深海尾水排放管道海上作業(yè)施工方法

楊俊甲 中交海洋建設(shè)開發(fā)有限公司

1.工程概況

本工程中，放流管道為重點(diǎn)施工內(nèi)容，管道總長4704m，管徑分DNI200和DN900兩種，長φ2.0m，其中包含陸上部分1997m、水下順岸部分1765m、垂岸部分834m、擴(kuò)散器108m。水下順岸放流管施工采用頂管法，從高位井開始，沿著與正北呈20°交角的方向穿堤，在距堤腳50m處延伸（要求與大堤呈平行的位置關(guān)系），最終到達(dá)基礎(chǔ)平臺處。管道為Q235B材質(zhì)，具有較佳的防腐效果，具體布置見圖1。

2.施工現(xiàn)場的自然條件

管線敷設(shè)區(qū)域位于江海交界處，同時(shí)存在降水、海潮的影響，最大潮位可達(dá)到4.22m，漲潮、落潮的平均流向分別為295°、115°，漲潮、落潮的平均流速分別為1.03m/s、0.81m/s，年平均潮位2.22m，存在較明顯的落差。總體上，水域條件特殊，不利于施工作業(yè)的順利開展。

管槽開挖層以淤泥居多，局部存在淤泥質(zhì)粘土夾粉砂，承載力偏低。沿工業(yè)區(qū)邊沿敷設(shè)管線時(shí)，得益于海堤較寬的特點(diǎn)，可以規(guī)劃大面積的臨時(shí)作業(yè)場地，用于堆放鋼管。由于海堤的西面有規(guī)?；墓I(yè)區(qū)，受空間的限制，因難以開辟縱深的施工場地；而相較之下，海堤外側(cè)分布有大面積的漫灘，且具備一定的地基承載力，可供施工所用，所以可于該處規(guī)劃鋼管組焊場地，以完成鋼管的前期加工作業(yè)。

3.海上管道施工流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

具體工藝流程為：施工準(zhǔn)備→管道起浮→拖運(yùn)定位→管道海上對接→注水沉放→水下管段對接→水下管道與井部連接。

3.2 水下基槽開挖及基礎(chǔ)施工

3.2.1 基槽開挖

在基槽開挖前需落實(shí)準(zhǔn)備工作，測量基槽軸線，并根據(jù)所得的結(jié)果繪制施工圖紙。以軸線為基準(zhǔn)，在基槽的邊線處分別設(shè)置一對線標(biāo)，于軸線處設(shè)置中心標(biāo)，要求其具有發(fā)光的功能，以免在夜間出現(xiàn)無法清晰觀察的情況?；坶_挖所用設(shè)備為2艘2m3的抓斗式挖泥船，沿溝槽軸線有序施工；同時(shí)配備差分信標(biāo)接收機(jī)和GPS裝置來精準(zhǔn)確定船位，并根據(jù)實(shí)際情況采取控制措施，從而提高平面定位精度。

在導(dǎo)流槽邊緣處用竹竿打樁定位（合理選擇位置，不可對周邊的正常通航條件帶來影響）。定位采取的是“激光測距儀+GPS+導(dǎo)標(biāo)”相結(jié)合的方法，以切實(shí)提高施工平面位置的準(zhǔn)確性。根據(jù)管道基槽軸線的定位要求，參照中心導(dǎo)標(biāo)和經(jīng)緯儀，聯(lián)合定位。

根據(jù)深度控制要求，需在岸上建設(shè)觀察點(diǎn)，且隨著現(xiàn)場環(huán)境的變化，潮位每漲落0.1m時(shí)，均隨即告知挖泥船的工作人員，以便根據(jù)所掌握的水位情況動(dòng)態(tài)調(diào)整開挖深度，從而全程保持信息高度暢通的狀態(tài)，盡可能減小基槽的平整度誤差。

開挖遵循的是“緩慢與勻速”的原則，需綜合考慮挖泥導(dǎo)標(biāo)以及水尺記錄，靈活調(diào)整作業(yè)參數(shù)，保證基槽的軸線具有準(zhǔn)確性、槽底具有穩(wěn)定性與平整性。由于開挖期間會(huì)產(chǎn)生大量的土方，因此需在泥駁和拖輪的配合下將其轉(zhuǎn)至指定堆放點(diǎn)。在基槽開挖過程中，要安排專員檢查質(zhì)量情況（如基槽的寬度、深度、平整度等），并詳細(xì)記錄各項(xiàng)信息。

3.2.2 砂墊層施工

施工船舶沿基槽前移，根據(jù)設(shè)計(jì)用量要求將材料拋填至基底上，用平整耙粗平；潛水員及時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行檢驗(yàn)，明確砂墊層的坡度、平整度、寬度及厚度，再根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)采取處理措施，直至砂墊層可滿足各項(xiàng)要求為止。

