于旻燾(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司, 北京 100028)

海底管線加固技術(shù)的改進(jìn)

于旻燾(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司, 北京 100028)

由于淺海海底管線會(huì)長期受到海流沖刷，導(dǎo)致管線產(chǎn)生的懸空帶來的安全隱患也越來越大，為了解決這一安全隱患，相關(guān)技術(shù)人員制定了利用樁管進(jìn)行水下加固的治理方案。本文主要首先對渤海海域的海底管線加固進(jìn)行進(jìn)行了分析，但是這一加固技術(shù)由于只是單方面的對海底管線進(jìn)行了加固，不能夠很好的解決海底管線的安全隱患，因此本文提出了相關(guān)的改進(jìn)方法。

海底管線；加固；技術(shù)；改進(jìn)

1 工程概況

本次研究所選取的研究對象在我國渤海海域。該海域的特點(diǎn)是：海床形成時(shí)間比較晚，再加上海上平臺的存在，這也就導(dǎo)致該海域平臺的海水流場得到了一定的改變，這一改變也就導(dǎo)致海上平臺周圍海床表面土較為容易受到海水侵蝕，這也就導(dǎo)致海底管線會(huì)產(chǎn)生懸空，造成很大的安全隱患，也極大的影響了海底管線的安全性和穩(wěn)定性[1]。我國為此也提出了不少的海底管線加固措施，目前我國的海底管線加固措施主要所采取的在海上平臺附近的立管旁沿著立管的管線加幾根水下支撐柱，通過設(shè)立水下支撐柱以此來減少管線的懸跨長度，這類的加固方法能夠在一定程度上減小海底管線的懸跨長度，能夠保證海底管線不會(huì)因?yàn)楣舱穸獾狡茐?，能夠有效的減小海底管線因?yàn)閼铱账鶐淼陌踩[患。只是由于海底管線在海底一直所處于的是一種半自由的狀態(tài)，即便是設(shè)立了幾根立管，海底管線所受到的制約也依舊只有立管管卡和海底土壤，當(dāng)海底管線受到海流沖刷時(shí)，海底土壤受到侵蝕，海底管線依舊會(huì)存在很嚴(yán)重的安全隱患[2]。且除此之外，海底管線還會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓鴮?dǎo)致管線膨脹和管卡位移，為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，因此我們需要對目前的海底管線加固技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)[3]。

2 海底管線加固技術(shù)的改進(jìn)

目前，我國解決海底管線因?yàn)闇囟茸兓鸸芫€膨脹和管卡位移的措施是在立管上面加膨脹彎，但是由于不同長度的海底管線所存在的情況是不同的，這類措施是不能完全解決這方面的問題的，因此工程人員應(yīng)該對這類方法進(jìn)行改進(jìn)。其主要的改進(jìn)方法為：當(dāng)工程人員在對長度在1km或者是1km以下的海底管線進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將立管上的膨脹彎去掉，直接按照直線來進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。那么根據(jù)直線進(jìn)行設(shè)計(jì)的海底管線主要依據(jù)為兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)分別為：第一點(diǎn)，渤海海域的海底管線的長度在1km或者是1km以下，因?yàn)楣芫€長度較短，所以管線受土壤、溫度和壓力的作用下所產(chǎn)生的管端位移是比較小的，其具體情況如表一所示，根據(jù)表一當(dāng)中的數(shù)據(jù)可以看出，1km及1km以下海底管線所產(chǎn)生的管端膨脹位移是不會(huì)大于0.1m的；第二點(diǎn)，工程人員在設(shè)計(jì)加固方法的時(shí)候，立管與立管之間的必須要存在間隙，且立管與立管之間的間隙不得小于0.35m。

那么上述所解決的是海底管線的長度小于或等于1km的情況下的加固改進(jìn)方法，那么如果海底管線的長度長于1km呢？其還需要進(jìn)行加固改進(jìn)嗎？事實(shí)上，對于海底管線來說，如果海底土壤給予海底管線的約束力是足夠大的，只有在海底管線的長度不夠長的情況下才會(huì)出現(xiàn)管線膨脹和管卡位移的現(xiàn)象。當(dāng)為了加固而設(shè)立的立管上具有膨脹彎的時(shí)候，管線將會(huì)在土壤的作用下自由膨脹，那么如果將立管的膨脹彎去除了之后，管線也就不能自由的進(jìn)行膨脹。當(dāng)工作人員將海底管線還需要的約束力加在立管上的時(shí)候，工作人員可以使用AUTOPIPE來對約束力進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算分析可以得知，加固的立管其部分的最大應(yīng)力平均下來應(yīng)該要小于1.0[5]。除此之外，當(dāng)海底管線遇見了極端冰荷載的情況，工作人員需要在立管的底部沿著管線的方法加上彈簧，而彈簧系數(shù)的選擇則是以管線的橫截面抗拉剛度來進(jìn)行選擇的。在一定的情況下，立管不設(shè)置膨脹彎也是可以的。

3 結(jié)語

綜上所述，目前我國海底管線加固技術(shù)的所采用的是立管加固的方式，這類方式不僅僅能夠很好的保證施工的質(zhì)量，還能夠有效的減少海上施工的時(shí)間，對于工程施工來說，這類改進(jìn)方式能夠有效的減少工程施工的勞動(dòng)力，還能夠確保工程施工的順利完成。本文提出了相關(guān)的改進(jìn)技術(shù)，希望能給相關(guān)工作人員帶來一定的借鑒作用。

[1]《中國公路學(xué)報(bào)》編輯部.中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述[J].中國公路學(xué)報(bào),2015,05:1-65.

[2]文世鵬.埕島油田海底主登陸管道檢測與安全評價(jià)[D].中國海洋大學(xué),2014.

[3]鄧海峰.隨機(jī)波浪作用下海底管線和海床相互作用研究[D].大連理工大學(xué),2014.

[4]張小勇.腐蝕海底管道極限承載力和失效機(jī)理研究[D].浙江大學(xué),2013.

[5]王健.海底懸跨管道固有特性分析及地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究[D].中國石油大學(xué)(華東),2013.

表一 管線不同規(guī)格海底輸油管線的管端位移情況