浅谈海底输水管线施工

(大连市供水有限公司， 大连 116000)

浅谈海底输水管线施工

张凯旗

(大连市供水有限公司， 大连 116000)

海底管线施工与陆地管线施工相比，存在施工环境差、危险系数高、运输供给不方便等不利因素。这些不利的客观条件，大大增加了施工难度，影响了施工进度，为整个工程的质量控制带来不确定性。本文结合实例，从质量、进度、安全三方面对海底输水管线施工进行总结，以期给类似工程以借鉴。

海底输水管线； 施工； 质量； 进度； 安全

1 工程概况

长海县跨海引水工程是辽宁省委、省政府，大连市委、市政府为加快推进长海县长山群岛旅游避暑度假区建设而实施的一项重要基础性民生工程。工程规模为日供水5万t，主要供水区域为大长山岛、小长山岛、广鹿岛、瓜皮岛、格仙岛、哈仙岛及塞里岛7个岛屿。概算投资8.23亿元，计划工期24个月。为了保证供水安全，实行双水源供水，分别从位于普兰店市大刘家镇的引碧输水工程一暗渠点和引英工程输水管线一泄水阀两处取水，输水管线经大刘家及杏树屯至桃园村入海，通过跨海输水管线，将原水送至广鹿岛。海域段输水管线总长31.15km，分别为杏树屯—广鹿、广鹿—瓜皮、瓜皮—格仙、瓜皮—哈仙、哈仙—大长山、大长山—小长山、小长山—塞里。其中杏树屯—广鹿段27.41km，最大作业水深为21m，管线直径630mm，为7段海域管线中最长、作业水深最深、施工难度最大的一段。

2 质量管理

2.1 宏观检验

在整个跨海引水施工中，海底管线施工与净水厂、泵站施工相比，复杂性较低，但施工难度较大。管线施工结束后，需严格执行水压试验。若水压试验成功，则证明管道无漏点，具备通水能力，是对管材质量和施工质量两方面给予的肯定。

2.2 技术细节

2.2.1 铺设方法

本次施工所采用的是S形铺管法。首先将一个锚定位到海床上，然后将锚缆引过位于船头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，通过起重抛锚拖轮的控制，使管子缓慢地经过托管架，进入海底。管道在托管架的作用下，从船头到接触海床位置的管子，自然地弯曲成S形曲线。这种铺管法的特点是管道的弯曲程度小，整条管道变形都在弹性范围之内，弯曲应变一般小于屈服极限的应变，这样就可以避免弯曲破坏和过大的残余变形。

铺管船的整体结构，如图1所示：

图1 S形辅管示意图

2.2.2 管道焊接

a. 焊接方法。ⓐ热熔连接。将两根PE管道的配合面紧贴在加热板上来加热其平整的端面直至熔融，抽出加热板的同时迅速将两端贴合，在压力的作用下保持到接头冷却，使之成为一个整体；ⓑ电熔连接。将管件套在管子的接口处，通过控制管件内埋设的电阻丝中的电流使管件合理发热，加热管件与管材的连接界面，经过一定时间的熔融再冷却达到熔接目的。

b. 注意事项。ⓐ保证正常的冷却时间，不可急于求成采用泼冷水等人为加速冷却方法，如遇到雨水天气需增加防护措施避免雨淋;ⓑ熔接前要对管道的熔接部位进行打磨、整平，去除管道表面老皮，保证连接紧密;ⓒ热熔时可采用观察管口卷边的方法来经验判断热熔是否合格。管道壁厚为25mm，卷边应超过壁厚10%，卷边均匀且达到要求可认为达到标准;ⓓ核对欲焊接管材规格、压力等级是否正确，检查其表面是否有磕、碰、划伤，如伤痕深度超过管材壁厚的10%，应进行局部切除后方可使用。

