровода способом протаскивания по дну равна:

а) для переходов через водные преграды, шириной L (при среднем рабочем уровне воды) не менее 1000 м

Δb_т = 0,005 L; (15.2)

б) для переходов через водные преграды, шириной L более 1000 м на среднем участке длиной до 1000 м

Δb_т = 0,0045 L, (15.3)

где L - ширина водной преграды, м;

При укладке трубопровода способом свободного погружения или с плавучих средств Δb_т определяется проектом с учетом принятой технологии работ и гидрологических условий.

При разработке траншеи в скальных породах, учитывая высокую трудоемкость работ и стоимость, величину Δb_т рекомендуется принимать минимальной с учетом только допустимых отклонений оси трубной плети в процессе ее монтажа, Δb_т = 2 Δ_т (табл. 15.2).

Таблица 15.2 Допустимые отклонения оси трубопровода

Диаметр трубопроводов, мм	Возможные отклонения оси от прямолинейности ± Δт (м) при длине плетей (м)
	200	500	900	1300	1800
300-500 700-800 1000-1200	0,22 0,25 0,29	0,36 0,40 0,45	0,48 0,54 0,60	0,57 0,65 0,72	0,68 0,75 0,85

Расчет запасов на заносимость подводных траншей рекомендуются для участков равнинных рек, дно которых сложено мелкозернистыми и среднезернистыми песками, при естественном, близком к установившемуся режиме руслового потока. Для других условий заносимость траншей определяют на основе данных, полученных при устройстве опытных траншей, или на основе лабораторного моделирования.

Запас ширины траншеи на заносимость донными наносами Δb_з учитывают только на русловых участках перехода, где значения средней скорости течения на измеренных вертикалях составляет не менее 0,5 м/с. Для этих участков величину Δb_з определяют по зависимости:

Δb_з = g_н t / h, (15.4)

где g_н - средняя интенсивность отложения донных наносов в траншее на 1 м длины фронта при среднем рабочем уровне воды, м³/сут.

h - глубина траншеи, м.

t - продолжительность занесения готовой траншеи, определяемая в проекте организации строительства, сут.

Для мелкозернистых и среднезернистых песков:

g_н = 16 v⁵ / Н, (15.5)

где v - средняя скорость, м/с;

Н - глубина потока на расчетном отрезке ширины русла, м.

Необходимость увеличения ширины траншеи при волновых воздействиях в мелководной зоне больших рек и водоемов устанавливается проектом по данным инженерных изысканий.

В первую очередь разрабатывается участок траншеи с большой интенсивностью отложения насосов, во вторую очередь - с меньшей интенсивность отложения насосов. Интенсивность отложения насосов в траншеи на 1 м ее длины определяется по графику (рис.15.2).

На русловых участках со средними скоростями течения на вертикалях меньше 0,5 м/с заносимость траншей не учитывается. При больших скоростях потока учитывается интенсивность перемещения донных отложений q_т (м³/сут.м) в зависимости от глубины и скорости потока .

Рис. 15.2. Графики интенсивности отложения наносов в траншее q_т, в зависимости от средней (по вертикали) скорости потока V при а_ср< 0,4 мм, для различных глубин потока (Н):

1 - Н=2м; 2 - Н=4 м; 3 - Н=6 м; 4 - Н=8 м; 5-Н=10м; 6 -Н=12 м; 7 -Н=14 м.

Суточная эксплуатационная производительность машин, применяемых для разработки подводных траншей в условиях интенсивной зависимости, должна не менее чем в два раза превышать расчетный суточный объем насосов, откладывающихся в траншее по всему ее фронту.

Запас на зависимость следует смещать относительно проектной оси траншей в сторону ее верхового откоса.

В проекте на поперечном профиле траншеи должны быть указаны расстояния от проектной оси до боковых границ дна траншеи (а₁ и а₂) (см. рис. 15.1). При разработке траншеи боковые створы должны быть обозначены вехами.

