Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

ТАБЛИЦА 4.22

Классификация болот по проходимости

Типы болотных микроландшафтов

Типы болот по проходимости

при слабом увлажне1ши

при сильно.ч увлажнении

Лесные верховые всех типов I II

Моховые сфагново-кустарничковые

Мохово-лесные переходные и верховые всех пшов

Травяные вейчиково-осоковые и осоковые

Травяпо-моховые низинные всех типов и переходные осоково-сфагаовые

Моховые гипново-осоковые, сфагаово-пуншцевые и сфагаово-кустарничково-пушицевые

Лесные еловые и березовые I Щ

Кустарничковые, кустарничково-осоковые и кустар-ничково-осоково-гипновыо

Травяные осоково-пушицевые и пушицевые (верховые)

Лесные сосново-березово-осоково-сфагаовые II II

Лесные сосново-березово-гипновые и сосново-осоко- II III

во-сфагаовые

Травяно-лесные низинные всех типов, кустарничковые ивовые и кустарничково-тростниково-осоко-вые

Травяные тростниково-осоковые и пушицевые (низинные)

Травяно-моховые пушицево-сфагаовые (переходные)

Лесные черноольховые III Щ

Травяные хвощовые, вахтовые, тростниковые и шейхцериевые

Травяно-моховые шейхцериево-сфагнрвые (переходные и Верховые)

Моховые гипновые

Комплексы

(ГГИ, Ленинград). Результаты большого объема натурных исследований проходимости болот гусеничной техникой в различное время года были обобщены и изданы. По заданию Гипроспецгаза ГГИ в 1962-1963 гг. уточнял и корректировал болотные микроландшафты по проходимости существующей отечественной строительной техникой. Кроме того, было выявлено, что на отдельных микроландшафтах в зависимости от обводненности проходимость болота в различное время года может меняться. Микроландшафт болота определяется в процессе изысканий.

Объем и методика изысканий переходов. На стадии ТЭО на основе картографических и фондовых материалов, справочных источников производятся рекогносцировочные изыскания переходов через значительные массивы болот. Отдельные переходы через болота мало!] глубины и небольшой протяженности входят в линейную часть газопровода, и изыскания по ним ведутся в общем порядке. В задачу рекогносцировочных изысканий заболоченных участков входят:

- установление общей протяженности пересекаемых болот по тому или иному варианту трассы;

- рассмотрение возможных конструкций укладки трубопровода на переходе через болота с учетом основного вида укладки трубопровода по всей трассе.

Широкое использование материалов аэрофотосъемки масштабов 1 : 25 ООО я крупнее дает возможность в сочетании с визуальным обследованием ключевых участков определить тип болот по проходимости, среднюю глубину торфяной залежи и ориентировочное значение уклонов поверхности болота.

На стадии технического проекта проводятся изыскания по конкурирующим вариантам трассы в пределах заболочепного массива с выбором оптимального перехода; С исходным материалами, проработанными камерально и дополненными воздушной рекогносцировкой, приступают к полевым работам. Одновременно с согласованием в заинтересованных организациях трассы трубопровода необходимо получить все сведения по осушению, торфоразведке и т. п., касающиеся участков болот, попадающих в створ перехода.

Полевые инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания заключаются в определении границ перехода с учетом паиболее неблагоприятного периода года; уточнении типа болота по проходимости (по микроландшафту) и сплошности торфяной залежи; установлении характеристик грунтов, подстнлаюпщх торфяную залежь; определении степени разложения торфа; установлении гидрогеологического режима болота или болотного массива.

