Способы проходки газопровода под железной дорогой

Переходы газопроводов через железные и автомобильные дороги

Переходы газопроводов через железные и автомобильные дороги могут быть подземными и надземными. Конструкция пе­рехода определяется категорией дороги и геологическими особен­ностями земельного участка, на котором расположено препятствие. В большинстве случаев указанные переходы выполняют подзем­ными.

Переходы магистральных газопроводов под железными и авто­мобильными дорогами проектируют в местах прохождения дорог в насыпях либо в местах с нулевыми отметками. Устройство переходов в выемках допускается в исключительных случаях при соответствующем обосновании. Прокладка газопроводов через тело насыпи не допускается. Угол пересечения газопровода с железными и автомобильными дорогами принимается, как правило, 90°, но не менее 60°.

Магистральные газопроводы, пересекающие железные и авто­мобильные дороги категорий I, II, III, Ш-п, IV, IV-п с усовер­шенствованным покрытием капитального и облегченного типов, сооружают в защитном кожухе. При пересечении автомобильных дорог категории V и автомобильных дорог промышленных пред­приятий всех категорий с покрытием переходного и низшего типов, а также полевых и проселочных дорог газопроводы до­пускается прокладывать без защитных кожухов. Защитный кожух служит для защиты газопровода от воздействия внешних нагрузок. Диаметр защитного кожуха выбирают на 200 мм больше наруж­ного диаметра газопровода. Концы кожуха выводят от осей кратчайших путей железных дорог общей сети на расстояние не менее 25 м, промышленных железных дорог 15 м; от бровки земляного полотна автомобильных дорог 10 м. При этом концы кожуха должны находиться на расстоянии не менее 2 м от подошвы насыпи. Кабель связи магистрального газопровода прокладывают в защитном кожухе или вне его, но обязательно в трубах диаметром 57 мм. Оба конца защитного кожуха имеют уплотнения, обеспечи­вающие герметичность межтрубного пространства. На одном из концов кожуха предусматривается вытяжная свеча, которую устанавливают на расстоянии (по горизонтали) не менее 40 м от оси крайнего пути железных дорог общего пользования, 25 м от про­мышленных дорог подошвы земляного полотна автомобильных дорог. Высоту вытяжной свечи от уровня земли принимают не менее 5 м. Если основание вытяжной свечи ниже отметок головки рельса железной дороги и бровки насыпи автомобильной дороги, то расстояние от оси крайнего пути и от подошвы насыпи авто­мобильной дороги до вытяжной свечи следует увеличивать на 5 м на каждый метр превышения отметки головки рельса или бровки насыпи автодороги над основанием свечи.

Рис. 2.8 Схемы переходов магистральных газопроводов под автомобильными (а) и железными (б) дорогами:А — расстояние от конца кожуха до оси крайнего рельса или бровки дороги; В— ширина земляного полотна; С — расстояние от границы перехода до оси крайнего рельса или бровки дороги; H — высота насыпи; H₃ — глубина заложения кожуха; D_к — диаметр кожуха; l₀ — расстояние от конца кожуха до подошвы насыпи; α — угол пересечения газопровода с автомобильной и железной дорогами

В зависимости от диаметра газопровода D принимают следу­ющие диаметры защитного кожуха DK и вытяжной свечи Dс:

Dг мм- 108-168 219-273 325-377 426 530 720 820 1020 1220 1420

Dк мм- 325 426 530 630 720 920 1020 1220 1420 1720

Dсмм- 57 89 108 108 159 159 219 219 219 325

По своей конструкции схемы переходов магистральных газопроводов под железными и автомобильными дорогами (рис. 2.8) мало отличаются друг от друга и состоят из рабочей трубы 1, кожуха 3 с сальниками 2, отводной трубы 5 и вытяжной свечи 6. Глубину заложения участков газопроводов под железными дорогами принимают не менее 2 м от подошвы рельса (см. рис. 2.7 б) до верхней образующей защитного кожуха, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 0,5 м от дна кювета, лотка, водоотводных канав. Глубину заложения участков газопровода под автомобильными дорогами всех категорий принимают не менее 1,4 м от верха покрытия дороги 4 (см. рис. 2.7а) до верхней обра­зующей защитного кожуха, а в выемках и нулевых отметках, кроме того, не менее 0,4 м от дна кювета, водоотводных канав. При прокладке газопровода без защитного кожуха указанные глубины принимают до верхней образующей газопровода.

Расстояние между параллельными газопроводами на перехо­дах под железными и автомобильными дорогами выбирается исходя из грунтовых условий и условий производства работ, но во всех случаях оно должно быть не менее расстояний, принятых при подземной прокладке линейной части магистральных газо­проводов.

