Инженерно-геологические изыскания при строительстве трубопроводов

Трубопроводный транспорт является весьма эффективным при перемещении жидких, газообразных и твердых веществ как на небольшие расстояния, в пределах промышленных комплексов и районов (водо-, рассоло-, кислото-, пневмо-, пульпопроводы), так и на расстояния, исчисляемые тысячами километров (газо- и нефтепроводы).

Вследствие этого строительство трубопроводов приобрело широкий размах. Достаточно указать на сооружение серии крупнейших магистральных газо- и нефтепроводов Западная Сибирь — европейская часть России — Европа.

Трубопроводам присущи некоторые особенности, которые отражаются на методике инженерно-геологических изысканий. Обычно трубопроводы передают незначительную нагрузку на основание (не более 0,02-0,03 МПа), однако весьма чувствительны к механическим и температурным деформациям, геоэлектрическим полям, физико-химическим взаимодействиям с грунтами.

В процессе разработки схемы размещения и развития отраслей народного хозяйства, включающей систему трубопроводного транспорта, пользуются накопленной инженерно-геологической информацией (этап I изысканий).

Инженерно-геологические изыскания для магистральных трубопроводов, как и их проектирование, ведут в две стадии.

Стадии проекта соответствуют инженерно-геологические изыскания, проводимые сначала на намеченных вариантах трассы трубопровода (этап IIа), а затем на выбранной трассе (этап IIб).

Для стадии рабочей документации (этап III) инженерно-геологические изыскания ведут только на участках индивидуального проектирования или перетрассирования, а также на местах размещения сооружений.

Общее направление трассы магистрального трубопровода, определенное в схеме развития и размещения, при его проектировании должно получить отражение в конкретной трассе трубопровода, обоснованной вариантными проработками технико-экономического и экологического характера.

Они базируются на информации (в том числе — инженерно-геологической) о перспективных вариантах. Для ее получения инженерно-геологические изыскания, выполняемые с целью обоснования проекта, сосредоточивают сначала на перспективных вариантах, а затем на выбранном варианте трассы.

Инженерно-геологические изыскания начинают со сбора, систематизации и обработки накопленной информации, среди источников которой следует отметить материалы государственной геологической и инженерно-геологической съемок и аэрокосмофотоматериалы.

На основании результатов дешифрирования АКФМ и анализа имеющихся геологических материалов составляют предварительную карту возможных вариантов трассы, на которой выделяют участки, однородные по инженерно-геоло­гическим условиям, в том числе участки со сложными условиями, требу­ющие обследования.

Затем проводят наземное или аэровизуальное рекогносцировочное обследование вариантов трассы. Обследуются проявления ЭГП, участки перехода трассы через реки, озера, прижимы, естественные обнажения, водопроявления.

По вариантам трассы в интересных по геологическим соображениям местах проходят отдельные выработки глубиной до 5 м (одна выработка на участок варианта трассы, однородный по инженерно-геологическим условиям). В отдельных случаях на сложных по геологи­ческим условиям участках проводят инженерно-геологическую съемку масштаба 1 : 5000 - 1 : 25000.

Горно-буровые работы и съемка сопровождаются инженерно-геоло­гическим и гидрогеологическим опробованием. Определяют классифи­кационные показатели свойств грунтов по малым выборкам для харак­теристики МГТ-1 и МГТ-2 и химический состав грунтовых вод.

Для оценки мощности рыхлых пород, их разреза, глубины сезонного про­мерзания применяют электропрофилирование и сейсморазведку. На выбранном варианте трассы инженерная задача состоит в разделении трассы на участки типового и индивидуального проектирования и в компоновке сооружений трубопровода (станции комплексной подготов­ки, компрессорные и наблюдательные станции, водонапорные башни и др.).

Инженерно-геологические изыскания трассы должны дать мате­риал для решения инженерной задачи, поэтому по своему содержанию они отвечают этапу IIб.

Предварительная инженерно-геологическая разведка трассы включает проходку горных и буровых выработок по оси трассы и по поперечникам, размещаемым на косогорах, заболоченных территориях, участках прояв­ления ЭГП.

Для простых геологических условий нормативы рекоменду­ют располагать выработки по оси трассы на расстоянии 0,2-0,5 км друг от друга.

Однако это может привести к необоснованному и существенно­му завышению объемов работ, особенно при наличии участков со слож­ными инженерно-геологическими условиями.

Для определения расстоя­ния между выработками более рационально рассчитать одномерный сппинф для каждого однородного в инженерно-геологическом отноше­нии участка.

Помимо снижения объема работ такой подход более обоснован в научном отношении. Выработки проходят на 1-2 м ниже отметки заложения трубопровода.

Опробование выработок проводится с целью определения классификационных показателей и показателей коррозионной и агрессивной активности пород и грунтовых вод.

На стадии РД инженерно-геологические изыскания ведут на участках индивидуального проектирования и на местах размещения сооружений в пределах предполагаемой сферы взаимодействия (этап III).

На участках индивидуального проектирования, если на них развиты какие-либо ЭГП, проводят инженерно-геологическую съемку масштаба 1: 2000 — 1 : 5000, охватывающую всю область с неустойчивой структурой.

Разведка участка производится по поперечникам с опробованием горных и буровых выработок. Для изучения ЭГП проводят опытные инженерно-геологические работы (пенетрацию, вращательный срез, полевое определение прочности) или геофизические исследования.

На участках размещения сооружений выработки располагают по расчетным сечениям сферы взаимодействия. Разрез грунтов основания должен быть вскрыт выработками и опробован па мощность сферы.

В ходе опробования отбирают образцы грунтов для определения классификационных показателей и показателей прочности и сжимаемости, используемых в расчетах оснований. Разрез грунтов сферы взаимодействия должен быть расчленен на МГТ-3, охарактеризованные оценками показателей свойств, нужных для расчетов.

При проведении инженерно-геологических изысканий для строительства трубопроводов в районах широкого развития карста, оползневого, селевого и других процессов, распространения многолетнемерзлых пород, просадочных грунтов и болот должны быть получены данные, необходимые для прогноза соответствующих процессов и разработки защитных мероприятий.