Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Совершенствование методов капитального ремонта магистральных газопроводов в сложных природно-климатических условиях - актуальная задача отрасли 13
1.1. Современные методы обеспечения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов путем своевременного проведения ремонтно-восстановительных работ 13
1.2. Анализ технического состояния участков магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности 23
1.3. Классификация критериев вывода участков магистральных газопроводов в ремонт в обводненной и заболоченной местности с учетом напряженно-деформированного состояния 36
1.4. Определение организационно-технологических методов и средств производства ремонтно-восстановительных работ на участках магистральных газопроводов в сложных природно- климатических условиях 55
Глава 2. Исследование и разработка организационно-технологических процессов производства строительно-монтажных работ на всплывших и оголенных участках магистральных газопроводов при капитальном ремонте 67
2.1. Постановка задачи проектирования производства строительно-монтажных работ в обводненной и заболоченной местности 67
2.2. Разработка типовых организационно-технологических схем производства ремонтных работ на всплывших и оголенных участках магистральных газопроводов 71
2.3. Исследование методов укладки магистрального газопровода на проектные отметки в обводненной и заболоченной местности с использованием естественного упругого изгиба трубопровода . 84
2.4. Исследование и разработка методов защиты участков магистральных газопроводов от механических повреждений и эрозионных воздействий 95
Глава 3. Исследование и разработка конструктивных решений по обеспечению устойчивого положения магистральных газопроводов на проектных отметках в обводненной и заболоченной местности 131
3.1. Концепция использования конструктивных элементов для балластировки участков магистральных газопроводов 131
3.2. Разработка методов и конструктивных элементов для обеспечения устойчивости участков магистральных газопроводов против всплытия 152
3.3. Разработка комбинированного метода балластировки участков магистральных газопроводов 156
3.4. Разработка методики расчета технико-экономических показателей использования конструктивных элементов для балластировки участков магистральных газопроводов 163
Глава 4. Исследование и разработка организационно-технологических решений по сооружению газопроводов в обводненной и заболоченной местности с учетом сезонности выполнения строительно-монтажных работ 176
4.1. Анализ организационно-технологических методов сооружения газопроводов в зимний и летний период производства строительно-монтажных работ 176
4.2. Разработка технологических решений и методов производства строительно-монтажных работ в обводненной и заболоченной 189
4.3. Разработка эффективных организационно-технологических методов производства строительно-монтажных работ в различные периоды 216
Глава 5. Исследование и разработка технологических решений по инженерной подготовке участка магистрального газопровода к капитальному ремонту в сложных природно-климатических условиях .
5.1. Основные принципы сооружения временных технологических проездов в обводненной и заболоченной местности
5.2. Исследование и разработка конструктивных решений при
сооружении временных технологических проездов
5.3. Разработка организационно-технологических процессов сооружения временных технологических проездов
5.4. Исследование организации и технологии производства строительно-монтажных работ при сооружении временных технологических проездов колейного типа
Глава 6. Разработка методов анализа технико-экономических показателей выборочного ремонта участков магистральных газопроводов в сложных природно-климатических условиях 262
6.1. Статистический анализ темпов капитального ремонта участков магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности 262
6.2. Определение очередности и продолжительности выполнения ремонтно-восстановительных работ на магистральных газопроводах в сложных природно-климатических условиях 269
6.3. Разработка методов оценки технико-экономических показателей выполнения работ по капитальному ремонту участков магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности 229
Выводы 303
Литература
- Современные методы обеспечения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов путем своевременного проведения ремонтно-восстановительных работ
- Постановка задачи проектирования производства строительно-монтажных работ в обводненной и заболоченной местности
- Концепция использования конструктивных элементов для балластировки участков магистральных газопроводов
- Анализ организационно-технологических методов сооружения газопроводов в зимний и летний период производства строительно-монтажных работ
Введение к работе
Актуальность темы. Трубопроводный транспорт является важнейшим и наиболее ответственным звеном в системе обеспечения природным газом потребителей в России и за ее пределами. ОАО "Газпром" эксплуатирует крупнейшую в мире систему транспортировки газа от газовых промыслов к потребителям. Экспорт газа осуществляется в 6 стран СНГ и Балтии, 19 стран Западной Европы и Турцию. Основные потоки газа берут начало от месторождений, находящихся в северной части Западной Сибири. Здесь расположены крупнейшие месторождения: Уренгойское, Медвежье, Ямбургское, Заполярное и др. с общим объемом добычи 480 млрд. м3 в год. Энергетической стратегией России на период до 2010 г. предусматривается добыча газа в объеме 530 млрд. м в год и выше. При этом главной задачей газотранспортных организаций ОАО "Газпром", осуществляющих эксплуатацию магистральных газопроводов (МГ) в различных природно-климатических условиях, является обеспечение их надежной работы и поставки запланированных объемов газа отечественным и зарубежным потребителям.
