淺談海底輸水管線施工

(大連市供水有限公司， 大連 116000)

淺談海底輸水管線施工

張凱旗

(大連市供水有限公司， 大連 116000)

海底管線施工與陸地管線施工相比，存在施工環(huán)境差、危險(xiǎn)系數(shù)高、運(yùn)輸供給不方便等不利因素。這些不利的客觀條件，大大增加了施工難度，影響了施工進(jìn)度，為整個(gè)工程的質(zhì)量控制帶來(lái)不確定性。本文結(jié)合實(shí)例，從質(zhì)量、進(jìn)度、安全三方面對(duì)海底輸水管線施工進(jìn)行總結(jié)，以期給類似工程以借鑒。

海底輸水管線； 施工； 質(zhì)量； 進(jìn)度； 安全

1 工程概況

長(zhǎng)?？h跨海引水工程是遼寧省委、省政府，大連市委、市政府為加快推進(jìn)長(zhǎng)海縣長(zhǎng)山群島旅游避暑度假區(qū)建設(shè)而實(shí)施的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性民生工程。工程規(guī)模為日供水5萬(wàn)t，主要供水區(qū)域?yàn)榇箝L(zhǎng)山島、小長(zhǎng)山島、廣鹿島、瓜皮島、格仙島、哈仙島及塞里島7個(gè)島嶼。概算投資8.23億元，計(jì)劃工期24個(gè)月。為了保證供水安全，實(shí)行雙水源供水，分別從位于普蘭店市大劉家鎮(zhèn)的引碧輸水工程一暗渠點(diǎn)和引英工程輸水管線一泄水閥兩處取水，輸水管線經(jīng)大劉家及杏樹屯至桃園村入海，通過(guò)跨海輸水管線，將原水送至廣鹿島。海域段輸水管線總長(zhǎng)31.15km，分別為杏樹屯—廣鹿、廣鹿—瓜皮、瓜皮—格仙、瓜皮—哈仙、哈仙—大長(zhǎng)山、大長(zhǎng)山—小長(zhǎng)山、小長(zhǎng)山—塞里。其中杏樹屯—廣鹿段27.41km，最大作業(yè)水深為21m，管線直徑630mm，為7段海域管線中最長(zhǎng)、作業(yè)水深最深、施工難度最大的一段。

2 質(zhì)量管理

2.1 宏觀檢驗(yàn)

在整個(gè)跨海引水施工中，海底管線施工與凈水廠、泵站施工相比，復(fù)雜性較低，但施工難度較大。管線施工結(jié)束后，需嚴(yán)格執(zhí)行水壓試驗(yàn)。若水壓試驗(yàn)成功，則證明管道無(wú)漏點(diǎn)，具備通水能力，是對(duì)管材質(zhì)量和施工質(zhì)量?jī)煞矫娼o予的肯定。

2.2 技術(shù)細(xì)節(jié)

2.2.1 鋪設(shè)方法

本次施工所采用的是S形鋪管法。首先將一個(gè)錨定位到海床上，然后將錨纜引過(guò)位于船頭的托管架并系到第一根管子的端部。管子的焊接在施工船上完成后，通過(guò)起重拋錨拖輪的控制，使管子緩慢地經(jīng)過(guò)托管架，進(jìn)入海底。管道在托管架的作用下，從船頭到接觸海床位置的管子，自然地彎曲成S形曲線。這種鋪管法的特點(diǎn)是管道的彎曲程度小，整條管道變形都在彈性范圍之內(nèi)，彎曲應(yīng)變一般小于屈服極限的應(yīng)變，這樣就可以避免彎曲破壞和過(guò)大的殘余變形。

鋪管船的整體結(jié)構(gòu)，如圖1所示：

圖1 S形輔管示意圖

2.2.2 管道焊接

a. 焊接方法。?熱熔連接。將兩根PE管道的配合面緊貼在加熱板上來(lái)加熱其平整的端面直至熔融，抽出加熱板的同時(shí)迅速將兩端貼合，在壓力的作用下保持到接頭冷卻，使之成為一個(gè)整體；?電熔連接。將管件套在管子的接口處，通過(guò)控制管件內(nèi)埋設(shè)的電阻絲中的電流使管件合理發(fā)熱，加熱管件與管材的連接界面，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的熔融再冷卻達(dá)到熔接目的。

b. 注意事項(xiàng)。?保證正常的冷卻時(shí)間，不可急于求成采用潑冷水等人為加速冷卻方法，如遇到雨水天氣需增加防護(hù)措施避免雨淋;?熔接前要對(duì)管道的熔接部位進(jìn)行打磨、整平，去除管道表面老皮，保證連接緊密;?熱熔時(shí)可采用觀察管口卷邊的方法來(lái)經(jīng)驗(yàn)判斷熱熔是否合格。管道壁厚為25mm，卷邊應(yīng)超過(guò)壁厚10%，卷邊均勻且達(dá)到要求可認(rèn)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);?核對(duì)欲焊接管材規(guī)格、壓力等級(jí)是否正確，檢查其表面是否有磕、碰、劃傷，如傷痕深度超過(guò)管材壁厚的10%，應(yīng)進(jìn)行局部切除后方可使用。

