Компенсационный участок подземного трубопровода
Полезная модель относится к строительству и может быть использована при прокладке подземных трубопроводов в зонах с повышенной сейсмичностью, а также в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Компенсационный участок включает трубопровод, размещенный в средней части слоя песчаного наполнителя в траншее. Траншея выполнена с пологими откосами. Песчаный наполнитель заключен в оболочку из геомембраны толщиной 2,0-3,0 мм. Полезная модель позволяет повысить эксплуатационную надежность трубопровода.
Полезная модель относится к строительству и может быть использована при прокладке подземных трубопроводов в зонах с повышенной сейсмичностью, а также в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.
Полезная модель может быть использована при прокладке промысловых трубопроводов, соединяющих нефтяные скважины с различными объектами переработки нефти и газа, при строительстве магистральных трубопроводов, используемых для перекачивания нефти и нефтепродуктов от пунктов их добычи, переработки или хранения к местам потребления и при строительстве технологических трубопроводов, транспортирующих материалы и вещества различных типов, в том числе агрессивные, в пределах одного предприятия или между предприятиями одной отрасли
Известно, что даже небольшие количества нефтепродуктов при попадании в воду могут принести значительный ущерб, не говоря уже о крупных розливах и вероятности возгорания газов, поступающих из поврежденного трубопровода.
Эти обстоятельства требуют абсолютной надежности конструкции трубопроводов, обеспечения их длительной и безаварийной эксплуатации. Эта задача усложняется условиями строительства трубопроводов в зонах с повышенной сейсмичностью, районах распространения многолетнемерзлых грунтов, а также возрастанием диаметров магистральных трубопроводов и рабочих давлений в них.
При движении грунта образуются трещины, сбросы, провалы и оползни, иногда перемещение грунта принимает катастрофические размеры. В других случаях происходят лишь небольшие и незаметные для глаза деформации грунта без образования трещин -пластические деформации. При этом пластические деформации происходят несравненно чаще и почти всегда предшествуют более значимым перемещениям грунта.
Перемещения грунта обуславливают изгибные деформации, излом, срез трубопровода или осевые деформации в местах присоединения трубопровода к резервуарам, колодцам, линейным задвижкам, различному оборудованию или трубопроводам другого направления.
Известно, что наибольшие воздействия на трубопровод оказывают перемещения грунта, направление которых совпадает с направлением трубопроводов, при этом указанные разрушения обусловлены растягивающими усилиями, возникающими в защемленных в грунте трубопроводах.
Величины деформаций и напряжений в трубопроводе во многом определяются характером взаимодействия грунта и трубопровода, что в свою очередь зависит от конструктивных особенностей трубопровода, физико-механических свойств грунта, плотности засыпки траншеи, характера передачи сил трения и других усилий, передающихся от грунта на трубопровод.
Известны устройства, обеспечивающие гашения колебаний трубопровода при различных воздействиях окружающей среды (RU 2220357 C2, 10.09.2003; SU 1827494 A1, 15.07.1993; SU 1682709 A1, 07.10.1991; SU 1828839 A1, 23.07.1993).
Недостатком известных устройств является сложная материалоемкая конструкция, что обуславливает неоправданные расходы на их строительство.
Известен способ прокладки подземного трубопровода (RU 2250409 C1, 20.04.2005). В известном решении участки трубопровода с запорными узлами располагают в каналах, которые создают из водопроницаемых заполненных грунтом противоэрозионных контейнеров (КП), для чего в местах расположения запорных узлов отрывают траншею увеличенной ширины - уширения, в пределах которых выстилают полотнищами из технической ткани стенки и дно траншеи, устанавливают вертикально не менее чем в один ярус КП, трубопровод укладывают на установленные с расчетным шагом скользящие опоры - грунтозаполняемые контейнерные устройства (ГУК), перед засыпкой траншеи грунтом перекрывают канал сверху снабженной анкерующими элементами силовой мембраной, при этом ширина ряда КП и его высота составляют не менее диаметра трубопровода, а между наружной поверхностью запорных узлов или трубопровода и внутренней поверхностью указанного канала создают расчетной величины зазор, причем засыпку траншеи введут симметрично от продольных относительно трубопровода краев силовой мембраны к трубопроводу.
Известен компенсационный участок подземного трубопровода для местности с активными сейсмотектоническими зонами (RU 2271889 C2, 10.12.2004), который является наиболее близким к заявленному решению. Компенсационный участок представляет собой трубопровод, размещенный в траншее, выполненной с пологими откосами. Глубина траншеи составляет 2,5-4 наружного диаметра трубопровода, при этом трубопровод размещен в средней части слоя песчаного наполнителя, заполняющего траншею на высоту не менее двух наружных диаметров трубопровода, а в качестве песчаного наполнителя использован промытый речной песок средней крупности или крупный, не содержащий пылеватые или глинистые фракции или крупнообломочную примесь.
