www.rurociagi.com

Spis treści od 2001    Spis treści 1995-2000 
Reklama    Ogłoszenia    Wolna trybuna 
Redakcja    Listy    Fundacja ODYSSEUM 

1-2 / 2002 - strona startowa

PRZEKROCZENIA RZEK GAZOCIĄGIEM TRANZYTOWYM

Witold St. Michałowski

 

Przekroczenia przeszkód wodnych, w tym dużych rzek to jeden z najtrudniejszych elementów w budownictwie rurociągowym. Złożone warunki geologiczne, prądy rzeczne powodujące erozję dna i brzegów rzek, brak możliwości zatrzymania przepływu wody, czy wykonania kanałów obiegowych umożliwiających wykonanie wykopu i układki gazociągu w suchym korycie, wymóg zapewnienia stabilności położenia rurociągu powodują niestandardowe podejście do realizacji przekroczeń. Zagadnienie przekroczenia rzek komplikuje się jeszcze wraz ze wzrostem średnicy rurociągu. To wszystko powoduje konieczność potraktowania ich jako odrębnych zadań realizacyjnych. Budowa przekroczeń wodnych wymaga od wykonawców zaangażowania specjalistycznego sprzętu, wiedzy i doświadczeń w zakresie realizacji tego typu budowli.

Technologie wykonania przekroczeń rzek

Poniżej przedstawiono klasyfikację wykonania przekroczeń rzek. W przypadku przekroczeń dużych przeszkód wodnych możliwości wykorzystania poszczególnych technologii zacznie się zawężają.

Przy skrzyżowaniach gazociągów z rzekami stosować można dwa rozwiązania: przejścia nad dnem lub pod. Przejścia nadwodne znajdują uzasadnienie jedynie w przypadku przekroczeń rzek, przy których nie istnieje niebezpieczeństwo uszkodzenia konstrukcji wsporczych gazociągu. Ponad to m.in. ze względów (krajobrazowych) przejścia nad rzekami stosowane są sporadycznie.

W zależności od charakteru rzeki stosowane są przekroczenia jedno lub dwunitkowe.

Przekroczenia pod rzekami to jedne z rurociągów podwodnych, do których zalicza się te, które stale lub okresowo znajdują się w wodzie. Według klasyfikacji zaproponowanej przez J. Molendę [4] do przejść podwodnych zalicza się przejścia:

W sposób ogólny technologie wykonywania przekroczeń rzek gazociągami można podzielić na: bezwykopowe i wykopowe.

Technologie wykopowe (wykopu otwartego) można podzielić ze względu na sposób:

Dalej podział ze względu na sposób wykonania wykopu można uzależnić od:

Niezależnie od sposobu wykonania wykopu zastosować można różne technologie ułożenia gazociągu:

Sposoby posadowienia gazociągu

Technologie bezwykopowe można podzielić na [1]:

Międzynarodowe Towarzystwo Technologii Bezwykopowych (International Society for Trenchless Technology) proponuje inny podział, zbliżony do stosowanego w Niemczech wprowadza A. Kolonko [2].

Podczas budowy Systemu Gazociągów Tranzytowych przez Terytorium RP na wstępnych etapach projektowania wszystkie możliwe do zastosowania technologie. Na budowie, w praktyce przetestowano wiele z nich. Do największych i najtrudniejszych należały przekroczenia rzek: Wisły, Noteci Zachodniej (Jezioro Pakość), Warty

Przekroczenie Wisły

Podstawowe parametry:

  1. liczba nitek przekroczenia 2 (nitka I w km 691+650, nitka II w km 691+600)

  2. długość przekroczenia:
    - całkowita 2 x 2,6 km
    - syfonu 2 x 1,3 km

  3. c/ średnica gazociągu DN1400

  4. d/ grubość ścianki gazociągu
    - projektowa 22,9 mm
    - rzeczywista (średnia) 24,4 mm

  5. maks. ciśnienie robocze 8,4MPa

  6. grubość płaszcza min. 180mm betonowego

  7. ciężar objętościowy betonu min. 24,0 kN/m3

  8. ciężar całkowity syfonu ok. 5 tys. ton

  9. przykrycie gazociągu
    - w nurcie rzeki ponad 4,0 m
    - pod kępami 12-14 m

Rys. 1  Klasyfikacja bezwykopowych metod budowy rurociągów podziemnych

Lokalizacja

Pierwszym i podstawowym zagadnieniem projektowym jest dokonanie właściwego wyboru miejsca przekroczenia. Zadanie to uwarunkowane jest licznymi ograniczeniami. M. in. wymaganiami wynikającymi z przepisów prawnych (konieczność zachowania odległości podstawowych od obiektów budowlanych), minimalizowaniem przebiegu przez tereny leśne i inne szczególnie chronione, wymaganiami lokalizacyjnymi władz terenowych, lokalizacją tłoczni gazu itd. Duże znaczenie przy wyborze miejsca przekroczenia mają również uwarunkowania środowiskowe i geologiczne.

