冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治項目工程管理與技術創(chuàng)新

摘" " 要：冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治工程關系到長江中下游地區(qū)的經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境安全，對國家能源安全和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。在苛刻的項目施工條件下，通過創(chuàng)新優(yōu)化管理模式與保障機制，科學調配管理資源，運用工作分解結構法（WBS）進行全生命周期成本管理，發(fā)揮黨建引領作用，實現(xiàn)了工期、質量、安全、環(huán)保、成本、效益的全面受控。通過開展H型后挖溝技術、高壓水射流自動切割清除技術以及海底管道變形自動精準測量等技術研究，實現(xiàn)關鍵核心技術自主開發(fā)、關鍵裝備升級與國產(chǎn)化。以技術創(chuàng)新引領高質量工程施工，裝備、工藝創(chuàng)新全面支撐工程施工自動化、數(shù)字化。通過綜述項目運行經(jīng)驗，梳理管理與技術成果，為今后海洋油氣管道維搶修項目施工提供參考與指導。

關鍵詞：海底管道修復；管理創(chuàng)新；技術創(chuàng)新；工作分解結構

Management and technical innovation analysis of Cezhen Submarine Pipeline Deformation Repair Project

NI Xingyu1， SHEN Xihai2， CUI Wenqin3， WANG Kekuan2， SUN Xinyan2

1. CNPC Offshore Engineering Company， Ltd.， Beijing 100028， China

2. Research Company of Engineering Technology CNPC， Tianjin 300451， China

3. Tianjin Branch of CPOE Co.， Ltd.， Tianjin 300451， China

Abstract：The deformation repair and remediation project of the underwater pipeline in Cezhen matters to the economic and ecological security of the middle and lower reaches of the Yangtze River， and is of great significance to national energy security and regional economic development. Under harsh construction conditions， by exploring new and better management models and guarantee mechanisms， scientifically allocating management resources， and using the Work Breakdown Structure （WBS） method， full lifecycle cost management has been carried out， with the leading role of party building played， achieving comprehensive control of project schedule， quality， safety， environmental protection， cost， and benefits. By conducting research on technologies such as H-shaped post trenching， high-pressure water jet automatic cutting and cleaning， and precise measurement of underwater pipeline deformation， we aim to achieve independent development of key core technologies， upgrading and localization of key equipment. With technical innovation-driven high-quality engineering construction， equipment and process innovation will fully underpin construction based on the use of automation and digital technologies. Summarizing project operation experience， and sorting out management and technical achievements， provide reference and guidance for future construction of offshore oil and gas pipeline maintenance and repair work.

Keywords：subsea pipeline repair; management innovation; technical innovation; work breakdown structure

冊鎮(zhèn)海底管道（舟山冊子島至寧波鎮(zhèn)海）位于杭州灣海域，是長江中下游煉廠原油供給的咽喉要道，戰(zhàn)略地位極其重要。管道位于主航道區(qū)域，全長36.3 km，沿線水深0～22 m，屬于單層管常溫原油管道。2017年12月管道全線檢測中發(fā)現(xiàn)兩處嚴重的變形缺陷，一旦發(fā)生原油泄漏，不僅會影響下游煉廠的原油供應，還會導致重大環(huán)境污染，造成嚴重經(jīng)濟損失和不良社會影響[1]。因此，對冊鎮(zhèn)海底變形管道進行修復整治，消除安全隱患，具有重要的經(jīng)濟及戰(zhàn)略意義。冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治采用固定管卡方式永久修復，工程作業(yè)內容主要包括管道開挖、變形缺陷測量、管卡安裝等。

杭州灣海域為世界三大兇險海域之一，海況復雜，零可見度，水下施工窗口期僅為每年的4月至7月，每日潛水作業(yè)時間僅約4 h，作業(yè)條件苛刻；同時海底管道的變形既有軸向彎曲又有空間偏轉，修復治理技術要求高，可借鑒經(jīng)驗極少。因此，管道修復整治項目受到“作業(yè)窗口窄、全年海況惡劣、施工風險大、新冠疫情”等多重挑戰(zhàn)。冊鎮(zhèn)海管的重要性、變形缺陷修復的迫切性、施工的艱難性，推動了修復整治項目管理的創(chuàng)新實踐，項目組不斷創(chuàng)新海工項目管理模式和核心技術，構建“聯(lián)合項目部+管卡采購項目部”的頭部管理模式，形成集管道變形測量、工裝設計、管卡采購、海上安裝為一體的項目管理經(jīng)驗，通過以技術創(chuàng)新為引導和塑造高質量發(fā)展新優(yōu)勢為契機，推廣海管挖溝技術、測量技術及應急修復技術，深化科技創(chuàng)新體制機制改革，打造原創(chuàng)技術“策源地”，以科技創(chuàng)新引領企業(yè)高質量發(fā)展。

