Сооружение и ремонт магистральных газопроводов в нестационарных условиях

 
 
 
 
 
Д. О. Буклешев, К. Ю. Шабанов 
 
 
 
 
 
 
СООРУЖЕНИЕ И РЕМОНТ МАГИСТРАЛЬНЫХ  
ГАЗОПРОВОДОВ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 

УДК 621.644.07 
ББК 39.7 
Б90 
 
 
 
Рецензенты:  
член-корр. ГАН РАО, доктор физико-математических наук, доктор технических наук,  
профессор ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет путей сообщения»  
Волов В. Т.; 
доктор технических наук, академик МАНЭБ, профессор ФГБОУ ВО «Самарский  
государственный технический университет»  
Яговкин Н. Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Буклешев, Д. О. 
Б90   
Сооружение и ремонт магистральных газопроводов в нестационарных 
условиях : монография / Д. О. Буклешев, К. Ю. Шабанов. – Москва ;  
Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 112 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1774-7 
 
Рассмотрена технология сооружения и ремонта магистральных газопроводов в 
условиях Крайнего Севера, переходов через естественные и искусственные преграды, 
проведен анализ технологии строительно-монтажных работ. Выполнено математическое моделирование надежности перехода газопровода через железную дорогу. 
Для научных работников и специалистов, занимающихся вопросами сооружения 
и ремонта магистральных газопроводов. 
 
УДК 621.644.07 
ББК 39.7 
 
 
 

ISBN 978-5-9729-1774-7 
” Буклешев Д. О., Шабанов К. Ю., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6 
1. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ УЧАСТКОВ  
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО  
СЕВЕРА 
........................................................................................................................ 7 
1.1. Земляные работы .................................................................................................. 7 
1.2. Сварочно-монтажные и изоляционные работы .............................................. 10 
1.3. Укладка трубопровода ....................................................................................... 14 
1.4. Прокладка трубопроводов под автодорогами  ................................................ 15 
1.5. Автоматическая сварка участка газопровода в нитку комплексом 
CRC-Evans .................................................................................................................. 18 
1.5.1. Общие сведения о комплексе 
..................................................................... 18 
1.5.2. Станок обработки кромок .......................................................................... 19 
1.5.3. Центратор СRС. Устройство 
...................................................................... 21 
1.5.4. Процесс сборки 
............................................................................................ 24 
1.5.5. Сварка корневого шва 
................................................................................. 25 
1.5.6. Процесс сварки заполняющего и облицовочного слоя ........................... 26 
1.5.7. Парное использование аппаратов 
.............................................................. 28 
1.5.8. Сварочная проволока .................................................................................. 30 
1.5.9. Производительность сварки  
...................................................................... 30 
1.6.  Прокладка газопроводов через коридоры коммуникаций ............................ 31 
1.6.1. Переходы через водотоки 
........................................................................... 33 
2. СООРУЖЕНИЕ ПЕРЕХОДА ГАЗОПРОВОДОВ ЧЕРЕЗ ЖЕЛЕЗНЫЕ  
ДОРОГИ ..................................................................................................................... 36 
2.1. Выбор метода прокладки нового защитного футляра 
.................................... 36 
2.2. Состав работ по сооружению перехода МГ через железную дорогу ........... 36 
2.3. Конструкция перехода МГ через железную дорогу ....................................... 37 
2.4. Последовательность ведения работ по прокладке защитного футляра 
........ 41 
2.5. Организация работ ............................................................................................. 43 
2.5.1. Требования к сборке труб защитного футляра МГ ................................. 43 
2.5.2. Технология и техника ручной дуговой сварки защитного футляра  
и рабочей плети МГ .................................................................................................. 43 
2.6. Выполнение работ по прокладке защитного футляра под железной  
дорогой ....................................................................................................................... 45 
2.6.1. Установка Grundoram 
.................................................................................. 45 
2.6.2. Технология прокладки защитного футляра 
.............................................. 46 
2.6.3. Этапы перехода участка газопровода через железную дорогу .............. 49 
3