Транспортировка газа осуществляется по МГ диаметром до 1420 мм под давлением 5,5 ч- 7,5 МПа. Суммарная протяженность МГ различных диаметров, эксплуатируемых в условиях обводненной и заболоченной местности, составляет почти 1/3 от протяженности всей системы МГ, а протяженность МГ диаметром 1420 мм составляет более половины (55%). Первые МГ были введены в эксплуатацию более 50 лет назад и к настоящему времени износ основных фондов привел к снижению технически возможной производительности единой системы газоснабжения (ЕСГ). Кроме того, уровень технического состояния МГ данных регионов заметно снизился по причинам естественного старения труб, развития процессов общей коррозии и
стресс-коррозии, а также снижения качества полимерного пленочного изоляционного покрытия, которое после 12-15 лет эксплуатации практически утрачивает свои защитные свойства.
Одной из острейших проблем, влияющих на производительность и надежность ЕСГ, является эксплуатация МГ с пониженным по сравнению с проектным рабочим давлением. Даже при снижении рабочего давления число отказов на отдельных участках линейной части МГ остается высоким. Протяженность участков МГ, работающих на пониженном рабочем давлении в обводненной и заболоченной местности, составляет около 4,0 тыс. км. Без проведения своевременных ремонтных работ протяженность таких участков будет соответственно возрастать.
Другой, не менее важной проблемой, требующей безотлагательного решения, является нарушение проектного положения МГ вследствие потери устойчивости при эксплуатации в обводненной и заболоченной местности, что приводит к образованию многочисленных выпученных арок, всплывших и оголенных участков газопроводов.
Традиционные методы технологии и организации производства ремонтных работ, связанные с переукладкой участков газопроводов, являются не эффективными. Они не обеспечивают выполнение капитального ремонта в установленные сроки.
Выполнение ремонтно-восстановительных работ на линейной части МГ в обводненной и заболоченной местности значительно осложняется необходимостью реализации целого комплекса дорогостоящих и трудоемких мероприятий по засыпке, обвалованию и балластировке участков, потерявших устойчивое положение; разработке и содержанию карьеров минерального грунта и его доставке к месту проведения работ; сооружению временных технологических проездов, противоэрозионной защите.
В этой связи разработка методов и организационно-технологических процессов ремонта, обеспечивающих повышение эффективности производства строительно-монтажных работ на линейной части МГ в обводненной и заболоченной местности, является актуальной темой диссертационного исследования.
Исследования проводились в соответствии со следующими приоритетными направлениями развития науки и техники: научно-техническая программа ОАО "Газпром" по внедрению новых методов и средств ремонта дефектных участков магистральных газопроводов по результатам диагностического обследования от 10.09.98; программа по ремонту изоляционных покрытий магистральных газопроводов ОАО "Газпром" на 2004 г- 2010 гг. от 20.08.03.; программа ООО "Тюментрансгаз" по ликвидации всплывших в результате потери продольной устойчивости участков и обеспечения проектного положения газопроводов от 21.02.03.; программа ОАО "Спецгазавтотранс" по внедрению новой техники, технологий и материалов для выполнения капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности в 2003 -^ 2005 гг. от 30.10.03.; программа ООО «Сургутгазпром» по ликвидации всплывших и оголенных участков газопроводов от 16.08.05.
Цель диссертационной работы - разработка и экспериментально-теоретическое обоснование высокоэффективных методов и организационно-технологических процессов капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов в обводненной и заболоченной местности.
