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，存在施工環境差、危險系數高、運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，影響了施工進度，為整個工程的質量控制帶來不確定性。本文結合實例，從質量、進度、安全三方面對海底輸水管線施工進行總結，以期給類似工程以借鑒。

海底輸水管線； 施工； 質量； 進度； 安全

1 工程概況

長海縣跨海引水工程是遼寧省委、省政府，大連市委、市政府為加快推進長海縣長山群島旅游避暑度假區建設而實施的一項重要基礎性民生工程。工程規模為日供水5萬t，主要供水區域為大長山島、小長山島、廣鹿島、瓜皮島、格仙島、哈仙島及塞里島7個島嶼。概算投資8.23億元，計劃工期24個月。為了保證供水安全，實行雙水源供水，分別從位于普蘭店市大劉家鎮的引碧輸水工程一暗渠點和引英工程輸水管線一泄水閥兩處取水，輸水管線經大劉家及杏樹屯至桃園村入海，通過跨海輸水管線，將原水送至廣鹿島。海域段輸水管線總長31.15km，分別為杏樹屯—廣鹿、廣鹿—瓜皮、瓜皮—格仙、瓜皮—哈仙、哈仙—大長山、大長山—小長山、小長山—塞里。其中杏樹屯—廣鹿段27.41km，最大作業水深為21m，管線直徑630mm，為7段海域管線中最長、作業水深最深、施工難度最大的一段。

2 質量管理

2.1 宏觀檢驗

在整個跨海引水施工中，海底管線施工與凈水廠、泵站施工相比，復雜性較低，但施工難度較大。管線施工結束后，需嚴格執行水壓試驗。若水壓試驗成功，則證明管道無漏點，具備通水能力，是對管材質量和施工質量兩方面給予的肯定。

2.2 技術細節

2.2.1 鋪設方法

本次施工所采用的是S形鋪管法。首先將一個錨定位到海床上，然后將錨纜引過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，通過起重拋錨拖輪的控制，使管子緩慢地經過托管架，進入海底。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。這種鋪管法的特點是管道的彎曲程度小，整條管道變形都在彈性范圍之內，彎曲應變一般小于屈服極限的應變，這樣就可以避免彎曲破壞和過大的殘余變形。

鋪管船的整體結構，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加熱其平整的端面直至熔融，抽出加熱板的同時迅速將兩端貼合，在壓力的作用下保持到接頭冷卻，使之成為一個整體；?電熔連接。將管件套在管子的接口處，通過控制管件內埋設的電阻絲中的電流使管件合理發熱，加熱管件與管材的連接界面，經過一定時間的熔融再冷卻達到熔接目的。

b. 注意事項。?保證正常的冷卻時間，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措施避免雨淋;?熔接前要對管道的熔接部位進行打磨、整平，去除管道表面老皮，保證連接緊密;?熱熔時可采用觀察管口卷邊的方法來經驗判斷熱熔是否合格。管道壁厚為25mm，卷邊應超過壁厚10%，卷邊均勻且達到要求可認為達到標準;?核對欲焊接管材規格、壓力等級是否正確，檢查其表面是否有磕、碰、劃傷，如傷痕深度超過管材壁厚的10%，應進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。由高壓水泵產生的高壓水流通過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到很高的速度，高壓水流沖刷管道兩側下部海床，將海底泥砂稀釋，并通過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。由于海底土壤土質不同，挖溝機在面對砂土和黏土時的效率也有區別(見圖2)。在砂土中形成的溝很寬，需要排除大量的砂土。這里通過控制行船速度來控制挖溝時間，進而控制挖溝深度。

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。?各個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;?配重塊由兩個半月形水泥塊組成，通過螺栓連接套在管道上。配重塊不可與管子直接接觸，以免施工過程中(尤其是下管時)磨壞管子，須在管子與配重塊間墊一層膠皮墊。

3 進度分析

3.1 影響海底管線施工進度的因素

a. 物資供應。施工過程中需要的材料、配件、機具、設備及施工人員日常所需的食物、用品等如果不能按期運抵施工現場或者運抵施工現場后發現其質量不符合標準，都會對施工進度產生不利影響。尤其是海運受天氣影響較大，風浪大時運輸船通行不暢，需相關人員時刻關注天氣變化，抓好提前量。

b. 施工條件。在施工過程中，遇到氣候、水文、地質及周圍環境等方面的不利因素，必然會影響到施工進度。海上風浪大時，船體搖晃，無法有效控制吊管，施工暫停。在此情況下一根管子留在托管架上的時間過長，會導致管子上的配重塊與托管架多次碰撞被打碎，達不到配重的目的。

c. 人為因素。主要為動遷方面。供水工程是老百姓的民生工程，代表長海縣人民集體的利益。當集體利益與個人利益發生沖突的時候，需要業主協調各方面關系，保證工程順利進行。

3.2 管子的鋪設時間

一根管子完整的鋪設時間指的是從上一根管子下管完成后開始計時，到下一根管子完全下管所用的時間。筆者對四根管子完整的鋪設過程各部分的時間進行記錄，見表1：

表1 管子鋪設過程用時

由表1可以得出結論：一根管子完整的鋪設時間為293.25min，即4h53.25min。為了方便計算，我們姑且將其約等于5h。暫且拋開上岸點復雜地質及阻礙施工進度的因素，假設都在理想狀態下計算。

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

27406÷50=548.12≈549(根)

由于有兩艘鋪管船，所以共需時間：

549×5÷2=1372.5(小時)≈57(天)

杏樹屯—廣鹿島段海底管線施工時間為5月23日始～10月12日結束共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 船員職業的特殊性及風險性

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

b. 船上生活和工作環境特殊性：活動空間狹小且固定，噪聲、振動、顛簸、高溫、空氣污染、濕度大，遠離家庭和社會。

c. 生活單調封閉，獲得信息少而遲緩，新鮮食品蔬菜供應受限。

d. 工作機械緊張度高，值班時間多且時間安排特殊，勞動強度和體力消耗大等等。

e. 人員的流動性和多樣性：船員大都來自全國各地，風俗習慣不同，每個人性格特點不一，人員流動性較大。

所有這些因素都嚴重影響船員的身心健康，加之海上作業隨時都可能發生的不可預測的特殊情況及事故，對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壯的體魄、嫻熟的專業技能，還要具備良好的心理素質、較強的環境適應能力。

4.2 船員的職業要求

由于船員職業具有海上風險的特殊性，這就要求新船員上船前有必要接受一定的基礎職業培訓。為了提高船員的基本素質和專業技能，增強船員的社會責任感和使命感，保障水上生命和財產的安全，保護海洋環境，根據《1978年海員培訓、發證和值班標準國際公約馬尼拉修正案》、《中華人民共和國船員注冊管理辦法》和《中華人民共和國船員條例》的規定，要求所有海員在其任職之前均應接受“基本安全”培訓并應達到規定的適任標準。船員相關證件要求見表2：

表2 船員相關證件要求

5 結 語

2012年12月26日大劉家至廣鹿島段試通水成功，標志著杏樹屯—廣鹿島段海域管線鋪設在保證質量、加快進度、保障安全情況下圓滿完工。實踐證明，質量、進度、安全三要素對跨海輸水管線施工進行全方位、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施及管理經驗。◆

1 李志剛，王琮，何寧，趙冬巖.深水海底管道鋪設技術研究進展[J].中國海洋工程，2008，3：521-532.

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

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

4 戚發勇，王巖，李琳.基本安全——個人安全與社會職責[M].大連:大連海事大學出版社，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

A

1005-4774(2014)06-0001-03