2.7. Пример теплотехнического расчета трубопровода на переходе  
через железную дорогу «Москва – Воркута» 
......................................................... 52 
2.7.1. Инженерно-геокриологические условия перехода через ж\д дорогу 
.... 52 
2.7.2.  Расчет коэффициента теплоотдачи участка газопровода ...................... 56 
2.7.3. Постановка задач компьютерного 3D-моделирования ........................... 57 
2.7.4.  Результаты расчетов фазового состояния грунтов перехода................. 59 
2.7.5. Вывод из компьютерного теплотехнического моделирования  
перехода газопровода через железную дорогу................................................... 61 
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОКЛАДКИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ  
ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ 
................................................................................. 62 
3.1. Классификация водоемов .................................................................................. 62 
3.2. Технология прокладки МГ через водоемы с малой глубиной ...................... 62 
3.3. Переходы через водные преграды, выполненные методом  
наклонно-направленного бурения (ННБ) ............................................................... 63 
3.4. Технология работ по проходке наклонно-направленной скважины ............ 64 
3.4.1. Выбор бурового оборудования и бурового раствора .............................. 64 
3.4.2. Технологические режимы бурения ........................................................... 66 
3.4.3. Бурение пилотной скважины ..................................................................... 67 
3.4.4. Размещение выбуренной породы .............................................................. 69 
3.4.5. Расширение и калибровка скважины ........................................................ 69 
3.4.6. Циркуляция и регенерация бурового раствора ........................................ 71 
3.4.7. Протаскивание рабочей плети газопровода ............................................. 72 
3.5. Траншейный метод перехода магистрального газопровода  
через небольшие водоемы ........................................................................................ 76 
3.5.1. Разработка подводной траншеи экскаватором 
......................................... 76 
3.5.2. Балластировка подводного трубопровода ................................................ 78 
3.5.3. Укладка забалластированного трубопровода в подводную  
траншею 
.................................................................................................................. 79 
3.5.4. Визуальное обследование подводного перехода ..................................... 81 
4. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПО МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ПЕРЕИЗОЛЯЦИИ 
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ В ПЕРИОД ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ  
ТЕМПЕРАТУР 
........................................................................................................... 83 
4.1. Основные решения по организации работ 
....................................................... 83 
4.2. Потребность в основных строительных машинах, механизмах  
и транспортных средствах 
........................................................................................ 84 
4.3. Порядок выполнения работ  
.............................................................................. 86 
4.4. Подготовительные внутриплощадочные работы 
............................................ 87 
4.5. Земляные работы ................................................................................................ 88 
4.6. Очистка трубопровода ....................................................................................... 91 
4

4.7. Визуально-измерительный контроль участка МГ после отчистки  
от старой изоляции 
.................................................................................................... 92 
4.8. Устранение выявленных дефектов ................................................................... 93 
4.9. Работы по врезке дефектных катушек ............................................................. 95 
4.10. Замена дефектных участков газопровода ...................................................... 96 
4.11. Изоляционные работы ..................................................................................... 97 
4.11.1. Механизированная изоляция участка МГ .............................................. 97 
4.11.2. Ручная изоляция ...................................................................................... 100 
4.12. Контроль качества 
.......................................................................................... 101 
4.12.1. Контроль качества капитального ремонта............................................ 101 
4.12.2. Контроль качества земляных работ 
....................................................... 102 
4.12.3. Контроль качества изоляционного покрытия ...................................... 104 
4.12.4. Засыпка траншеи ..................................................................................... 105 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 107 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 108 
 
 
 
