О компании
Лицензии и сертификаты
Политики
Награды и дипломы
Публикации
Деятельность
Вакансии
Контакты
 
О компании > Публикации >

Публикации.

ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Нефтепровод <Восточная Сибирь - Тихий океан> (ВСТО)-объект повышенной ответственности, его трасса включает практически все опасные процессы, среди которых: оползни, сплывы, оплывины, овражно балочная эрозия, подтопление, термоэррозия, солифлюкция, пучение, карст, суффозия, осыпи и обвалы, курумы, лавины, сели, наледи, многолетние мерзлые грунты и т.п. Инженерная защита трубопровода ВСТО от этих опасных геологических процессов на стадиях прединвестиционной и проектной документации была разработана предприятием <ТЭКПРО> и получила высокую оценку при утверждении на федеральном и региональных уровнях (РИСУНОК 1).

Задача инженера-геотехника разработка технического решения по защите сооружений в увязке с инженерно-геологическими условиями и существующими строительными материалами и методами. В мировой практике строительства и реконструкции с каждым годом увеличивается доля проектов с использованием геосинтетических материалов. В некоторых случаях применение геосинтетиков становится едва ли не единственным решением, обеспечивающим надежность сооружения и производства работ. Такая тенденция обусловлена, прежде всего, увеличением сложности и ответственности архитектурных и строительных решений, реализуемых в особых инженерно!геологических и климатических условиях, возрастающей урбанизацией территорий, что диктует необходимость применения новых технологий, конструкций и материалов(РИСУНОК 2).Проектные решения, предусматривающие применение геосинтетических материалов, базируются на теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных методах и методиках расчета, а их реализация - на технологических регламентах.

ГЕОСИНТЕТИКИ ПОЗВОЛЯЮТ СОКРАТИТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТАКИХ ДЕФИЦИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, КАК МЕТАЛЛЫ, ДРЕВЕСИНА,ГРАВИЙ, ПЕСОК, ЩЕБЕНЬ, СКАЛЬНЫЙ ГРУНТ И Т.П. БЛАГОДАРЯ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ, НИЗКОЙ ДЕФОРМАТИВНОСТИ, ГИДРОФОБНОСТИ И ХЕМОСТОЙКОСТИ НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ МАТЕРИАЛОВ ЯВЛЯЮТСЯ НЕЗАМЕНИМЫМИ ДЛЯ УСЛОВИЙ, В КОТОРЫХ РАБОТАЮТ ГРУНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ (ПЕРЕМЕННАЯ ВЛАЖНОСТЬ И МНГОЧИСЛЕННЫЕ ЦИКЛЫ <ЗАМОРАЖИВАНИЯ ОТТАИВАНИЯ>, УФ ИЗЛУЧЕНИЕ, PH СРЕДА И Т.П.).


РИСУНОК 1. Строительство трубопровода на участке Расширение трубопроводной системы Восточная Сибирь-Тихий океан (ВСТО)

Дальнейший технический прогресс в дорожном строительстве требует от проектировщиков знания видов, исходного сырья, свойств, областей рационального использования полимерных материалов (геосинтетиков). В науке о полимерах тесно переплетаются законы химии, физики и механики. Полимеры линейной структуры (поливинилхлориды, полиэтилен, полистирол и т.п.) состоят из молекул, представляющих собой длинные вытянутые цепи одинаковых групп атомов. Свойства полимера линейной структуры могут быть изменены в желаемом направлении при введении в его молекулярные цепи молекул других мономеров. Молекулы полимеров разветвленной структуры (например, полипропилен) имеют боковые разветвления повторяющихся молекул (мономеров). Полимеры этой структуры обладают высокой эластичностью и невысокими показателями механических свойств. Полимеры пространственной (сетчатой) структуры состоят из молекул, у которых линейные цепи "сшиты" между cобой поперечными связями. Они представляют собой твердые неплавкие и нерастворимые вещества. Cетчатую структуру имеют, например, полиэфир, поливинилалкоголь, арамид и т.п.

В последнее время отмечается активное использование сеток, изготовленных из стекловолокна и базальта. Как известно, стекло это природный аморфный материал, который изготавливается путем расплавления различных минеральных компонентов. Многочисленные сетки, изготовленные из стекло-волокна, в мировой практике не используются для армирования грунтов основания насыпной части земляного полотна, сооружения подпорных стен, укрепления откосов, так как стекловолокно, даже пропитанное комплексными полимерными составами, битумным лаком или эмульсией, не способно выдерживать многочисленные циклы <замораживания-оттаивания>. Кроме того, при выщелачивании водными растворами, воздействии УФ-излучения и ряда других техногенных (химических, биологических) факторов происходит быстрое старение и разрушение стеклосеток. Также необходимо отметить, что стеклосетки обладают низкими характеристиками по устойчивости к возможным механическим повреждениям при транспортировке и укладке материала, по износоустойчивости, по длительной прочности, по устойчивости к возможным химическим, биологическим, бактериальным воздействиям, воздействиям УФ лучей и т.д. Дальнейший технический прогресс в дорожном строительстве требует от проектировщиков знания видов, исходного сырья, свойств, областей рационального использования полимерных материалов (геосинтетиков).