Основные задачи исследования:
- обоснование организационно-технологических методов ремонта газопроводов, обеспечивающие наибольшую эффективность производства строительно-монтажных работ в обводненной и заболоченной местности;
- разработка высокоэффективных методов ликвидации всплывших и
оголенных участков газопроводов путем совершенствования технологических
процессов выполнения ремонтно-восстановительных работ;
- теоретическое и экспериментальное обоснование методов обеспечения
устойчивости газопроводов против всплытия с учетом технологических
решений и конструктивных элементов балластировки трубопроводов;
- разработка организационно-технологических методов сооружения
газопроводов в обводненной и заболоченной местности с учетом сезонности
производства строительно-монтажных работ;
- обоснование и разработка методов инженерной подготовки участков
газопроводов к капитальному ремонту в сложных природно-климатических
условиях на основе технологических процессов и конструктивных решений по
строительству временных технологических проездов;
- разработка методов планирования капитального ремонта линейной части
газопроводов в обводненной и заболоченной местности;
- анализ технико-экономических показателей капитального ремонта
газопроводов различными методами с оценкой эффективности производства
ремонтно-восстановительных работ.
Научная новизна полученных результатов заключается в комплексном подходе в решении проблем капитального ремонта участков линейной части МГ в заболоченной местности, начиная с организационно-технической подготовки к производству работ и заканчивая определением технико-экономических показателей выполнения различных технологических операций при ремонте трубопроводов.
Выполненные исследования методов и технологических процессов ремонта линейной части МГ в обводненной и заболоченной местности позволили научно обосновать организационно-технологические схемы производства ремонтно-восстановительных работ на всплывших и оголенных
участках газопроводов. Для обеспечения устойчивого положения участков МГ против всплытия разработаны технологии и конструктивные элементы балластировки газопроводов, обоснованы оптимальные области их применения.
Установлено, что выборочный метод ремонта участков МГ по результатам внутритрубной дефектоскопии должен стать определяющим для условий обводненной и заболоченной местности Крайнего Севера и Западной Сибири. Обоснованы рациональные методы и средства выборочного ремонта дефектов различных типов, разработана математическая модель и методика определения минимального количества бригад при выборочном ремонте МГ в заболоченной местности.
Анализ различных типов временных технологических проездов, применяемых при строительстве и ремонте МГ в заболоченной местности, позволил разработать и внедрить конструкцию временного технологического проезда колейного типа с покрытием из сборно-разборных щитов, позволяющую значительно повысить эффективность производства строительно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ. Определены технико-экономические показатели и области применения временных технологических проездов различных типов.
Впервые разработана методика оптимального планирования и очередности капитального ремонта участков МГ в сложных природно-климатических условиях, предусматривающая разработку и реализацию производственных программ, учитывающих оптимальное распределение ресурсов ремонтных организаций в течение всего года и обеспечивающих их выполнение в установленные сроки. Кроме того, впервые в отечественной практике разработаны укрупненные нормативы стоимости капитального ремонта газопроводов в обводненной и заболоченной местности с использованием различных методов ремонта.
Защищаемые положения.
1. Научное обоснование методов и технологических процессов
производства ремонтно-восстановительных работ на всплывших и оголенных
участках МГ, позволяющих обеспечить высокие темпы и качество ремонта при
действующих нормах ресурсного оснащения строительно-монтажных
организаций.
2. Экспериментально-теоретическое обоснование методов реализации
технологических процессов обеспечения устойчивого положения участков МГ
против всплытия с использованием разработанных конструктивных элементов
(различных типов утяжеляющих грузов и полимерконтейнерных
балластирующих устройств), а также комбинированного способа закрепления
МГ на проектных отметках.
Теоретическое обоснование организационно-технологических решений по выборочному ремонту участков линейной части МГ с учетом рациональных методов и средств производства ремонтных работ.
Научно-техническое обоснование новых конструктивных решений и организационно-технологических мероприятий по строительству временных технологических проездов для транспортного обеспечения производства работ при капитальном ремонте участков МГ в сложных гидрогеологических условиях.
Методика оптимизации календарного планирования и очередности капитального ремонта участков линейной части МГ в сложных природно-климатических условиях, обеспечивающая равномерное распределение ресурсов ремонтных организаций.