Болотный мпкроландшафт является показателем типа болота. По описанию болота и фотоэталопу выделяются соответствующие участки перехода. Мощность торфяной залежи и ее сплошность определяются проходкой сква-жпн с послойным их описанием. Расстояние между скважинами определяется выдержанностью залежей. Глубина скважип должна быть не менее 3 м п обеспечивать вскрытие плотпого минерального грунта на 0,5-1,0 м. Одновременно с бурением скважин на болотах с однообразным микроландшафтом ведется зондирование щупом или специальным буром малого диаметра. В целях выбора оптимального по глубине и протяженности перехода через болота могут исследоваться одновременно несколько параллельных створов. Если буревиеи установлено, что по всей мощности залежи до минерального дна отсутствуют прослойки сапропеля или воды, а также если сплошность торфа не нарушена до глубины 4,0 м или залежь подстилается сапропелями малой мощности (до 10-15% от мощности торфа), то эти болота могут быть отнесены к оптимальным вариантам. Из скважип отбираются для лабораторных испытаний по два-три монолита на кангдый участок болотного лгакроландшафта. В полевых условиях определяется степень разложения и влажности торфа.

На стадии рабочих чертежей проводятся окончательные изыскания по створу перехода через болота. При этом независимо от конструкции перехода, утвержденной на стадии технического проекта, подлежат уточнению протяженность болота по границам нулевой глубины; тип болота по проходимости; мощность торфяной залежи.

В зависимости от типа укладки трубопровода на переходе через болото требуется различный объем окончательных исходных данных. При подземной укладке определяются:

- степень разложения торфа (по визуальным признакам), влияющая на величину откосов траншей;

- коэффициент фильтрации (по табличным данным, в зависимости от Степени разложения торфа) для проектирования дренажных мероприятий;

- амплитуда колебаний уровней грунтовых вод (путем замера максимальных и минимальных уровней, желательно в характерные периоды года) и наличие ближайших водотоков для определения воз»южности применения Метода Сплава при протаскивании трубопровода либо решенпя вопросов водоотвода;

- качественная характеристика подстилающих минеральных грунтов. На болотах I и II типов при "Залегании до глубины 2 м минеральные грунты Могут быть использованы как основание трубопровода или балластирующий Материал при обратной засыпке. На болотах III типа, на которых трубопровод

рекомендуется укладывать на минеральное дно, необходимо иметь характеристику подстилающих грунтов по несущей способности, объемной массе степени минерализации санропелей и т. д.

Буренпс скважин производится по створу перехода с шагом не менее 50 ы с заглублением в подстилающие грунты не менее 1 м.

При наземной укладке помимо всех перечисленных выше характеристик в результате инженерных изысканий необходимо иметь несколько гидрологи-чоских показателей, таких как поперечный уклон болота на полосе шириной ио 100 м в обе стороны от оси трубопровода, модуль стока в пределах болота, максимальный расход воды в паводок для расчета водонронусков под трубопроводом. Прп надземной укладке трубопроводов больших диаметров с компенсационными устройствами требуется бурение скважин по разбитому в натуре створу с заглублением в подстилающие грунты не менее чем на 2 м. При укладке трубопровода в насыни для определения типа болота применяется классификация проф. К. С. Ордуянца с обязательным определением степени разложения и консистенции торфа, а также отметки стояния паводковых вод 5%-ной обеспеченности. Особое внимание при данной конструкции перехода уделяется поиску карьеров качественных и близко расположенных грунтов для отсыпки насыпей.

В процессе нолевых изысканий помимо отбора проб грунтов ведется отбор проб воды на химический анализ для определения ее агрессивности по отношению к бетону. С больптм успехо.м при исследовании переходов через заболоченные массивы кроме аэрофотосъемки используются геофизические способы. Отчетные .материалы, включая графические приложения, оформляются соответственно стадии изысканий по аналогии с переходами через водные преграды.

Особенности линейных изысканий на участках многолетнемерзлых грунтов, пустынь, горной местности. Одной из основных особенностей линейных изысканий трасс трубопроводов в сложных природных условиях является трудность всесторонней оценки возможных вариантов проложения трассы и выбора оптимального из них. Необходимость применения новых методов изысканий и проектирования, позволяющих быстро и с минимальны.ми затратами определять оптимальный вариант, отчетливо проявляется в зоне многолетней мерзлоты, так как в этом случае наряду с экономически.ми факторами первостепенное значение имеет необходимость обеспечения высокой надежности сооружения в крайне сложных природно-климатических и ипженерно-гсокриологических условиях.

