Технология и оборудование для бестраншейной прокладки нефтепровода через автомобильную дорогу»

выбрать технологию и оборудование для бестраншейной прокладки нефтепровода через автомобильную дорогу. Условия: ширина дороги 25 метров; грунт 2-3 категории, глинистый, без твёрдых включений; диаметр труб 820 мм.

...

1. Анализ технологий прокладки нефтепровода через искусственные преграды.
2. Технология и оборудование для траншейной прокладки нефтепровода.
3. Машины и оборудование для бестраншейной прокладки нефтепровода.
4. Описание выбранной технологии и технических средств для прокладки нефтепровода через автомобильную дорогу.

При прокладке магистральных трубопроводов под автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями и другими препятствиями возможны два основных способа производства работ – открытый и закрытый.
При открытом требуется разрытие траншеи поперек дороги с повреждением дорожного покрытия и нарушением интенсивности движения транспорта на период строительства. Все это, естественно, сопряжено с удорожанием работ, так как возникает необходимость восстановления дорожного покрытия и элементов благоустройства в месте прохода.

Рабочий процесс экскаватора состоит из следующих операций:рабочего хода (копания) ковша;поворота стрелы и выгрузки ковша;холостого (обратного) хода ковша и перемещения самого экскаватора по мере разработки траншеи.Рабочее, силовое и вспомогательное оборудование, основная часть трансмиссии, механизмы управления, а также кузов экскаватора расположены на платформе. Она опирается на ходовую часть экскаватора при помощи опорно-поворотного устройства и может поворачиваться в горизонтальной плоскости.По конструкции ходового оборудования экскаваторы, применяемые для строительства магистральных трубопроводов, разделяются на: гусеничные, на специальном шасси, на базе трактора или автомобиля, пневмоколесные, по силовому оборудованию - на дизельные и комбинированные: дизель-электрические и дизель-гидравлические.Главным параметром экскаватора принят объем его ковша. Объем ковша современных экскаваторов, используемых при строительстве трубопроводов варьируется от 0,5 до 3,5 м3.Одноковшовые экскаваторы общестроительного назначения получили название универсальных потому, что кроме рытья траншей и котлованов ими при соответствующем переоборудовании производят погрузочно-разгрузочные и монтажные работы, забивку свай, корчевку леса, рыхление мерзлоты, трамбовку, планировку и многие другие работы. Для этого одноковшовые строительные экскаваторы снабжаются сменным рабочим оборудованием. Под сменным рабочим оборудованием подразумеваются те части экскаватора, посредством которых производятся копание и рыхление грунта, подъем грузов, зачерпывание и перегрузка сыпучих материалов и т.д.Одноковшовый экскаватор, являясь по существу универсальной землеройной машиной, малопроизводителен при разработке многокилометровых траншей, служащих для укладки магистральных трубопроводов. Для этой цели необходимы специализированные машины непрерывного действия. К таким машинам относятся цепные и роторные траншейные экскаваторы, составляющие класс многоковшовых экскаваторов.Цепной траншейный экскаватор - самоходная землеройная машина непрерывного действия, снабженная рабочим органом в виде бесконечной цепи с навешенными на нее на определенном расстоянии друг от друга ковшами.Ковшовая цепь монтируется на специальной наклонной или вертикальной подъемной раме, расположенной в задней части тягача.В связи с тем, что цепные экскаваторы имеют меньшую производительность и надежность, а также менее маневренны в рабочем положении по сравнению с роторными траншейными экскаваторами, они не нашли применения при строительстве магистральных трубопроводов.Роторным траншейным экскаватором называется самоходная землеройная машина, оснащенная рабочим органом в виде жесткого колеса (ротора) с расположенными по его периметру ковшами и предназначенная для рытья траншей определенного профиля.Роторные траншейные экскаваторы благодаря жесткой конструкции своего рабочего органа способны разрабатывать более плотные грунты (например, разборную скалу), чем цепные.Роторный траншейный экскаватор формирует траншею прямоугольного сечения с вертикальными стенками; при оснащении его рабочего органа двумя наклоненными ножами-откосниками может разрабатывать траншею трапецеидального сечения. Производительность экскаваторов этого типа (при одних и тех же размерах траншеи и одинаковой установленной мощности двигателя) в два раза выше производительности цепных и в пять-шесть раз выше производительности одноковшовых экскаваторов.