Dla określenia optymalnej lokalizacji przekroczenia, BSiPG "Gazoprojekt" S.A., na zlecenie PGNIG S.A. w Warszawie, opracowało "Analizę wykonanych badań geologicznych i przekroczeń rzeki Wisły na odcinku Włocławek Nieszawa." Na tej podstawie z szeregu rozważanych lokalizacji przekroczenia jako optymalny wskazano odcinek rzeki od km 691,50 do 691,70.

Ostatecznie skrzyżowanie zaprojektowano w km 691,60 - nitka I i 691,65 - nitka II, tj. ok. 11km na północ od Włocławka, w połowie odległości pomiędzy istniejącym stopniem wodnym we Włocławku i projektowanym - w Ciechocinku. Przejście powyżej byłoby problematyczne ekologicznie ze względu na grubą pokrywę dennych osadów organicznych i trudne technicznie (Zbiornik Włocławek). Przejście poniżej koliduje z sąsiedztwem uzdrowiska Ciechocinek, wymagałoby przejścia przez kompleksy leśne.

Charakterystyka przekroczenia

Szerokość koryta rzeki w miejscu przekroczenia wynosi około 400m.

Lewy brzeg rzeki tworzą tarasy oddzielone stromą skarpą, o różnicy wysokości blisko 10m w pionie. Plac montażowy syfonu gazociągu, znajdował się w obrębie jeszcze jednego tarasu wyniesionego o dalsze 15m. Teren użytkowany jest rolniczo.

Prawy - płaski i podmokły brzeg oddzielony jest od koryta właściwego Wyspą Suchą oraz łachami piasków.

Całkowita długość przekroczenia wynosi 2,6km, w tym przeciąganego syfonu - 1,3km.

Charakterystyka geologiczna

Budowa geologiczna w rejonie przekroczenia ma bardzo złożony charakter. Występują tu grunty różnych formacji geologicznych. Przekroczenie znajduje się w obrębie Pradoliny Wisły rozwiniętej w tym miejscu w polodowcowych osadach starszych glacjałów oraz glinach morenowych zlodowacenia bałtyckiego i środkowopolskiego. Spągowym materiałem podłoża są iły trzeciorzędowe w konsystencji półzwartej lub twardo-plastycznej. Na stropie iłowym wspiera się warstwa glin zwałowych i zastoiskowych o konsystencji twardo-plastycznej i plastycznej. Z rozmycia glin powstały progi denne zbudowane z bruku kamiennego i żwiru. Powierzchnia glin przykryta jest warstwą piaszczysto-żwirową z domieszkami otoczaków o różnej wielkości. Występowaniu otoczaków i kamieni towarzyszy występowanie zawad dennych w postaci dębów, głazów narzutowych. Miąższość poszczególnych warstw jest mocno zróżnicowana, ze względu na głębokie rozcięcia w stropie iłów i glin, które zostały wypełnione piaszczystymi osadami.

Brzegowa część gazociągu zlokalizowana jest w całości w obrębie erozyjno-akumulacyjnych tarasów rzeki charakteryzujących się niespoistymi utworami piaszczysto-żwirowymi.

Erozja dna

Wybudowanie stopnia wodnego we Włocławku spowodowało zintensyfikowanie procesów korytowych. Stopień Włocławek odciął ruch rumowiska wleczonego i w znacznym stopniu ograniczył ruch rumowiska unoszonego. W efekcie zrzucane ze zbiornika znaczne strumienie wody doprowadziły do erozji przyspieszonej na coraz dłuższym odcinku rzeki. W rejonie Bobrownik erozja przebiega nierównomiernie. Poniżej kilometra 697, erozja przebiega w sposób wyjątkowo powolny, ze względu na trudno rozmywalne utwory denne i progi. Zarejestrowane w ciągu 18 letniego okresu badań, średnie obniżenia dna sięgają wartości 0,80m na odcinku do Bobrownik i 0,35m na dalszym odcinku rozpatrywanego obszaru.

Problemy erozyjne zupełnie wyeliminowane w przypadku wybudowania stopnia wodnego w Ciechocinku, co spowoduje powstanie zbiornika, w którym następować będą procesy sedymentacyjne.

Warunki hydrologiczne

Przepływy w korycie z lat 1994-98 (na podstawie materiałów Hydroprojekt):

Uwarunkowania środowiskowe

Konieczność ochrony naturalnego środowiska odgrywa coraz większą rolę przy projektowaniu i realizacji inwestycji. Między innymi zaważył on o lokalizacji inwestycji. Jak już wcześniej wspomniano, wykonanie skrzyżowania zarówno powyżej jak i poniżej zaprojektowanej lokalizacji byłoby bardziej niekorzystne ze względów ekologicznych. Pomimo wybrania najlepszej możliwej lokalizacji przekroczenia, co zostało potwierdzone przez opinie m. in. rzeczoznawców MOŚZNiL, spotkała się ona z protestami lokalnych środowisk wędkarskich.