Переходы магистральных газопроводов под железными и ав­томобильными дорогами сооружают открытым (траншейным) и закрытым (бестраншейным) способами. Открытый способ со­оружения переходов характеризуется тем, что для укладки кожуха разбирают верхние строения путей или покрытия дороги, раскапы­вают насыпь и роют траншею в грунте ниже подошвы насыпи. Этот способ целесообразно применять при сооружении переходов под автомобильными дорогами категорий III — V и промышленными дорогами всех категорий. При закрытом (бестраншейном) способе все работы выполняют без нарушения земляного полотна, насыпи, верхнего строения путей и покрытия дорог. Бестраншейный спо­соб осуществляют следующими методами: прокалыванием, продавливанием, горизонтальным бурением.

Пригрузка газопровода

Устойчивое состояние газопровода — такое состояние, при котором он будет находиться в покое в заранее заданном (про­ектном) положении при самой неблагоприятной комбинации на­грузок, стремящихся вывести его из этого положения. Особое внимание к обеспечению устойчивого состояния газопровода долж­но уделяться при пересечении его естественных и искусствен­ных препятствий, а также при прокладке его в сложно климатических условиях. Устойчивое состояние газопровода на участках подводных переходов, переходов через болота или заливаемые поймы, а также в обводненных районах должно определяться с учетом следующих основных нагрузок: выталки­вающей Архимедовой силы; горизонтальной и вертикальной составляющих гидродинамического воздействия потока; силы упругости трубопровода; сжимающих или растягивающих про­дольных сил, возникающих вследствие изменения его темпера­турного режима или внутреннего давления. Для компенсации воз­действия этих сил используют собственную массу газопровода, а также пригрузку утяжеляющими грузами или закрепление с помощью анкерных устройств.

Пригрузку газопровода можно осуществлять одиночными чугунными, железобетонными грузами, располагаемыми на опре­деленном расстоянии по длине газопровода друг от друга (опре­деляемым расчётом), монолитным бетонным покрытием и сплош­ным покрытием из сборных железобетонных элементов, а также закрепление с помощью анкерных устройств. Для эко­номии металла чугунные грузы не применяют. Широкое распространение в отечественной практике трубопроводного строительства в условиях обводненной и заболоченной местности, а также на переходах через водные преграды получила пригрузка газопроводов одиночными утяжеляющими железобетонными грузами. Грузы маркируют масляной краской с указанием фактических массы и объема; на грузах, изготовленных с добавлением сульфатостойкого цемента, дополнитель­но ставят букву «С».

Рис. 2.9. Схемы установки на газопровод седловидного (а) и поясного (б) груза

Грузы, как правило, изготавливают централизованно в заводских условиях. Применяют следующие типы грузов: седловидные, поясные и шарнирные.

У седловидных железобетонных грузов (рис. 2.9. а) центр тяжести выше оси газопровода, что иногда приводит к их опро­кидыванию. Кроме того, они имеют недостаточную несущую спо­собность в вершине седла. Поясной груз (рис. 2.9. б) представля­ет собой два бетонных блока, расположенный ниже оси трубы, что обеспечивает устойчивость против опрокидывания. Шарнирный груз (рис.2.10.) состоит из двух шарнирно соединен­ных половинок седловидного груза, имеет пониженный центр тя­жести, плотно прилегает к трубе и соединенных стальными поясами. Блоки имеют общий центр тяжести, устойчив против опроки­дывания.

Грузы устанавливают только на уложенный на проектные от­ метки газопровод. Для предохранения изоляции газопровода от повреждений на участок установки груза приклеивают предохранительный коврик, состоящий их трех слоев бризола или рубероида с прослойками битума.

Одним из наиболее экономичных способов обеспечения устой­чивого состояния газопровода является закрепление их винтовы­ми анкерными устройствами. Основными преимуществами, способ­ствующими широкому внедрению винтовых анкерных устройств, являются быстрота их доставки и установки; возможность заглуб­ления анкера без нарушения структуры грунта; незначительная масса анкерного устройства по сравнению с развиваемой удержи­вающей силой.

