大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》是上海市基礎工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是沈光、李耀良、柳立群、解泰昌、夏賢行。適用於水底長距離的排放和取水用管道工程，海上油氣開採用有特殊要求的海底管道工程。

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》主要的工法特點是利用敷管船和長托架，解決了管材口徑大、壁薄和強度低無法採用張力法施工的難題；敷管施工與埋設施工分開，有兩條施工船完成平行施工，兩道工序可以同步進行，有利於加快施工工期。

2011年9月，《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法
• 工法編號：GJEJGF351-2010
• 完成單位：上海市基礎工程有限公司
• 主要完成人：沈光、李耀良、柳立群、解泰昌、夏賢行
• 套用實例：舟山大陸引水一期工程
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

為了解決海島缺水的問題，鋪設海底輸水管道是一個較好的解決方案。為了確保海底管道輸水的經濟性和安全性，上海市基礎工程有限公司自行研發了《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》，該工法較好的解決了普通鋼材（Q235）的螺旋焊縫鋼管套用于海底管道中的技術難題。

工法特點

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的工法特點是：

1.利用敷管船和長托架，解決了管材口徑大、壁薄和強度低無法採用張力法施工的難題。

2.確保了整個管道的連續焊接施工，避免了海中間管道的法蘭接頭。

3.避免了採用先開挖後敷管所需的大量的人力、物力以及對環境造成的破壞。

4.敷管施工與埋設施工分開，有兩條施工船完成平行施工，兩道工序可以同步進行，有利於加快施工工期。

操作原理

適用範圍

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的適用範圍是：

1.適用水底長距離的排放和取水用管道工程，海上油氣開採用有特殊要求的海底管道工程。

2.適用管徑不大於1220毫米、徑厚比在71:1到87:1之間的螺旋、直縫焊接Q235鋼管。

3.適用於水深在30米以下，水流速度小於2.5米/秒，埋深小於2.7米的泥砂質海域的海底管道工程。

工藝原理

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的工藝原理敘述如下：

該工藝針對海底鋼管口徑大、壁厚薄、自身強度低的特點，開發出一套通過託管架保護被敷鋼管，並承擔懸空段鋼管的受力，使鋼管在無張力狀態下滿足施工期間應力、應變的要求，大大提高了海底管道的安全性和可靠性。主要原理為；鋼管在敷管船上逐段焊接，然後通過託管架採用無張力敷管法將鋼管敷設到海底。同時使用另一條埋深施工船緊跟鋼管敷設船對已敷鋼管進行埋深施工。埋深施工採用上海市基礎工程有限公司自行設計的高壓水沖式海底管道埋設機進行管道溝槽開挖，靠自然回淤將管道埋在海床下。

施工工藝

• 工藝流程

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的工藝流程為：成品管道的運輸、吊裝→管道的焊接→始端登入→中間海域段敷埋管施工→終端登入。

具體工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

操作要點

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的操作要點如下：

1.管段在運輸船、施工船上存放時，堆高應嚴格控制在允許範圍內，管道在各種工況的吊裝和起重時，吊索和管體的接觸部位均應墊上襯墊或套上護套。

2.管子在鋪管船上橫向滾動，下部必須墊以表面光潔的枕木，縱向拖動時，管子應擱在橡膠托輪上，管子從發射架下水至託管架的地方，均應設有滑道。

3.管道的焊接採用先進的纖維素焊條，立向下全位置焊接工藝，確保焊接速度快，合格率高，成型美觀。焊接完畢後對焊縫進行100%射線+100%超音波檢驗，極大提高鋼管施工質量可靠性。

4.管段的始端登入常規採用底拖法（底拖，管內充滿水）施工，選擇在浪高小於0.5米、高潮位時進行管段登入施工，管段登入應控制其彎曲半徑在設計允許範圍以內，控制管段所受張力在允許範圍內。

5.敷管施工時將管道在發射架上一次拼接成一根較長的管道（常規約100米/根），然後將船上的管道和已敷設的管道在焊接站內焊接，焊接通過檢驗後做內外防腐、調整錨位，啟動定位和監測設備，進行絞錨前進，前進一根管道的距離後一次敷管結束。隨後重複以上的管道焊接等過程進行連續的敷管；而已敷管道的埋設施工則由另一條埋管船平行同步施工。具體工藝流程詳圖2。

圖2 敷埋管施工工藝流程圖

6.定位系統採用DGPS，通過電腦處理可直接讀取船位當前坐標、起點航距、偏航距等，船體的行進路線，隨時調整船位確保埋管路由精確。

7.錨泊系統採用8個繫船錨分別對稱拋在鋪管船左右舷兩側，在船艉設定主牽引卷揚機，當敷管船上的管段焊接、檢測通過並達到強度要求後，開始進行移船敷管作業，8台移船絞車和1台350千牛主牽引卷揚機同時配合絞動錨纜或松放錨纜，實現管道的敷設。