Теоретическое обоснование укрупненных норм стоимости капитального ремонта линейной части, определяющих основные технико-экономические показатели производства ремонтных работ и обеспечивающих эффективное использование материально-технических ресурсов при планировании ремонта газопроводов в различных природно-климатических условиях.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке методических основ, ряда прикладных руководств и нормативных
документов отраслевого и межотраслевого значения, регламентирующих конструктивные решения и организационно-технические мероприятия по строительству и капитальному ремонту линейной части МГ в сложных природно-климатических условиях. Разработанные конструктивные элементы и обоснованные организационно-технологические процессы балластировки газопроводов обеспечивают их устойчивое положение при эксплуатации в обводненной и заболоченной местности.
Методы организационно-технологического проектирования капитального ремонта участков линейной части МГ, конструктивные элементы для обеспечения устойчивого положения МГ на проектных отметках, алгоритмы и методики расчета, обеспечивающие эффективное выполнение строительно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ, использованы функциональными Управлениями, газотранспортными и ремонтными организациями ОАО «Газпром»: ООО «Тюментрансгаз», 000 «Сургутгазпром», 000 «Томсктрансгаз», 000 «Севергазпром», ДОАО «Спецгазавтотранс», ЗАО «Газпромстройинжинириыг». Практическая значимость основных результатов диссертации подтверждена соответствующими актами внедрения.
Разработанные методы оценки технико-экономических показателей выполнения работ по капитальному ремонту участков МГ в обводненной и заболоченной местности послужили основой для составления укрупненных норм стоимости ремонта линейной части МГ, которые являются основным нормативным документом при планировании и производстве ремонтно-восстановительных работ в ОАО "Газпром".
Структура работы. Диссертационная работа включает шесть глав, выводы, библиографический список и приложение. Она изложена на 325 стр. машинописного текста, содержит 71 рисунок и 91 таблицу. Библиографический список состоит из 210 наименований.
Современные методы обеспечения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов путем своевременного проведения ремонтно-восстановительных работ
Проблема обеспечения надежной и безаварийной работы объектов газовой промышленности, включая линейную часть магистральных газопроводов (МГ), с каждым годом приобретает все более важное значение [25, 27, 29, 36, 37,109, 190,191,192,197, 202].
Быстрые темпы освоения новых месторождений газового комплекса приводили к увеличению объемов строительства МГ, которое не всегда отличалось высоким качеством изоляционно-укладочных работ. К тому же отставание ввода средств электрохимзащиты от пуска трубопроводов в эксплуатацию, а также естественный процесс старения изоляционных, особенно пленочных, покрытий приводили к достаточно интенсивным коррозионным процессам на трубопроводах. Обследование изолирующего покрытия труб методом интенсивных измерений (электрометрии) подтверждает их неудовлетворительное состояние, что значительно снижает эксплуатационную надежность и увеличивает расходы на поддержание проектных эксплуатационных параметров газопроводов.
Анализ различных случаев повреждения оборудования и трубопроводов на объектах транспорта газа в отечественной практике показывает, что этому способствует качество эксплуатации (в смысле оптимизации режимов) и технического обслуживания оборудования [78, 124, 210], качество периодического контроля технического состояния объектов во время эксплуатации [9, 23, 34, 42, 87, 98, 99].
Стратегия технического обслуживания и восстановления эксплуатационных параметров трубопроводов, устанавливающая виды, объем и периодичность управляющих воздействий, диктует необходимость:
- всеобъемлющего контроля и поддержания работоспособного состояния основных технологических объектов МГ, обеспечения их использования с заданными или удовлетворительными значениями эксплуатационных параметров в межремонтные периоды;
- оснащения ремонтных и линейно-эксплуатационных организаций машинами, механизмами, оборудованием, приборами и инструментами для проведения высокоэффективного ремонтно-технического обслуживания МГ;
- разработки новых высокопроизводительных технологий проведения ремонтных работ.
В условиях реализации рыночных механизмов хозяйствования первостепенную важность приобретает фактическое снижение затрат на ремонтно-техническое обслуживание газопроводов при одновременном повышении качества и эффективности выполняемых работ. Эти вопросы находят отражение в исследованиях отечественных и зарубежных авторов, специализирующихся в области эксплуатации и ремонта трубопроводов [6, 8, 26,39,40,206].
