Инженерная защита объектов магистрального трубопровода в условиях многолетней мерзлоты

Рассмотрены опасные геологические процессы, возникающие на территории распространения многолетнемерзлых грунтов. Предложены способы инженерной защиты трубопроводов от воздействия экзогенных геологических процессов.

Система магистральных трубопроводов (МТ) на территории Сибири является важным этапом для экономического развития этого региона и обеспечивает успешное освоение нефтяных и газовых ресурсов страны. Однако строительство МТ в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) сопровождается нарушением их температурного режима. В результате возникают опасные экзогенные геологические процессы (ЭГП), которые оказывают влияние на объекты МТ. Поэтому для обеспечения безаварийной работы объектов МТ необходимо предусматривать инженерно-защитные (ИЗ) сооружения.

Для определения геофизических особенностей местности и прогнозирования вероятности возникновения ЭГП необходимо проведение геотехнического мониторинга (ГТМ). Порядок проведения ГТМ объектов магистральных нефтепроводов, осуществляющийся в соответствии с [1], отличается от мониторинга газопроводов, основанного на документах [2] и [3]. Однако в обоих случаях целью является выявление и предотвращение необратимых процессов в грунтовых основаниях, а также деформаций сооружений. Для этого на ряду с наземными наблюдениями применяются эффективные современные технологии: волоконно-оптические системы и воздушное лазерное сканирование.

На основании результатов геотехнических обследований проводится разработка компенсирующих мероприятий, содержащих предложения по устройству инженерной защиты сооружения.

Выбор способа защиты зависит от вида ЭГП и конструктивной схемы прокладки МТ. На территории распространения ММГ допускается применение трех видов прокладки: подземной, наземной в насыпи и надземной. Однако наземный способ прокладки трубопроводов в зоне ММГ не реализуется из-за высокого риска частых отказов и аварий, прежде всего из-за оттаивания верхнего слоя в летнее время, которое приводит к постепенному погружению трубопровода с жидкой транспортируемой средой в грунт, из-за обледенения трубы при отрицательных температурах, которое создает значительные дополнительные нагрузки на трубопровод, а также из-за необходимости усиленной антикоррозионной защиты и принятия других мер по компенсации природных, в том числе геокриологических, воздействий на трубопровод [8].

Наиболее распространенными ЭГП на территории ММГ являются термокарст, пучение, наледь, подтопление, солифлюкция. Традиционные инженерно-защитные мероприятия представлены в [4,5,6,7]. Однако существуют современные, более эффективные способы ИЗ. Рассмотрим их для каждого вида ЭГП.