1" " 管理創(chuàng)新

我國海洋經(jīng)濟是社會可持續(xù)發(fā)展的重要經(jīng)濟要素，海洋經(jīng)濟的增長動力已由要素及投資驅動逐步轉向管理及技術創(chuàng)新驅動。大型工程項目管理創(chuàng)新，既是高質量推進工程施工各項工作的全局性與基礎性保障，也是驅動經(jīng)濟發(fā)展的新型生產(chǎn)力[2]。海底管道搶維修工程具有急、險、難等固有特點，對項目管理、技術創(chuàng)新、應急處置等能力提出更高要求，面對苛刻的作業(yè)條件和重重挑戰(zhàn)，必須大力進行管理創(chuàng)新，形成行之有效的管理與保障機制[3]。

1.1" " 項目運行管理模式與保障機制

相較于傳統(tǒng)的陸地工程項目，海洋工程項目施工受水文、氣象等條件限制，施工窗口受限，施工風險高，造就海上安裝工程需“短、平、快”完成的特點[4]。資源專業(yè)化、技術精尖化、標準規(guī)范化的“三化”成為保障安全、質量的唯一手段，對施工裝備、隊伍素質、技術先進性、安全環(huán)境管理等方面都提出更高的要求。并且項目工區(qū)遠離陸地，基礎支持困難，遇突發(fā)事件難以處理。海上施工涉及多方協(xié)作，前后工序邏輯關系縝密，對工期敏感度高[5]。多方面原因使得海上施工項目更加難以控制，成本超支、工期延誤風險高。探索管理新路徑，改進管理模式、方法及手段，是控制各類風險隱患，保障項目順利施工的必由之路[6]。

1.1.1" " 科學調配管理資源

加強組織領導，優(yōu)化要素保障，相繼成立冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治項目領導小組、冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治項目部、冊鎮(zhèn)海底管道專家組，形成決策、管理、安裝、技術保障的全方位組織架構，各部門、各機構通力合作，統(tǒng)籌謀劃，協(xié)調推進。同時，抽調精干力量，配強管理團隊，配齊儀器裝備，動用船舶10余艘，共10余個專業(yè)服務團隊、300余名人員參與現(xiàn)場作業(yè)，為工程施工各項工作穩(wěn)步推進提供了堅強組織保障[7]。

1.1.2" " 創(chuàng)新組織管理模式

采用“管卡采購項目部+聯(lián)合施工項目部”管理模式。按照“分段實施、各自推進”的原則，成立管卡采購項目部和管道修復施工項目部兩個項目部，管卡采購項目部克服疫情困難，采取雙通道采購、業(yè)主參與、CIF交付等多重舉措確保管卡如期到位。

創(chuàng)新項目管理機制，與業(yè)主成立聯(lián)合施工項目部，實現(xiàn)下沉式管理。項目管理流程見圖1，聯(lián)合項目部雙方主管領導和各級管理人員下沉到一線，從項目開工前的施工方案評審，到管卡采購、安裝架建造、潛水員訓練及項目實施全過程參與領導指揮，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。在項目管理過程中，創(chuàng)新精簡項目組織機構，扁平化管理，減少管理層級和人員，縮短管理鏈條，提高管理效率，降低管理成本，協(xié)調管理人員在各自專業(yè)部門間協(xié)同作戰(zhàn)，為項目順利實施保駕護航。

