Особенности сооружения трубопроводов на вечномёрзлых грунтах.

Основным строительным недостатком вечномёрзлых грунтов является изменчивость их несущей способности в очень широких пределах. При отрицательной температуре они могут воспринимать весьма большие нагрузки без заметных деформаций, а при нулевой и тем более положительной температуре, они теряют несущую способность и разжижаются. При повторном замерзании грунты вспучиваются, растрескиваются, что может привести к разрушению трубопроводных конструкций, расположенных в таком грунте. Это требует принятия специальных защитных мер, конструктивного или технологического характера. В зимний период вечномёрзлые грунты представляют собой монолит скального типа, что обеспечивает работу на нём любых строительно-монтажных машин, т.е. технология строительства линейной части трубопроводов такая же, как при нормальных условиях. В летний период работы по строительству линейной части либо полностью прекращается, либо производятся по технологии, применяемой на болотах.

Применяется главным образом две конструктивные схемы прокладки трубопроводов – подземная и надземная. Подземная прокладка предусматривает укладку трубопровода в зимний период в траншею с закреплением в проектном положении трубы утяжелителями или анкерами. Утяжелители или анкера должны обеспечить компенсацию не только силы Архимеда, но и взвешивающего усилия, обусловливаемого продольной силой, действующего в трубопроводе. Однако надёжность трубопровода, утяжелённого пригрузами, невысока; грузы часто сваливаются с труб, и они всплывают. Допускается укладка трубопроводов на поверхность грунта с закреплением утяжелителями и последующей обваловкой. Для повышения эксплуатационной надёжности трубопровода применяется крепление труб дисковыми анкерами, вмороженными в грунт.

Надземный трубопровод сооружается на опорах, установленных в вечномёрзлый грунт. Расстояние между опорами определяется расчётом. Для компенсации продольных удлинений трубопровода на нём через определённое расстояние устанавливают компенсаторы, которые могут быть горизонтальными или вертикальными.

Поскольку вечномёрзлые грунты обладают большой несущей способностью при минусовой температуре, то наиболее благоприятные условия для трубопровода можно создать, обеспечив такой режим его эксплуатации, при котором температура перекачиваемого продукта будет минусовой. Для газопровода эта задача решается сравнительно просто, создавая на компрессорных станциях установки по охлаждению газа до температуры -2 – 3 °C. Пропуская по трубопроводу такой газ, удаётся сохранить в мёрзлом состоянии грунт в летний период. Образующийся вокруг трубы постоянно мёрзлый грунт способствует повышению продольной устойчивости трубопровода. Для нефтепровода такая температура недопустима, т.к. при этом увеличивается вязкость нефти и перекачка её по трубопроводу становится невозможной, поэтому для обеспечения несущей способности трубопровода необходимо производить теплоизоляцию трубы при надземной прокладке или прокладку трубы в трубе с заполнением межтрубного пространства для предотвращения оттаивания грунта при подземной прокладке. Межтрубное пространство заполняется пенобетоном, обладающим достаточно высокими теплоизолирующими свойствами. Защитный кожух предохраняет трубопровод от обводнения. Надёжность двухтрубной конструкции обеспечивает безаварийную работу трубопровода даже при значительном оттаивании мерзлоты.

При надземной прокладке трубопровода диаметром 1000 – 1200мм возникают столь сложные проблемы с обеспечением устойчивости положения труб на опорах, что трудно найти экономически приемлемые методы их решения. Огромная тяжесть заполненного нефтью трубопровода, необходимость компенсации температурных удлинений – это требует устройства мощных свайных или иных опор, однако надёжность их работы на вечномёрзлых грунтах проблематична.