Рис.1. Одноковшовый экскаватор Hitachi ZAXIS 350K Машины  и  оборудование  для  бестраншейной  прокладки  нефтепроводовБестраншейная прокладка путём гидростатического прокола грунтаДля осуществления прокола грунта используются пневмопробойники, компрессорная станция и комплект вспомогательного оборудования. Это оборудование выпускается различными фирмами: Wermeer, Tracto-Tehnik, ПО «Полёт», «Комбест» (Россия), ПО «Строймаш» (г. Минск, Беларусь) Одесский завод «СОМ». Для работы пневмопробойников необходима передвижная либо стационарная компрессорная станция, обеспечивающая подачу сжатого воздуха давлением 0,6 Мпа. Расход воздуха при этом должен обеспечиваться от 1,5 м³/мин до 7,5 м³/мин. Также требуется для каждого диаметра прокаладываемого трубопровода свой пробойник или их ряд для поэтапного расширения диаметра скважины. Одним из недостатков этой технологии является возможность отклонения от заданного курса в случае встречи пробойника с препятствием. Чтобы исключить в этом случае потерю пробойников, их выпускают реверсивным. А такие, как «Белл» (США) и Tracto-Tehnik выпускают их управляемыми, которые способны следовать курсу, подобно установкам направленного бурения.Гидростатические установки для продавливания труб выпускают фирмы ЗАО «АВА Гидросистемы» и «Wermeer». Такие машины используют при прокладке трубопроводов набор штанг, обычно жестко соединяемых одна с другой, с помощью которых производят предварительную проходку («прокол») участка, через которую протаскивают трубу с одновременным расширением скважины до необходимого диаметра.Необходимая длина предварительного прокола достигается путём движения «вперёд-назад» механизма захвата штанг. Обратным ходом осуществляется расширение скважины конусным расширителем и протаскивание трубы. Если требуется прокладка труб больших диаметров то операцию по расширению скважины производят за несколько проходов расширителей с поэтапным увеличением их диаметров на 40 мм или больше, если того позволяют грунтовые условия.Рис. 2. Этап расширения скважины с одновременным протаскиванием трубыМетод горизонтально направленного буренияИспользование специальной установки позволяет пробуривать насквозь участок грунта любой плотности и твердости, не повреждая верхний слой дорожного покрытия или почвы. Такой переход методом ГНБ возможен только при помощи спецтехники – одной из выпускаемых НПК «Гидрофоб РСМ» буровых установок (рис. 3).    Рис. 3. Установка УГНБ-4Прокладка трубопроводов бестраншейным способом предполагает последовательное выполнение следующих этапов работ.    • Подготовительный этап и анализ грунта.    • Создание пилотной скважины.    • Увеличение диаметра скважины.    • Прокладка труб.    • Завершение работ.Прокладка любых трубопроводов всегда начинается с бурения пилотной скважины. Для ее создания используется установка и инструмент для бурения горизонтальных скважин. Оборудование, разработанное НПК «Гидрофоб», снабжено буровой головкой с излучателем.     Управлять движением головки не сложно – рабочая головка соединена буровой штангой, менять положение и направление которой может оператор, обслуживающий установку. Буровая штанга – это металлическая труба длиной до 3 метров и диаметром от 60 до 80 мм. По мере продвижения буровой головки в заданном направлении штанги последовательно вкручиваются одна в другую до достижения требуемой длины скважины.     Главная задача этого этапа работ – четко пройти по траектории, предусмотренной проектом и пробурить скважину в обозначенном инженерами месте. Направленное бурение потому и получило свое название, что процессом можно легко управлять и контролировать каждый шаг прохождения инструмента по грунту. Возможным такой контроль стал благодаря встроенному в корпус буровой головки передатчику, передающему сигнал специальному локатору. При появлении на мониторе оператора информации об отклонении от заданного курса он тут же несколькими простыми манипуляциями возвращает штангу с головкой на нужное направление. Поскольку технология бурения предполагает разрушение породы и грунта, то для предотвращения обвалов, обрушения созданной скважины и продления рабочего ресурса инструмента используется буровой раствор – бентонит.  По завершении работ по бурению пилотной скважины необходимо расширить созданную скважину до требуемого размера. На этом этапе главным рабочим элементом становится расширитель. Расширитель протягивают по направлению к буровой установке – с обратной стороны скважины к её началу. Во время протягивания расширитель вращается, срезая слои грунта и породы и одновременно расширяя скважину.