РИСУНОК 2. Расчетная схема армогрунтовой конструкции насыпи земляного полотна автодороги


РИСУНОК 3. Опыт применения объемной сотовой георешетки в условиях сурового климата России

ПРИ ПРОКЛАДКЕ ТРУБОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ РЕЗКО ПЕРЕСЕЧЕННОГО РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ С ВОЗМОЖНЫМ РАЗВИТИЕМ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (ОСЫПЕЙ, КУРУМОВ, ОБВАЛОВ, А ТАКЖЕ ОПОЛЗНЕЙ НА ВОДОРАЗДЕЛАХ) ЗАЧАСТУЮ ТРЕБУЕТСЯ ПОДРЕЗКА СКЛОНОВ ДЛЯ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ, А ЗНАЧИТ, ТРЕБУЮТСЯ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЕ НА ДАННЫХ УЧАСТКАХ ТРАССЫ (ВКЛЮЧАЮЩИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ ГЕОКОМПОЗИЦИОННЫЕ ЭКРАНЫ, АРМИРОВАННЫЕ НАСЫПИ С УГЛОМ ЗАЛОЖЕНИЯ ВЫШЕ НОРМАТИВНОГО, ПОДПОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, АРМОГРУНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ НАСЫПЕЙ, ВОДООТВОДНЫЕ ЛОТКИ, ПЕРЕПУСКИ, ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДРЕНАЖИ В КОНСТРУКЦИИ ОТКОСОВ, ПЛАСТОВЫЕ ДРЕНАЖИ В КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЕЗДОВ, ПЛОЩАДОК ПУСКА И ПРИЕМА СОД, ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ, ЗАЩИТНЫЕ ЭКРАНЫ НА УЧАСТКАХ С ЯВЛЕНИЯМИ КАРСТА, ТЕРМОКАРСТА, ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ, МЕРЗЛОТЫ).

В РАЙОНАХ ДЕЙСТВУЮЩЕГО КАРСТА должны быть предусмотрены специальные меры против деформаций трассы трубопровода, если скорость развития карста может создать угрозу сооружению на протяжении срока его службы. Сооружения на закарстованных территориях возводятся из малочувствительных к развитию не равномерных осадок конструкций. Трубопровод в этих случаях, как правило, должен трассироваться в обход участков карстообразования. При неизбежности прохождения трассы по участкам карстообразований все карстовые воронки должны быть засыпаны местным глинистым грунтом с послойным уплотнением и укреплением растительным слоем. Засыпку карстовых воронок и пещер, расположенных в пределах полосы отвода трубопровода, необходимо производить с раскрытием их устья для возможности механизированного производства работ по послойному уплотнению глинистого грунта. При этом устраивается противофильтрационный экран из полиэтиленовой геомембраны толщиной 1,0 мм, заключенной между слоями защитного геотекстильного полотна. Под отсыпаемый местный глинистый грунт предусматривается укладка армирующей высокомодульной геоткани из полиэфира. Марка и тип геоткани устанавливаются в зависимости от глубины карстовых воронок, провалов, прочностных и деформационных характеристик грунтов, внешних транспортных нагрузок.

ПРИ СООРУЖЕНИИ НАСЫПЕЙ НА КРУТЫХ ОТКОСАХ предусматривается устройство берм или подпорных стенок. В качестве арматуры в конструкциях подпорных стен для обеспечения устойчивости используется высокопрочная георешетка из высокомодульного полиэфира. При разработке полок в дисперсных и слабопрочных скальных и полускальных грунтах предусмотрена защита откосов от эрозионных процессов с применением объемной георешетки из высокомодульного полиэфира с УФстабилизацией, которая при определенных условиях используется и в качестве противоосыпной. Прочность георешеток подбирается исходя из расчета устойчивости конструкции с учетом срока службы сооружения и степени его ответственности.