Ликвидация дефектов на магистральных газопроводах без остановки перекачки транспортируемого продукта. Технология ремонта трубопроводов с помощью патрубков, заполняемых эпоксидной смолой, была разработана компанией British Gas. Она отвечает требованиям владельцев трубопроводов к системам ремонта, которые полностью восстанавливают целостность трубопровода безопасным и экономичным способом [157, 185] при выполнении следующих требований: возможный диаметр труб - от 102 до 1422 мм с максимальным давлением 10 МПа в диапазоне изменения температуры 3-100 С; единая технология ремонтных работ для всех возможных повреждений, включающих коррозию, трещины, вмятины или выбоины, ориентированные как по оси, так и по окружности, а также аномалии кольцевых сварных швов.
Технические условия компании предусматривали создание надежной универсальной системы, которая навсегда исправляла бы следующие дефекты: потери металла; трещины любой длины, максимальная глубина которых составляет 90% , а средняя глубина - 80% от толщины стенки; вмятины глубиной до 9% от диаметра трубы и связанные с ними потери металла; трещины до 12% от толщины стенки; потери металла в кольцевом сварном шве или трещины до 60 % от длины окружности трубы.
Полномасштабные испытания подтвердили применимость этой системы ремонта для ликвидации широкого диапазона дефектов при статических, усталостных и аксиальных нагрузках. Было подтверждено долгосрочное сохранение сцепления эпоксидного раствора с трубой. Многочисленные испытания показали, что коррозия не возникала после трех лет пребывания в соленой воде.
Технология ремонта трубопроводов с помощью патрубков, заполняемых эпоксидной смолой, которая отвечает требованиям безопасной и экономичной системы ремонта, применялась и другими компаниями мира на наземных газопроводах, а также на трубопроводах для сжиженного природного газа, трубопроводах нефтехимических перерабатывающих заводов, на стояках морских платформ. Она стала применяться в случаях ремонта длинных участков трубопроводов и изгибов больших радиусов.
Участки трубопроводов с изгибами большого радиуса успешно ремонтировались с использованием труб большего диаметра, чем у трубопровода. Трубы изгибали на подходящий угол и разрезали пополам продольно. Это сводит к минимуму время сварки на месте.
Для более сложных условий работы изготовлялись продольные половинки секций рукава со скошенными срезами торцов, обеспечивающими достижение изгиба нужного радиуса, а затем секции подгонялись и соединялись на месте [196].
Постановка задачи проектирования производства строительно-монтажных работ в обводненной и заболоченной местности
Засыпка и обвалование оголенного и всплывшего газопровода. Технологические операции засыпки и обвалования оголенных и всплывших участков МГ в условиях болот и многолетнемерзлых грунтов предназначены для: закрепления МГ на проектных отметках; защиты МГ от механических повреждений; защиты МГ от воздействия солнечной радиации; уменьшения экологического воздействия МГ на окружающую среду.
Конструкция и параметры засыпки и обвалования МГ определяются проектом с учетом его диаметра, инженерно-геологических характеристик грунта, фактического положения участка МГ, наличия местных и промышленных материалов. Тип дефектов МГ, устраняемых посредством засыпки, приведен на рис. 2.1.
Засыпку и обвалование газопровода производят, как правило, привозным минеральным грунтом, добываемым в карьерах, или гидронамывом.
В местах глубокого сезонного оттаивания (более 1,0 м) многолетнемерзлых грунтов засыпку и обвалование газопровода производят с подстилкой в основание и на трубу геотекстильного синтетического материала (ГСМ) или резинотканевых матов (рис. 2.2), защищающих основание от размыва. Производство работ включает два этапа: на первом этапе осуществляется покрытие газопровода полотнами ГСМ или резинотканевыми матами с разравниванием и сдвиганием привозного минерального грунта (а), на втором - формируется покрытие из слоя плодородного грунта (б). Физико-механические параметры ГСМ приведены в табл. 2.1, где m - масса, 8 -толщина, а - прочность при растяжении, б»/0 - относительное удлинение. Исходный полимер ГСМ: полиэфир - № 1 № 4 (Франция), № 10 н- № (Дания), № 13 -ь № 18 (Япония), № 19 - № 23 (Германия); полипропилен - № 5 н- № 6 (Австрия), № 7 № 8 (США), № 9 (Великобритания), № 24 (Венгрия).
В местах, где глубина сезонного оттаивания не превышает 1,0 м, возможно устройство обвалования с отсыпкой на грунтовое основание.