5

ВВЕДЕНИЕ 
 
Трубопроводный транспорт газа в настоящее время считается главным 
средством доставки газа от мест добычи, переработки либо получения к местам 
употребления. Сеть магистральных газопроводов характеризуется значимой 
длиной, огромным диаметром, существенным возрастом и высочайшим давлением перекачки.  
Значительная часть магистральных газопроводов сооружается в нестационарных условиях: на вечномерзлых грунтах, пересекают большое количество 
различных преград: небольших и огромных речек, водохранилищ, озер, глубочайших топких мест, автомобильных и железных дорог. Крупная часть газопроводов в нашей стране были построены в годы активного возведения трубопроводной системы, при недостающем уровне и освоения новейших технологий 
строительно-монтажных дел. Сооружение и ремонт магистральных газопроводов в условиях крайнего Севера, пересечение магистральными газопроводами 
как естественных, так и искусственных преград предусматривает комплекс мер 
по защите газопровода и его элементов на данных участках, а также применения 
современных методов, технологий и оборудования. 
Трубопроводные системы рассчитаны на длительный срок эксплуатации, 
поэтому к ним предъявляют высокие требования по долговечности и надежности. ОАО «Газпром» регулярно проводит комплекс мероприятий по диагностике, ремонту и реконструкции объектов транспорта газа для обеспечения 
надежности и безопасности функционирования Единой системы газоснабжения (ЕСГ). Одним из важнейших направлений повышения надежности функционирования газотранспортной системы является своевременное проведение капитального ремонта магистральных газопроводов, залегающих в условиях крайнего Севера.  
Современному капитальному ремонту во многом присущи основные элементы техники, технологии и организации: поточность как главная форма организации работ, комплексная механизация и т. п. Он представляет собой комплекс 
работ, в процессе которого ремонтируются или заменяются изношенные трубы 
и изоляционное покрытие с целью увеличения межремонтного срока эксплуатации. 
В данной работе будет рассмотрена технология прокладки и ремонта 
участков магистральных газопроводов в нестационарных условиях, проведен 
анализ строительно-монтажных работ. Выполнено исследование и математическое моделирование надежности и остаточного ресурса участков газопровода 
при пересечении вышеуказанных преград. 
 
 
6

1. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ УЧАСТКОВ  
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ  
В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА 
 
1.1. Земляные работы 

Основным способом разработки траншей для трубопроводов является разработка одноковшовыми экскаваторами – обратная лопата с емкостью ковша 
0,65 м3 (ЭО-4321). 
На участках суходолов зимой при промерзании грунта до 0,4 м, на талых 
грунтах разработку траншеи ведут одноковшовым экскаватором на гусеничном 
ходу, при промерзании грунта свыше 0,4 м применяется предварительное рыхление. Для рыхления мерзлого грунта рекомендуются машины цикличного действия – навесные рыхлители на бульдозерах или тракторах мощностью не менее 
100 л. с. (Komatsu, Caterpillar). При глубине промерзания до 1,2 м рыхление производится одноразовым проходом экскаватора, а свыше 1,2 м – за двухразовый 
проход экскаватора. 
Распределение методов производства земляных работ по условиям строительства выполнено следующим образом. 
Разработка траншей в зимний период: 
x на болотах I типа – одноковшовым экскаватором на болотном ходу; 
x на болотах II типа – одноковшовым экскаватором со сланей; 
x на болотах III типа – со сланей или пеноволокуши; 
x на ВМГ – одноковшовым экскаватором с предварительным рыхлением 
грунтов тракторными рыхлителями; 
x на озерах внутриболотных закрытых – одноковшовым экскаватором со 
льда; 
x на суходолах – одноковшовым экскаватором. 
Обратная засыпка в зимний период: 
x на болотах I типа – одноковшовым экскаватором на болотном ходу; 
x на болотах II типа – одноковшовым экскаватором со сланей; 
x на озерах – со льда; 
x на болотах III типа – со сланей или пеноволокуши; 
x на ВМГ – бульдозером или одноковшовым экскаватором с предва- 
рительным рыхлением грунтов тракторными рыхлителями; 
x на суходолах – бульдозером (рисунок 1). 
 
7

 
 
Рисунок 1. Бульдозер Caterpillar 
 
Траншеи через водные преграды при ширине зеркала до 6 м разрабатываются одноковшовым экскаватором с обратной лопатой с предварительным рыхлением мерзлых грунтов. 
Для исключения повреждения заводской изоляции участка магистрального 
газопровода (за исключением участков с подземными ледяными жилами) должен укладываться на подготовленное основание – подушку из песчаного привозного (карьерного) грунта, высотой не менее 0,2 м. Прокладка проектируемого 
участка газопровода  на при пересечении непротяженных участков с подземными ледяными жилами предусматривается в теплоизоляции толщиной 50 мм 
теплоизоляционными сегментами из экструзионного пенополистирола «Пено- 
плэкс 45» (рисунок 2) по ТУ 5767-001-01297858-02 и производится на предварительно подготовленное основание из привозного (карьерного) торфа высотой не 
менее 0,2 м и расстеленный по дну траншеи двухслойный скальный лист по ТУ 
4834-004-17179339-2003  производства ООО «ВНИИСТ – Материалы и конструкции» г. Москва. 
 