РИСУНОК 4. Результат нарушения технологии производства работ

В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ГЛИНИСТОГО ГРУНТА для выполнения противокарстовых мероприятий по трассе трубопровода альтернативой может стать применение в конструкции противофильтрационного экрана из геосинтетической гидроизоляции на минеральной основе - бентонитовых матов. Толщина бентонитовых матов не превышает 1,0-1,5 см при коэффициенте фильтрации менее 10 -11 м/сут. Это позволяет отказаться от ввоза глинистого грунта и использовать только местные грунты, исключить использование полиэтиленовой геомембраны (пленки) толщиной 1,0 мм и защитных слоев геотекстильного материала. Необходимо отметить, что бентонитовые маты возможно использовать практически на всех уклонах, в том числе и на вертикальных (устройство пластовых дренажей из минеральных материалов). Принимая во внимание тот факт, что работы по строительству трубопровода могут производиться и при отрицательных температурах, следует обратить внимание на тип полимера, из которого изготовлен тот или иной армирующий материал, чтобы обеспечить надежность конструкции и возможность его укладки [3]. Геосинтетический армирующий материал укладываются в соответствии с проектным решением с помощью обычных механизмов, оснащенных траверсами, или вручную. В зависимости от конкретных условий строительства трубопровода в проекте должен детально разрабатываться проект производства работ и технологический регламент. Немаловажное значение приобретает вопрос соблюдения технологии производства работ (РИСУНОК 4).


РИСУНОК 5. Заполнение матов бетонной смесью на строительной площадке


РИСУНОК 6. Конструкция дамбы с использованием в качестве изоляции геосинтетической опалубки

Геосинтетическая опалубка может использоваться в качестве водонепроницаемого или водопроницаемого покрытия откосов каналов, дамб, валов, бун, молов и волнорезов. Бентонитовые маты применяются также для защиты грунтовых вод в качестве защитного слоя синтетической гидроизоляции или покрытия из бентонитовых матов, например, для изоляции сборников дождевой воды, резервуаров с водой для пожаротушения, отстойников, сооружений по сбору фильтрата. Маты решетчатой формы используются в качестве противоэрозионной защиты откосов каналов и берегов рек. Гибкие маты используются для укрепления дна и берегов от размывов, в частности, на переходах трубопроводами водоемов, в местах слива воды коллекторов, для укрепления сооружений противоштормовой защиты и дамб (РИСУНОК 6). Они образуют прочное покрытие дна и устойчивые конструкции на реках с неустановившимся режимом течения. Другой областью применения является наружная защита и пригрузка магистральных трубопроводов и дюкеров, а также временная защита дна водоемов при сооружении туннелей под водой. Опалубка технологична при сооружении аварийных емкостей, несгораемых боновых заграждений, противопаводковых защитных сооружений, несгораемых препятствий для предотвращения распространения пожаров на суше и т.п. Таким образом, для отечественных проектных, конструкторских, научноисследовательских предприятий существует большое поле деятельности в области проектирования и строительства сооружений инженерной защиты трубопроводов с использованием новых геотехнологий, позволяющих в комплексе решать многие задачи.

ПРИМЕНЯЕМЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДОЛЖНЫ ОБЕСПЕЧИВАТЬ НЕ ТОЛЬКО НАДЕЖНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДА, НО И БЕЗОПАСНОСТЬ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭКОСИСТЕМ (ВОДОХРАНИЛИЩ, РЕК, ОЗЕР, ЛЕСОВ И Т.П.) ПОЭТОМУ ВАЖНО, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЛАСТИ И УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ И ТИПА АГРЕССИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВЫБРАТЬ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ИМЕННО ИЗ ТОГО ПОЛИМЕРА И ТЕХНОЛОГИИ, КОТОРЫЙ НАИЛУЧШИМ ОБРАЗОМ ОТВЕЧАЕТ ПРЕДЪЯВЛЕННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ. ОДНАКО, НА ПРАКТИКЕ ЭТО ЗАЧАСТУЮ НЕ ДОСТИГАЕТСЯ.

Тип и марка, расчетное значение прочности гео синтетического материала, выполняющего избирательно или в комплексе функции арматуры, защиты, фильтра, дренажа, разделения, гидроизоляции и др., определяются в соответствии с существующими нормативными документами. При этом учитываются все требуемые понижающие коэффициенты, такие как: коэффициент учета повреждений при транспортировке, монтаже и уплотнении грунта; коэффициент учета стыковки, взаимного перекрытия и соединения полотен материала; коэффициент, учитывающий химическую и биологическую устойчивость материала; коэффициент учета ползучести (коэффициент перехода от прочности на растяжение к длительной прочности на срок эксплуатации сооружения, в данном случае от 35 до 100 лет); коэффициент запаса надежности для геосинтетического материала.

  • [1] СНиП 2.01.1590 <Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования>.
  • [2] СНиП 2.05.0685* <Магистральные трубопроводы>.
  • [3] Голубева О.С. О методах стабилизации эрозионно оползневых процессов и явлений при строительстве транспортных сооружений и магистральных трубопроводов.
  • [4] Громов А.В., А.А.Каликин < Строительство магистральных трубопроводов> (линейная часть). Издательство <Будiвельник> Киев1975.
  • [5] Карлович И. А. <Геоэкология> Учебник для высшей школы. М: Академический Проект: АльмаМатер, 2005.




   
 
© 2006-2017 ТЭКПРО. All rights reserved.