童小飛

（中交第三航務(wù)工程局有限公司 上海建設(shè)工程分公司，上海 201315）

1 工程概述

柬埔寨PAPA 石油貢布油站海底輸油管線工程，位于柬埔寨貢布市以南25 km 的海灣處。該海域?yàn)樯百|(zhì)海床，自岸邊向海灣區(qū)海底逐步變深坡度平緩，海床-10 m 等深線距離岸邊0 m 等深線約3 km。本項(xiàng)目從距離岸邊3 km 的供油泊船碼頭墩臺(tái)處鋪設(shè)三根并列長(zhǎng)度為3 123.43 m 的海底輸油管道，至岸邊陸上交接點(diǎn)，屬于近岸淺海區(qū)鋪設(shè)海底輸油管道。工程內(nèi)容有海底輸油管道的拼制、鋪設(shè)、防腐補(bǔ)口、陰極保護(hù)、穩(wěn)管配重、管卡等與之相關(guān)的所有工作。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

本工程具有以下特點(diǎn)和難點(diǎn)：

1）工程所在海域具有橫向洋流，且施工正值雨季，高溫高濕，氣候變化特別顯著，時(shí)常有雷暴雨引起的風(fēng)浪，海上作業(yè)困難；

2）柬埔寨施工船舶和物資極度匱乏，現(xiàn)場(chǎng)只有捕魚木船，施工組織難度極大。

3）輸油管的結(jié)構(gòu)型式為并列三管，與常規(guī)單管型式顯著不同，使得陸上分段拼接、海上拼接特別是海底鋪設(shè)管道帶來(lái)很大困難。

3 輸油管的陸上拼裝及橫向滑移

3.1 輸油管分段長(zhǎng)度選擇

輸油管總長(zhǎng)度約為3 123 m×3 列，為盡量減少海上接頭數(shù)量，根據(jù)鋼管出廠每節(jié)長(zhǎng)度、海沉、拖航難度和工程附近海岸線長(zhǎng)度、水深條件等綜合因素考慮陸上拼裝長(zhǎng)度，采用陸上拼接后輸油管下水長(zhǎng)度為424.8 m×3 列（縱向?yàn)?1.8 m×36 節(jié)）。

3.2 分段拼裝胎架和總拼裝胎架

在現(xiàn)場(chǎng)新填陸域西側(cè)的海岸線附近選擇了長(zhǎng)度436 m、橫向?qū)挾葹?8 m 區(qū)域設(shè)置輸油管分段拼裝和總拼裝（兼滑移）區(qū)。陸側(cè)作為輸油管分段拼裝區(qū)布設(shè)在6 m 寬的范圍內(nèi)，共設(shè)置長(zhǎng)度為36 m的預(yù)拼裝胎架9 個(gè)，胎架之間距離為11.25 m。海側(cè)作為輸油管滑移區(qū)布設(shè)在12 m 寬的范圍內(nèi)，共設(shè)置間距為23 m 的滑道（兼總裝胎架）19 根。分段拼裝區(qū)先將3 根11.8 m 的鋼管拼接成35.4 m 長(zhǎng)的節(jié)段，而后在總拼裝（兼滑移）區(qū)將9 根35.4 m的節(jié)段總裝成424.8 m×3 列的分段，輸油管的預(yù)制和總拼裝（兼滑移）胎架布置如圖1 所示。

圖1 輸油管的預(yù)制和總拼裝胎架布置

1）分段拼裝胎架

輸油管分段拼接胎架根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件采用充填由砂和水泥拌合而成的水泥砂袋，澆水淋濕并凝固后形成支墩。為了防止輸油管涂層的損壞，支墩上表面鋪以木方，并進(jìn)行密實(shí)和找平，不產(chǎn)生沉降，每條木方上表面標(biāo)高采用水準(zhǔn)儀找平，其偏差控制不大于±3 mm。

2）總拼裝兼滑移結(jié)構(gòu)

輸油管總拼裝胎架設(shè)為滑道型式，有總裝、滑移兩大功能，對(duì)其平行度、承載力和滑移阻力等有嚴(yán)格要求，采用順岸拋石基礎(chǔ)+混凝土條基+鋼軌組成，滑道結(jié)構(gòu)斷面如圖2 所示。

圖2 滑道結(jié)構(gòu)

