При прокладке трубопроводов (водоснабжения, нефтяных, газовых, канализационных и прочих) строителям приходится преодолевать различные преграды: болотистые места, водоемы, поймы рек (затопляемые в периоды паводков) или почвы с высоким уровнем грунтовых вод. Для надежной транспортировки газа или жидкости конструктивные элементы трассы (а именно сами трубы) необходимо стабилизировать. Или говоря правильным техническим языком произвести их балластировку. В противном случае вода будет либо оказывать на трубы давление, выталкивая их наверх; либо осуществлять боковые подвижки конструкции. И то и другое может привести к механическому повреждению изделий и непредвиденным аварийным ситуациям. Для увеличения массы трубопровода и фиксации его положения (в обводненном грунте или на дне водоема) применяют специальные железобетонные изделия – утяжелители (иногда в технической литературе их еще называют пригрузами).
Разновидности железобетонных утяжелителей
Железобетонные утяжелители, применяемые в настоящее время для балластировки трубопроводов (в зависимости от геометрической конфигурации и способа установки), подразделяют на три основные группы:
- охватывающие (УБО);
- сборные кольцевые (УТК);
- арочные или седлообразные (УБК).
На заметку! Какой тип пригрузов применить для увеличения массы и дополнительной фиксации трубопровода проектировщики решают в зависимости от конкретных условий местности, через которую он будет проложен.
Материалы для изготовления и требования к техническим характеристикам
Независимо от конструктивных особенностей все ж/б утяжелители изготавливают только в заводских условиях в строгом соответствии с ГОСТами и ТУ. Для производства применяют исключительно тяжелые марки бетона с классом по прочности на сжатие не менее В12,5 и плотностью от 2 до 3,1 т/м³. Так как изделия эксплуатируют в постоянном непосредственном контакте с водой, то к ним предъявляют повышенные требования относительно водонепроницаемости (она должна быть не менее W8). Для увеличения гарантированного эксплуатационного срока утяжелителей их наружную поверхность дополнительно покрывают специальными гидрофобными проникающими составами. Нормируемый класс по морозостойкости – не менее F75 (на практике, как правило, применяют F100 или даже F150). На все металлические конструктивные элементы железобетонных утяжелителей, наносят специальные антикоррозионные покрытия. Заводы, специализирующиеся на производстве пригрузов, выпускают изделия для установки на трубы с диаметром от 375 до 1420 мм.
Охватывающие утяжелители
Пригрузы охватывающего типа (УБО) – это комплект, состоящий из пары железобетонных блоков в виде усеченных параллелепипедов, которые укладывают симметрично по обе стороны от трубопровода и прижимают к его поверхности с помощью специальных соединительных поясов, закрепленных на монтажных крюках. В зависимости от их конструкции и количества утяжелители выпускают в трех различных модификациях:
- УБО. На противоположных торцах каждого блока в процессе изготовления монтируют по одному крюку (который выступает за наружную поверхность изделия).
- УБОМ (модифицированные). Стержни для фиксации связующих лент обустроены в технологических углублениях. Это позволяет производить монтаж нескольких комплектов утяжелителей вплотную друг к другу.
- УБОУМ (усиленные модифицированные). Вблизи каждого торца блока установлено по два крюка, и, соответственно, для крепления утяжелителей на трубе использовано уже две пары соединительных поясов. Это обеспечивает фиксированный угол развала блоков (при их монтаже на трубопроводе) и лучшую устойчивость всей конструкции в целом.
Установку охватывающих пригрузов осуществляют после окончания укладки всего трубопровода (или его части) в подготовленную траншею. Монтаж таких утяжелителей производят в собранном виде с закрепленными силовыми поясами. Для установки используют грузоподъемную технику и специальную металлическую траверсу, габаритные размеры которой должны быть такими, чтобы в поднятом состоянии расстояние между вертикальными поверхностями блоков превышало диаметр трубы на 10 см.
Маркировка этой разновидности утяжелителей состоит из четырех буквенно-цифровых групп. Например, надпись УБОМ-1420-2,3-12,5 соответствует утяжелителю бетонному охватывающего типа модифицированному, который используют для увеличения массы и фиксации труб Ø=1420 мм, изготовленному из бетона плотностью 2,3 т/м³ и с классом прочности на сжатие В12,5.
Утяжелители сборно-кольцевого типа
Утяжелители данного типа поставляют комплектом, в состав которого входят два железобетонных полукольца, а также металлические шпильки, шайбы и гайки (для соединения элементов конструкции). Эти пригрузы применяют в основном при прокладке трубопроводов по дну водоемов (методом сплава или протаскивания):
- На специально подготовленной монтажной площадке в строго определенных местах (в соответствии с заранее нанесенной разметкой) устанавливают нижние полукольца.
- Поверх них с помощью специальной грузоподъемной техники укладывают сочлененные трубы.
- Затем устанавливают верхние полукольца и фиксируют их к нижним частям (с помощью металлических шпилек, шайб и гаек) через технологические отверстия.
- Далее (в зависимости от размеров водоема) всю конструкцию либо протаскивают по дну, либо частями погружают (сплавляют) со специализированных судов-трубоукладчиков.
Условное обозначение таких пригрузов состоит из четырех групп буквенно-цифровых сочетаний. Так, например, УТК-1020-24-1 означает, что это утяжелитель трубопроводный кольцевой, предназначенный для монтажа на трубе Ø=1020 мм, а длина его составляет 24 дм. Цифра 1 в конце маркировки информирует о том, что изделие можно применять только на прямых участках трассы, а 2 – соответственно, на криволинейных.
Арочные утяжелители
Такой утяжелитель представляет собой железобетонный блок, имеющий на нижней стороне седлообразный вырез. Различают две разновидности пригрузов данного типа:
- УБК. Вырез в таком блоке в точности повторяет геометрию окружности трубы.
- УБКМ (модифицированный). Геометрия выреза такого «седла» утяжелителя представляет собой криволинейный эллипс с усеченной вершиной. Такая конструкция обеспечивает более надежное сцепление поверхности пригруза с трубой и препятствует его смещению.
При монтаже такой утяжелитель просто устанавливают на верхнюю часть смонтированного трубопровода.
Маркировка этих изделий состоит из трех буквенно-цифровых групп. Например, нанесенная на поверхность блока надпись УБКМ-720-9, присваивают утяжелителю бетонному клиновидному модифицированному, предназначенному для балластировки труб Ø=720 мм, а длина же самого изделия составляет 9 дм.
На заметку! Такие утяжелители в основном предназначены для установки на трубопроводы, прокладываемые через заболоченные участки, поэтому во многих нормативных документах их называют еще болотными.
Общие правила монтажа утяжелителей
Независимо от конструктивных особенностей утяжелителей общим при их монтаже является то, что необходимо обеспечить защиту верхнего изоляционного слоя трубопровода от механических повреждений, которые могут быть нанесены ему краями железобетонных пригрузов. Поэтому перед установкой в местах их планируемого крепления на трубы укладывают специальные футеровочные маты (или как их еще называют коврики). Такие предохранительные приспособления изготавливают из скального листа или специального многослойного синтетического нетканого материала. Для утяжелителей типа УБО и УБК длина коврика должна быть такой, чтобы после его укладки концы свисали ниже горизонтальной диаметральной отметки не менее, чем на 200 мм. Перед установкой пригрузов УТК защитный мат оборачивают вокруг трубы и фиксируют.