Рис.2.10. Схема установки шарнирного железобетонного груза: 1 — газопровод;

Источник

Способы проходки газопровода под железной дорогой

ПЕРЕХОДЫ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ТРУБОПРОВОДАМИ

РАЗРАБОТАНО Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ МПС) совместно с Главным управлением пути МПС России

СОСТАВИТЕЛИ: П.И.Дыдышко, В.В.Соколов

УТВЕРЖДЕНО приказом Главного управления пути МПС от 17 марта 1995 г. N ЦПИ-22

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Требованиями настоящего отраслевого нормативного документа следует руководствоваться при проектировании переходов железных дорог трубопроводами различного назначения — тепловые сети, нефтепродуктопроводы, нефтепроводы, газопроводы, канализационные трубопроводы, водопроводы наружных сетей водоснабжения и др., а также при проектировании и осуществлении мероприятий по устранению деформаций железнодорожного земляного полотна, возникающих в местах существующих пересечений с этими инженерными коммуникациями.

1.2. Переходы железнодорожных линий трубопроводами необходимо предусматривать путем надземной прокладки (на опорах или эстакадах) или подземной — под земляным полотном. При этом должна быть учтена перспектива укладки дополнительных (вторых, третьих и четвертых) главных путей или развития станций.

1.3. К переходам газопроводов, нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и т.п. следует предъявлять требования как к участкам повышенной категории.

1.4. При уширении земляного полотна под укладку дополнительных главных путей или развитии станций рабочий трубопровод в месте пересечения должен быть реконструирован или переустроен (на новой оси) с учетом соответствующего увеличения длины участка повышенной категории и, при необходимости, подвергнут гидроиспытанию. Защитная труба должна быть, соответственно, удлинена.

1.5. В районах распространения вечномерзлых грунтов переходы трубопроводами через железные дороги на перегонах и станциях следует осуществлять, как правило, надземной прокладкой по эстакадам. Подземную прокладку в указанных районах можно предусматривать в непросадочных при оттаивании грунтах основания. На участках с залеганием просадочных при оттаивании грунтов на глубине менее 25 м подземная прокладка разрешается при проектировании специальных мероприятий по предупреждению оттаивания и осадки на основе теплотехнических расчетов.

1.6. При проектировании подземного перехода железной дороги трубопроводами на участках с залеганием в земляном полотне грунтов, подверженных морозному пучению, необходимо выполнять теплотехнические расчеты для предупреждения недопустимых нарушений режима температуры и морозного пучения этих грунтов. Неравномерное пучение железнодорожного пути в продольном профиле обусловлено разницей в глубинах промерзания-оттаивания грунта над трубопроводом и вне зоны его теплового влияния. К подверженным морозному пучению грунтам железнодорожного земляного полотна следует относить следующие их виды: глинистые (глины, суглинки, супеси); крупнообломочные с глинистым заполнителем при содержании частиц размером менее 0,1 мм в количестве более 20% по массе; легковыветривающиеся породы (аргиллиты, алевроиты, мергели, сланцы) в зоне активного выветривания; пылеватые пески при насыщении их водой; торфы и заторфованные грунты.

При подземном переходе железных дорог рабочий трубопровод должен быть заключен в защитную трубу (канал, тоннель). Укладка трубопровода непосредственно в грунт недопустима. Теплотехническим расчетом необходимо определить параметры заложения трубопровода (глубину заложения от подошвы рельсов до верха защитной трубы и температуру воздуха в защитной трубе), при которых сезонные деформации пути от морозного пучения будут равномерными, не превышающими установленных норм содержания для данного класса пути.

При устройстве подземных переходов или ликвидации пучин на существующих пересечениях тепловое влияние трубопроводов на морозное пучение грунтов железнодорожного земляного полотна может быть устранено следующими способами:

— заглубление трубопроводов на расчетную величину;

— уменьшение потерь тепла тепловой изоляцией рабочих трубопроводов;

— отвод избыточного тепла из защитной трубы с помощью естественной приточно-вытяжной вентиляции;

— вырезка и замена пучинистого грунта на дренирующий по расчету во всей зоне сезонного промерзания-оттаивания с продольными сопряжениями; тепловая изоляция из пенопласта с продольными сопряжениями.

Каждый из этих способов может быть применен как самостоятельное мероприятие или в комплексе с другими способами.

1.7. При подземном переходе эксплуатируемых железнодорожных линий трубопроводами открытый способ проходки, как правило, не допускается.

1.8. При постройке железных дорог над существующими трубопроводами рабочий трубопровод в месте пересечения следует заключать в защитную трубу. Замена защитной трубы или рабочего трубопровода должна выполняться в соответствии с требованиями настоящих норм.

1.9. Трубопроводы следует располагать под земляным полотном железной дороги вне горловины станции на расстоянии от стрелочных переводов и других пересечений пути не менее 20 м. Минимальное расстояние от трубопроводов до искусственных сооружений (мостов, водопропускных труб и т.д.) необходимо предусматривать в соответствии со степенью их опасности для нормальной эксплуатации железной дороги, но не менее 30 м, до мест присоединения отсасывающих кабелей к рельсам электрифицированных железных дорог — 10 м, до опор контактной сети — 3 м.

