Применение технологии Incomat® на объектах нефтегазовой инфраструктуры

Объекты нефтегазовой инфраструктуры, осуществляющие процессы, связанные с добычей, транспортировкой, хранением, обработкой нефти и газа с месторождений и непосредственно взаимодействующие с водными объектами, подвергаются воздействию водных потоков, ледовых нагрузок, эрозионных процессов, гидростатического и гидродинамического давления, что с течением времени неизбежно приводит к их разрушению. К таким объектам можно отнести:

-откосные конструкции насыпных и намывных территорий, защитных дамб, путепроводов, мостов, насыпей и прудов накопителей;

- балластируемые нефте- и газопроводы;

- конструкции дна причальных береговых стенок и выносных эстакад для причаливания танкеров и различных вспомогательных судов, а также ограждающих сооружений.

Наиболее существенными воздействиями для данных объектов нефтегазовой инфраструктуры можно считать изменение уровня воды в период половодья, гидростатическое давление воды, воздействие ветровых волн, воздействие ледовых полей, возможность всплытия трубопроводов, а также размывы дна судовыми движителями.

С целью исключения возможных негативных последствий вышеперечисленных воздействий большое распространение получили бетононаполняемые текстильные маты Incomat^®, которые представляют собой текстильную опалубку, состоящую из двух соединенных между собой высокопрочных (не менее 45кН/м в продольном направлении) тканых материалов. Изготовленные из полиамида, они имеют относительное удлинение не более 20% в обоих направлениях. Изменяемая длина вертикальных связующих элементов, интегрированных в мат, позволяет изготавливать конструкции различной толщины. Внутренне пространство мата заполняется бетонным раствором с помощью насосного оборудования. Толщина таких заполненных матов, варьируется в пределах от 10 до 60 см.

В зависимости от выбранного типа они могут быть водопроницаемыми или водонепроницаемыми, гибкими или жесткими, переменной и постоянной толщины. Путем изменения состава бетонной смеси можно придавать матам необходимую прочность, в зависимости от величины предполагаемой нагрузки на сооружение. Возможность применения материала под водой позволяет решать задачи без понижения уровня воды или полного осушения водоема. Производительность работ в случае с матами составляет от 300 до 600 м² в смену при работе одного бетононасоса, что существенно выше, чем при установке шпунта, отсыпке каменной наброски или монтаже железобетонных плит. Бетононаполняемые текстильные маты Incomat^® поставляются на площадку строительства в рулонах и могут иметь размеры, специально подобранные под особенные требования конкретного проектного решения, тем самым обеспечивая максимальную степень заводской готовности.

Технические решения с применением технологии Incomat^® на объектах нефтегазовой инфраструктуры были разработаны для ряда гидротехнических сооружений, в том числе для укрепления откосов защитных дамб нефтеналивных резервуаров для приема нефти, поступающей с морских месторождений Северного Каспия, укрепления конусов опор мостов нефтяного месторождения имени И.Н. Логачева, а также укрепления дна причалов морского порта Сабетта.

Применение технологии Incomat^® для укрепления откосов защитных дамб нефтеналивных резервуаров для приема нефти, поступающей с морских месторождений Северного Каспия позволяет выполнить функции укрепления откосов и не допустить возможного разрушения гидроизоляции. В данном проекте к защитной технологии не предъявляются особенные требования по прочности и устойчивости, в то время как для укрепления конусов опор мостов нефтяного месторождения имени И.Н. Логачева имелась необходимость проверки работы конструкции в условиях ледовых нагрузок и воздействий.

Для удовлетворения представленных требований Самарским Государственным Архитектурно-Строительным Университетом по заказу компании «Хюскер» в 2014 г. были проведены специальные исследования

Одним из разделов данной работы являлось изучение влияния текстильных синтетических полотен на несущую способность конструкции. Другими словами, необходимо было установить, насколько бетонная плита в геосинтетической оболочке прочнее неармированной бетонной плиты. В основу исследования положено изучение свойств бетонных матов Incomat^®Flex как балки на упругом основании и влияния наличия синтетической ткани на прочностные показатели.

Для проведения исследований была сконструирована силовая установка, имитирующая условия, максимально приближенные к натурным. Габариты были приняты исходя из размеров одного элемента бетононаполняемого текстильного мата Incomat^®Flex (1,2 × 1,2 м), габаритов силового пола и траверсы.

Таким образом, лабораторные исследования бетононаполняемых матов показали определенное влияние тканой оболочки на несущую способность матов Incomat^®. Несущая способность бетононаполняемых матов превышает в полтора раза несущую способность неармированного блока аналогичных размеров из того же бетона.

Комплекс натурных и лабораторных исследований, позволив определить наиболее неблагоприятные ледовые нагрузки и воздействия, подтвердил возможность применения бетононаполняемых матов в ледовых условиях. Не зафиксировано наличие каких-либо разрушений или смещений модулей, тем самым доказана не только устойчивость бетононаполняемых матов, но и высокая эффективность их применения в сравнении с альтернативными вариантами. Также была определена методика подбора толщины технологии Incomat^®, полностью соответствующая требованиям СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)».

Также для подтверждения успешного опыта применения технологии Incomat^® на территории Российской Федерации был подготовлен список успешно реализованных проектов, самым примечательным из которых является мостовой переход «Кировский» в г. Самара. Мост через реку Самара является уникальным инженерным сооружением и входит в пятерку крупнейших вантовых мостов России. Общая протяженность трассы мостового перехода составляет около одиннадцати километров. Категория автомобильной дороги – Iб, общее число полос движения – 6, расчетная скорость движения – 120 км/ч, ширина полосы движения – 3,75 м, ширина разделительной полосы – 3,0 м. Насыпь подхода к мостовому переходу проходит по пойменному участку. Для предотвращения сезонного подтопления и переувлажнения насыпи земляного полотна проектом предусматриваются мероприятия по защите откосов. Использование технологии Incomat^® эффективнее с точки зрения производства работ и примерно на 20% экономичнее, чем традиционная укладка бетонных плит. Работы проводились в период с 2010 по 2012 г., в том числе в зимний сезон, общая площадь крепления откосов составила более 140.000 м².

Принципиальным преимуществом применения технологии Incomat^® для укрепления конусов опор мостов нефтяного месторождения имени И.Н. Логачева по сравнению со стандартным решением, использующим бетонные плиты с омоноличиванием стыков, является значительное сокращение сроков выполнения укрепительных работ. Поскольку производительность работ в случае с матами составляет от 300 до 600 м² в смену, один конус опоры моста можно укрепить в течении нескольких дней, в то время как укладка плит может занять месяцы.

Бетононаполняемые текстильные маты Incomat^®, являясь инновационной технологией при укреплении откосов различных конструкций, балластировке нефте- и газопроводов, а также защиты дна причалов, позволяет значительно повысить эффективность процесса производства работ, за счет многократного уменьшения сроков их выполнения по сравнению со стандартными решениями. При этом обеспечивается требуемый уровень надежности конструкций как по устойчивости, так и по прочности, что подтверждает успешный опыт эксплуатации гидротехнических сооружений с применением данной технологии в Европе на протяжении более 50 лет без необходимости проведения ремонтных работ.

Виктор Побережный

ООО «ХЮСКЕР»