滑道順岸長(zhǎng)度430 m，寬度約為12 m，其上可布置3～4 組長(zhǎng)424.8 m 的輸油管分段（視潮位高度而定），滑道坡度根據(jù)鋼與鋼接觸面在有潤(rùn)滑劑的情況下，靜摩擦系數(shù)為0.1～0.12，從順利下滑考慮，選擇滑道坡度略大于1:8?；阑A(chǔ)采用挖機(jī)拋石并整平，而后碾壓密實(shí)，混凝土條基支承于經(jīng)過(guò)壓實(shí)后的拋石基礎(chǔ)上，條基間距18m?；炷粱A(chǔ)上表面鋪設(shè)長(zhǎng)為12 m 的P50 鋼軌，鋼軌上面復(fù)貼一根倒扣的12#槽鋼，槽鋼上面最后再敷上枕木。為降低輸油管下水時(shí)的摩擦阻力，在槽鋼和鋼軌之間敷涂油脂?；澜Y(jié)構(gòu)的斜上方，兩端各設(shè)置了一個(gè)滑移下水的快速脫鉤裝置。在滑道基礎(chǔ)近陸側(cè)端底部位置預(yù)設(shè)一根水平系留柱，露出長(zhǎng)度約為40 cm，在系留柱上纏繞繩索或設(shè)置手拉葫蘆，可以比較方便地處理輸油管下水時(shí)速度過(guò)快，或發(fā)生滑道速度不均造成滑道卡死的問(wèn)題。

3.3 輸油管的初拼及總拼裝

1）分段拼接

在分段拼裝區(qū)進(jìn)行初次拼接輸油管，縮短輸油管在滑移胎架上總裝時(shí)間，加快工程進(jìn)度。初拼主要工作是將3 根11.8 m 鋼管對(duì)接成35.4 m。焊接時(shí)，焊接位置采用平焊，施焊過(guò)程中將輸油管在其周向不斷在木方上進(jìn)行滾動(dòng)，以提高焊接質(zhì)量。

2）拼接油管的吊裝

預(yù)制輸油管完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，利用50 t 履帶吊將拼裝區(qū)輸油管吊上海側(cè)區(qū)滑移胎架上進(jìn)行總拼裝。吊裝采用尼龍帶三點(diǎn)吊，最外側(cè)的兩根吊帶距離約為24 m，其水平夾角為60°，中部吊帶用手拉葫蘆控制輸油管在中部的下?lián)隙取?/p>

3）輸油管的總拼裝

輸油管的總拼裝在橫向滑道上進(jìn)行，在兩組滑道之間，采用兩組墊木進(jìn)行支撐（支撐應(yīng)離開焊接區(qū)以不影響焊接），墊木上表面應(yīng)與滑道上擱置點(diǎn)的上表面齊平?？梢杂行Х乐箶R置后中部有明顯的下?lián)隙?，造成管口焊接?yīng)力的增加。

4）安裝管卡

輸油管焊接和防腐工作結(jié)束并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，在長(zhǎng)度方向每隔30 m，用型鋼制成的管卡將3 根鋼管連接成整體。管卡的結(jié)構(gòu)型式如見圖3 所示。

圖3 管卡斷面結(jié)構(gòu)

3.4 輸油管的橫向滑移入水

輸油管橫向滑移下水選擇晴好天氣，海面比較平靜的時(shí)間，且正式下水時(shí)，海平面能淹沒(méi)橫向滑道下端的鋼軌。

輸油管滑移前應(yīng)召開預(yù)備會(huì)，明確人員職責(zé)、分工、聯(lián)絡(luò)訊號(hào)和注意事項(xiàng)。指揮人員指揮操作人員在系留柱上綁好系留繩，人工松開脫鉤裝置，然后等待指揮員的信號(hào)令。指揮員下水信號(hào)一經(jīng)發(fā)出，操作員立即拔出保險(xiǎn)銷，用手錘擊打脫鉤尾部，在重力作用下輸油管徐徐下滑。此過(guò)程中適當(dāng)松緊系留繩尾部，不使輸油管超速下滑，直至輸油管完全進(jìn)入水中。

4 輸油管的拖航

4.1 輸油管拖航具備的條件

輸油管從滑移區(qū)拖航至安裝路由線區(qū)，必須具備以下條件：1）拖航前召開拖航準(zhǔn)備會(huì)議。明確崗位職責(zé)，統(tǒng)一指揮信號(hào)，熟悉操作要領(lǐng)，及相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。2）氣象海況條件。晴好天氣，風(fēng)力不大于5 級(jí)，流速不大于0.6 m/s，浪高0.5 m 以下。3）拖帶設(shè)備配置。尼龍繩φ25×50 m，φ20×30 m 3根，8 t 卡環(huán)6 只，16 t 卡環(huán)2 只，廢輪胎靠把若干只，4 m 撐篙4 根，以及輸油管拖拽裝置2 個(gè)。4）船機(jī)設(shè)備配置。主拖拖輪600 HP 1 艘，工作船（漁船）50 HP 3 艘，1 000 t 級(jí)輸油管定位船1 艘。

4.2 拖航路線圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)潮流方向，輸油管預(yù)制區(qū)位置以及配置的船舶的數(shù)量等綜合因素考慮，輸油管的拖航路線圖如圖4 所示。

