馬文龍 付海興

【摘要】本文根據(jù)煙臺(tái)市套子灣污水處理廠尾水深海排放管道工程施工情況對(duì)海上長(zhǎng)管道施工存在的問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，以便在后續(xù)類似工程施工過(guò)程中減少不必要的損失，提高施工效率。

【關(guān)鍵詞】海上長(zhǎng)管道;拖運(yùn);定位;注水沉放;排水起浮;水上水下對(duì)接

1.引言

煙臺(tái)市套子灣污水處理廠尾水深海排放管道工程位于山東省煙臺(tái)市芝罘島北側(cè)，該工程設(shè)計(jì)為深海排放管道鋪設(shè)，合同開(kāi)工日期為2017年1月1日，竣工日期為2019年10月15日，目前該項(xiàng)目已投入使用。本工程施工地點(diǎn)為海上，海上自然環(huán)境變化復(fù)雜，風(fēng)浪及漲落潮對(duì)海上長(zhǎng)管道拖運(yùn)、定位、沉放、起浮、對(duì)接影響較大，如何保證海上長(zhǎng)管道穩(wěn)定、保證施工安全和質(zhì)量滿足要求是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.工程概況

本工程設(shè)計(jì)排海管道總長(zhǎng)944m，分兩道鋪設(shè)，詳見(jiàn)下圖（圖1），其中一段管道與原有老管道相接，由G4（長(zhǎng)225m）和G5（長(zhǎng)30m，包括2個(gè)135°轉(zhuǎn)角）組成;并排的新建管道分4節(jié)加工：第一節(jié)管道（G1）長(zhǎng)220m，第二節(jié)管道（G2）長(zhǎng)220m，第三節(jié)管道（G3）長(zhǎng)236m，第四節(jié)（G6）長(zhǎng)7.4m。G1和G3在管道對(duì)接側(cè)頂面設(shè)置一個(gè)人孔備用，G2在兩個(gè)管道端頭頂面各設(shè)置一個(gè)人孔，人孔用于管道海上分段對(duì)接時(shí)安放封堵氣囊用。計(jì)劃將管道G1、G2、G4先行沉放在施工海域，最后將G3加工完成后浮拖到現(xiàn)場(chǎng)，在海上與起浮后的管道（G1、G2、G4）對(duì)接后整體沉放安裝。沉放完畢后，G5、G6管道用甲板駁運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，在水下完成對(duì)接。

3.工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1工藝流程

施工準(zhǔn)備→管道起浮→拖運(yùn)定位→管道海上對(duì)接→管道注水沉放→水下管段對(duì)接→管道與連接井的連接。

3.2操作要點(diǎn)

3.2.1施工準(zhǔn)備

本方案實(shí)施前，管道G1、G2、G4已經(jīng)分別沉放于現(xiàn)場(chǎng)。提前查詢最近3天氣象情況，確定合適的鋼管起浮時(shí)間段。潛水員提前探摸管道沉放狀態(tài)，確保管道兩端外露。1#定位船運(yùn)載空壓機(jī)和50t履帶吊航行至管道臨時(shí)存放區(qū)就位，2#定位船定位于管道設(shè)計(jì)軸線上的里程L0+440m處。提前1天在管道路由每隔100m放置一個(gè)浮漂，用于管道沉放時(shí)對(duì)標(biāo)。

3.2.2管道起浮

潛水員沿管道浮漂下潛至管道打氣孔端，螺栓連接打氣管，同時(shí)打開(kāi)管道尾部的兩個(gè)DN150的排水閥，潛水員撤離管道起浮區(qū)域。打氣管另一端連接1#定位船上的8m3空壓機(jī)，空壓機(jī)向管道內(nèi)打氣，使管道緩慢起浮。3節(jié)管道依次起浮，按G4→G2的順序由拖輪拖至2#定位船處，傍靠在2#定位船的一側(cè)。G1最后起浮，1#定位船挪動(dòng)至L0+220處，拖輪直接將G1管道拖至1#定位船處。

3.2.3拖運(yùn)定位

1#定位船行駛至里程L0+220處定位于管道安裝軸線一側(cè)，兩艘拖輪將管道G1拖運(yùn)至沉放軸線上方，沒(méi)有人孔的一端通過(guò)鋼絲繩連接陸上挖掘機(jī)，另一端用定位駁的錨機(jī)固定于船邊。管道G2一端拖拽至1#定位船，另一端錨固在2#定位船上。完成G1和G2的對(duì)接后，挪動(dòng)兩艘定位船對(duì)接G3和G4。