При засыпке газопровода грунтом, содержащим мерзлые комья, щебень, гравий и другие включения размером более 50 мм в поперечнике, изоляционное покрытие следует предохранять от повреждения присыпкой мягким грунтом на толщину 20 см над верхней образующей трубы или устройством защитных покрытий из ГСМ и др.
Если к моменту ремонта верхняя образующая газопровода находится не выше уровня земли, для защиты изоляционного покрытия от механических повреждений может применяться пенополимерный материал.
Обвалование необходимо выполнять из хорошо дренирующих грунтов: супеси, песка, гравия. При отсутствии на болоте поперечного тока грунтовых вод допускается применение суглинистых грунтов. Откосы обвалования назначаются в пределах от 1:1,25 до 1:1,5.
Для закрепления откосов обвалования поверх минерального грунта наносится слой плодородной почвы или торфа толщиной 0,2 м с последующим посевом многолетних трав.
Разработка околотрубных траншей и выемок. В зависимости от метода капитального ремонта в состав земляных работ могут входить [164, 170]: устройство водоотводных канав; устройство ограждающих дамб; снятие плодородного слоя грунта; вскрытие газопровода; разработка околотрубных траншей для заглубления газопровода; засыпка и обвалование оголенного или всплывшего газопровода; рекультивация земель; разработка траншей для прокладки лупинга; разработка карьеров. При пересечении действующих подземных и воздушных коммуникаций они должны быть обозначены на месте производства работ определенным знаком, где должна быть указана и величина охранной зоны.
В случае обнаружения не указанных в проекте коммуникаций, подземных сооружений или обозначающих их знаков земляные работы должны быть приостановлены, на место работы вызваны представители заказчика и организаций, эксплуатирующих обнаруженные коммуникации, и приняты меры по предохранению обнаруженных подземных объектов от повреждения.
При невозможности установления эксплуатирующей организации следует вызвать представителей местной исполнительной власти.
Разработка выемок, устройство насыпей и вскрытие подземных коммуникаций в пределах охранных зон допускаются при наличии письменного разрешения эксплуатирующих организаций.
При пересечении разрабатываемых траншей с действующими коммуникациями, не защищенными от механических повреждений, разработка грунта землеройными машинами разрешается на следующих минимальных расстояниях [164]: - для подземных и воздушных линий связи, электрических коммуникаций, МГ в соответствии с требованиями [69] предусматривается, что земляные работы в полосе, ограниченной расстоянием 2 м по обе стороны от МГ, должны проводиться вручную в присутствии представителя эксплуатирующей организации; - для стальных сварных, керамических, чугунных и асбестоцементных газопроводов, каналов и коллекторов, при использовании гидравлических экскаваторов - 0,5 м от боковой поверхности и 0,5 м над верхом коммуникаций с предварительным их обнаружением с точностью до 0,25 м; - для прочих подземных коммуникаций и средств механизации, а также для грунтов с крупными включениями, независимо от вида коммуникаций и средств механизации - 2 м от боковой поверхности и 1 м над верхом коммуникаций с предварительным их обнаружением с точностью до 1 м; на болотах и в грунтах текуче-пластичной консистенции механизированная разработка грунта над коммуникациями не разрешается.
Оставшийся грунт должен разрабатываться с применением ручных безударных инструментов.
Разработка околотрубных траншей выполняется при заглублении всплывших или выпученных участков газопровода на болотах всех типов при отсутствии транспортируемого продукта внутри трубопровода. Околотрубные траншеи разрабатывают вдоль МГ с одной или с обеих сторон экскаватором, оборудованным обратной лопатой.
Концепция использования конструктивных элементов для балластировки участков магистральных газопроводов
Анализ отраслевых программ капитального ремонта МГ в условиях обводненной и заболоченно местности показывает, что производство ремонтно-восстановительных работ осуществляется, как правило, на МГ, срок эксплуатации которых превышает 25 лет: Уренгой - Сургут - Челябинск, Уренгой - Петровск, Уренгой - Новопсков, Уренгой - Центр, Уренгой -Ужгород, Ямбург - Тула, Ямбург - Елец, Ямбург - Поволжье, СРТО -Урал и др.
Согласно данным проектно-сметной документации построенных в указанный период газопроводных систем в районах Западной Сибири и Крайнего Севера затраты на балластировку достигают 40н-45 % от общей стоимости строительства линейной части МГ [43, 54]. Помимо крупных капитальных вложений работы по балластировке МГ требуют привлечения значительных материально-технических, топливно-энергетических и трудовых ресурсов.