圖4 拖航路線

4.3 輸油管的靠泊

輸油管在拖輪作用下，漸漸靠上定位樁，此時(shí)每條工作船上的工人應(yīng)迅速用尼龍纜繩將輸油管綁扎于每根定位樁上，綁扎時(shí)輸油管距定位樁距離控制在1 m 左右，當(dāng)424.8 m 輸油管綁上定位樁后，由預(yù)先錨泊在路由線頭部方向的定位船放出φ14～φ16 鋼系纜帶住輸油管頭部緩慢牽引到位。

5 輸油管的海上對(duì)接

輸油管浮拖到現(xiàn)場(chǎng)后，進(jìn)行海上對(duì)接，對(duì)接方式采用法蘭連接，為此選擇干式施工方法。由于對(duì)接受到海上風(fēng)浪影響，接頭發(fā)生搖擺和竄動(dòng)，從而造成對(duì)接困難，對(duì)安全也極為不利。結(jié)合近海水深較淺的特點(diǎn)，采用打設(shè)定位樁上搭設(shè)平臺(tái)施工。

5.1 打設(shè)定位樁

定位樁定位要求相對(duì)較低（其直線度要求 0.3 m/100 m，垂直度為H/100），且入土深度較淺，海底上表面泥質(zhì)為泥砂，采用在方駁上用履帶吊配液壓震動(dòng)錘吊打的施工方法。定位樁直徑取為 800 mm，間距為70 m，每處打入深度約為該處水深的1/2，鋼管頂部在最大潮位時(shí)露出水面尺寸不超過(guò)1.5 m。在輸油管接頭兩側(cè)各51.5 m 范圍內(nèi)，每組定位樁共2 根，共打設(shè)6 組定位樁。

5.2 搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)

定位樁上部設(shè)置一根橫梁。橫梁上安裝2 個(gè)掛架，上面鋪設(shè)厚度為5 cm 木板，組成一個(gè)工作平臺(tái)，工作平臺(tái)為兩層，底層距水面約0.5 m，上層距底層約1 m。木板與掛架采用粗鐵繩絲或尼龍繩進(jìn)行綁扎，平臺(tái)四周用尼龍繩進(jìn)行圍護(hù)。海上工作平臺(tái)如圖5 所示。

圖5 對(duì)接油管海上工作平臺(tái)

5.3 對(duì)接輸油管

輸油管對(duì)接選擇良好作業(yè)環(huán)境和時(shí)間的平潮時(shí)段作業(yè)，作業(yè)前為降低輸油管在水面上的振動(dòng)和側(cè)向位移，用尼龍繩將輸油管綁穩(wěn)在定位樁后方可施工。

1）提升輸油管

輸油管法蘭對(duì)接時(shí)，提升接頭處法蘭出水面，并且使此處的鋼管呈水平狀態(tài)。由于鋼管具有一定的剛性，須在接頭的兩端各應(yīng)增設(shè)2 個(gè)提升點(diǎn)。采用逐根鋼管提升的方法提升輸油管。利用懸掛在門型架上的手拉葫蘆，分別將法蘭對(duì)接處兩端輸油管逐根吊離至下層平臺(tái)以上某高度處，然后將上層平臺(tái)木鋪板轉(zhuǎn)移至下層平臺(tái)，再分別用手拉葫蘆調(diào)整各根鋼管高度，使法蘭兩側(cè)的鋼管對(duì)接齊平。每根輸油管提升時(shí)，應(yīng)采用分階段提升。各階段提升時(shí)，手拉葫蘆的加載應(yīng)從兩頭到中間，達(dá)到左右兩個(gè)法蘭中心線處于同一水平線，并高出下層平臺(tái)以上 0.5 m 時(shí)，完成提升。

2）對(duì)接法蘭

3 根輸油管全部提升到位后，實(shí)施對(duì)接輸油管法蘭。如因兩層法蘭間隙尺寸過(guò)大時(shí)，或因螺栓長(zhǎng)度不足，將導(dǎo)致兩法蘭無(wú)法合攏時(shí)，采用張緊器將法蘭間隙調(diào)小后穿入正式螺栓。螺栓緊固時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按下述規(guī)定進(jìn)行操作：

①每對(duì)法蘭在螺栓穿入前須至少用兩根定位銷先進(jìn)行打入，然后依次將螺栓穿入，最后替代定位銷。嚴(yán)禁將螺栓強(qiáng)行穿入損壞螺紋。

②螺栓穿入的方向應(yīng)一致，并注意墊圈倒角的方向。

③擰緊分初擰，復(fù)擰和終擰三個(gè)順序，每個(gè)順序擰緊時(shí)不能按正時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛑饌€(gè)擰緊，而采用十字跳躍式方法擰緊。