 
 
Рисунок 2. Теплоизоляция МН экструзионным пенополистиролом «Пеноплэкс 45» 
8

До начала работ по засыпке трубопроводов необходимо:  
– проверить проектное положение трубопровода;  
– проверить качество и, в случае необходимости, отремонтировать изоляционное покрытие;  
– получить письменное разрешение от заказчика на засыпку уложенного 
трубопровода.  
Засыпку трубопровода бульдозерами следует выполнять косыми проходами с целью исключения падения комьев грунта непосредственно на трубопровод.  
В соответствии с требованиями п.9 СНиП 3.02.01-87, засыпка траншеи выполняется в две стадии. Первоначально осуществляется засыпка привозным песчаным грунтом (при пересечении непротяженных участков с подземными ледяными жилами – привозным (карьерным) торфом) на высоту не менее 0,3 м над 
верхом трубы с подбивкой пазух и равномерным послойным его уплотнением с 
обеих сторон трубы. На второй стадии выполняется засыпка верхней зоны траншеи местным грунтом, не содержащим твердых включений размером свыше диаметра трубы, с уплотнением. При засыпке траншеи над трубопроводом отсыпается грунтовый валик с учетом осадки грунтов при оттаивании, высотой не менее 
0,5 м. При этом попутный грунт должен быть раздроблен таким образом, чтобы 
размер включений крупных комьев мерзлого грунта составлял не более 30 % по 
объему. 
Засыпка траншеи при пересечении участков с подземными ледяными жилами (рисунок 3) на всю глубину во избежание растепления грунтов предусмотрена первоначально привозным (карьерным) торфом на высоту не менее 0,3 м,  
а затем привозным минеральным грунтом.  
 
 
 
Рисунок 3. Визуализация ледяных жил участка.    
Пример гомотическо-переферийного обследования 
9

При засыпке твердыми грунтами роторный траншеезасыпатель (ТР-351) 
следует использовать в комплексе с бульдозером (ДЗ-171.1). При этом вначале 
засыпку выполняют траншеезасыпателем рыхленным грунтом, а затем бульдозером. 
Засыпку уложенного в траншею трубопровода экскаватором осуществляют в тех случаях, когда работа бульдозера невозможна (болота, мерзлый отвал, 
стесненные условия). 
Производство работ в охранной зоне действующих коммуникаций следует 
производить только при наличии разрешения, выданного владельцем коммуникации и оформленному наряду-допуску, и в присутствии представителя организации – владельца коммуникации.  
Попикетные способы производства работ уточняются в рабочей документации. 
 
1.2. Сварочно-монтажные и изоляционные работы 
 
С целью минимизации сварочно-монтажных работ в условиях крайнего 
Севера на трассе трубопроводов проектом принимается сварка труб в двухтрубные секции на трубосварочной базе, расположенной в районе ближайшей ж.д. 
станции. До начала производства работ по сборке и сварке секций в нитку 
должны быть выполнены следующие работы: 
– построены временные вдольтрассовые проезды; 
– размещены в зоне производства работ краны-трубоукладчики, сварочные 
установки, бульдозеры, инвентарные опоры под свариваемые трубы, необходимые инструменты и инвентарь, а также вагончики для обогрева рабочих и хранения материалов. 
Сборку и сварку трубопровода производят в соответствии с СП 34-116-97, 
СП 105-34-96, СТО 2.2-136.2007 по технологии, аттестованной в соответствии  
с требованиями РД 03-615-03.  
Объем и методы контроля сварных стыков принимается в соответствии  
с табл. 34 СП 34-116-97 в зависимости от категории местности и уточняется при 
рабочем проектировании. 
Трубные секции доставляются к месту производства работ плетевозами. 
При перевозке секций должны быть выполнены мероприятия, исключающие 
повреждение их изоляционного покрытия (применение амортизирующих 
прокладок).  
Разгрузка изолированных трубных секций с плетевозов должна производиться кранами-трубоукладчиками, оснащенными мягкими полотенцами. 
10