1.10. Конструкция перехода через железную дорогу должна обеспечивать возможность периодических осмотров, текущего ремонта, отключения и опорожнения трубопроводов. На переходах газопроводов, нефтепродуктопроводов и т.п. необходимо дополнительно предусматривать устройства по оповещению и блокировке движения поездов в случае возникновения опасности.

1.11. При подземной прокладке на перегонах и станциях трубопровод должен быть заключен в защитную трубу (канал, тоннель). На пересечениях с трубопроводами, транспортирующими взрыво- или огнеопасные продукты (газ, нефть и др.), конец защитной трубы следует располагать не менее чем в 50 м от подошвы откоса насыпи или бровки откоса выемки, а при наличии водоотводных сооружений — от крайнего водоотводного сооружения, а на пересечениях с водопроводами, линиями канализации, тепловыми сетями и т.п. — не менее чем на 10 м с каждой стороны.

Расстояние по вертикали от верха защитной трубы (канала, тоннеля) до подошвы рельса железных дорог следует принимать не менее 2 м, а при устройстве перехода методом прокола или горизонтального бурения — 3 м. Верх защитной трубы должен располагаться, кроме того, на 1,5 м ниже дна водоотводных сооружений или подошвы насыпи. Устройство переходов в теле насыпи запрещается.

Заглубление трубопроводов, пересекающих земляное полотно, сложенное пучинистыми грунтами, следует определять расчетом, исходя из условий, при которых исключается влияние тепловыделений или стока тепла на равномерность морозного пучения грунта. При невозможности обеспечить заданный температурный режим за счет заглубления трубопроводов, должна предусматриваться вентиляция защитной трубы (канала, тоннеля), замена или тепловая изоляция пучинистого грунта на участке пересечения, надземная прокладка трубопроводов на эстакаде или в самонесущем футляре.

1.12. При подземном пересечении железных дорог на участках насыпей высотой более 6 м, а также на косогорных участках (с уклоном круче 1:5) проект пересечения должен предусматривать дополнительные мероприятия по обеспечению устойчивости земляного полотна. В глубоких выемках подземное или надземное пересечение железных дорог трубопроводами выбирают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

1.13. Передача нагрузки на рабочий трубопровод от веса вышележащего грунта и подвижного состава не допускается, защитная труба и ее соединения должны быть водонепроницаемы и рассчитаны на восприятие веса вышележащего грунта и подвижной нагрузки от 4-х осного грузового вагона 30 тс/ось. Размеры поперечного сечения защитной трубы следует принимать с учетом устройства тепловой изоляции рабочих трубопроводов. При отводе избыточного тепла из тоннеля — защитной трубы живое сечение его должно обеспечивать потребный расход воздуха при естественной приточно-вытяжной вентиляции.

1.14. Длина защитной трубы зависит от количества путей на участке перехода рабочих отметок земляного полотна, конструкции водоотводных сооружений и расположения колодцев.

1.15. Расстояние от подошвы рельса до верха защитной трубы при расположении в земляном полотне пучинистых грунтов определяют теплотехническим расчетом, методика которого приведена в настоящем документе.

1.16. При невозможности понижения температуры воздуха в защитной трубе до требуемой величины устраивают естественную приточно-вытяжную вентиляцию. Защитная труба является вентиляционным тоннелем и концы ее примыкают к камерам, расположенным по обе стороны земляного полотна. Над камерами сооружают приточную и вытяжную шахты. Приточная и вытяжная шахты систем вентиляции должны сообщаться только с наружным воздухом и вентилируемым тоннелем. Вентилируемый тоннель наглухо отделяют от каналов подходной магистральной части трубопровода вентиляционными перегородками.

1.17. Расстояние от места понижения давления газа до подземного перехода газопроводом железной дороги следует назначать из расчета недопущения отрицательной температуры газа в месте перехода в годовом цикле.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕРЕХОДОВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ТРУБОПРОВОДАМИ

2.1. Проектирование пересечений земляного полотна трубопроводами и теплотехнический расчет производят на основании данных:

— топографического плана участка перехода, поперечного профиля земляного полотна, а также схемы путей и размещения различных железнодорожных устройств вблизи места перехода;

— инженерно-геологических разрезов по оси трубопровода и железной дороги;

— состава, свойств и напластований грунтов земляного полотна и его основания;

— данных о глубине грунтовых вод и их режиме;

— лабораторного исследования грунтов;

— многолетних среднемесячных данных о температуре воздуха в зимний период;

— данных о величине равномерного морозного пучения грунтов земляного полотна в месте перехода.