Участки на многолетне.мор злых грунтах. Оптимальность прокладки трубопроводов на участках раснространения многолет-Heii мор,злоти определяется кроме общих для всех трубопроводов еще рядом существенных факторов. Мерзлотные проявления, зависящие от условий зале-гантгя и мощности деятельного слоя, температурного режима, гранулометрического состава и льдистости грунтов, для трубопроводного строительства опасны с точки зрения пучинистости и просадочности грунтов, солифлюкциоп-ных процессов, морозобойного трещинообразования, наледеобразования и т. д. Даже простой перечень показателей, необходимых для оценки и прогнозирования условий прокладки трубопровода на рассматриваемых участках, свидетельствует о сложности решения этой задачи. Помимо общего геологического строения района требуется охарактеризовать в пределах полосы трассы:

- площадное распространение многолетнемерзлых и талых грунтов;

- мощность многолетнемерзлых грунтов и вертикальное строение мерзлой толщи до глубин, характеризующих термоактипную зону влпяпия магистрального трубопровода;

- температурный режим грунтов;

- геокриологические процессы и явления с прогнозсм их развития;

- физические, теплофизические и механические свойства грунтов. Установить и детально изучить комплекс параметров, которые позволили

бы определить наличие и интенсивность большинства мерзлотных явлений нри одноразовых непродолжительных по времени изысканиях в условиях трассы значительной протяженности, практически невозможно, учитывая

что при этом следует исходить из наиболее неблагоприятных сочетаний климатических условий и изменений, которые произойдут по трассе вследствие вырубки леса, срезки мха и других нарушений поверхности.

В основу инженерно-геологических изысканий для технического проекта магистральных трубопроводов должен быть положен в данном случае метод ландшафтного районирования вариантов трассы и определения инженерно-геологических мерзлотных условий выделенных ландшафтных подразделений с тщательной предполевой проработкой материалов по району строительства. Обычно -карта ландшафтного районирования составляется в масштабе не мельче 1 : 100 ООО, при этом в качестве рабочих материалов прп изысканиях используются плановые аэрофотоматериалы масштаба не мельче 1 : 60 ООО. Каждое ландшафтное подразделение должно быть охарактеризовано в пределах нолосгл трассы шириной не менее 4 км (по 2 км вправо и влево от оси трассы). При этом должны быть получены данные буровых работ в наиболее характерных точках подразделения с учето.м результатов геофизических работ и ландшафтного обследования.

Прогнозирование температурного рен{има грунтов ведется с учето.м наиболее характерных условий каждого инженерно-геологического подразделения в зоне теплового влияния проектируемого трубопровода нри эксплуатации для различнглх способов прокладки, обеспечивающих устойчивость сооружения в пределах данного подразделения. Объемы изысканий, необходимых для детального обоснования каждого из возможных способов прокладки трубопровода, различны. Для научно обоснованного подхода к выбору оптимального варианта трассы па характерных но ландшафтным признакам участках с различными но просадочности грунтами П. П. Бородавкиным и Р. Э. Фриманом с использованием класс11фикаций А. Л. Ястребова и И. Е. Духина разработана и предложена таблица (табл. 4.23), в которой исходя нз прогноза развития учтены возможные мерзлотные процессы. На основании этих данных .можно на начальной стадии изысканий задаться оптимальным способом прокладки газопровода и определить объем ипженерных изысканий на отдельных участках, получить наиболее целесообразное проложение трассы.