Wpływu inwestycji podczas budowy nie da się wyeliminować zupełnie, dlatego zagadnienia ochrony środowiska wymagają poświęcenia szczególnej uwagi, zwłaszcza jeśli mamy do czynienia z obszarem o takim znaczeniu jak dolina Wisły. Teren doliny jest obszarem cennym dla ornitofauny (gniazdują tu m.in. czaple, tracze nurogęsi), a także ichtiofauny (jaź, kleń, sum, brzana, jedno z paru stanowisk kiełba białopłetwego), korzystne warunki występują dla płazów i ziemnowodnych ssaków. Dzięki wielostronnej współpracy zapewniono realizację przedsięwzięcia z pełnym zabezpieczeniem środowiska. Przed rozpoczęciem robót wykonano inwentaryzację fauny i flory rejonu przekroczenia, w celu rozpoznania zasobów przyrodniczych, co stanowi podstawę do ich odtworzenia po zakończeniu budowy.

Technologia przekroczenia

W celu wyboru właściwej technologii wykonania przekroczenia analizowano zarówno horyzontalny przewiert kierunkowy jak i wykop otwarty.

Na etapie prac przedprojektowych sądzono, iż najlepszą technologią, będzie technologia przewiertu kierunkowego. Taki punkt widzenia znajdował potwierdzenie w szybkim rozwoju technologii przewiertowych, wydawał się najkorzystniejszy ze względów środowiskowych. Jednak po dokładnej analizie tematu stwierdzono iż jedyną możliwą technologią dającą wystarczającą pewność właściwego zrealizowania przekroczenia jest wykop podwodny, gdyż pojawiły się trudności ze znalezieniem wiarygodnego wykonawcy, który podjąłby się wykonania przewiertu (dotychczas nie wykonano otworu o tak dużej długości i średnicy). Występujące przewarstwienia utworów sypkich i zwartych, a także znaczne ryzyko (potwierdzone na etapie wykonawstwa) napotkania głazów, pni drzew zwiększało ryzyko realizacji skrzyżowania przewiertem kierunkowym.

Na etapie prac projektowych jako kolejny wariant rozważono mikrotuneling. Jednak i tę technologię odrzucono z powodów analogicznych jak horyzontalny przewiert ukierunkowany.

Ostatecznie wybrano technologię wykopu podwodnego z wciągnięciem gazociągu do wykonanego wykopu. Wykonawcą przekroczenia była firma Habau.

Wykop pod gazociąg

Całkowita kubatura robót bagrowniczych dla obu nitek gazociągu wynosi blisko 685tys.m3, w tym prawie 160tys.m3 w korycie głównym rzeki oraz 524tys.m3 w rejonie Wyspy Sucha.

Do wykonania wykopu w części nurtowej zastosowano koparkę ssąco-refulującą z przemieszczaniem urobku rurociągami (zdjęcie sypkich utworów piaskowo-żwirowych). Wykonanie robót pogłębiarskich do rzędnej docelowej pogłębiarka wieloczerpakowa z transportem urobku częściowo refulerem, częściowo szalandami. Ze względu na zwartą konsystencję i dużą twardość do wykonania wykopu w spągu iłowym zastosowano ponton z koparką chwytakową z prze-dłużonym wysięgnikiem sprowadzony w tym celu z Niemiec. Transport urobku odbywał się szalandami.

Na odcinku wyspy do zdjęcia humusu i nakładu gruntu do rzędnej zwierciadła wody zastosowano sprzęt lądowy z odwózką urobku samochodami. Docelowy wykop uzyskiwano stosując pogłębiarki.

Składowiska urobku przewidziano w bocznych korytach na lewym (maks. 242 tys. m3) i prawym brzegu (maks. 542 tys. m3) powyżej wykonywanego skrzyżowania. Istotnym problemem podczas prowadzenia powyższych robót były konieczne przerwy w pracy spowodowane zrzutami wody na zaporze we Włocławku.

Wykonania liry

Ze względu na znaczną długość skrzyżowania oraz na sąsiadujący teren o znacznej deniwelacji (różnica wysokości tarasów na lewym brzegu rzeki, przewidzianym do montażu liry wynosi ok. 25m) konieczne było zaprojektowanie liry gazociągu z zastosowaniem łuku sprężystego.