8.埋深監測系統全面支持海底管道埋設機水下埋管作業過程的監控、導航和數據管理，並詳盡的採集施工中的各項數據。

9.試壓過程及標準：參照《給水排水管道工程施工及驗收規範》GB 50268-97進行試壓。試壓長度根據設計要求進行。

10.終端登入採用先開挖管溝，然後空管浮拖法登入，再加水沉放入溝，最後回填覆蓋管溝。

材料設備

材料

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》中的管材為大口徑、薄壁、低等級螺旋焊縫鋼管，如Q235 ф1220 δ14螺旋焊縫鋼管；

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》中的內外防腐需要採用管道防腐熱縮帶和網路互穿飲用水塗料IPN8710B。

設備

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的設備見表1。

參考資料：

質量控制

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的質量控制要求如下：

一、施工質量控制標準

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的施工質量控制標準見表2。

表2 質量檢驗標準表

檢驗部位	檢驗時間	檢驗人	檢驗內容	達標標準	檢驗方式
灘涂段管線	敷管前	質量員技術員材料員	鋼管	《鋼絲網骨架塑膠（聚乙烯）複合管》CJ/T 189-2004	鋼捲尺、試驗報告
	敷管前		內外防腐	設計要求	電火花、測厚儀
	挖泥機挖溝後		溝槽寬度	0~+30厘米	鋼捲尺
	挖泥機挖溝後		溝槽深度2.5米	+20厘米	鋼捲尺、測繩
	敷管後		敷管路由偏差	≥±5米	DGPS定位
	挖泥機回填後		回填土	設計要求	目測
中間海城段管線	敷埋管前	質量員技術員材料員	鋼管	《鋼絲網骨架塑膠（聚乙烯）複合管》CJ/T 189-2004	鋼捲尺、試驗報告
	敷埋管前		內外防腐	設計要求	電火花、測厚儀
	敷埋管時		敷管路由	偏差±10米	DGPS定位
	敷埋管後		埋深2.5米	埋深偏差≥0	埋設監測系統

二、質量保證措施

1.所有測量器具齊備完好，並經授權的法定計量部門校驗合格且在有效使用期內。

2.管材的連線端應與管道軸線垂直，並用潔淨棉絮淨連線面上的污物，保持連線面不受潮，打磨管口直至符合焊接要求。

3.施工時提供的電源必須滿足設備要求，考慮敷管船上發電機發電電壓不穩定，配備一台穩壓器，確保穩定電壓。

4.在焊接過程中，不得移動、轉動接頭部位及兩側管道，不得在連線道部位及管道上施加任何壓力。

5.對焊口需進行打磨除銹處理。

6.管道施工中，應對焊縫及對應位置編號，並及時認真填寫焊接接頭施工記錄，以便對施工質量跟蹤分析。

7.根據管道敷設設計中對管子的應力要求，要求生產廠家提供管子的彈性模量、最小允許曲率半徑、抗拉強度等參數，計算管子的力學性能參數，以合理設計發射架的角度、託管架的長度、埋設機的長度，從而控制管子從敷管船頭入海時的入水角，控制管子進入埋設機沉入溝槽底部的入溝角，確保敷管過程中管子的受力安全。

8.埋管期間，DGPS連續24h觀察和記錄船位，移船時，測量人員應及時將船位報給指揮，隨時採取措施糾偏，防止一次糾偏量過大；非緊急狀態，一般不使用拖輪糾偏；埋深系統關鍵是控制管道埋深達到設計要求，埋深過程中按照水力機械埋設機設計參數牽引，通過監測系統實時監控埋設機姿態和埋深，控制埋設機牽引速度。

9.根據路由調查報告，在海床變化較大地區，應有潛水員下水探摸，確認海床變化情況，確保管道埋設深度。

10.水力機械埋設機進水高壓管路派專人負責檢修，觀測水泵壓力變化，密切注視水泵壓力變化趨勢，隨時檢修管路。

安全措施

採用《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.登船人員必須得到船上安全員對船舶系泊、跳板、安全網等安全設施的確認後，方可在船上安全員的指揮安排下登船。嚴禁超載，登船期間必須穿好救生衣，不得隨意走動。

2.施工船舶動用明火，必須辦理“船舶動用明火審批”手續，經審核批准後，方可動火。動火時，應有專人看護火源，配備相應的滅火器當發現有火災苗子時，在第一時間採取滅火措施。施工船上油艙、機艙等危險部位，嚴禁動用一切明火。