2.2. На стадии технико-экономического обоснования вариантов перехода допускается принимать ориентировочные величины пучения грунтов земляного полотна, равные 20-40 мм для европейской части Российской Федерации и 60-80 мм для дорог Урала, Сибири и Дальнего Востока. При инженерно-геологическом обследовании величину равномерного пучения пути определяют по результатам двух нивелирований пути. Первое нивелирование выполняют осенью с наступлением отрицательной температуры воздуха, а второе — в период максимального промерзания грунта. Как исключение, может быть допущено проведение первого нивелирования в период максимального промерзания грунта, а второго — после полного оттаивания грунта до начала летних путевых работ. Путь нивелируют по головкам рельсов в закрепленных через 5 м точках с привязкой их к невыпучивающемуся реперу по программе Приложения 1 Технических указаний по устранению пучин и просадок железнодорожного пути ЦП/4369, утвержденных МПС 07.03.86 г., М., 1987. Протяженность участка нивелирования принимают равной 150 м (по 75 м от оси проектируемого перехода в каждую сторону). В качестве наблюденной величины равномерного пучения принимают максимальное ее значение на участке нивелирования. Расчетную величину этого параметра определяют в соответствии с требованиями Технических указаний ЦП/4369.

2.3. Глубину промерзания грунтов земляного полотна определяют расчетом по номограммам в соответствии с методикой, изложенной в Технических указаниях ЦП/4369.

2.4. Уровень грунтовых вод (УГВ) устанавливают в скважинах глубиной не менее 4,5 м, которые закладывают на обочине земляного полотна и за его пределами (за бровкой выемки, в основании насыпи). УГВ измеряют до его полного установления. При необходимости скважины на этот период оборудуют фильтром.

2.5. Пробы грунта для лабораторного анализа его физических свойств (естественная влажность грунта, влажность на пределах пластичности, гранулометрический состав, плотность и др.) отбирают по программе Технических указаний ЦП/4369. По данным анализов грунты классифицируют в соответствии с ГОСТ 25100-82 «Грунты. Классификация».

2.6. После устройства подземного перехода железной дороги трубопроводом в конце зимнего периода проверяют соответствие температуры воздуха в защитной трубе ее расчетному значению. Если измеренная величина превышает расчетную больше, чем на 5%, то принимают дополнительные меры для снижения температуры воздуха в защитной трубе.

Температуру воздуха в защитной трубе (температуру ее поверхности) определяют в конце зимы вытяжными термометрами, размещаемыми внутри трубы. Температура поверхности трубопровода может быть измерена также термометрами, которые устанавливают в скважине, закладывают в сечении по оси трубопровода.

2.7. Организация инженерно-геологических работ на пути, обеспечение безопасности движения поездов, безопасности людей, ограждение сигналами мест производства инженерно-геологических выработок и т.п. определяются совместно ответственными представителями проектной организации и дистанции пути в зависимости от местных условий и объемов работ.

2.8. Проект перехода трубопровода под железной дорогой должен быть согласован главным инженером железной дороги.

На согласование представляют следующие материалы:

— общий вид перехода в плане с указанием точного места перехода (км, пикет, плюс);

— продольные и поперечные профили по осям трубопровода и земляного полотна с соответствующими инженерно-геологическими разрезами и конструкцией перехода;

— теплотехнический расчет трубопровода, пересекающего земляное полотно;

— схемы и графики производства работ с указанием мероприятий по обеспечению безопасности движения поездов во время производства работ.

Согласованные проекты перехода трубопроводов через железную дорогу следует учитывать в специальных журналах с указанием места пересечения (перегон, км, пикет, плюс) и основных характеристик перехода.

Работы в полосе отвода могут производиться только после согласования проекта под обязательным техническим надзором дистанции пути, а при необходимости — дистанции сигнализации и связи и других линейных подразделений железной дороги.

3. МЕТОДИКА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ
ПРИ ПОДЗЕМНОМ ПЕРЕХОДЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

3.1. Характеристики расчетных климатических районов

3.1.1. Допустимая глубина заложения трубопровода и температура воздуха в защитной трубе (кожухе) (рис.1), при которой сезонные деформации пути (морозное пучение грунтов и осадка при оттаивании) не будут превышать установленных норм текущего содержания, определяются в зависимости от климатических условий. Расчетным климатическим параметром является многолетняя средняя сумма градусо-суток отрицательных температур наружного воздуха , °С сутки. Общая сеть железных дорог Российской Федерации подразделяется на следующие расчетные климатические районы:

Источник