Так, масса установленных на МГ утяжелителей превышает 2,0x10 тонн (в расчете на 1 км газопровода диаметром D„ = 1420 мм) при массе труб - около 650 тонн, а затраты труда достигают 2900 чел-ч при затратах труда на производство сварочно-монтажных работ 2300 чел-ч, т.е. соответственно в 3,1и 1,3 раза.
В соответствии с требованиями действовавших в тот период строительных норм балластировка МГ осуществлялась, как правило, с использованием: седловидных и клиновидных бетонных утяжелителей; утяжелителей охватывающего типа; винтовых и свайных анкерных устройств [3,14].
Проведенные исследования, а также анализ отечественного опыта производства ремонтных работ показывают, что ежегодный прирост участков подземных МГ, потерявших устойчивое положение на проектных отметках, составляет порядка 404-60 км, а суммарная протяженность всплывших участков МГ в газотранспортных предприятиях ООО "Севергазпром", 000 "Сургутгазпром" и ООО "Тюментрансгаз" составляет 1,5x103 км, что привело к следующим нарушениям проектного положения МГ [129, 131]: образованию участков с частично размытым грунтом засыпки; образованию оголенных участков; выпучиванию и подъему газопровода с проектных отметок; всплытию участков или их выпучиванию под действием грунтового пучения; выпучиванию участков с образованием арок и развитием прогибов газопроводов в результате продольных сжимающих усилий.
Изменения проектного положения газопроводов могут быть вызваны низким качеством балластировки, а также ошибками при проектировании, заключающимися в некорректном назначении тех или иных технических решений для обеспечения устойчивого положения МГ при их прокладке в условиях обводненной и заболоченной местности (рис. 3.1).
Указанные нарушения отрицательно влияют на эксплуатационную надежность МГ из-за увеличения напряжений и деформаций, возникающих в опасных сечениях труб [18,188,189,193].
При этом наиболее распространенным видом нарушения пространственного положения газопровода является его всплытие с опрокидыванием железобетонных пригрузов (рис. 3.2), а основным способом производства ремонтно-восстановительных работ на всплывших участках МГ является их заглубление и балластировка [43,108,129,131].
В зависимости от фактического положения газопровода на проектных отметках работы по его заглублению и балластировке могут предусматривать: восстановление нарушенной балластировки; дополнительную балластировку газопровода; заглубление и пригрузку незабалластированных участков МГ.
Практика производства ремонтных работ на участках МГ, эксплуатируемых в условиях обводненной и заболоченной местности, показывает, что балластировка газопроводов с целью обеспечения их устойчивого положения на проектных отметках является важнейшей технологической операцией. При этом затраты на ее выполнение в различных газотранспортных предприятиях отрасли ежегодно составляют от 20 до 25 % от общей стоимости капитального ремонта МГ в зависимости от условий производства работ.
Анализ технического состояния выводимых в ремонт участков газопроводов, проложенных в обводненной и заболоченной местности, показывает, что практически во всех случаях имеют место многочисленные повреждения, а иногда и разрушения защитного покрытия труб, имеющих как пленочную, так и заводскую полиэтиленовую изоляцию. Эти повреждения являются результатом воздействия на защитное покрытие трубы силовых металлических поясов утяжелителей охватывающего типа УБО, винтовых анкеров типа ВАУ и свайных анкеров типа АР401 при подвижках газопроводов в процессе их эксплуатации. Повреждение изоляции наблюдались и в местах установки клиновидных утяжелителей типа УБК-М за счет жесткого контакта с трубой в процессе их монтажа и засыпки траншеи, а также при продольных перемещениях газопровода.
Естественно, что применение в настоящее время аналогичных решений по балластировке ремонтируемых участков газопроводов с помощью железобетонных утяжелителей, их транспортировке и монтажу неизбежно приведет к значительному удорожанию ремонтов и трудоемкости производства работ, особенно, в труднодоступных заболоченных районах.
С введением в действие новых ведомственных строительных норм ВСН 39-1.9-003-98 [71, 172] и изменением требований на балластировку газопроводов, особое внимание в процессе подготовки к выполнению ремонтных работ должно быть обращено на выбор и согласование с проектными организациями новых, прогрессивных методов и средств балластировки газопроводов, обеспечивающих сохранность изоляционного покрытия труб и значительное сокращение стоимости ремонта.
