海底輸水管道下沉過程設計

徐海寧 陳家燁

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司第二設計研究院 200092)

引言

海底輸水管道是跨海供水工程關鍵的施工項目,由于受海域氣候、環境和自然條件制約,具有高風險、高費用,施工、運行和管理難度大等特點。作為管道鋪設的關鍵環節,PE 管道的下沉過程需要嚴格控制下沉速度和拖拉力[1],保證設計的合理性與安全性。

1 下沉方法

在水深較大的區域,目前國內較為常見的是用敷管船上的長托臂將管線直接托放至海床的表面,此種做法避免了管線的懸浮受力狀態,且能控制管線的彎曲半徑,因此管線受力較小,如圖1所示。

在水深較淺時,考慮到大型敷管船吃水深度不夠,會采用浮管法施工[2],如圖2 所示。

為使管道安全鋪設,應考慮管道豎直向下的力q1與豎直向上的力q2之間的平衡。豎直向下的力主要是混凝土配重塊的重量,豎直向上的力主要是由管道內填充空氣引發的浮力。

圖1 托臂敷管法Fig.1 Pipeline laying by arm support method

為保證管道下沉的順利進行,向下的力應稍大于向上的力,這是管道下沉作業的關鍵點和難點。為避免管道下沉過程產生多余的加速度,應對下沉速度進行監測,根據速度的變化調整管道內部壓力。若管道下沉速度變大,則增加向管道內輸送空氣的壓力值,反之則減小。氣體輸送壓力的大小通過閥門和空氣壓縮機來調節。

圖2 浮管法管道下沉示意Fig.2 Floating pipe method sinking schematic diagram

控制好管道彎曲段上端和下端的彎曲半徑是管道安裝過程風險控制的關鍵環節,可通過在管端輸入氣壓的方式來達到此目的?！?br>