長距離海底管線預挖溝後鋪管施工方法與流程
2023-07-13 23:28:56 1
本發明涉及海底管道鋪設的技術領域，具體涉及一種長距離海底管線預挖溝後鋪管施工方法。
背景技術：
隨著海上油氣田開發不斷向深層和新領域擴展，海上平臺工藝處理流程越來越簡化，越來越多的海底管線被採用，管線鋪設過程中不可避免的會出現穿越繁忙的航道、港口等交通密集段海域的現象，因此為保護管線而加大埋深。埋設的深度是傳統的後挖溝機無法實現的，因此需要長距離預挖溝後鋪管。目前，國內外規範對長距離海底管線預挖溝後鋪管施工技術，只有在DNV-OS-F101中對管溝的要求為「sufficientlysmooth」，即「足夠平滑」的定性規定(thetrenchshallbeexcavatedtoasufficientlysmoothprofiletominimisethepossibilityofdamagestothepipeline,coatingandanodes)，但在實際施工中可操作性很差，很難判斷管道的穩定情況。國內外沒有長距離海底管線預挖溝後鋪管的施工先例。
技術實現要素：
針對以上情況，本申請的發明人在查閱國內外資料的基礎上，通過大量分析和試驗，開發出一套滿足長距離海底管線預挖溝後鋪管施工的方法。該方法基於有限元模型而分析出長距離海底管線預挖溝溝底平整度，實現了對長距離預挖溝後鋪管的安裝應力控制，解決了長距離海底管線預挖溝後鋪管的施工難題。該方法首次提出了長距離海底管線預挖溝後鋪管施工的解決方法，保障了新鋪設管道的安全。該方法綜合考慮控制投資、縮短工期、方便現場施工等方面因素，首次突破了傳統的先鋪管後挖溝方式，形成適用於長距離海底管線預挖溝後鋪管施工的技術方案，將長距離海底管線預挖溝後鋪管施工技術成功應用在西氣東輸二線香港支線海底管道國家重點項目中。該方法具有經濟、高效、無汙染、操作性強等特點，滿足施工要求。根據本發明的實施例，提供了一種長距離海底管線預挖溝後鋪管施工方法，其包括如下步驟：步驟1、對欲鋪設管線的海底位置進行預挖溝，形成管道溝槽；步驟2、計算欲鋪設管線在管道溝槽的各個軸向位置處的預應力值；步驟3、將計算出的各個軸向位置處的預應力值分別與預應力標準閾值進行比較；步驟4、根據比較結果，確定管道溝槽中的預應力值超過預應力標準閾值的軸向位置，並進行整改施工。本發明具有以下有益效果：1、為國內首次長距離海底管線預挖溝後鋪管施工，管道規範沒有推薦做法，且長距離海底管線預挖溝後鋪管施工，在國內外都沒有先例；2、經濟、高效、操作性強。可有效解決工程所在海域功能區劃複雜、船舶活動頻繁、項目投資控制嚴、計劃實施工期緊的要求。3、長距離海底管線預挖溝後鋪管施工，挖溝中溝底平整度控制不當，極易造成新建管線局部應力過大，導致變形甚至損壞，產生不可估量的後果。該方案能夠滿足該工程項目投資控制嚴、計劃實施工期緊的特點，滿足現場工程要求。4、長距離海底管線預挖溝後鋪管施工方法，在工程中取得了良好的效果，可解決長距離海底管線預挖溝後鋪管施工和工期緊張的實際問題，產生明顯的經濟效益。5、長距離海底管線預挖溝後鋪管施工，在國內外都沒有先例，首次在西氣東輸二線香港支線海底管道工程中應用，成功解決了近20公裡預挖溝後鋪管的難題。因此，該項技術的突破，對填補國內空白、解決我國海底管線預挖溝後鋪管施工的技術難題等具有重要的意義。為同行業海底管道的施工提供有力的借鑑參考價值。附圖說明圖1為根據本發明的實施例的管溝開挖斷面圖；圖2為根據本發明的實施例的分段及分條挖溝圖；圖3為根據本發明的實施例的分層階梯開挖圖；圖4為根據本發明的實施例的抓斗挖泥船挖泥圖。具體實施方式長距離海底管線預挖溝後鋪管施工方案：本申請提供了以下技術方案：(1)管溝設計圖及鋪管環境分析圖1為根據本發明的實施例的管溝開挖斷面圖。通過對管溝設計圖及鋪管海域的水深、地質、風、浪、流情況的分析，研究確定抓斗式挖泥船適合設計管溝的開挖。(2)預挖溝後鋪管風險點分析施工作業中最大的風險來源於管溝平整度對管線的在位穩定性的影響。與海洋工程中常見的先鋪管後挖溝不同，海管預挖溝工藝類似於疏浚工程中的基床開挖，截面小，長度大，溝底平整度是預挖溝後鋪管施工的主要風險點，直接影響著管線的平穩安全入溝。(3)管溝開挖方法分析通過對管溝開挖機具自身系統的研究，明確配合鋪管施工的管溝開挖方法。圖4為根據本發明的實施例的抓斗挖泥船挖泥圖。抓斗式挖泥船是挖泥船中一種適應性較強的船型，適用於管溝的挖泥作業。如圖4所示，抓斗式挖泥船的主要構造包括抓斗機和抓斗兩部分。其中抓斗機配備傳動系統和控制系統。傳動系統由內設的柴油機及傳動裝置組成，用於驅動抓斗的升降和開閉；控制系統由升降鬥滾筒、開閉鬥滾筒和變幅滾筒組成，滾筒均設有離合器和剎車，採用液壓控制方式，能自動控制鬥速和挖深，自動減緩下落速度，平穩著底，並保證抓斗全部張開。所述變幅滾筒通過鋼纜與起重吊杆連接，用於控制起重吊杆的長度。工作時，將抓斗升至挖泥位置的水面上方，通過控制開閉鬥滾筒將抓斗完全打開，再依靠抓斗自重衝入水中，將抓斗插入泥層一定深度，然後提升鋼纜，閉合抓斗以挖掘和抓取泥沙，最後，控制升降鬥滾筒和開閉鬥滾筒，將裝滿泥沙的抓斗提升出水面一定高度，並旋轉吊杆，將挖掘的泥沙卸入靠駁挖泥船舷旁的泥駁，抓斗返回至挖泥點上方，完...