3.2.3 土工布基礎(chǔ)施工

排海管道L3730-L3930段采用的是水下土工碎石加強(qiáng)基礎(chǔ)，該設(shè)施以土工布和土工格柵為基礎(chǔ)材料而構(gòu)成，上鋪砂、石墊層，構(gòu)成穩(wěn)定且完整的整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。為保證鋪設(shè)施工質(zhì)量，先在岸上設(shè)定鋪設(shè)邊線導(dǎo)標(biāo)，用經(jīng)緯儀復(fù)核，精細(xì)化調(diào)整偏差，確保鋪設(shè)的軸線和邊線均可滿足要求。鋪設(shè)施工應(yīng)重視如下幾點(diǎn)：

（1）遵循連續(xù)性原則，接頭搭接處應(yīng)滿足穩(wěn)定性與平整性要求。

（2）嚴(yán)格控制片石夾砂墊層的施工質(zhì)量，片石含量以70%為宜，級配均勻。

（3）對于土工布的進(jìn)場檢驗(yàn)，基本要求為質(zhì)量≥350 g/m2，厚度≥3 mm，寬度達(dá)7.5 m，經(jīng)向、緯向的伸長率分別為30%～80%、30%～60%，滲透系數(shù)（1.4～1.9）×10-2cm/s。

此外，諸如經(jīng)向和緯向的抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)均要滿足要求，否則不可投入使用。

3.3 海上放流管施工

3.3.1 長管段下灘、下水

垂岸段、順岸段的下灘管段長度分別為942m、1765m（共包含兩段，即900m和865m）。管段的長度較大，線形要求較高，若缺乏有效的控制措施，則容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、局部變形等問題，甚至產(chǎn)生永久性缺陷。

對此，要將柔性管墊至高潮位以上，并于該處組織管道的拼接作業(yè)，從而巧妙地避開潮汐的影響，給管道組焊作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好的條件；同時(shí)，依托于柔性管墊的可調(diào)作用，靈活控制管道，確保下水和下灘作業(yè)的安全性。

3.3.2 垂岸段鋼管沉放

圖1 管道鋪設(shè)平面示意圖

側(cè)向水流沖擊力易影響鋼管的正常沉放，出于安全層面的考慮，測得最大平潮流速取1.03m/s。在此條件下展開計(jì)算，求得管道的最大側(cè)向力，即350kN/m，以所得結(jié)果為參考，對管道采取固定措施，避免失穩(wěn)。

從應(yīng)用效果、施工便捷性等方面展開分析，最終選擇采用搭設(shè)φ 300 mm鋼管定位樁的方法，按40m的間距依次設(shè)置，打設(shè)深度為15m；此外，沿管道按2只/m的方式依次設(shè)置輕質(zhì)浮子。

3.3.3 擋樁

沉管到位后，啟用打樁機(jī)，利用該裝置將擋樁打入指定的位置，并在期間加強(qiáng)控制，意確保擋樁可保持垂直的狀態(tài)。待擋樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置后，安排潛水員檢查，若無誤則用錨鏈將擋樁與管道連接，從而切實(shí)提高其穩(wěn)定性。

3.3.4 水下拋填

外海管段施工期間需采取水下拋填措施，材料為砂和碎石，利用土工布袋裝好，該袋分別注1/2容積的砂子，經(jīng)吊裝后將其置于水中，由潛水員輔助逐層堆疊。加強(qiáng)對材料質(zhì)量的控制，拋填砂袋過程中可利用探測儀測量，對于尺寸不合理或存在其它問題的斷面，則適度修整，直至其滿足要求為止。

砂袋拋填到位后，再拋填碎石袋，但在此之前需檢查砂袋表面，判斷其是否存在淤泥，若有較明顯的回淤現(xiàn)象，用高壓水槍清理，此后方可拋填碎石袋，使其逐層疊加。碎石采用的是非強(qiáng)風(fēng)化石，規(guī)格為3cm～6cm，含泥量不超過5%，需保證級配良好。

3.3.5 順岸段沉放及安裝

根據(jù)前述分析，順岸段管道總長為1765m，共包含2個(gè)節(jié)段，按順序依次組裝。管段浮運(yùn)至軸線位置后，拼接兩段管子，使其構(gòu)成整體后再同步灌水下沉，此后安裝錨索式柔性基礎(chǔ)平臺，并利用鋼錨鏈將其與鋼錨樁穩(wěn)定連接，構(gòu)成完整的整體，以免出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

在前述基礎(chǔ)上，再派潛水員深入施工現(xiàn)場去做全面的水下檢查，具體需考慮到噴頭的安裝情況（該處的緊固螺栓是否具有穩(wěn)定性、是否遺漏）、噴頭的使用情況（該裝置的出水量是否達(dá)標(biāo)）等，若存在質(zhì)量問題，則根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)處理，并再次檢查，直至滿足要求為止。

4.結(jié)語

綜上所述，深海的海域環(huán)境復(fù)雜，于該處開展排海管道的安裝作業(yè)時(shí)難度較大，需兼顧地形、地質(zhì)、氣候等多方面的條件；此外，還需考慮施工單位的技術(shù)水平以及工程質(zhì)量要求來制定出完善的施工方案，并將其作為工作的依據(jù)，合理地配套材料、設(shè)備，組建專業(yè)的施工隊(duì)伍，施工人員攜手并進(jìn)，從而將排海管道安裝到位。