海底管線加固技術(shù)的改進(jìn)

于旻燾(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司, 北京 100028)

海底管線加固技術(shù)的改進(jìn)

于旻燾(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司, 北京 100028)

由于淺海海底管線會(huì)長期受到海流沖刷，導(dǎo)致管線產(chǎn)生的懸空帶來的安全隱患也越來越大，為了解決這一安全隱患，相關(guān)技術(shù)人員制定了利用樁管進(jìn)行水下加固的治理方案。本文主要首先對(duì)渤海海域的海底管線加固進(jìn)行進(jìn)行了分析，但是這一加固技術(shù)由于只是單方面的對(duì)海底管線進(jìn)行了加固，不能夠很好的解決海底管線的安全隱患，因此本文提出了相關(guān)的改進(jìn)方法。

海底管線；加固；技術(shù)；改進(jìn)

1 工程概況

本次研究所選取的研究對(duì)象在我國渤海海域。該海域的特點(diǎn)是：海床形成時(shí)間比較晚，再加上海上平臺(tái)的存在，這也就導(dǎo)致該海域平臺(tái)的海水流場得到了一定的改變，這一改變也就導(dǎo)致海上平臺(tái)周圍海床表面土較為容易受到海水侵蝕，這也就導(dǎo)致海底管線會(huì)產(chǎn)生懸空，造成很大的安全隱患，也極大的影響了海底管線的安全性和穩(wěn)定性[1]。我國為此也提出了不少的海底管線加固措施，目前我國的海底管線加固措施主要所采取的在海上平臺(tái)附近的立管旁沿著立管的管線加幾根水下支撐柱，通過設(shè)立水下支撐柱以此來減少管線的懸跨長度，這類的加固方法能夠在一定程度上減小海底管線的懸跨長度，能夠保證海底管線不會(huì)因?yàn)楣舱穸獾狡茐模軌蛴行У臏p小海底管線因?yàn)閼铱账鶐淼陌踩[患。只是由于海底管線在海底一直所處于的是一種半自由的狀態(tài)，即便是設(shè)立了幾根立管，海底管線所受到的制約也依舊只有立管管卡和海底土壤，當(dāng)海底管線受到海流沖刷時(shí)，海底土壤受到侵蝕，海底管線依舊會(huì)存在很嚴(yán)重的安全隱患[2]。且除此之外，海底管線還會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓鴮?dǎo)致管線膨脹和管卡位移，為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，因此我們需要對(duì)目前的海底管線加固技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)[3]。

2 海底管線加固技術(shù)的改進(jìn)

目前，我國解決海底管線因?yàn)闇囟茸兓鸸芫€膨脹和管卡位移的措施是在立管上面加膨脹彎，但是由于不同長度的海底管線所存在的情況是不同的，這類措施是不能完全解決這方面的問題的，因此工程人員應(yīng)該對(duì)這類方法進(jìn)行改進(jìn)。其主要的改進(jìn)方法為：當(dāng)工程人員在對(duì)長度在1km或者是1km以下的海底管線進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將立管上的膨脹彎去掉，直接按照直線來進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。那么根據(jù)直線進(jìn)行設(shè)計(jì)的海底管線主要依據(jù)為兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)分別為：第一點(diǎn)，渤海海域的海底管線的長度在1km或者是1km以下，因?yàn)楣芫€長度較短，所以管線受土壤、溫度和壓力的作用下所產(chǎn)生的管端位移是比較小的，其具體情況如表一所示，根據(jù)表一當(dāng)中的數(shù)據(jù)可以看出，1km及1km以下海底管線所產(chǎn)生的管端膨脹位移是不會(huì)大于0.1m的；第二點(diǎn)，工程人員在設(shè)計(jì)加固方法的時(shí)候，立管與立管之間的必須要存在間隙，且立管與立管之間的間隙不得小于0.35m。

那么上述所解決的是海底管線的長度小于或等于1km的情況下的加固改進(jìn)方法，那么如果海底管線的長度長于1km呢？其還需要進(jìn)行加固改進(jìn)嗎？事實(shí)上，對(duì)于海底管線來說，如果海底土壤給予海底管線的約束力是足夠大的，只有在海底管線的長度不夠長的情況下才會(huì)出現(xiàn)管線膨脹和管卡位移的現(xiàn)象。當(dāng)為了加固而設(shè)立的立管上具有膨脹彎的時(shí)候，管線將會(huì)在土壤的作用下自由膨脹，那么如果將立管的膨脹彎去除了之后，管線也就不能自由的進(jìn)行膨脹。當(dāng)工作人員將海底管線還需要的約束力加在立管上的時(shí)候，工作人員可以使用AUTOPIPE來對(duì)約束力進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算分析可以得知，加固的立管其部分的最大應(yīng)力平均下來應(yīng)該要小于1.0[5]。除此之外，當(dāng)海底管線遇見了極端冰荷載的情況，工作人員需要在立管的底部沿著管線的方法加上彈簧，而彈簧系數(shù)的選擇則是以管線的橫截面抗拉剛度來進(jìn)行選擇的。在一定的情況下，立管不設(shè)置膨脹彎也是可以的。

3 結(jié)語

綜上所述，目前我國海底管線加固技術(shù)的所采用的是立管加固的方式，這類方式不僅僅能夠很好的保證施工的質(zhì)量，還能夠有效的減少海上施工的時(shí)間，對(duì)于工程施工來說，這類改進(jìn)方式能夠有效的減少工程施工的勞動(dòng)力，還能夠確保工程施工的順利完成。本文提出了相關(guān)的改進(jìn)技術(shù)，希望能給相關(guān)工作人員帶來一定的借鑒作用。

[1]《中國公路學(xué)報(bào)》編輯部.中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述[J].中國公路學(xué)報(bào),2015,05:1-65.

[2]文世鵬.埕島油田海底主登陸管道檢測與安全評(píng)價(jià)[D].中國海洋大學(xué),2014.

[3]鄧海峰.隨機(jī)波浪作用下海底管線和海床相互作用研究[D].大連理工大學(xué),2014.

[4]張小勇.腐蝕海底管道極限承載力和失效機(jī)理研究[D].浙江大學(xué),2013.

[5]王健.海底懸跨管道固有特性分析及地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究[D].中國石油大學(xué)(華東),2013.

表一 管線不同規(guī)格海底輸油管線的管端位移情況