④終擰力矩應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

⑤輸油管法蘭對(duì)接符合要求，并進(jìn)行3PE 包敷后，安裝法蘭罩殼，罩殼內(nèi)的油脂型號(hào)和注入方法嚴(yán)格按制造廠要求執(zhí)行。

3）下放輸油管

完成輸油管對(duì)接后，盡快將輸油管下放至海面。下放操作順序與提升輸油管順序相反，操作時(shí)應(yīng)注意各相鄰平臺(tái)一致性和協(xié)調(diào)性，確保提升段內(nèi)輸油管曲線不出現(xiàn)突變和手拉葫蘆超載現(xiàn)象發(fā)生。

6 沉放輸油管

6.1 沉放方式

每?jī)山M輸油管對(duì)接后將前一段輸油管沉入海底，以抵御海上風(fēng)浪和水流作用和確保船舶航行安全。采用固體壓載方法，分兩次實(shí)施海底沉放，第一次懸掛配重，每個(gè)配重的重量與該長(zhǎng)度內(nèi)輸油管浮力大致相同，使輸油管在盡可能大的長(zhǎng)度范圍內(nèi)均勻下沉至懸浮狀態(tài)并不發(fā)生側(cè)翻。第二次錨定配重，在第一次配重加載后進(jìn)行，亦采用每隔一定間距加馬鞍型混凝土配重，使輸油管在沉底后有足夠的錨碇力，確保輸油管在以后使用過(guò)程中不產(chǎn)生由于海流等因素造成的側(cè)向偏移。

6.2 布設(shè)配重

輸油管在沉入水中的過(guò)程中極易在海流、風(fēng)浪影響下造成側(cè)移或振蕩，且此時(shí)浮心和重心共處一點(diǎn)，非常可能會(huì)發(fā)生輸油管的側(cè)向扭轉(zhuǎn)，每隔30 m長(zhǎng)度設(shè)置一組懸掛配重。懸掛繩索采用φ25 尼龍繩，配重的重心低于鋼管中心線不小于30 cm，使浮心位置高于重心位置，以確保安全。每組配重的質(zhì)量取850 kg（空氣中）。懸掛配重時(shí)為使輸油管均勻受力在輸油管懸掛處的上方加設(shè)一根扁擔(dān)，使兩組沉底配重橫向間距大于三根輸油管的橫向總寬度。

采用起重船加載懸掛配重，加載時(shí)在起重機(jī)吊鉤下配置自動(dòng)脫鉤吊具，操作時(shí)起重機(jī)從駁船甲板上吊起配重至浮于水面的輸油管壓載處可自動(dòng)脫鉤。需要指出的是，沉底配重最終還將成為錨固配重，不過(guò)這個(gè)功能只有在錨碇配重加載后才實(shí)現(xiàn)。

錨碇配重每隔10 m 設(shè)置一組，直接騎在沉底的輸油管上。錨碇配重采用起重船吊裝，安裝時(shí)起重機(jī)直接從駁船甲板上起吊配重入海底，通過(guò)潛水員進(jìn)行水下定位和解扣。

7 施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

為確保輸油管道安全鋪設(shè)到位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)海域的實(shí)際海況和作業(yè)需求，施工中需要注意以下幾點(diǎn)：

1）拖拽裝置必須在輸油管陸上下水前安裝完畢，輸油管端頭的法蘭板與盲板的連接螺栓和密封墊，不能采用原法蘭與法蘭之間的連接和密封件，而應(yīng)采用另行提供的專用配件，連接螺栓按一定順序分批緊固，確保輸油管拖航過(guò)程中不產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。

2）輸油管在海上會(huì)隨流向變化，會(huì)發(fā)生與定位樁之間的摩擦和碰撞，為保護(hù)輸油管防腐層，應(yīng)在定位樁接觸處的輸油管上綁扎防撞墊。

3）避免夜間漁船航行可能對(duì)輸油管造成破壞，輸油管鋪設(shè)區(qū)的定位樁頂端設(shè)置夜間閃光的警示燈，直至輸油管沉放入海底后方可撤除警示燈。

4）海上施工應(yīng)時(shí)刻注意氣象變化，一旦氣象預(yù)報(bào)浪高超過(guò)1.0m，應(yīng)立即采取措施，在已鋪設(shè)段尾部法蘭加設(shè)盲板和密封墊后，進(jìn)行漂浮管段的緊急沉底處理工作。

5）氣象條件好轉(zhuǎn)后，撤除緊急沉底段配重工作，使輸油管尾部浮出水面，其工作順序與沉放順序相反。

8 結(jié)語(yǔ)

本施工技術(shù)成功解決近岸淺海區(qū)域輸油管道鋪設(shè)，突破海底輸油管道受制于施工專業(yè)船舶的技術(shù)難題，保證工程如期完工，投入使用，具有施工方便、新穎實(shí)用、質(zhì)量可控和安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，能大幅度降低工程成本，有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可在類似的工程中推廣使用。