Gazociąg po zespawaniu, ultradźwiękowym i radio-graficznym sprawdzeniu wszystkich połączeń, został zaizolowany termokurczliwymi opaskami produkcji Raychem. Następnym etapem było wykonanie próby hydraulicznej rurociągu na ciśnienie 15,0 MPa, po czym przystąpiono do wykonania płaszcza betonowego. Wykonawca przekroczenia firma HABAU Polska zaproponował wykonanie płaszcza z wykorzystaniem sprężonego zbrojenia z lin polipropylenowych w systemie König. Metoda wykonania płaszcza polega na umieszczeniu gazociągu w prefabrykowanych elementach betonowych - półpierścieni, nakładanych na warstwę geowłókniny (gr. 4mm) zabezpieczającą izolację fabryczną gazociągu przed uszkodzeniami. Między prefabrykowanymi półpierścieniami betonowymi zastosowano elastyczne wkładki dystansowe umożliwiające sprężyste ugięcie obetonowanej liry.

Przez pierścienie wsporcze (dzięki wykonanym w nich otworom) zostało przeciągnięte i naprężone zbrojenie z lin polipropylenowych. Na liny wzdłużne nałożono zbrojenie poprzeczne. Po oszalowaniu w odcinkach wykonano płaszcz betonowy. Wewnątrz płaszcza przed wykonaniem szalowania zostały przeciągnięte dwie rury PEHD de125 stanowiące ochronę dla kabla światłowodowego dla systemu łączności i sterowania gazociągu tranzytowego.

W celu umożliwienia wciągnięcia liry gazociągu wykonano tor montażowy składający się ze ponad 140 stacji rolek dla każdej z nitek. Do dokładnego wciągnięcia rurociągu do wcześniej przygotowanego wykopu zastosowano wciągarkę o uciągu 500ton. Kierunek wciągania regulowało łoże, umieszczone przed torem montażowym. Do końcówki rury przyspawano głowicę z saniami do których zamocowano linę ciągnącą.

W celu połączenia wciągarki z syfonem zastosowano liny ciągnące o średnicach 90 i 104mm.

Wytrzymałościowe próby hydrauliczne gazocią-gów wykonywane były dwuetapowo:

Podobnie jak dla całości gazociągu tranzytowego, tak i na przekroczeniu wykonane były hydrauliczne próby stressowe, prowadzone przez wyspecjalizowaną firmą wykonawczą pod nadzorem prowadzonym przez rzeczoznawcę TÜV.

Roboty ubezpieczeniowe

Po wciągnięciu syfonu gazociąg zasypano warstwą gruntu o grubości 1m. Dalej gazociąg został zabezpieczony przez ułożenie materaca faszynowego grubości 1m i szerokości 12m oraz wykonanie narzutu z kamienia łamanego ciężkiego grubości 1m. W kolejnym etapie zasypano gazociąg do rzędnych dna sąsiadującego z wykopem.

Dalszymi pracami ubezpieczeniowymi było zabezpieczenie brzegów koryta głównego na długości 150m. Podstawę skarpy zabezpieczono przed rozmyciem za pomocą materaca faszynowego grubości 1,0m z na-rzutem kamiennym grubości 1,0m. W taki sam sposób zabezpieczono skarpy do rzędnej średniej wody rocznej. Dalej (do maksymalnej rzędnej wynikającej z przepływu przez elektrownię Włocławek zastosowano brzegoskłon faszynowy brzegowy kryty grubości 30cm.

Rekultywacja terenu

Po zakończeniu robót odtworzony został układ zakoli i ramion stanowiący miejsca rozrodu organizmów wodnych. Nastąpiło odtworzenie miejscowej fauny i flory, roślinności naturalnie porastającej łachy i wyspy w celu umożliwienia gniazdowania ptactwa,

Przekroczenie rzeki Noteć Zachodnia (Jezioro Pakość)

Podstawowe parametry:

  1. a/ liczba nitek przekroczenia 2 (nitka I w km 17+300, nitka II w km 17+350)

  2. b/ długość przekroczenia:
    - całk. przeciąganego ruroc. ok. 2 x 510m
    - na palach I nitka ok. 245m, II nitka 320m

  3. średnica gazociągu DN1400

  4. grubość ścianki gazociągu 22,9 mm

  5. maks. ciśnienie robocze 8,4MPa

  6. grubość płaszcza betonowego min. 220mm

  7. ciężar objętościowy betonu min. 22,4 kN/m3

  8. ciężar całkowity syfonu ok. 1,7 tys. ton

  9. przykrycie gazociągu min. 1,2m

  10. ilość pali I nitka 5, II nitka 8.

 Lokalizacja przekroczenia

Przekroczenie zlokalizowano na odcinku dawnego koryta Noteci Zachodniej obecnie służącego za zbiornik retencyjny. Przekroczenie zlokalizowano poniżej miejscowości Rzadkwin gm. Strzelno i Strzelce, gm. Mogilno we wschodniej części Pojezierza Gnieźnieńskiego.

Szerokość zbiornika w miejscu przekroczenia, w zależności od jego stanu eksploatacyjnego waha się od około 100m do ponad 400m, przy głębokości od 0,6 do ok. 5m.