Учет всей суммы факторов, влияющих па выбор онтпмальной трассы, в TOJt числе и конструкции трубопровода, может быть выполнен только на основе [нирокого применения .математических методов, ЭВМ и аэрофото-методов. По содержанию и объему инженерно-изыскательские исследования при применении ЭВМ существенно отличаются от обычного способа вглбора оптимальных вариантов трассы [14]. Это в значительной мере зависит также от стадии проектирования и реальных воз.можностей получения информации в заданные сроки.

Как ука.зывалось выше, в зоне распространения многолетне!! мерзлоты к неблагоприятным относятся участки с активными геокриологическими про-пессами и явлениями, бугристые торфяники, склоны с возможными возникновениями солифлюкции. С другой стороны, к более благоприятным относятся участки распространения талых, скальных, нолускальных, гравипно-галеч-нпковых, обломочных грунтов,, участки с наименьшей суммарной влажностью (льдистостью), с минимальным глубинами сезонного оттаивания.

Исходя из методики со.здания цифровой модели местности можно дифференцированно оценить пересекаемую территорию по инженерно-геокрпологи-ческим признакам, что позволит нри машинной оптимизации трасс выявить конкурентоспособные направления. Более того, с учетом данных приведенной таблицы нри назначении способов прокладки газопровода на отдельных участках можно учесть особенности температурного режима сооружения как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Порядок производства инженерно-геологических изысканий для строительства магистральных трубопроводов в районах распространения многолет-Heii мер,злоты по выбранному оптимальному направлению регламентируется рядом официальных дОг!уиентов: PGH 36-70 [22], РСН 31-69 [21] и PGH 37 70 [23]. Одновременно с этими специальными нормативами для руководства при работе в рассматриваемых районах является обязательным СНиП II-Б.6-66 [28], на основании которого принимаются наименование видов

ТАБЛИЦА 4.23

Рекомендусмыо способы прокладки газопровода в районах

многолетней мерзлоты

Тип участка по сложности инженерно-геокриологических условий, группы типов местности, категории грунтов по просадочности

Режим эксплуатации участка

«горячий»

«теплый»

«холодный»

Нормальный. Мерзлые грунты I категорий (непросадочные при оттаивании либо дающие незначительную равномерную осадку):

речные террасы, залесенная пойма болота в менадуречьях, нащпойменные террасы

Сложный. Тундровые и лесотундровые плохо дренированные местности. Мерзлые грунты II категории (мало-просадочныс, дающце равномерную осадку до 10% от мопщости оттаявшего слоя)

Особо сложный. Бугристые и плоские торфяники, склоны с развитием солифлюк-ционных процессов. Мерзлые грутггы III категории (льдонасыщенные, даюгцие неравномерпую осадку 10-40% мощности оттаявшего слоя). Мерзлые грунты IV категорш! (содержат крупные включения подземного льда, при протаи-вании образуются термокарсты и провалы)

Подземная и надземная Подводная с пригрузкой и в насыпи

Надземная яа свайных и поверхностных опорах

Надземная на свайных опорах

Надзешая и наземная с теплоизоляцией и с обвалованием

Надземная на свайных и поверхностных опорах

Наземная без обвалования и подземная

Наземная с теплоизоляцией и обва-

ловахшем

мерзлых грунтов, их номенклатура, подразделяются грунтовые воды зоны многолетней мерзлоты.

В связи с ответственностью и решающим значением инженерно-геологические изыскания под сооружения на лшоголетней .мерзлоте выполняются не менее чем в две стадии: технический проект и рабочие чертежи. В техническом задании на изыскания трубопровода обязательно должны быть указаны: его назначение; тепловой режим транспортируемого продукта по длине трубопровода; физические и теплофизические характеристики транспортируемого продукта; характеристики нагрузок на грунт при соответствующих способах прокладки; допустимые уклоны рельефа; ширина полосы трассы магистрального трубопровода, подлежащая исследованиям исходя из числа ниток трубопровода. Для изысканий, дополнительно выполняемых на стадии рабочих чертежей, должны быть уточнены: способы прокладки магистрального трубопровода по участкам трассы и через водные преграды; тепловые характеристики транспортируемого продукта во времени по длине трубопровода

с учетом способов прокладки последнего; нагрузка трубопровода на грунты в зависимости от принятых способов прокладки, а также предъявлены особые требования по определению дополпительных характеристик грунтов и прове-епию специальных видов мерзлотных исследований.

