Особенности газоснабжения в районах с холодным климатом

Около половины территории Российской Федерации — районы вечной мерзлоты, в которых содержание льда в промерзлых грунтах достигает 90%. В основном это Восточная Сибирь и Забайкалье.

Технологии строительства
Горные породы, содержащие лед и имеющие многолетние минусовые температуры, называются многолетнемерзлыми. При проведении строительных, геологоразведочных и других видов работ непременно учитываются особенности почв в условиях вечной мерзлоты и применяются специальные технологии.

Строительство зданий на обычном фундаменте нарушает термический режим мерзлоты и приводит к неравномерному оттаиванию грунта, вызывающему просадку и разрушение построек. Здания, возводимые на промерзшем грунте, оставляют на несколько лет для проверки устойчивости, в случае деформации их разбирают и переносят в другое место.

Строительство в районах вечной мерзлоты осуществляется следующими методами:

• на скальных/полускальных породах применяют обычные методы — эти породы обладают значительной устойчивостью против разрушений;
• при глубине залегания промерзших оснований около 3–4 м дополнительно используются укрепления в виде столбов и свай;
• если основание разрушено трещинами, то его прочность усиливают, буря скважины и нагнетая в них пар для оттаивания льда и разогрева толщи грунта до 50°С. После этого в трещины под давлением подается цементный раствор, который затвердевает до охлаждения толщи грунта;
• если толщина льдонасыщенного грунта не менее 15 м, то его сохраняют в вечномерзлом состоянии, поскольку такой грунт является сам по себе достаточно мощным основанием для конструкций. Если же здание, строящееся на такой ледяной подложке, будет отапливаться, то необходимо защитить ледяной слой от подтаивания; 
• если грунт не дает большой усадки при оттаивании, то ледяные массы оттаивают только в основании постройки, но при этом необходимо обеспечить общую устойчивость здания. 

Перечисленные методы можно условно объединить в две группы: строительство, при котором грунты основания используются в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации, и строительство, при котором грунты основания используются в оттаивающем и в оттаявшем состоянии.

Поставка газа в северные регионы сопряжена с рядом сложностей, характерных именно для данной местности. В первую очередь нужно учитывать возможности доставки топлива потребителям и строительства ГНС как такового.

Существуют два вида доставки газа – в автоцистернах или баллонами. В первом случае можно использовать групповые резервуарные, а во втором – групповые баллонные установки или отдельно стоящие баллоны, расположенные в кухнях жилых помещений. При поставке и использовании топлива не должны нарушаться противопожарные нормы. В качестве альтернативы рассматривают внедрение систем с использованием газовоздушных смесей.

Часто газоснабжение осуществляется от регазификационных установок с искусственным испарением. Такая установка включает в себя резервуары, взрывозащищенные испарители, трубопроводы, запорно-регулирующая и предохранительную арматуру систем автоматики, причем все части установки должны быть расположены в надземном отапливаемом помещении и герметично соединены между собой. При такой системе газоснабжения, для подстраховки на случай отключения электроэнергии, необходимо предусмотреть варианты подачи газа за счет естественного испарения.

Особенности климата в северных районах усложняют технологию строительство систем газоснабжения, поскольку приходится учитывать такие факторы, как влияние низких температур на систему; воздействие тепла, выделяемого установкой, на промерзший грунт; повреждения газопровода, происходящие при оттаивании и промерзании почвы.

Почва, на которой будет строиться газопровод, может быть подвержена оттаиванию. В этом случае необходимо предусмотреть защиту грунта от воздействия тепла, поскольку оттаивание может привести к оседанию почвы и нарушению устойчивости близлежащий зданий, построенных с учетом сохранения мерзлоты. В том случае, если грунты характеризуются незначительными осадками или в непосредственной близости от теплотрассы нет никаких сооружений, на которые может повлиять проседание почвы, некоторое оттаивание допускается. Площадка для строительства должна размещаться на непучинистых грунтах, не подвергающихся образованию наледей и провалов.

Способ прокладки газопровода выбирается в зависимости от условий. На территории жилых кварталов и в промышленных зонах часто применяют прокладку в насыпях-валиках или надземную. Если такой вид размещения газопровода по каким-либо причинам нецелесообразен, то прибегают к подземной прокладке. При этом глубина заложения не должна быть менее 0,8 м. Место залегания труб подвергают оттаиванию, грунт уплотняют и понижают уровень грунтовых вод, для того, обеспечения газопроводу устойчивости. В особо сложных случаях приходится применять дополнительные средства для обеспечения надежности системы.

В законодательстве также прописаны нормы, которым должны следовать при строительстве газопроводов в условиях вечной мерзлоты.

СНиП 42-01-2002: «Надземные и наземные газопроводы с обвалованием могут прокладываться в скальных, многолетнемерзлых грунтах, на заболоченных участках и при других сложных грунтовых условиях. Материал и габариты обвалования следует принимать исходя из теплотехнического расчета, а также обеспечения устойчивости газопровода и обвалования».

В СНиП 2.02.04-88 так и называется «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах». Кроме того, некоторые указания относительно прокладки траншей в мерзлых грунтах даются в Своде правил по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб (СП 42-101-2003) и Своде правил по проектированию и строительству газопроводов из металлических труб (СП 42-102-2004).

Упаковка продукции, отправляемой в районы Крайнего Севера (в том числе и газовое топливо) должна соответствовать ГОСТ 15846-79.

На территории городов, построенных с учетом принципов использования и сохранения мерзлоты, необходимо продумать такой способ прокладки газопровода, чтобы он не нанес вред устойчивости зданий. В таких случаях желательно применять совмещенный надземный подвод труб различного назначения, либо в вентилируемых непроходных или полупроходных каналах.