2.2.3 海底挖溝

a. 挖溝方法。施工采用沖射法開溝。由高壓水泵產(chǎn)生的高壓水流通過(guò)沿著托管架的鋼管輸送到位于托管架前端的噴嘴，從噴嘴噴出的水流可以達(dá)到很高的速度，高壓水流沖刷管道兩側(cè)下部海床，將海底泥砂稀釋，并通過(guò)水流將海床泥砂帶走，使管道下端形成懸空，讓水管在重力作用下緩慢下沉，然后泥沙在海水作用下得到回填，將管道深埋于泥面以下。

b. 控制方法。由于海底土壤土質(zhì)不同，挖溝機(jī)在面對(duì)砂土和黏土?xí)r的效率也有區(qū)別(見圖2)。在砂土中形成的溝很寬，需要排除大量的砂土。這里通過(guò)控制行船速度來(lái)控制挖溝時(shí)間，進(jìn)而控制挖溝深度。

圖2 不同土壤中的挖溝成型

2.2.4 配重塊的安裝

a. 作用。由于管子密度低于海水密度，管子放入海里會(huì)浮在海面上。需要在管子上套配重塊使管道下沉。

b. 注意事項(xiàng)。?各個(gè)安裝好的配重塊的中心間距為1m,須均勻擺放,以免下管后浮力集中損壞管子;?配重塊由兩個(gè)半月形水泥塊組成，通過(guò)螺栓連接套在管道上。配重塊不可與管子直接接觸，以免施工過(guò)程中(尤其是下管時(shí))磨壞管子，須在管子與配重塊間墊一層膠皮墊。

3 進(jìn)度分析

3.1 影響海底管線施工進(jìn)度的因素

a. 物資供應(yīng)。施工過(guò)程中需要的材料、配件、機(jī)具、設(shè)備及施工人員日常所需的食物、用品等如果不能按期運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)或者運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生不利影響。尤其是海運(yùn)受天氣影響較大，風(fēng)浪大時(shí)運(yùn)輸船通行不暢，需相關(guān)人員時(shí)刻關(guān)注天氣變化，抓好提前量。

b. 施工條件。在施工過(guò)程中，遇到氣候、水文、地質(zhì)及周圍環(huán)境等方面的不利因素，必然會(huì)影響到施工進(jìn)度。海上風(fēng)浪大時(shí)，船體搖晃，無(wú)法有效控制吊管，施工暫停。在此情況下一根管子留在托管架上的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致管子上的配重塊與托管架多次碰撞被打碎，達(dá)不到配重的目的。

c. 人為因素。主要為動(dòng)遷方面。供水工程是老百姓的民生工程，代表長(zhǎng)海縣人民集體的利益。當(dāng)集體利益與個(gè)人利益發(fā)生沖突的時(shí)候，需要業(yè)主協(xié)調(diào)各方面關(guān)系，保證工程順利進(jìn)行。

3.2 管子的鋪設(shè)時(shí)間

一根管子完整的鋪設(shè)時(shí)間指的是從上一根管子下管完成后開始計(jì)時(shí)，到下一根管子完全下管所用的時(shí)間。筆者對(duì)四根管子完整的鋪設(shè)過(guò)程各部分的時(shí)間進(jìn)行記錄，見表1：

表1 管子鋪設(shè)過(guò)程用時(shí)

由表1可以得出結(jié)論：一根管子完整的鋪設(shè)時(shí)間為293.25min，即4h53.25min。為了方便計(jì)算，我們姑且將其約等于5h。暫且拋開上岸點(diǎn)復(fù)雜地質(zhì)及阻礙施工進(jìn)度的因素，假設(shè)都在理想狀態(tài)下計(jì)算。

杏樹屯至廣鹿海底管線全長(zhǎng)27406m，每根管子長(zhǎng)50m。則此段管線共需管子根數(shù)：

27406÷50=548.12≈549(根)