Po obu stronach przekroczenia występują wysokie skarpy. Deniwelacja terenu w tym rejonie dochodzi do 25m. Tereny sąsiadujące z przekroczeniem użytkowane są rolniczo. Całkowita długość przekroczenia pomiędzy zespołami zaporowo-upustowymi wynosi ok. 950m.

Charakterystyka geologiczna

Budowa geologiczna w rejonie przekroczenia ma zróżnicowany charakter. Dominującymi grupami osadów, budującymi podłoże w rejonie przekroczenia rzeki Noteć Zachodnia są utwory akumulacji wodno-lodowcowej przykryte w dolinie rzeki głębokim basenem słabonośnych gruntów organicznych i kredy jeziornej. Podłoże lewego brzegu stanowią w dominującej części osady niespoiste przykryte w stropie gliną, natomiast brzegu prawego gliny. Środkowa część trasy przebiega przez podłoże organiczne. Pod warstwą torfów i gytii oraz miękkoplastycznych stref tych osadów występuje woda naporowa.

Warunki hydrologiczne

Przepływy charakterystyczne z okresu 1951-1992 wynoszą:

Technologia przekroczenia

Po analizie dostępnych metod w odniesieniu do przedmiotowego przekroczenia zdecydowano się na wykonanie wykopu otwartego przy wykonaniu wykopu z pontonu, z posadowieniem gazociągu przy wykorzystaniu pali stalowych. Ułożenie gazociągu następowało poprzez jego wciągnięcie w pozycji pływającej oraz zatopienie. Jako wykonawcę przekroczenia wybrana została firma FREYTAG BUDPOL.

Roboty ziemne

Realizację przekroczenia podzielono na pięć etapów:

Roboty przygotowawcze i ziemne

Roboty przygotowawcze wiązały się z organizacją zaplecza budowy i przygotowaniem terenu do dalszych prac (kontrola minerska, wycinka drzew i krzewów, odhumusowanie, urządzenie dróg objazdowych, itp.).

Roboty ziemne wiązały się z:

Konieczność wykonania tymczasowego doku wynikała z braku odpowiedniego dostępu drogą wodną dla sprzętu pływającego. Sprzęt składał się z elementów dostarczanych na plac budowy drogą lądową. Dok służył do dostaw niezbędnego sprzętu, części zamiennych, paliwa, itp..

W częściach brzegowych roboty ziemne prowadzone były przy pomocy dwóch koparek podsiębiernych o pojemności łyżek 1,5m3, na podwoziu gąsienicowym poczynając od wody w kierunku lądu. Transport urobku odbywał się spycharkami, za wyjątkiem odcinków po obu stronach zbiornika zabezpieczonych ściankami szczelnymi o długości 50mna lewym brzegu i ok.120m na prawym brzegu. Ścianka szczelna na prawym brzegu stanowiła również zabezpieczenie przed wypływem wody powierzchniowej i podskórnej.

Ponieważ wykop częściowo przebiegał w sąsiedztwie wcześniej wybudowanego zespołu zaporowo-upustowego, został on zabezpieczony za pomocą dwóch ścianek oporowych typu Larssena o długości ok. 19m każda zabijanych za pomocą wibromłota zamontowanego na ramieniu wysięgnika koparki podsiębiernej na podwoziu gąsienicowym z pneumatycznym systemem sterowania.

W obszarze wodnym wykop wykonywany był przez koparkę hydrauliczną z łyżką o pojemności 2,8m3, zamontowaną na pontonie. Ponieważ głębokość wody w obrębie przewidzianym do ułożenia gazociągu, w okresie realizacji częściowo nie pozwalała na pływanie pontonu, wykonywał on w pierwszej kolejności wykop umożliwiający pływalność pontonu, a dopiero w dalszym etapie wykop pod rurociąg. Grunt wydobywany z dna transportowany był przy pomocy szalany z otwieranym dnem na miejsce składowania urobku. W wykopie pozostawał półpłynny muł, stabilizując jednocześnie wykop.

Całkowita ilość gruntu wydobytego podczas budowy wynosiła ponad 5,5 tys. m3 dla nitki głównej i 3,4tys. m3 dla nitki rezerwowej.

Montaż syfonu rurociągu na lądzie

Zgodnie z przyjętą technologią robót montaż gazociągu następował na lądzie na wcześniej przygotowanych fundamentach betonowych. Na końcach rurociągów przyspawane zostały odcinki rur do których montowana była głowica wciągarki. Po zespawaniu gazociągu, wykonaniu badań nieniszczących i jego zaizolowaniu wykonano próbę hydrauliczną. Po jej pozytywnym zakończeniu przystąpiono do wykonania płaszcza betonowego. W tym celu rurociąg na podporach betonowych został podniesiony, a w miejsce klinów umieszczone zostały pierścienie betonowe, stanowiące część płaszcza. Dalej wykonanie płaszcza przebiegało analogicznie jak w przypadku przekroczenia rzeki Wisła.

