Балластировка трубопровода — утяжелители, силовые пояса, типы УБО, УБО-М и УБП

Содержание:

1. Задачи
2. Основные методы
3. Виды утяжелителей
4. Бетонное покрытие
5. Способы установки утяжелителей
6. От чего зависит выбор способа балластировки
7. Подробнее о видах утяжелителей
8. Для чего нужны силовые пояса
9. Чем еще проводится балластировка
   1. УЧК
   2. НСМ
10. Выводы

Балластировка трубопровода – это один из способов его закрепления. При этом используют систему утяжеляющих грузов, обетонирование (если прокладка проводится на заболоченных грунтах) и пр. Все это обеспечивает нормальное функционирование систем трубопровода, а также сохранение ими своих физических характеристик и своего местоположения. 

Задачи

Балластировка особенно важна, если прокладка трубопровода осуществляется через водоем (река, море, озеро и пр.). При отсутствии утяжелителей в этом случае из-за постоянного воздействия волн, течение и прочего конструкция может начать смещаться со своего штатного места. Это чревато ее полным разрушением. 

Практика показывает, что в местах с сильным течением даже массивные трубопроводы начинают постепенно выгибаться. В результате в местах соединений появляются трещины. Это приводит к утечки транспортируемого по трубопроводу материала и, как следствие, к загрязнению окружающей среды.   

Основная задача балластировки – не допустить возникновения такой проблемы. В ходе ее проведения конструкция фиксируется на одном месте с помощью специальных утяжелителей. Благодаря этому трубопровод приобретает отрицательную плавучесть. 

Основные методы

На сколько групп делятся средства балластировки трубопровода? Существует несколько основных методов утяжеления:

• конструкции, заполняемые грунтом (как каркасного, так и бескаркасного типа);
• специальные утяжелители седловидного, кольцевого и охватывающего типа (чаще всего изготавливаются из железобетона).

Утяжелители сборные железобетонные в этом плане более практичны. Ведь они не только придают трубопроводу отрицательную плавучесть, но и защищают его от коррозии и механических повреждений. 

Также в целях фиксации конструкции могут быть использованы анкерные устройства. Однако такой способ актуален лишь в тех местах, где грунт обладает высокими прочностными характеристиками. 

Виды утяжелителей

Балластировка проводится с помощью следующих конструкций:

1. Утяжелитель бетонный охватывающий (УБО). Конструкция считается классической и применяется повсеместно. Она состоит из двух железобетонных блоков, скрепленных между собой силовыми поясами (из материалов особой прочности). В основном такие конструкции применяются при монтаже трубопроводов для транспортировки нефти и газа, которые проходят в районах со сложными климатическими условиями. Однако УБО актуальны и для прокладки магистралей по дну водоемов. Чаще всего блоки устанавливаются на всем протяжении конструкции на равном удалении друг от друга. Они могут свободно фиксировать трубопроводы диаметром от 530 до 1420 мм (а это большинство существующих разновидностей магистралей);
2. УБО-М. Одна из модификаций предыдущей разновидности (из-за этого в аббревиатуре и появилась буква «М»). Используется преимущественно при обустройстве замкнутого контура. Отличается наличием особых пазов, в которые вставляется металлический стержень. Это упрощает монтаж конструкции на трубопровод;
3. 1УБКм. Утяжелитель бетонный клиновидный. Составная конструкция, которая состоит из двух больших цилиндров, которые скреплены между собой. 1УБКм по своему диаметру как правило, несколько больше, чем сама труба. Данный способ актуален для районов с вечной мерзлотой, а также для болот и пойм рек;
4. УКТ. Здесь на трубу устанавливаются два полукольца. Между собой они соединяются с помощью стандартных крепежных элементов (чаще всего это болты с гайками или шпильки);
5. УБП. Поясной утяжелитель, который отличается простотой установки. Состоит из двух бетонных блоков. Между собой они соединяются особым силовым поясом. 

Обратите внимание! Это основные, но далеко не единственные средства для балластировки трубопроводов.  

