Строительство переходов через водные объекты

Проведенные в период с 1997 по 2001 г. топографические и геотехнические исследования коридора вдоль трассы берегового трубопровода (приблизительно 850 км) выявили 1167 поверхностных водотоков. Окончательно выбранный маршрут пересекает 1103 из первоначально выявленных водотоков. Полный каталог этих пересечений содержится в документации компании "Сахалин Энерджи" N 5600-Y-90-04-T-7211-01/02/03 (Классификация водотоков и строительство пересечений – Части 1 - 3).

Была разработана классификация водотоков, которые пересечет трасса трубопровода проекта Сахалин-2, с точки зрения их значения для нереста и миграции лососевых. Классификация основана на анализе доступной информации и имеющихся нормативно-правовых требований по охране окружающей среды в части сохранности рыбных ресурсов. Были использованы следующие источники данных: отчеты о состоянии окружающей среды государственных ведомств, институтов рыболовства, университета и компании "Сахалин Энерджи", а также тестовые данные. Орган рыбоохраны Сахалинской области Сахрыбвод предоставил дополнительные данные и осуществил проверку разработанной классификации.

Первоначальная классификация водотоков выглядит следующим образом:

Класс A – водотоки, не представляющие значения для нереста лососевых и имеющие незначительное рыбохозяйственное значение

Класс B – водотоки, имеющие незначительный нерест лососевых и небольшое рыбохозяйственное значение

Класс C – водотоки, имеющие значительный нерест лососевых и большое рыбохозяйственное значение

Водотоки класса A включают пересыхающие потоки, ручьи, пруды, ирригационные каналы, источники и ключи, протоки небольшой длины, ширины и глубины, являющиеся притоками более крупных рек.

Водотоки класса B включают реки, имеющие области нереста, но не имеющие данных об их расположении или размере или имеющие область нереста менее 10000 м².

Водотоки класса C включают реки, имеющие области нереста более 10 000 м².

В результате водотоки были разбиты на 3 крупные группы и 6 подгрупп, как показано выше в таблице 1-1.

Далее, оценивались физические и гидрологические характеристики водотоков, которые пересечет трасса трубопровода проекта Сахалин-2, такие как тип грунта, ширина, глубина, уровень половодья. Данные характеристики были определены путем научных оценок и полевых данных с использованием данных технических (топографических и геотехнических) и экологических (гидрологических) исследований.

Первоначальная классификация водотоков, описанная выше, позволила провести дальнейшую классификацию по ширине (4 подкласса) и глубине (3 подкласса). Далее, реки глубиной до 0,5 м были разделены в соответствии с плотностью донных наносов (твердый или рыхлый грунт).

Эти более подробные классификации были разработаны экологической консультационной фирмой ЭКМОС и обсуждены со специалистами Сахрыбвода.

Описанные процессы первоначальной и более подробной классификации дают 48 различных категорий пересекаемых водотоков, которые и оценивались затем с целью выбора метода строительства перехода. Выявление данных категорий позволит проектным решениям в отношении метода строительства учитывать экологическое воздействие на фауну и флору, и в особенности на запас лососевых. Данные категории показаны в таблице 1-2.

Можно видеть, что из 1103 пересекаемых водотоков, 76% (840) в точке пересечения трубопроводом имеют ширину менее 10 метров и глубину менее 0,5 метров и, по согласованию с Сахрыбводом, не имеют нереста лососевых и, следовательно, имеют лишь незначительное рыбохозяйственное значение.

Техническое описание проекта

Проект Сахалин-2 предусматривает прокладку отдельных трубопроводов для нефти и газа с севера на юг о. Сахалин. В районе к северу от ОБТК возле поселка Ныш оба трубопровода будут иметь диаметр труб 508 мм (20 дюймов). В районе к югу от ОБТК нефтепровод будет иметь диаметр труб 610 мм (24 дюйма), а газопровод будет иметь диаметр труб 1220 мм (48 дюймов). Оба трубопровода в соответствии с требованиями СниП и обычной практикой строительства будут проложены на глубине от 0,8 до 1 метра от верхнего уровня трубы до уровня земли. На газопроводе и нефтепроводе будут установлены соединительные клапаны трубопроводов. В общем, соединительные клапаны на газопроводе будут установлены с промежутками приблизительно 30 км, а также на сейсмоопасных участках. Соединительные клапаны на нефтепроводе будут установлены на важных участках пересечения водотоков и вблизи населенных пунктов.