由于有兩艘鋪管船，所以共需時(shí)間：

549×5÷2=1372.5(小時(shí))≈57(天)

杏樹屯—廣鹿島段海底管線施工時(shí)間為5月23日始～10月12日結(jié)束共142天。即由于氣候和人為等不利因素所增加的工期為142-57=85(天) ，占總工期比例為59.9%。

4 船上安全

4.1 船員職業(yè)的特殊性及風(fēng)險(xiǎn)性

a. 海上自然環(huán)境的特殊性：水文和氣象條件變化多端，濃霧、狂風(fēng)、巨浪、暗流、淺礁。

b. 船上生活和工作環(huán)境特殊性：活動(dòng)空間狹小且固定，噪聲、振動(dòng)、顛簸、高溫、空氣污染、濕度大，遠(yuǎn)離家庭和社會(huì)。

c. 生活單調(diào)封閉，獲得信息少而遲緩，新鮮食品蔬菜供應(yīng)受限。

d. 工作機(jī)械緊張度高，值班時(shí)間多且時(shí)間安排特殊，勞動(dòng)強(qiáng)度和體力消耗大等等。

e. 人員的流動(dòng)性和多樣性：船員大都來(lái)自全國(guó)各地，風(fēng)俗習(xí)慣不同，每個(gè)人性格特點(diǎn)不一，人員流動(dòng)性較大。

所有這些因素都嚴(yán)重影響船員的身心健康，加之海上作業(yè)隨時(shí)都可能發(fā)生的不可預(yù)測(cè)的特殊情況及事故，對(duì)船員的心理影響更甚。因此，上述的這些因素，決定了海員不僅要有強(qiáng)壯的體魄、嫻熟的專業(yè)技能，還要具備良好的心理素質(zhì)、較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

4.2 船員的職業(yè)要求

由于船員職業(yè)具有海上風(fēng)險(xiǎn)的特殊性，這就要求新船員上船前有必要接受一定的基礎(chǔ)職業(yè)培訓(xùn)。為了提高船員的基本素質(zhì)和專業(yè)技能，增強(qiáng)船員的社會(huì)責(zé)任感和使命感，保障水上生命和財(cái)產(chǎn)的安全，保護(hù)海洋環(huán)境，根據(jù)《1978年海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公約馬尼拉修正案》、《中華人民共和國(guó)船員注冊(cè)管理辦法》和《中華人民共和國(guó)船員條例》的規(guī)定，要求所有海員在其任職之前均應(yīng)接受“基本安全”培訓(xùn)并應(yīng)達(dá)到規(guī)定的適任標(biāo)準(zhǔn)。船員相關(guān)證件要求見表2：

表2 船員相關(guān)證件要求

5 結(jié) 語(yǔ)

2012年12月26日大劉家至廣鹿島段試通水成功，標(biāo)志著杏樹屯—廣鹿島段海域管線鋪設(shè)在保證質(zhì)量、加快進(jìn)度、保障安全情況下圓滿完工。實(shí)踐證明，質(zhì)量、進(jìn)度、安全三要素對(duì)跨海輸水管線施工進(jìn)行全方位、多角度管理十分重要。該工程也為海底輸水管線施工積累了豐富的實(shí)施及管理經(jīng)驗(yàn)?！?/p>

1 李志剛，王琮，何寧，趙冬巖.深水海底管道鋪設(shè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)海洋工程，2008，3：521-532.

2 康立生.海底管線挖溝埋設(shè)方法及設(shè)備[J].海洋工程，1992,10(3):10-18.

3 王文成.淺談海底管道鋪設(shè)的質(zhì)量管理[J].城市建設(shè)，2009,55:260-261.

4 戚發(fā)勇，王巖，李琳.基本安全——個(gè)人安全與社會(huì)職責(zé)[M].大連:大連海事大學(xué)出版社，2013.

On Construction of Submarine Water Transmission Pipeline

ZHANG Kai-qi

(DalianWaterSupplyCo.,Ltd.,Dalian116000,China)

Submarine pipeline construction has disadvantages of poor construction environment, high risk factor, inconvenient transportation supply, etc. compared with land pipeline construction. These unfavorable objective conditions greatly increase the difficulty of construction, affects the construction schedule, and creates uncertainty for the quality control of the whole project. In this paper, submarine water pipeline construction is summarized from three aspects of quality, schedule and safety in order to provide reference for similar projects.

submarine water pipelines; construction; quality; schedule; safety

TV552

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1005-4774(2014)06-0001-03