3.施工期間若遇突發的災害性天氣如颱風冷空氣，且海況極端惡劣，天氣難以及時好轉，則採取及時撤離施工現場躲避風浪的措施。

4.管段吊裝吊裝時，套用牽引繩控制管材的擺動，防止碰撞傷害，牽引繩應該足夠長以保證人員安全；每天都要對吊裝用的鋼絲繩、吊帶、吊鉤進行檢查，及時修理或更換。

5.在運管船進入或離開施工作業帶時，應懸掛相應信號旗，裝船時管材下應放軟墊，以保護管段並防止管子滑動。

6.管段接頭焊接作業要嚴格遵守電氣安全技術規程，移動焊接機必須先切斷電源；管道焊接工必須佩戴齊安全防護用品，手持砂輪機作業時要佩戴護目鏡。

7.管道試壓前，應在管道登入點兩個連線埠設定警戒線，在試壓設備及管口50米範圍內設定警戒區，在升壓、穩壓和降壓期間，非試壓人員嚴禁進入警戒區。

8.氣象保障體系應由項目主管生產的經理負責，由專人負責通過上網、電話等手段查詢沿海海面天氣預報，並由值班人員及時向指揮船及其他施工船隻匯報。

環保措施

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的環保措施如下：

1.施工期間專職環境員對工程施工期間進行環境管理，並對作業現場實施監督檢查。

2.施工作業中的焊條頭、廢砂輪片、廢鋼絲繩和包裝物等每天進行回收，統一送回營地集中處理。

3.施工期間產生的工業污油，由專用回收裝置專人送到營地統一處理，禁止隨意傾倒。

4.施工中使用的油漆、化學溶劑及有毒有害物品，要妥善存放、保管，制定出防止泄漏和污染的具體措施。

5.合理安排環境敏感區的施工季節或時間，減少對這些地區環境的影響和賠償費用的支出。

6.施工完畢後恢復地貌，對所有灌溉溝渠以及供牲畜和野生動物用的人造的或天然的水源加以修整恢復到施工以前的狀態。

7.燃油、燃氣設備的尾氣排放必須符合國家相關標準；減少設備使用、維修過程中產生的燃油、潤滑油、液壓油等液體的泄露。

效益分析

1.採用《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》，不僅解決了採用敷管船張力法敷管施工對管材強度要求高、價格昂貴的缺點；同時與中國國內常用的各類拖管施工相比，更能適用於長距離（理論上海上敷管不受距離長短限制）、連續海上敷管施工作業。同時該工法將敷管和埋管施工分開，兩組施工界面平行開展，縮短了施工周期，在確保工程安全性高的前提下降低了工程造價。

2.常規的海底鋼管道埋深敷設是採用大開挖然後回填的施工方法，由於需要在海底進行大量的放坡開挖，造價比較高，對施工海區的環境也將造成很大的影響。採用該工法則避免了海底下大量土方開挖，達到埋設的目的，也減少了施工對施工海域的環境的影響。它在海底管道工程領域將會有廣闊的市場。因此有明顯的經濟與社會效益。

套用實例

《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》的套用實例如下：

• 實例1：舟山大陸引水一期工程

1.工程概況

跨海段鋼管敷設施工，從鎮海嵐山水庫下海，經灰鱉洋，橫穿航運繁忙的金塘水道、西侯門水道和菰茨門水道，至舟山馬目登入，設計全長36.4千米，實測最大水深24米，實測最大水流2.78米/秒。

被敷鋼管外徑為1020毫米，壁厚14毫米，管材為Q235B。全程焊接，外防腐為三油六布，內防腐材料為8710無毒油漆。

2.工程施工情況

1998年10月6日上海市基礎工程有限公司施工人員進入金塘島陸上施工現場開始四通一平工作，經近3年的探索、研究和實踐，至2001年8月25日完成主體工程的施工。

3.工程監測和結果評價

該單位工程共分10個分部，上海市基礎工程有限公司承擔了其中9個分部的施工，8個優良，1個合格。

• 實例2：溫州洞頭陸域引供水一期工程海上段

1.工程概況

洞頭陸域引供水（一期）工程海上段工程包括甌江南口段、霓嶼島段和海中湖段，其中甌江南口段樁號總長度為2637米，霓嶼島段樁號總長度為6078.53米，海中湖段樁號總長度為4488米。

被敷鋼管外徑為1020毫米，壁厚14毫米，管材為Q35B。全程焊接，外防腐為3PE，內防腐材料為8710無毒油漆。

2.施工情況

2008年5月1日上海市基礎工程有限公司施工人員進入洞頭施工現場開始四通一平工作，經近一年的探索、研究和實踐，至2009年6月16日完成主體工程的施工。

3.工程檢測和結果評價

該工程單位工程質量評定表1份，部位質量評定表3份，工序質量評定表共880份，隱蔽工程質量評定表794份，質量合格。

• 實例3：舟山大陸引水二期工程

1.工程概況

舟山市大陸引水二期工程地跨寧波市、舟山本島兩地，橫穿之間的灰鱉洋海域。跨海輸水管道線路共兩條，分為南線和北線，平行布置，管線長度分別為33.07千米和33.10千米。

鋼管採用螺旋焊接鋼管，管材規格為DN1220×14毫米。全部鋼管材質為Q235B，定尺長度為48.0米。

2.施工情況

施工船隊於2009年6月進場施工，截止2010年8月20日，完成了16公里海底管道的敷設。

3.工程檢測及結果評價

截至2010年8月，已經完成的管道均通過了試壓試驗。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大口徑薄壁管道淺海敷設施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。