Под землей и над землей
На производственных объектах «Транснефти», расположенных на территориях, где не бывает землетрясений, технологические трубопроводы прокладываются на глубине 0,8–1 м. Толщина стенок определяется с учетом рабочего давления внутри трубы. Интенсивность возможных землетрясений в сейсмически активных регионах определяется для участков трубопроводов по картам сейсмического районирования и расположенных там населенных пунктов с учетом данных сейсмомикрорайонирования, которые устанавливаются в ходе инженерных изысканий.
В районах с сейсмичностью 7 баллов и более при принятии конструктивных решений и проработке монтажных схем при подземной прокладке учитывается возможность сейсмических воздействий. В районах с сейсмичностью более 8 баллов предусматривается только надземная прокладка технологических трубопроводов. Расчет толщины стенки трубопровода выполняется с учетом сейсмических нагрузок при сейсмичности площадки более 8 баллов для подземного трубопровода, а для надземного — более 6 баллов.
Выбор маршрута
При выборе трассы трубопроводов в сейсмических районах исключаются косогорные участки, участки с неустойчивыми и просадочными грунтами, территории горных выработок, а также такие, где сейсмичность превышает 9 баллов по шкале MSK-64.
При пересечении территорий с грунтами, резко отличающимися друг от друга (разница скорости распространения продольной сейсмической волны может превышать пять раз), и на прилегающих участках на расстоянии 100 м предусматривается возможность свободного перемещения и упругого изгиба трубопровода. При прокладке устраиваются траншеи с пологими откосами, которые засыпаются крупнозернистым песком, торфом или мелким гравием. В зависимости от уровня сейсмичности территории устанавливается запорная арматура в сейсмостойком исполнении для районов с сейсмичностью более 6 баллов; повышенной сейсмостойкости — свыше 9 баллов.
Прочные конструкции
Чтобы избежать сверхнормативных нагрузок на патрубки оборудования и предотвратить напряженно-деформированное состояние технологических трубопроводов при подвижках и просадках грунта, устанавливаются разгружающие опоры. Трубопроводы прокладываются на неподвижных, скользящих и хомутовых опорах, рассчитанных на сейсмическое воздействие. Их расстановка определяется по результатам расчетов напряженно-деформированного состояния трубопроводов и нагрузок на патрубки технологического оборудования. Для исключения опрокидывания трубопровода с опор в их конструкции необходимы ограничители перемещений трубопроводов.
Запорная арматура, насосные агрегаты и другое оборудование используются в сейсмостойком исполнении и исполнении повышенной сейсмостойкости, что подтверждается расчетами и экспериментальными испытаниями с определением собственных частот колебаний технологического оборудования.
Восточный опыт
При строительстве трубопроводной системы Восточная Сибирь — Тихий океан, впервые разрабатывались, а затем внедрялись специальные технические требования ПАО «Транснефть» к технологическому оборудованию, насосным агрегатам, запорной арматуре, перекачивающим станциям, в которых учитывался высокий уровень сейсмичности регионов, где проектировался новый маршрут. Кроме того, принимался в расчет тот фактор, что для транспортировки нефти в больших объемах будут использоваться мощные насосы, рассчитанные на высокое рабочее давление до 10 МПа. Чтобы обеспечить минимальное воздействие трубопроводов на корпусы насосных агрегатов, при проектировании были разработаны П‑образные компенсаторы на всасывающем и напорном коллекторах.
При расширении ВСТО и апробации технических решений в результате совместной работы с конструкторскими бюро изготовителей насосов удалось оптимизировать трубную обвязку с применением Z‑образных компенсаторов, что позволило сократить количество соединительных деталей трубопроводов и протяженность труб.
При прокладке нефтепровода в районах с сейсмичностью свыше 8 баллов при пересечении ВСТО участков с резко отличающимися друг от друга по сейсмическим свойствам грунтами устраивались траншеи с пологими откосами, трубопровод засыпался крупнозернистым песком. На территории с сейсмичностью свыше 9 баллов трубы обертывались геотекстильными синтетическими материалами и засыпались крупнозернистым песком. На участке нефтепровода, пересекающим тектонический разлом, укладывались трубы с увеличенной толщиной стенки в защитном кожухе.