Po zakończeniu ww. operacji syfon został podniesiony przy pomocy poduszek powietrznych o udźwigu 68ton, a dotychczasowe podpory zostały zastąpione podporami rolkowymi. Do czoła syfonu przymocowane zostały sanie ciągowe. Na gazociągu zamontowano również pływaki zmniejszające wypór liry.

Posadowienie gazociągu w dnie zbiornika wodnego

Do przeciągnięcia syfonu użyto zestawu do wciągania syfonu o sile wciągającej 3000kN zamontowanego na drugim brzegu przekroczenia. Do wciągania użyto liny o średnicy 56mm. Naprowadzanie syfonu odbywało się przy pomocy pontonu. Oś rurociągu podczas przeciągania znajdowała się około 1,7m poniżej lustra wody. Po całkowitym przeciągnięciu gazociągu nastąpiło jego zatopienie. Do rurociągu zamontowane zostały dwie rury fluidyzacyjne, zmniejszające podczas układania siły tarcia pomiędzy rurociągiem a gruntem i ułatwiające usuwanie mułu spod rury dzięki tłoczonemu przez nie sprężonemu powietrzu poprzez szereg dysz.

Zanurzanie rozpoczęto od środka poprzez kolejne odłączanie pływaków, do uzyskania strzałki ugięcia gazociągu 0,5m. Następnie rozpoczęto wypełnianie rurociągu, w wyniku czego gazociąg ułoży się na dnie wykopu. Do posadowienia gazociągu zastosowano odpowiednio 5 dla I nitki i 8 dla II nitki zestawów dwupalowych połączonych dźwigarem jarzma przenoszącym obciążenia pochodzące od syfonu na pale. Pale zostały zabite wcześniej przed rozpoczęciem przeciągania gazociągu. Pale wykonano z rur stalowych 610x12,5mm o długościach 9 21m. Służyły one także ( po ich odpowiednim przedłużeniu) do naprowadzenia rurociągu podczas jego wciągania. Po ułożeniu gazociągu pozostałe pływaki zostały odczepione, a pale w części służącej do naprowadzenia gazociągu usunięte.

Połączenie wciągniętego syfonu z częścią liniową

Wyciągnięty na brzeg syfon gazociągu został połączony z częścią liniową gazociągu. Gazociąg posadowiony został bezpośrednio na gruncie i dociążony obciążnikami siodłowymi S-1400 i zasypany.

Analogicznie prace przebiegały przy wykonaniu drugiej nitki przekroczenia, przy czym urobek z wykopu służył do zasypania pierwszej nitki.

Roboty ubezpieczeniowe i rekultywacja terenu

Po zakończeniu prac wykonane ścianki szczelne zostały zdemontowane, a teren sąsiadujący z przekroczeniem odbudowano. Aby uniemożliwić wypłukiwanie gruntu szata roślinna została odtworzona.

Przekroczenie rzeki Warta

Podstawowe parametry:

  1. liczba nitek przekroczenia 2 (nitka I w km. 209+800) nitka II w km. 209+850)

  2. długość przekroczenia:
    - całkowita 2 x 1,1 km
    - syfonu w mikrotunelumik 2 x o,1 km

  3. średnica gazociągu DN1400

  4. grubość ścianki gazociągu 22,9 mm

  5. średnica mikrotunelu DN2000

  6. maks. ciśnienie robocze 8,4MPa

  7. przykrycie gazociągu min. 5,0m

Lokalizacja przekroczenia

Przekroczenie zlokalizowano W sąsiedztwie wsi Gołaszyn (lewy brzeg i Łukowo (prawy brzeg), ok. 3km w górę rzeki od Obornik Śl. Rzeka Warta na omawianym odcinku stanowi szlak rzeglowny i ma charakter rzeki nizinnej. Gazociąg przecina głęboko rozmytą dolinę rzeki Warty pomiędzy dwoma wyniesionymi brzegami. Deniwelacja terenu dochodzi do 17, a w odniesieniu do dna rzeki 20m. Dolina rzeki ze starorzeczami stanowi teren zalewowy okresowo użytkowany jako pastwiska. Wysoki brzeg lewy rzeki stanowią grunty orne, prawy jest zalesiony. W miejscu przekroczenia koryto rzeki jest dobrze utrzymujące się, nie posiada specjalnych zabezpieczeń.

Charakterystyka geologiczna

Budowa geologiczna doliny Warty jest wynikiem procesów erozyjnych i sedymentacji materiału unoszonego przez rzekę - piaszczyste osady denne, namuły organiczne i piaski próchnicze o charakterze mady rzecznej. Dalej występują nośne warstwy gruntów piaszczystych. Podłoże głębsze stanowią utwory lodowcowe trzeciorzędowe iły plioceńskie. Stop iłów występuje na głębokości 3-15m i pochylony jest w kierunku rzeki.