Бетонное покрытие

Это дорогостоящий, но очень эффективный способ балластировки. Он заключается в том, что трубы на всем протяжении магистрали, покрывают бетоном, который наносится на поверхность путем торкретирования. Это решает сразу несколько важных задач. Во-первых, конструкция приобретает отрицательную плавучесть. Соответственно, длительное воздействие волн, течение и других факторов гидросферы уже не может повлиять на ее физические свойства. 

Во-вторых, бетон является прочным материалом, который защищает трубы от механических повреждений, гидроударов и пр. В-третьих, благодаря бетону не допускается прямой контакт металла и воды. Соответственно, снижается риск возникновения коррозии.  

Кроме того, при изготовлении бетона для покрытия в него добавляют специальный заполнитель. Чаще всего это сульфат бария. Это повышает объемную массу материала. Кроме того, чтобы повысить показатели прочности бетон наносят на трубы не в полевых, а в заводских условиях. Монтажникам при установке трубопровода на местности остается лишь тщательно обработать стыки, чтобы повысить герметичность конструкции. 

Способы установки утяжелителей

Для того чтобы доставить и установить большинство разновидностей утяжелителей необходимо использование специальной техники, т.к. элементы конструкции отличаются своей большой массой. В отдаленные районы утяжелители доставляются с помощью вертолетов. При монтаже трубопровода в акватории водоемов применяются плавучие краны и суда специальной конструкции. 

Т.е. такие конструкции можно устанавливать только с помощью техники. Человек в данном случае лишь корректирует ее работу. 

От чего зависит выбор способа балластировки

Здесь многое зависит от района, где проходит трасса магистрали. К примеру, если трубопровод прокладывается через судоходный участок водоема, то он должен иметь дополнительную защиту от потенциального воздействия на него якорей морских и речных судов, а также сетей. Соответственно в этом случае резонно полностью покрывать трубы бетоном. 

Кроме того, на реках каждую весну случаются половодья. В этот период на конструкцию увеличивается давление воды. Кроме того, в период половодья происходит хаотичное движение льдин. Соответственно, магистрали, проложенные на таких участках, должны иметь дополнительную защиту от механических повреждений. 

Также на выбор утяжелителей оказывают сильное влияние рельеф и категория местности, а также тип грунтов и особенности конструкции. Сказываются и предполагаемые условия эксплуатации. 

Подробнее о видах утяжелителей

Наиболее распространение получили железобетонные утяжелители охватывающего типа, седловидной формы, которая отличается простотой установки и надежностью. Однако у нее есть один существенный недостаток. Центр тяжести такой конструкции располагается чуть выше оси трубопровода. В результате при контакте с внешней силой (например, с тянущейся по дну реки рыболовной сетью) бетонный блок может просто опрокинуться. 

Поэтому конструкторами была создана усовершенствованная версия седловидного блока – СУГ. Однако практика эксплуатации показала, что и их остойчивость при определенных условиях не соответствует поставленным задачам, хотя на ряде участков магистральных трубопроводов они используются до сих пор.  

В результате появились конструкции типа УБО для труб. Главным их отличием от предыдущих разновидностей является смещенный ниже оси трубопровода центр тяжести. Поэтому даже при сильных внешних воздействиях они не теряют своей остойчивости. 

Это позволило использовать их практически на всех типах местности. Сегодня УБО и его модификацию УБО-М можно увидеть как в районах Крайнего Севера, так и на дне различных водоемов. Сказывается не только удачная конструкция, но и прочность этих разновидностей утяжелителей. Они вполне могут прослужить несколько десятков лет без замены и технического обслуживания. Поэтому их нередко применяют в труднодоступных районах России и ряда других стран. 

Для чего нужны силовые пояса

Мягкие силовые пояса (МПС и МПС-М) используются в связки с утяжелителями различных конструкций (чаще всего это УБО, УБО-М и УБП). Главное их предназначение – надежно соединить отдельные части конструкции. Кроме того, они также выступают в роли дополнительного фиксатора самого трубопровода. Их можно использовать на магистралях, диаметром до 1420 мм, т.е. практически на всех существующих трубопроводах. 