Анализ организационно-технологических методов сооружения газопроводов в зимний и летний период производства строительно-монтажных работ
Выбор наиболее эффективного конструктивного решения и способа производства работ зависит от многих факторов, в том числе и стоимости строительно-монтажных работ при осуществлении капитального ремонта МГ. При этом, чем полнее учитывается влияние различных факторов, на стоимость ремонта газопровода, тем объективнее могут быть обоснованы выводы и разработаны практические рекомендации в части выбора наиболее экономически эффективного варианта производства ремонтно-восстановительных работ. Поэтому, при разработке технико-экономических показателей по балластировке отремонтированных участков газопроводов в условиях обводненной и заболоченной местности, в настоящей работе учитывались расходы по выполнению всей гаммы основных и дополнительных работ, а также всех видов затрат.
В этой связи при определении технико-экономических показателей балластировки газопроводов железобетонными утяжелителями в себестоимость работ по их установке учтены следующие затраты на: приобретение железобетонных утяжелителей; по перевозке утяжелителей по железной дороге, автомобильным транспортом и тракторами; погрузку и разгрузку утяжелителей; реализацию укладки на газопровод под утяжелители футеровочных матов или защитных ковриков из рулонных материалов; приобретение силовых соединительных поясов, арматурной стали и закладных деталей; непосредственный монтаж утяжелителей на отремонтированном участке газопровода [146,162,163].
Отсутствие стабильных тарифов на транспортировку грузов, а также уровня оплаты труда рабочих и инженерно-технических работников, обуславливает необходимость выполнения технико-экономических расчетов с использованием при составлении сметно-финансовой и проектно-сметной документации на строительство объектов промышленно-гражданского назначения условных единиц (у.е.) ценообразования. При этом подходе реализуется возможность получения технико-экономических показателей на текущий момент времени путем пересчета условных единиц (у.е.) в рублевый эквивалент по установленному курсу.
При определении стоимости работ по балластировке газопроводов утяжеляющими железобетонными грузами цены на них принимались в соответствии с действующим прейскурантом № 06-08. В табл. 3.10 приведены данные по оптовым ценам на железобетонные утяжелители седловидного (ОСс) и охватывающего (ОС0) типов, исходя из территориального района (ТР) страны в расчете на 1 м3 железобетона.
Проведенный анализ материалов проектно-сметной документации на ремонт газопроводов в условиях обводненной и заболоченной местности показывает, что в общих затратах по балластировке отремонтированных участков газопроводов расходы на транспортировку и доставку железобетонных грузов к местам производства работ составляют значительный удельный вес. Например, в труднодоступных районах Западно - Сибирского региона указанные затраты могут достигать 40ч-60 % от общей стоимости работ по балластировке газопроводов. Поэтому разработке технико-экономических показателей, связанных с транспортировкой утяжеляющих железобетонных грузов, было уделено особое внимание.
Затраты на перемещение железобетонных утяжелителей по железной дороге принимались на основании СНиП IV-4-82 [163]. Исходя из тарифных норм и схем загрузки полувагонов, сметная стоимость (СС) перевозки 1 м3 железобетонного груза по железной дороге в зависимости от расстояния перевозки (Ln) и плотности бетона (р), приведена в табл. 3.11.
Дальность перевозок железобетонных утяжелителей автомобильным транспортом при производстве ремонтных работ на газопроводах изменяется в широких пределах и может составить от нескольких километров до нескольких десятков и даже сотен километров.
Сметные цены на перевозку грузов зависят не только от класса груза и расстояния (Ln), но и от поясного коэффициента Кп (табл. 3.12).
К группе с поясным коэффициентом 1,0 относятся области Центра страны, Поволжья, Северо-Запада. В группу с поясным коэффициентом - 1,1 входят Башкирия, Вологодская, Омская, Челябинская, Екатеринбургская, Курганская области. В группу с поясным коэффициентом - 1,2 входит Тюменская область (за исключением районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к районам Крайнего Севера). Для республики Коми и Архангельской области (за исключением районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к ним) действует поясной коэффициент - 1,35. Для местностей, приравненных к районам Крайнего Севера, действует коэффициент - 1,8 и для районов Крайнего Севера - 2,2.