Толщина труб будет варьировать в соответствии с требованиями безопасности. На участках пересечения водотоков, автомобильных и железных дорог, вблизи населенных пунктов, технических сооружений и на сейсмоопасных участках будут проложены трубы с большей толщиной стенок.

Прокладка нефтепровода и газопровода будет выполняться внутри того же самого коридора. Расстояние между трубами в соответствии с требованиями СниП составляет от 8 до 15 м. Это расстояние будет обеспечено (или увеличено в соответствии с инженерными соображениями) при пересечении рек, что требует строительства отдельных участков перехода для нефтепровода и газопровода.

Рассматривались различные методы строительства переходов через водотоки, включая разработку траншеи открытым способом, наземных (балочных) переходов и наклонно-направленного бурения (ННБ). В то время как на отдельных участках переход трубопровода через водотоки или заболоченные территории может быть выполнен в виде наземных (балочных) переходов с использованием одной или нескольких балочных пролетов, оттяжек со стойками, анкеров и пр., Сахалин Энерджи предпочитает не использовать наземные технические решения по соображениям сохранности и обеспечения безопасности. Важно исключить возможность посторонних лиц нанести ущерб нефтепроводу. С точки зрения воздействия на окружающую среду на этапе строительства наземные переходы оказывают меньшее воздействие, чем разработка траншеи открытым способом и большее воздействие, чем наклонно-направленное бурение. Однако с учетом особенностей рек Сахалина, вследствие широкого разлива, возможности разжижения берегов и потенциального размыва, этот тип переходов потребует сооружения прочного фундамента для прокладки трубопровода. Данный тип переходов также несет повышенные эксплуатационные требования по сравнению с эксплуатационными требованиями подземных трубопроводов. В особенности для нефтепровода, воздействие крайне высоких или низких температур существенно повысит требования к изоляции, что само по себе увеличивает эксплуатационные требования, т.к. может возникнуть опасность коррозии. По сравнению с методом открытой траншеи, строительство наземных переходов потребует большего времени и, следовательно, приведет к более длительному воздействию на окружающую среду.

Мнение о нежелательности использования наземных переходов, основанное на опыте проекта прокладки газопровода на Камчатке, было высказано TSUREN в качестве условия одобрения методики строительства переходов.

С учетом всего вышеизложенного, в проекте было принято решение не использовать наземные пересечения рек при прокладке трубопроводов.

Предлагаемые методы строительства переходов

Методы строительства переходов были разработаны в соответствии с правилами компании «Сахалин Энерджи», российскими кодексами и нормами, включая СниПы, ВНС, такими как:

СниП 2.05.06-85 Перекачивающие трубопроводы

СниП III-42-80 Перекачивающие трубопроводы

СниП III-4-80 Правила приема работ: безопасность строительства.

ВСН 010-88, Миннефтегазстрой. Прокладка перекачивающих трубопроводов – подводные переходы.

Главные физические параметры, определяющие метод строительства - это ширина и глубина водотока. В Таблице 3-1 показаны возможные методы строительства в зависимости от ширины и глубины водотока.

Таблица 3-1: Методы строительства переходов через водотоки

	Глубина
	Траншея	Укладка	Траншея	Укладка	Траншея	Укладка	Траншея	Укладка
Ширина	£0.5 м твердый грунт	£0.5 м твердый грунт	£0.5 м рыхлый грунт	£0.5 м рыхлый грунт	0.5-1.5 м	0.5-1.5 м	>1.5 м	>1.5 м
£10 м	I	A	II, III	A	III	B	III	B
10-15 м	I	A	III	A	III	B	IV	B
15-30 м	I	A	IV	A	IV	C	IV	C
>30 м	I	A	IV	A	V	C	VI, VII, VIII	C, D