3.2.4管道海上對(duì)接

管道海上對(duì)接以G1和G2管段對(duì)接為例：通過(guò)1#定位船上50t履帶吊轉(zhuǎn)動(dòng)管道使直徑1m的人孔正面朝上，擰開(kāi)封堵盲板的螺栓，船上50t履帶吊將盲板吊到船上。然后吊車(chē)配合人工將直徑1.6m的封堵氣囊塞入人孔，通過(guò)空壓機(jī)將氣囊充氣封堵管道端頭，然后吊機(jī)配合潛水員移開(kāi)管道端頭的封堵盲板。

三節(jié)管道按照上述方法依次完成封堵氣囊和封堵盲板的轉(zhuǎn)換后，先進(jìn)行G1和G2的海上對(duì)接，用拖輪頂推G2管道使G1和G2的法蘭盤(pán)靠緊，然后調(diào)整法蘭盤(pán)螺栓的螺栓孔對(duì)齊，潛水員依次擰緊對(duì)接螺栓。管道對(duì)接完成后氣囊放氣后抽出封堵氣囊，安裝人孔上的封堵盲板。

接好G1和G2管段后，定位船挪到G2和G3管道接頭處，進(jìn)行G2和G3管段的對(duì)接。

3.2.5管道注水沉放

三節(jié)管道對(duì)接完成以后，兩艘定位船分別定位于L0+220m和L0+550m處，用船上錨機(jī)牽引管道，岸上1臺(tái)300挖掘機(jī)配合控制管道端頭位置，形成3點(diǎn)定位，確保管道端頭能與連接井順利對(duì)接。通過(guò)對(duì)標(biāo)預(yù)先放置的浮漂調(diào)整管道位置處于設(shè)計(jì)軸線上，并通過(guò)岸上全站儀精確調(diào)整管道沉放位置。定位完成后，打開(kāi)G1靠岸側(cè)的2個(gè)進(jìn)水閥，同時(shí)打開(kāi)G3海側(cè)的1個(gè)水上排氣閥，排氣閥連接氣管引至拖輪上，控制管道注水速度，使其在定位船一側(cè)精確下沉至管道溝槽內(nèi)。因?yàn)镚3管道尾端帶有25根擴(kuò)散支管，需要在支管兩側(cè)的底端支架上捆綁浮漂，保證擴(kuò)散管豎直朝上。鴨嘴閥處封堵盲板，管道整體沉放后在水下安裝鴨嘴閥及尾部G6沖洗蓋門(mén)。

G4管段沉放措施：676m管道沉放完成后潛水員在管道西側(cè)安裝定位浮漂，G4管道沉放時(shí)兩艘定位船要配合岸上挖掘機(jī)及全站儀精確定位，并參照定位浮漂調(diào)整管道，防止G4管道與新建676m管道碰撞。管道下沉過(guò)程中通過(guò)兩艘定位船上的4臺(tái)錨機(jī)和岸上挖掘機(jī)共同控制管道軸線，防治管道移位。因?yàn)楣艿老鲁林粱酆蟊銦o(wú)法調(diào)整管道位置，所以全站儀觀測(cè)出現(xiàn)管道偏離軸線狀況時(shí)，第一時(shí)間關(guān)閉尾部排氣閥，在進(jìn)水端連接打氣管起浮管道，再次調(diào)整沉放。