Поперечный профиль подводных траншей на мелководных и прибрежных участках, глубины которых с учетом возможных колебаний уровня воды менее осадки корпуса выбранного земснаряда, делают двухступенчатым.

Ширина траншеи по дну (по верхней ступени) для одночерпаковых земснарядов назначается шире корпуса земснаряда не менее, чем на 2 м, а при использовании грунтоотводных средств ширину траншеи по дну дополнительно увеличивают на ширину корпуса шаланды, либо грузового судна, применяемого для вывоза грунта к месту отведенного отвала. Грунт на верхней ступени траншеи разрабатывают до отметки, обеспечивающей запас под днищем судна не менее 0,3 м при минимально возможном суточном уровне воды. На нижней ступени траншеи ширину по дну назначают расчетной.

Рабочий профиль подводной траншеи в отличие от проектного профиля назначают с учетом ступенчатого изменения глубин по оси перехода, багермейстерского запаса, а также крутизны откосов, устанавливающихся в процессе разработки траншей. При разработке траншей мощными землесосными снарядами на полную глубину за один проход крутизна откосов, образующихся при разработке траншей в рыхлых грунтах, может существенно превышать крутизну установившихся откосов, указанных в проекте в соответствии с требованиями СНиП на строительство трубопроводы. Учитывая последующее оборудование откосов для указанных условий ширину по дну рабочего профиля траншеи принимают несколько больше проектной на величину:

Δb = 2h(m – m_м), (15.6)

где h - глубина траншеи, м;

т - коэффициент заложения откоса по проекту;

т_м - коэффициент заложения мгновенного откоса, определяемый в зависимости от линейной скорости перемещения земснаряда по створу на основе опытных данных.

В связных грунтах, а также в рыхлых при небольшой скорости перемещения земснаряда или послойной разработке траншеи, откосы и ширину траншей по дну принимают в соответствии с проектом.

Если расчетная ширина траншеи по дну по формуле (15.6) меньше минимально возможной для принятого проектом земснаряда, то проектная ширина траншеи должна быть не менее

b = b_{зем.мин}. + Δb_р , (15.7)

где b_{зем.мин}. - минимальная ширина траншеи по дну, определяемая конструктивными особенностями и технологией работы выбранного земснаряда (например, шириной грунтозаборного органа) и принятой технологией разработки траншеи, м;

Δb_р - величина, равная сумме двух допустимых отклонений земснаряда на кромках дна траншеи. Назначается согласно СНиП 3.02.01-87.

В скальных или других грунтах, требующих предварительного рыхления взрывным способом, ширина траншеи по дну должна быть согласована со строительной организацией с учетом имеющихся у нее технических средств.

Ширина подводных траншей на мелководных участках, глубина которых с учетом возможных колебаний уровня воды меньше осадки судна (с запасом под днищем), принимается с учетом ширины и осадки судна и обеспечивать необходимые глубины в границах рабочих перемещений снарядов (или грунтовозных шаланд).

В проекте организации строительства должны быть предусмотрены специальные мероприятия, гарантирующие точную укладку тягового троса по оси траншеи и необходимый контроль в процессе протаскивания трубопровода на участке русла, сложенном скальными породами.

Расширение траншеи в скальных породах против расчетного значения может быть обосновано лишь при разработке береговых участков с глубиной меньше осадки корпуса земснаряда и обслуживающих судов, а также по всей длине в случаях использования земснарядов со свайным ходом, когда закапывание боковых свай вблизи верхних бровок траншеи или на боковых откосах вызывает сползание по откосам откалываемого сваями грунта на кромки бровок дна траншеи.

Крутизна откосов подводных траншей при ширине водной преграды более 30 м или глубине более 1,5 м (при среднем рабочем уровне воды) с учетом безопасных условий производства водолазных работ принимается по табл. 15.3.