Technologia przekroczenia

Dala przedmiotowego przekroczenia zastosowano technologię mikrotunelowania, a następnie wprowadzenia do mikrotunelu wykonanego z rur poliestrowych rury produktowej DN1400. Jako wykonawcę przekroczenia wybrana została firma FREYTAG BUDPOL.

Przebieg realizacji i wykop pod gazociąg

Etapy robót:

Roboty przygotowawcze i ziemne

Roboty przygotowawcze wiązały się z organizacją zaplecza budowy i przygotowaniem terenu do dalszych prac (kontrola minerska, wycinka drzew i krzewów, odhumusowanie, urządzenie dróg objazdowych, itp.).

Roboty ziemne wiązały się z wykonaniem wykopu w części liniowej przekroczenia szczególnie w zakresie tarasów zalewowych. W związku z wysokim poziomem wód gruntowych, występowaniem na terenie zalewowym licznych oczek, przedmiotowe prace wiązały się z prowadzeniem prac odwodnieniowych przy pomocy studni odwodnieniowych zapuszczonych na głębokość do ok. 23m. Oprócz ww. robót prowadzono także roboty ziemne związane z wykonaniem mikrotunelu.

Wykonanie mikrotunelu

Prace rozpoczęto od zabicia ścianek szczelnych Larssena w miejscach przewidzianych pod komory technologiczne. Dla każdej nitki gazociągu wykonano odrębne komory technologiczne o wymiarach odpowiednio: komory wejściowe 11,5 x 6,7m, komory wyjściowe 11,5 x 4,3m. Do wykonania komór wykorzystywano grodzice stalowe G-62 o długości 16m 88szt. na każdą komorę wejściową i 76m na komorę wyjściową. Komory zostały wewnątrz rozparte rozporami stalowymi w sposób umożliwiającymi swobodny montaż odcinków gazociągu. Głębokość komór wynikała z wymaganej głębokości przejścia pod dnem rzeki 5m i wynosiła:

Wykonanie komór technologicznych wymagało prowadzenia prac odwodnieniowych. W tym celu wykonano po osiem studni na jedną komorę technologiczną. Wykonanie obniżenia poziomu wód gruntowych poprzedziło prowadzenie prac budowlanych wewnątrz komory.

Na dnie komór wykonano płytę betonową o grubości 20-30cm. W związku z montażem w komorach maszyny do mikrotunelowania z o maksymalnej sile przecisku 8000kN, w komorach wykonano ściany oporowe. W celu zapobieżenia przedostawania się z mikrotunelu wody do komór wykonano ścianę montażowo-uszczelniającą składającą się z płyty betonowej i tulei stalowej z dwoma uszczelkami elastomerowymi.

Urabianie gruntu następowało przy pomocy wirującej tarczy znajdującej się na czole głowicy wiertniczej, przy jednoczesnym jej wpychaniu układu siłowników. Urobiony grunt zostaje rozdrobniony w komorze kruszenia znajdującej się za tarczą. W związku z tym, że dla wykonania odcinka mikrotunelu istnieje możliwość zastosowania tylko jednej głowicy (do dyspozycji są głowice do gruntów sypkich, spoistych, spoistych i kamienistych, skał litych), ważne jest dobre rozeznanie warunków gruntowych. Ww. system wtłacza płuczkę do głowicy wiertniczej i odbiera pulpę ze zbiornika płuczki. Na budowie zastosowano średnice DN125 umożliwiające uzyskanie przepływu pulpy o natężeniu 100 150 m3/godz. Informacje na temat przepływu pulpy mierzone jest za pomocą magnetycznych przepływomierzy i przesyłane do sterówki. Dalej pulpa kierowana jest do systemu separacji gdzie urobek oddzielany jest od płuczki pracującej w układzie zamkniętym. Obieg płuczki realizowany jest w zespole gospodarki płuczką wiertniczą składającym się z systemu przygotowania płuczki wiertniczej i systemu separacji.

Z prędkością urabiania gruntu zsynchronizowane było wtłaczanie rury mikrotunelingowej, co odbywa się przy pomocy zestawu czterech siłowników hydraulicznych. Proces wtłaczania rurociągu sterowany jest poprzez regulację ciśnienia i szybkości posuwu tłoków cylindrów. Maksymalna siła tłoczenia zestawu 600ton. Do wykonania mikrotunelu wykorzystano rury poliestrowe firmy HOBAS średnicy 2047mm i grubości ścianki 60mm.

Sterowanie pracą całego układu odbywało się ze sterówki zlokalizowanej w kontenerze. Operator posiadał ciągłą informację między innymi na temat kierunku i poziomu wiercenia, parametrów płuczki. Obraz z kamery telewizyjnej zamontowanej bezpośrednio za głowicą wiertniczą pozwalał na ciągłą kontrolę procesu wydobywania urobku.

Dostawę energii elektrycznej dla układu zapewniał agregat prądotwórczy o mocy 500kVA.