Траншея: I экскаватором, перемещающимся по дну водотока

II экскаватором, перемещающимся по дну водотока на подушках

III экскаватором с обоих берегов

IV скребковым экскаватором с обоих берегов

V скрепером

VI земснарядом

VII экскаватором с понтона

VIII наклонно-направленным бурением

Укладка: A По краю траншеи трубоукладчиком

B кранами с берегов

C методом протаскивания

D наклонно-направленным бурением

Другой критерий выбора метода строительства переходов через водотоки (а следовательно, и стоимость работ) – это тип грунта (факторы, усложняющие выемку грунта). Классификация типа грунта по отношению к легкости экскавации была определена в соответствии с СНиП 4.02-91 и 4.05-91 “Сборник примерных норм и тарифов строительных работ, Кодекс I Земляные работы”. Тип грунта и тип речного дна делится на десять категорий от 1 до 10 (1 песчанистый суглинок, 10 твердая порода, такая как гранит). Наличие твердых пород и камней в направлении бурения может помешать использовать метод наклонно-направленного бурения. При разработке траншей открытым способом может возникнуть необходимость взрывных работ для разрыхления грунта перед его выемкой, как показано ниже в Таблице 3-2.

Следует заметить, что не было получено каких-либо геологических данных о составе донных грунтов на глубине более 10 м в местах перехода. Поэтому не представляется возможным проверить реальность использования наклонно-направленного бурения на каком-либо из мест перехода, однако, исходя из доступных данных поверхностных бурений, нет оснований полагать, что грунт является неподходящим для ННД.

Таблица 3-2: Выемка грунта на пересечениях в зависимости от типа грунта

Прокладка траншеи по руслу	Тип грунта по СНиП	Тип грунта
Земснаряд	2 - 4 от легкого до тяжелого - для одноковшового экскаватора	Песчанистый суглинок, глинозем, песок, от гравия до слабого алеврита
Скрепер с предварительным разрыхлением грунта взрывом	5 - 7 одноковшовый экскаватор после разрыхления	Алеврит, галька, сланец вплоть до более твердого конгломерата и глинистый сланец
Предел ГНД	2, 3, 4 бурение более твердого грунта не рекомендуется	Суглинок, глинозем, гравий, галька, слабого алеврита

Была выполнена экономическая оценка вариантов строительства переходов. На реках шириной до 10 м самым дешевым вариантом является сооружение наземного пролета. Однако, в классе C крайне мало переходов этого вида, поскольку в большинстве случаев ширина разлива рек намного превышает 10 м. по данным соображениям наземные переходы были отвергнуты.

Для всех переходов самым дешевым вариантом оказался метод открытой траншеи.

Совместно с Сахрыбводом переходы через водотоки классов B и C оценивались с точки зрения последствий строительства на протяжении всего года. В большинстве случаев Сахрыбвод оговаривал, что строительные работы на реках, имеющих рыбохозяйственное значение, не должны проводиться в период нереста лососевых рыб или миграции мальков, что ограничивает период строительства месяцами с октября по март. Эти месяцы совпадают с периодом замерзания. Это важно, поскольку это время самого низкого уровня рек, водная поверхность промерзает на глубину до 1 м, замерзают потоки и ручьи, некоторые – полностью. Эффект замерзания значительно сокращает вероятность переноса донного осадка вниз по течению, а следовательно, и воздействие на области нереста. Это позволит быстро осуществлять отвалы грунта при разработке траншей и минимизирует приток воды в траншеи. Замерзание дорог и использование специальных дорог на болотистой местности сократят последствия прохода тяжелой техники.

Сахрыбвод разрешил выполнять работы на некоторых переходах в июле, однако компания "Сахалин Энерджи" намеревается запретить проведение работ по переходу через водотоки класса B и C вне периода с октября по март за исключением наклонно-направленного бурения.

Компания "Сахалин Энерджи", по согласованию с Сахрыбводом, определила, что работы по переходу через водотоки класса B и C шире 50 м должны быть выполнены методом наклонно-направленного бурения. Это реки Тымь (первое пересечение), Васья, Найба. Кроме того, реки Тымь (второе пересечение), Фирсовка, Буюклинка будут пройдены методом наклонно-направленного бурения по решению Сахрыбвода. Всего методом наклонно-направленного бурения будет пройдено 6 водотоков.

Описание последовательности работ при сооружении переходов

Вне зависимости от метода перехода подготовительные действия аналогичны. Вдоль берегов водотока на максимальную длину 20 м в пределах полосы отвода трассы создается иловое заграждение с целью уменьшения смыва вынутого грунта. После этого полоса отвода расчищается и устанавливается необходимое оборудование и техника.