Известные устройства обеспечивают снижения степени воздействия перемещений грунта на трубопровод, однако не обеспечивают надежной изоляции от попадания в отсыпку трубопровода подземных вод (в том числе капиллярного поднятия), и локализацию пролива перемещаемых продуктов, в случае повреждения трубопровода.
Заявленная полезная модель решает задачу обеспечения возможности смещения грунта относительно компенсационного участка трубопровода без значительных деформаций и разрушения трубопровода, а также обеспечивает однородный водно-тепловой режим и стабильность работы грунта основания под трубопроводом.
Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности трубопровода.
Указанный технический результат достигается компенсационным участком подземного трубопровода, включающего трубопровод, размещенный в средней части слоя песчаного наполнителя в траншее, выполненной с пологими откосами, при этом песчаный наполнитель заключен в оболочку из геомембраны толщиной 2,0-3,0 мм.
В нижней части слоя песчаного наполнителя может быть выполнен дренаж из гравийного материала и, по меньшей мере, одной трубы перфорированной дренажной.
Оболочка из геомембраны может быть дополнена, как минимум с одной стороны, полотном геотекстильным нетканым.
Выход подземного трубопровода из компенсационного участка может быть выполнен с манжетой из геомембраны, герметично соединенной с оболочкой из геомембраны.
Глубина траншеи может составлять более двух наружных диаметров трубопровода, откосы траншеи могут быть выполнены под углом 20-50° к дну траншеи.
Компенсационный участок может быть выполнен выбранным из группы: слабоизогнутый, трапецеидальный, П-, Z- или Г-образной формы.
Практика показала, что в условиях возможных внешних воздействий и вызванных ими напряжений и перемещений грунта наилучшие условия для перераспределения и выравнивания напряжений, возникающих в трубопроводе обеспечивает выполнение углов наклона откосов траншеи к дну от 20 до 50°. При этом уменьшение угла ниже 20° нецелесообразно, в силу возрастания объема земляных работ. При угле более 50° компенсационные свойства траншеи при соответствующем воздействии не позволяют избежать появления деформаций трубопровода, которые могут привести к его разрушению при эксплуатации или к разрыву при значительных перемещениях грунта.
Песчаный наполнитель может заполнять траншею на высоту не менее двух наружных диаметров трубопровода. В качестве песчаного наполнителя можно использовать промытый речной песок.
Размещение трубопровода в слое песчаного наполнителя создает условия для "подвижности" трубопровода. Равномерность пространственного распределения напряжений в трубопроводе обеспечивается пологими откосами траншеи и размещением трубопровода в средней части слоя песчаного наполнителя.
Остальная верхняя часть траншеи может быть заполнена грунтом или песком на всю высоту траншеи.
Трубопровод может быть выполнен из металла или пластика или их комбинации.
Оболочка из геомембраны обеспечивает изоляцию наполнителя от попадания влаги и локализацию пролива перемещаемых продуктов, в случае повреждения трубопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено поперечное сечение компенсационного участка с расположенным в нем трубопроводом. Трубопровод (1) размещен в траншее (2), песчаный наполнитель (3) заключен в оболочку из геомембраны (4).
На фиг.2 - изображен выход подземного трубопровода из компенсационного участка, выполненный с манжетой (5) из геомембраны.
1. Компенсационный участок подземного трубопровода, включающий трубопровод, размещенный в средней части слоя песчаного наполнителя в траншее, выполненной с пологими откосами, при этом песчаный наполнитель заключен в оболочку из геомембраны толщиной 2,0-3,0 мм.
2. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, в котором в нижней части слоя песчаного наполнителя выполнен дренаж из гравийного материала и, по меньшей мере, одной трубы перфорированной дренажной.
3. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, в котором оболочка из геомембраны дополнена, как минимум с одной стороны, полотном геотекстильным нетканым.
4. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, в котором выход подземного трубопровода из компенсационного участка выполнен с манжетой из геомембраны, герметично соединенной с оболочкой из геомембраны.
5. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, в котором глубина траншеи составляет более двух наружных диаметров трубопровода.
6. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, в котором откосы траншеи выполнены под углом 20-50° к дну траншеи.
7. Компенсационный участок подземного трубопровода по п.1, выполненный выбранным из группы: слабоизогнутый, трапецеидальный, П-, Z- или Г-образной формы.