На стадии технического проекта задача.\ш инжеперпо-геологических лппейных изысканий в районах распространенпя многолетней мерзлоты являются общая инженерно-геологическая оценка участков прохождения трассы, обследование вариантов трассы и выбор оптимального из них, установление геокриологических условии по предлагаемому варианту трассы. Выше уже была описана рекомендуемая методика выбора оптимального варианта трассы, проходящей по районам \шоголетнеи мерзлоты.

Аэровизуальное и наземное дешифрирование вариантов трассы производится в соответствии с РСН 31-69 и РСН 36-70. По материалам дешифрирования .местности выполняется улучшающая корректировка вариантов трассы, составляется карта ландшафтного районирования последних в масштабе не мельче 1 : 100 ООО и пояснительная записка к ней. На этой карте с учетом неблагоприятных и благоприятных участков наносится рекомендуемый вариант трассы трубопровода. Каждое ландшафтное подразделение должно быть охарактеризовано в пределах полосы трассы шириной 4 км (по 2 км вправо и влево от оси). Сведения, пол5ченные при буровых работах в наиболее характерных точках, экстраполируются на соответствующпе ландшафтные подразделения с учетом результатов геофизических работ и маршрутного обследования. Места заложения выработок, их глубина, объем геофизических исследований, маршруты натурного обследования определяются заданиями изыскательским подраздоленпям, составляомылга в соответствии с детальностью полученных в предполевой период материалов, особенностями рййона и проектируемого трубопровода. При этом скважины задаются, как правило, на глубину распространения годовых колебаний температуры в данном районе, но не менее 3-4 м.

Цель полевых работ - определение литологического состава грунтов, уточнение контуров по оси трассы мерзлых и талых грунтов, определение криогенных текстур, определение гидрогеологических условий, отбор образцов грунтов для определения основных фпзико-механических характеристик, а также дополнительно суммарной влажности (суммарной льдистости), объемной массы скелета, относительного сжатия мерзлого грунта при переходе в талое состояние, засоленности, а также характеристик для расчетов, связанных с прочностью и устойчивостью мерзлых грунтов как оснований.

Одним из наиболее сложных моментов является прогнозирование температурного режима мерзлых грунтов с учетом взаимодействия их с проектируемым сооружением. Методика прогнозирования изложена в соответствующей специальной литературе.

Настадии рабочих чертежей изыскания выполняются в объеме, необходимом для получения исходных данных при рабочем проектировании на конкретных участках в зависимости от принятого способа прокладки трубопровода. По оси трубопровода производится ландшафтное районирование в полосе шириной до 500 м. По оси трассы выполняется электропрофплирование для определения точного положения границ между участками распространения талых и многолетнемерзлых грунтов, а также бурятся скважины. Среднее расстояние между ними принимается 300 м, но шаг сужается в зависимости от сложности геокриологических условий. Глубина скважин задается дифференцированно по участкам в зависимости от способа прокладки проектируемого трубопровода на этих участках по техническому проекту и с учетом прогнозируемого термического режима грунтов в процессе эксплуатации проектируемого объекта.

Прп подземной прокладке трубопровода, пазомпоп или надзеотон в насыпи Гглубина выработок задается с таким расчетом, чтобы на 5-10 м превысить глубину прогнозируемого оттаивания, по не .менее чем па глубину годовых колебаний температуры в грунтах. При прокладке трубопровода надзеото па опорах глубина скважин на 3-5 м должна превышать нпз запроектированных опор и быть не менее глубины распространения годовых