3.2.6水下管道對(duì)接

水下管道對(duì)接包括尾部鴨嘴閥安裝、G6管段對(duì)接和G5管段對(duì)接。鴨嘴閥和G6管道均有50t履帶吊吊裝下放，水下潛水員對(duì)接。

G4與老管道通過(guò)G5連接，老管道對(duì)接處有一個(gè)鋼套箱，內(nèi)部填充的水下混凝土，對(duì)接前需要先進(jìn)行水下鋼套箱切割和混凝土破碎，露出原管道的預(yù)留法蘭盤(pán);G4安裝完畢后，精確測(cè)量G4端頭與老管道預(yù)留法蘭盤(pán)的相對(duì)距離和相對(duì)高度。新建G4管段與舊管道通過(guò)G5管道連接，G5管道根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在鋼管加工場(chǎng)內(nèi)加工成30m長(zhǎng)的伸縮管，伸縮管由一個(gè)15mDN1600鋼管和一個(gè)15mDN1700鋼套管組成，兩個(gè)變截面管道之間通過(guò)一個(gè)固定法蘭盤(pán)和一個(gè)活套法蘭盤(pán)連接，兩個(gè)法蘭盤(pán)之間通過(guò)定制橡膠圈止水，活套法蘭通過(guò)抱箍松緊。通過(guò)G5的伸縮裝置調(diào)整管道長(zhǎng)度，在加工場(chǎng)焊接兩個(gè)轉(zhuǎn)彎接頭解決管道高差問(wèn)題，船上兩臺(tái)吊機(jī)輔助潛水員水下操作對(duì)接兩處法蘭。G5管道中間位置用挖泥船開(kāi)挖一個(gè)深坑，G5安裝前潛水員用高壓水槍沖刷兩個(gè)管道接頭底部泥沙，露出法蘭盤(pán)底部螺栓孔，便于潛水員上緊底部螺栓。

3.2.7管道與連接井的連接

制作兩根并排的4.13m的DN1600鋼管，伸縮節(jié)與連接井外壁之間可活動(dòng)量為40cm，另一側(cè)法蘭盤(pán)用于連接海上管道。伸縮鋼管，在工藝實(shí)施前推進(jìn)連接井內(nèi)，法蘭端位于里程L0+7.6m處。海上并排管道端頭在L0+8m處下放，然后通過(guò)挖掘機(jī)將伸縮鋼管拖出連接井，與海上管道對(duì)接（海側(cè)管道端頭綁扎泡沫浮鼓支墊處空隙，岸側(cè)伸縮節(jié)用挖掘機(jī)吊起，擰緊下部螺栓后，下放在基槽內(nèi)）。根據(jù)A型鋼套管圖集做法：連接井內(nèi)壁預(yù)留的DN1660鋼套與和伸縮鋼管之間填充石棉水泥、油麻、擋圈。

4.實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

4.1關(guān)注氣象，降低自然環(huán)境影響

本工程為海上施工，長(zhǎng)管道在海上對(duì)接、沉放要求精度高，施工時(shí)受風(fēng)浪、潮流影響較大。為降低自然環(huán)境影響，需提前關(guān)注施工海區(qū)氣象，選擇連續(xù)3天以上風(fēng)平浪靜的日期進(jìn)行管道起浮對(duì)接，將現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)浪影響降至最低;選擇平流時(shí)間段對(duì)接，保證管道對(duì)接時(shí)的平穩(wěn);同時(shí)增加管道周邊警戒船，確保管道海上對(duì)接安全。

4.2制定合理的施工順序，提高施工效率

海上管道施工為危險(xiǎn)性較大工程，需要提前制定合理的施工順序，配備性能匹配的船機(jī)，才能確保施工安全，提高施工效率。本工程管道共6節(jié)，分兩道鋪設(shè)。根據(jù)計(jì)劃，先將管道G1、G2、G4沉放在施工海域，再將加工完成的G3浮拖至現(xiàn)場(chǎng)，最后將管道G1、G2、G4起浮與管道G3對(duì)接后整體沉放安裝。沉放完畢后，G5、G6管道用甲板駁運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，在水下完成對(duì)接。

5.結(jié)語(yǔ)

海上管道施工涉及的工序多，影響因素也多，其施工質(zhì)量主要依靠施工前期策劃和施工過(guò)程控制，因此，施工人員必須全面詳細(xì)地熟悉整個(gè)施工工藝流程，通過(guò)施工前確定質(zhì)量控制目標(biāo)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，施工中嚴(yán)格落實(shí)操作要求，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量控制目標(biāo)，為各道工序的施工提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)和良好的基礎(chǔ)。通過(guò)該工程的施工，我公司形成了一套較為成熟的海上管道拖運(yùn)、定位、沉放、起浮、水上水下對(duì)接等施工工藝，并取得了較好的施工效果，為以后類似施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 江正榮編著.建筑施工計(jì)算手冊(cè)（第二版）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 單祖輝主編.材料力學(xué)教程（二）.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2016.

（作者單位：中交一航局第二工程有限公司）

【中圖分類號(hào)】TU992.3

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）02-0070-02