Таблица 15.3. Крутизна откосов подводных траншей

Наименование и характеристика грунтов	Крутизна откосов подводных траншей при глубине траншеи, м
Пески пылеватые и мелкие	1:2,5	1 :3
Пески средней крупности	1:2	1 :2,5
Пески неоднородного зернового состава	1:1,8	1:2,3
Пески крупные	1:1,5	1:1,8
Гравийные и галечниковые	1:1	1:1,5
Супеси	1:1,5	1:2
Суглинки	1:1	1:1,5
Глины	1:0,5	1:1
Предварительно разрыхленный скальный грунт	1:0,5	1:1
Заторфованные грунты и илы	По проекту

15.3.3. Сварочно-монтажные работы

На строительстве ПП МН применяют те же методы сварки, что и на суше. При небольшой протяженности ПП сварочно-монтажные работы можно выполнять с применением ручной электродуговой сварки.

При сооружении переходов через большие водные преграды, т.е. при больших объемах сварочно-монтажных работ, целесообразно использовать трубосварочные базы.

До начала сварочно-монтажных работ необходимо: получить следующую документацию:

• сертификаты и паспорта на трубы и сварочные материалы;

• список сварщиков и документы об их аттестации;

• заключения результатов механических испытаний допускных и контрольных сварных соединений;

• журнал регистрации результатов механических испытаний, допускных и контрольных стыков;

Для успешной работы в зоне производства работ следует заранее разместить кран-трубоукладчик, сварочный агрегат, бульдозер, наружный центратор, производственный инвентарь, передвижную защитную палатку (при необходимости) и др.

Повышенные требования предъявляются к качеству сварных соединений, т.к. разрыв сварного стыка подводного трубопровода во время его эксплуатации может привести к значительным убыткам и экологическим последствиям.

15.3.4. Очистка полости трубопровода

Чистота полости подводного трубопровода трубопроводов должна обеспечиваться на всех этапах работы с трубой: транспортировке, погрузке, разгрузке, развозке и раскладке секций, сварке секций в нитку и укладке.

Это достигается за счет установки временной инвентарной заглушки, а также путем промывки, продувки или протягивания очистного устройства.

Закачку воды в трубопровод для промывки и испытания осуществляют через фильтры, исключающие попадание в полость трубопровода песка, ила, торфа или посторонних предметов из водоема.

Промывка осуществляться одним из следующих способов:

• с пропуском очистного или разделительного устройства;

• без пропуска очистного или разделительного устройства.

Промывку с пропуском очистных или разделительных устройств выполняют на трубопроводах диаметром 219 мм и более; на трубопроводах диаметром менее 219 мм, а также на трубопроводах любого диаметра при наличии крутоизогнутых вставок радиусом менее пяти диаметров трубопровода или при длине очищаемого участка менее одного километра производят промывку без пропуска очистных и разделительных устройств.

Очистка полости трубопроводов диаметром 219 мм и более производится промывкой с пропуском поршня-разделителя в процессе заполнения водой для проведения первого этапа гидравлического испытания.

15.3.5. Испытание на прочность и проверка на герметичность

Испытание ПП производится согласно проекту производства работ (ППР) под руководством комиссии, состоящей из представителей заказчика, генерального подрядчика, органов технического надзора.

В ППР также устанавливаются способы, параметры и схемы проведения испытаний, в которых указаны места забора и слива воды, согласованные с заинтересованными организациями.

Испытание на прочность проводится в три этапа:

1-ый этап на сварочно-монтажной площадке;

2-ый этап - после укладки дюкера, но до засыпки;

3-ий этап - совместно с основной ниткой трубопровода.

Этапы, величины давлений и продолжительность испытаний трубопроводов на прочность и проверки их на герметичность принимаются согласно [2] и соответствуют данным табл. 15.5.

Таблица 15.5. Этапы и характеристики испытаний трубопровода на прочность и герметичность

Этапы испытания на прочность и проверка на герметичность	Давление при испытании на прочность и герметичность гидравлическим способом	Продолжи- тельность, ч
1 -ый этап	Рисп. = 1,5 Рраб.	6
2-ой этап	Рисп. = 1,25 Рраб	12
3-ий этап	Рисп. = 1,1 Рраб	24