Для производства мягких соединительных силовых поясов используются технические ткани, которые изготавливаются на основе полиамидов и полиэфира. Они отличаются своей высокой прочностью и практически не деформируются даже после нескольких лет активной эксплуатации. Кроме того, они отличаются своей стойкостью к воздействию различных химических веществ. Это позволяет использовать их на большинстве разновидностей современных трубопроводов, вне зависимости от того, что именно транспортируется по магистрали. 

Те же качества делают возможным применения мягких силовых поясов для утяжелителей в условиях болот, вечной мерзлоты и соленой воды (когда прокладка осуществляет по дну морских бухт и заливов). 

Чем еще проводится балластировка

УЧК

Утяжелитель чугунный кольцевой. Это конструкция отличается простотой монтажа, поэтому ее применяют повсеместно. Она подходит для проведения балластировки трубопроводов диаметром от 159 до 1420 мм. Прочностные характеристики позволяют использовать ее для фиксации магистралей, которые проложены по дну водоемов и на участках со сложными климатическими условиями. 

Основу УЧК составляют два полукольца, которые изготавливаются из чугуна. Они полностью охватывают трубу со всех сторон. Для соединения их между собой используются стандартные крепежные элементы. В основном это шпильки, гайки и шайбы. 

Если УЧК устанавливается на трубопровод не только с целью утяжеления, но и с целью защиты магистрали от механических повреждений (например, в районах с интенсивным судоходством), их снабжают дополнительными изоляционными ковриками.

Также на самом чугуне может присутствовать защитное покрытие. Они снижает риск распространения коррозии.  

Масса самих УЧК в зависимости от класса и наличия/отсутствия дополнительных элементов в конструкции варьируется от 150 до 2200 кг. Соответственно, для их перевозки требуется только стандартный грузовой транспорт. 

НСМ

Нетканые синтетические материалы. Главной проблемой всех предыдущих разновидностей средств для балластировки является их высокая стоимость и сложность перевозки. Это особенно актуально для трубопроводов, которые прокладываются в труднодоступных районах. Поэтому уже много лет ведется поиск более дешевых материалов для решения этих задач. 

Одной из таких разработок являются НСМ. Этим материалы получают из полиамидных нитей. Они отличаются высокими эксплуатационными характеристиками и долговечностью. 

Смысл такой балластировки в том, что нетканый синтетический материал полностью оборачивается вокруг трубы. Также его укладывают на дно траншеи. Свободные края закрепляются металлическими штырями на некотором удалении от магистрали. Получается, что труба хоть и опирается на грунт, но находится как бы в подвешенном состоянии. Это препятствует ее смещению.  

Такая система позволяет в разы снизить затраты на балластировку. Однако ее можно применять только в районах с твердым грунтом. 

Выводы

Балластировка – это один из важнейших процессов в обустройстве трубопровода. Ведь именно от правильности его выполнения зависит долговечность магистрали. Такую операцию можно проводить с помощью различных материалов. Однако наиболее оптимальными для решения подобных задач считаются железобетонные конструкции разной конфигурации. Они не только придают трубопроводу отрицательную плавучесть и не позволяют ему изменить свое местоположение, но и защищают его от неблагоприятных внешних факторов. Это особенно актуально в районах со сложным рельефом (если речь идет о земле) и с интенсивным судоходством (если речь идет о водоемах). 

МСП таблица характеристики и типоразмеры

МСП-УП таблица характеристик и типоразмеры

Таблица основных размеров защитных ковриков ЗК-УБО под утяжелители УБО

Таблица ЗК-УБКм УБКм основных размеров защитных ковриков под утяжелители

Читайте также:
← Плиты перекрытия ГОСТ — вес, толщина, размеры и нагрузка
← Какие марки бетона используются для строительства фундамента