Montaż gazociągu w mikrotunelu

Po zakończeniu wykonania mikrotunelu nastąpił montaż gazociągu. Ze względu na wielkość komór technologicznych gazociąg wykonywany był z sekcji o maksymalnej długości 8,5m. Gazociąg sekcjami był spawany, wykonywano badania nieniszczące, złącza izolowano i sprawdzano. Równolegle, w odstępach co 1m zakładane były na gazociąg obejmy z rolkami pozwalającymi zainstalować rurę w mikrotunelu oraz służącymi do zamontowania rurociągów de125 dla kabla światłowodowego. Po wykonaniu ww. czynności sekcja gazociągu wpychana była do mikrotunelu. Operację powtarzano do zespawania całego odcinka gazociągu. Wypełnienie tunelu wykonane zostało zamułką piaskową.

Połączenie wciągniętego syfonu z częścią liniową

Ze względu na dużą deniwelację terenu, a tym samym różnicę głębokości ułożenia gazociągów pod dnem rzeki i w pozostałej części doliny Warty wynoszącej 8-9m, do połączenia gazociągu wychodzącego z tunelu z częścią liniową zastosowano łuki fabryczne o promieniu gięcia 5D - 7,1m. W dalszej części gazociąg posadowiony został bezpośrednio na gruncie, dociążony obciążnikami siodłowymi S-1400 i zasypany.

Po scaleniu gazociągu wykonano próby hydraulicznej.

Analogicznie prace przebiegały przy wykonaniu drugiej nitki przekroczenia, przy czym urobek z wykopu służył do zasypania pierwszej nitki.

Roboty ubezpieczeniowe i rekultywacja terenu

Ponieważ podczas budowy nie zostało naruszone koryto rzeki prace w tym zakresie ograniczały się do zlikwidowania komór. Dalsze prace dotyczyły części liniowej przekroczenia. W tym zakresie na skarpie kończącej dolinę Warty wykonano przepony iłowe uniemożliwiające infiltrację wody wzdłuż rurociągu i zabezpieczające przed wypłukiwaniem gruntu. W zakresie całego przekroczenia odtworzona została szata roślinna. szata roślinna została odtworzona.

Podsumowanie

Realizacja Systemu Gazociągów Tranzytowych przez Terytorium RP jest precedensowa w polskim budownictwie rurociągowym i zakończona została spektakularnym sukcesem wszystkich jednostek biorących udział w realizacji tego przedsięwzięcia. W trakcie realizacji zostały wykorzystane najnowocześniejsze technologie, co w znacznym stopniu dotyczy wykonania przekroczeń rzek. Podmioty biorące udział w realizacji przekroczenia wykazały fachowość i wysokie zaangażowanie umożliwiające pełną kontrolę i koordynację pracy przez Inwestora SGT EuRoPol GAZ S.A.

Gazociąg tranzytowy jest jedną z pierwszych inwestycji gazowniczych, gdzie w tak znacznym zakresie wykorzystane zostały komputerowe techniki obliczeniowe. Powyższe dotyczy także przekroczeń rzek, dla których BSiPG "Gazoprojekt" S.A. wykonał obliczenia wytrzymałościowe metodą elementów skończonych z wykorzystaniem programu ABAQUS. Zastosowanie ww. techniki obliczeniowej pozwoliło na zredukowanie grubości płaszcza betonowego, po rzeczywistej grubości ścianki rurociągów i określenie dopuszczalnego promień ugięcia sprężystego gazociągu na 1200m, a także właściwe zaprojektowanie ilości zestawów palowych na przekroczeniu rzeki Noteć Zachodnia.

 

Bibliografia:

  1. Trenchless Technology Guidelines. International Society for Trenchless Technology, za A.Kuliczkowski, A.Zwierzchowska: Koncepcja optymalnego doboru metod bezwykopowej budowy rurociągów podziemnych. NTTB nr 2/2000.

  2. A.Kolonko: Klasyfikacja i przegląd bezwykopowych metod budowy rurociągów poziemnych. NTTB nr 1/2000.

  3. W.S.Michałowski, S. Trzop: Rurociągi dalekiego zasięgu. Fundacja Odysseum, Warszawa 1995.

  4. J.Molenda: Gaz ziemny. Paliwo i surowiec. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993.

  5. P.Darczyński, A.Kopczyński, P.Musiał: System Gazociągów Tranzytowych przez Terytorium RP przekroczenie rzeki Wisła gazociągiem 2 x DN1400, Pr 8,4MPa. Magazyn Polski Gaz i Nafta Nr 7/8.1999.

  6. Dokumentacja projektowa przekroczeń rzek wykonana przez BSiPG "Gazoprojekt" S.A., wykonawców przekroczeń firmy Habau i Freytag Budpol.

 

mgr inż. Piotr Musiał
pracownik BSiPG.Gazoprojekt S.A. Wrocław