1.2" " 工作分解結構法（WBS）的創(chuàng)新應用

工作分解結構法（WBS）作為一種有效的海上油氣開發(fā)工程建設項目管理方法，在冊鎮(zhèn)海底管道修復治理項目中得到了有效應用。該方法貫穿于冊鎮(zhèn)項目成本管理的全生命過程[8]，作為項目進度管理跟蹤與成本管理控制的主要結構，在WBS設計上根據(jù)項目的具體情況，綜合考慮從項目立項、預算編制、計劃執(zhí)行、成本管理及進度跟蹤、項目后評估等各個環(huán)節(jié)的需要，同時充分體現(xiàn)了冊鎮(zhèn)項目的技術成果特點。為有效節(jié)約成本，擴大受益，保障項目順利運行，提高項目執(zhí)行效率，在工作分解結構（WBS）的設計中，更多的關鍵影響因素也被納入考慮范圍，包括立項批文作為標準界定項目的施工內容，符合項目執(zhí)行過程中進度跟蹤的需要，符合項目預算編制、下達、管控的管理結構，符合項目成本核算的管理要求等因素[9]。

1.3" " 黨建工作的組織保障

項目管理的蓬勃生命力，在于把黨的建設融入工程管理的各個環(huán)節(jié)，為工程管理注入持續(xù)強大的創(chuàng)新動力、創(chuàng)新活力及創(chuàng)新實力。冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治項目工程建設過程中，通過創(chuàng)新管理模式，充分發(fā)揮黨建工作對工程建設的引領推動作用，將支部建在施工船舶上，始終堅持黨的建設與工程施工同頻共振。支部聯(lián)合共建，成立了工程施工甲乙方協(xié)同聯(lián)動、一體化管理的聯(lián)合黨支部，為進一步加強黨支部組織建設，更好地立足項目特色，聯(lián)合項目部組織支部共建活動，切實做到相互指導、相互幫助，將黨建與項目有機結合，在促進黨建工作順利開展的同時，推進冊鎮(zhèn)海底管道修復項目各項工作協(xié)同開展，凝聚形成攻堅克難的強大合力，為高質量推進工程建設提供了強大精神動力。

2" " 技術創(chuàng)新

2.1" " 智能化施工

在廣泛深入調研的基礎上，創(chuàng)新提出海上安裝智能化施工理念，重點在H型超深后挖溝、超高壓破拆等先進海工裝備，以及在水下高精度定位、超高精度水下測量、海底管道在位監(jiān)測技術等關鍵領域取得創(chuàng)新性突破[10]，為冊鎮(zhèn)海底管道變形修復整治項目提供了全面先進的技術支撐。

2.1.1" " H型后挖溝技術

項目作業(yè)基坑開挖最深達9.5 m，管道變形點所在的西堠門水道為自然沖刷航道，地質較堅硬，增加了作業(yè)基坑的開挖難度，常規(guī)的溝形設計及回淤處理措施無法滿足深挖溝需求。項目技術人員突破以往工程經(jīng)驗，從土壤類別、施工環(huán)境、挖溝要求三方面進行開挖方案對比，確定采用H型后挖溝方法，并對其作業(yè)能力進行了適應性升級、智能化改進，挖溝過程中做到“溝深準確、過程監(jiān)控、自動平整”。保證了作業(yè)基坑的開挖質量和效率，比計劃開挖工期提前3 d完工。

按照變形點管卡安裝開挖設計方案，將作業(yè)基坑吹挖分為三個階段：一階段，清除變形點周邊管頂上部大部分泥土；二階段，清除變形點管道兩側及管頂泥土；三階段，臨時支護坑吹挖和支護坑間管底吹挖，從而形成作業(yè)基坑。作業(yè)基坑吹挖如圖2所示。

首先，挖溝機利用導向腿的中壓射水對海床、管道周圍的泥土進行切割、分塊；然后，由軸流泵產(chǎn)生的大流量定向噴沖水流對海床及管道周邊泥土進行沖刷，土壤液化后隨噴沖水流沖出溝外。項目采用臺階法分階段開挖方式，通過挖溝機的定向吹挖，將管道周邊泥土清除，從而形成作業(yè)基坑。作業(yè)基坑開挖尺寸如表1所示。