Два соседние участка труб, которые должны быть проложены на дно потока, свариваются и помещаются на деревянные рельсы с одной стороны водотока. Эти два соседних участка труб должны быть подготовлены до начала любых работ в водотоке. Если переход шире 25 м, каждая секция трубы должна быть предварительно испытана давлением.

В определенный для проведения строительных работ период две колонны труб укладываются методом «мокрой траншеи» или «сухой траншеи». К началу любых работ в водотоке оборудование, рабочие и материалы должны иметься на месте для выполнения непрерывного процесса разработки траншеи, укладки труб и засыпки траншеи.

При использовании метода «мокрой траншеи» внизу по течению создается завеса с целью нераспространения осадков из разрываемого участка водотока и взмучивания воды.

При строительстве перехода по методу «мокрой траншеи» выемка грунта производится одним из способов, указанных в Таблице 3-2. При пересечении очень широких и мелких потоков может потребоваться работа техники посреди водотока в течение короткого периода времени, возможно, с применением подушек под экскаваторы. Укладка вынутого грунта производится на баржу или на грузовики, двигающиеся одновременно с экскаватором. При методе «мокрой траншеи» разработка траншеи, укладка и обратная засыпка выполняются без перегораживания водотока или отвода русла. Работа обычно занимает всего несколько часов, тем самым уменьшается период взмучивания водотока.

В сложных случаях, если укладка трубопровода при пересечении водотока не может быть выполнена безостановочно, участок трубопровода следует сварить и оставить на деревянных рельсах возле места перехода. Перебрасывание через водоток будет произведено с помощью трубоукладчика и укладка трубопровода продолжится с дальнего берега. Специальная бригада выроет траншею через водоток и установит переход. Для работы данной бригады должны быть выделены ресурсы, достаточные для минимизации времени строительства перехода.

Сразу после разработки траншеи производится укладка трубы и обратная засыпка траншеи вынутым грунтом при возможно боле точном восстановлении профиля речного дна до его первоначального состояния.

Зоной наибольшего экологического воздействия считается участок шириной 25 м от точки строительства перехода. Однако в зависимости от характеристик водотока зона воздействия может простираться до 1000 м вниз по течению. Было выполнено моделирование зоны воздействия перехода в рамках работ по TEOC EPB’s; оно составит основу расчета компенсации за ущерб рыбоводству. В таблице 3-3, приведенной ниже, суммируются затраты на строительство и воздействие на рыбоводство.

Таблица 3-3: Методы строительства и степень экологического воздействия

Метод строи-тельства	Открытая траншея экскава-тором с берегов	Открытая траншея экскава-тором с понтона	Открытая траншея земсна-рядом	Одиночный или множ. балочный пролет с поддержкой или без	Переход методом протяжки	Наклонно-направ-ленное бурение (ННБ)
Воздействие на рыбные запасы	Значитель ное при работе в период отличный от октября-марта	Значительное при работе в период отличный от октября-марта	Значительное при работе в период отличный от октября-марта	Незначитель-ное (исключается воздействие паводка)	Незначительное (исключается воздействие паводка)	Отсутствует (в зоне паводка)
Затраты на строитель-ство	Низкие	Низкие	От низких до средних	Средние	Средние	Высокие
Применимо к	Всем водотокам	Всем водотокам	Всем водотокам	Небольшим ручьям	Водотокам шириной от 10 до-50 м	Средним и крупным водотокам

На основе оценки имеющихся данных и обсуждений с государственными и федеральными надзорными органами во время выработки инженерно-технического решения и подготовки TEOC был принят следующий подход к строительству переходов через водотоки:

Строительство переходов через все 995 водотоков класса А предлагается выполнить путем разработки траншеи открытым способом (подземная прокладка).

Строительство переходов через 45 водотоков класса B предлагается выполнить путем разработки траншеи открытым способом (подземная прокладка). Выбор метода прокладки для одного водотока (Маленький Иркир) требует дальнейших проектных разработок с целью определения применимости метода наклонно-направленного бурения.

Строительство переходов через 57 водотоков класса С предполагается выполнить путем разработки траншеи открытым способом (подземная прокладка).

Строительство 6 больших переходов через водотоки класса С предполагается методом наклонно-направленного бурения.

Итоги вышеизложенного приводятся в таблице 3-4.

Таблица 3-4: Метод строительства в зависимости от класса и ширины водотока