2.1.2" " 高壓水射流自動切割清除技術

在國內外尚無復雜海域水下貝爾佐納清除案例可參考的條件下，基于高壓水射流在位切割海底管道混凝土配重層技術，本項目技術人員通過計算出口壓力、設計噴嘴形式、試驗噴射距離，設計研發(fā)了一套可用于海水低能見度、海流速度大等苛刻工況下高壓水射流清除貝爾佐納涂層、混凝土配重層、外防腐層的多功能裝備。該裝備作業(yè)示意如圖3所示，由高壓泵機組、液壓控制站和水下設備三部分組成。施工作業(yè)時水下設備對管道形成半包圍狀，噴頭夾具可繞海底管道圓周旋轉，也可沿海底管道軸向移動，切割清理海底管道配重層等涂層時由水上液壓控制站控制壓力。

水中淹沒環(huán)境對高壓水射流的衰減效果十分明顯，噴射壓力、噴射距離、海流速度等對切割清除效果均有較大影響，與空氣中的高壓水射流清除技術相比，水下切割清除需提高16%～35%的射流壓力才能做到有效清除，水下作業(yè)噴頭最大噴射壓力達170 MPa。

2.1.3" " 管道變形自動精準測量技術

管道變形段精準測量數(shù)據(jù)是結構管卡設計、制作、安裝的前提，目前世界上僅有少數(shù)發(fā)達國家掌握精準的海底管道變形測量技術。項目創(chuàng)新采用水下三維打點式與超聲測量相結合的自動精準測量技術，測量裝置攜帶兩種傳感器，電機驅動和手搖輪兩種驅動方式并行共用，電機驅動采用水上控制，以克服各種潮汐狀態(tài)對測量結果的影響，測量原理如圖4所示。

傳動方式采用水下同步帶傳動，增加機構的整體傳動柔性，防止機構卡頓損壞測量系統(tǒng)；采用專用水密電纜及接頭，增加水下電纜、接頭、傳感器的可靠性。

測量過程全自動運行，無需潛水員入水操作，兩種測量傳感器結果互相印證，確保測量結果準確，誤差小于1 mm，此技術也豐富了國內特殊海域管道水下精準測量的技術儲備。

2.2" " 關鍵裝備及軟件國產(chǎn)化

根據(jù)項目技術需求，施工企業(yè)、研究機構、制造廠商等協(xié)同攻關，進一步研制出水下干式艙及激光測量軟件，自主開發(fā)了海底管道水下測量系統(tǒng)、超聲測量系統(tǒng)、變形重構系統(tǒng)，同時，水下3D可視化掃測系統(tǒng)等核心軟硬件產(chǎn)品、維修管卡、H型后挖溝機、水下破拆裝備等關鍵設備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，性能指標達到國際先進水平，并全面應用于冊鎮(zhèn)海底管道修復項目施工。由此降低了對國外產(chǎn)品的技術依賴，大幅縮減了采購成本及周期，帶動了國內相關海工技術進步，促進國內海底管道維搶修產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。

3" " 結束語

冊鎮(zhèn)海底管道變形修復隱患治理項目的成功實施，解決了在苛刻施工條件下大畸變管道缺陷管卡修復的難題，切實履行保障國家能源安全的重大責任，有效保障了長江中下游地區(qū)的經(jīng)濟、生態(tài)和民生。項目探索管理新模式，采用聯(lián)合施工項目部管理模式，創(chuàng)新應用工作分解結構（WBS）進行成本管理，依托黨建工作進行組織保障，統(tǒng)籌項目資源配置，實現(xiàn)資源利用最優(yōu)化，項目多級工序并行效率最大化，豐富了國內特殊海域重型結構管卡安裝項目管理經(jīng)驗儲備。創(chuàng)新海底管道維修施工技術裝備，在H型后挖溝、高壓水射流自動切割清除以及海底管道變形自動精準測量等技術方面實現(xiàn)技術突破，自主開發(fā)施工裝備，保障工程施工，為海底管道缺陷永久性修復提供了全新的解決方案，可為今后國內外相關搶維修工程提供有益借鑒。

參考文獻

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作者簡介：

倪行宇（1971—），男，安徽懷寧人，高級工程師，2008年畢業(yè)于中國地質大學（北京）資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟專業(yè)，博士，主要從事規(guī)劃計劃與企業(yè)管理工作。Email：nixy.cpoe@cnpc.com.cn

收稿日期：2024-01-22