2.2.3 海底挖沟

a. 挖沟方法。施工采用冲射法开沟。由高压水泵产生的高压水流通过沿着托管架的钢管输送到位于托管架前端的喷嘴，从喷嘴喷出的水流可以达到很高的速度，高压水流冲刷管道两侧下部海床，将海底泥砂稀释，并通过水流将海床泥砂带走，使管道下端形成悬空，让水管在重力作用下缓慢下沉，然后泥沙在海水作用下得到回填，将管道深埋于泥面以下。

b. 控制方法。由于海底土壤土质不同，挖沟机在面对砂土和黏土时的效率也有区别(见图2)。在砂土中形成的沟很宽，需要排除大量的砂土。这里通过控制行船速度来控制挖沟时间，进而控制挖沟深度。

图2 不同土壤中的挖沟成型

2.2.4 配重块的安装

a. 作用。由于管子密度低于海水密度，管子放入海里会浮在海面上。需要在管子上套配重块使管道下沉。

b. 注意事项。ⓐ各个安装好的配重块的中心间距为1m,须均匀摆放,以免下管后浮力集中损坏管子;ⓑ配重块由两个半月形水泥块组成，通过螺栓连接套在管道上。配重块不可与管子直接接触，以免施工过程中(尤其是下管时)磨坏管子，须在管子与配重块间垫一层胶皮垫。

3 进度分析

3.1 影响海底管线施工进度的因素

a. 物资供应。施工过程中需要的材料、配件、机具、设备及施工人员日常所需的食物、用品等如果不能按期运抵施工现场或者运抵施工现场后发现其质量不符合标准，都会对施工进度产生不利影响。尤其是海运受天气影响较大，风浪大时运输船通行不畅，需相关人员时刻关注天气变化，抓好提前量。

b. 施工条件。在施工过程中，遇到气候、水文、地质及周围环境等方面的不利因素，必然会影响到施工进度。海上风浪大时，船体摇晃，无法有效控制吊管，施工暂停。在此情况下一根管子留在托管架上的时间过长，会导致管子上的配重块与托管架多次碰撞被打碎，达不到配重的目的。

c. 人为因素。主要为动迁方面。供水工程是老百姓的民生工程，代表长海县人民集体的利益。当集体利益与个人利益发生冲突的时候，需要业主协调各方面关系，保证工程顺利进行。

3.2 管子的铺设时间

一根管子完整的铺设时间指的是从上一根管子下管完成后开始计时，到下一根管子完全下管所用的时间。笔者对四根管子完整的铺设过程各部分的时间进行记录，见表1：

表1 管子铺设过程用时

由表1可以得出结论：一根管子完整的铺设时间为293.25min，即4h53.25min。为了方便计算，我们姑且将其约等于5h。暂且抛开上岸点复杂地质及阻碍施工进度的因素，假设都在理想状态下计算。

杏树屯至广鹿海底管线全长27406m，每根管子长50m。则此段管线共需管子根数：

27406÷50=548.12≈549(根)

由于有两艘铺管船，所以共需时间：

549×5÷2=1372.5(小时)≈57(天)

杏树屯—广鹿岛段海底管线施工时间为5月23日始～10月12日结束共142天。即由于气候和人为等不利因素所增加的工期为142-57=85(天) ，占总工期比例为59.9%。

4 船上安全

4.1 船员职业的特殊性及风险性

a. 海上自然环境的特殊性：水文和气象条件变化多端，浓雾、狂风、巨浪、暗流、浅礁。

b. 船上生活和工作环境特殊性：活动空间狭小且固定，噪声、振动、颠簸、高温、空气污染、湿度大，远离家庭和社会。

c. 生活单调封闭，获得信息少而迟缓，新鲜食品蔬菜供应受限。

d. 工作机械紧张度高，值班时间多且时间安排特殊，劳动强度和体力消耗大等等。

e. 人员的流动性和多样性：船员大都来自全国各地，风俗习惯不同，每个人性格特点不一，人员流动性较大。

所有这些因素都严重影响船员的身心健康，加之海上作业随时都可能发生的不可预测的特殊情况及事故，对船员的心理影响更甚。因此，上述的这些因素，决定了海员不仅要有强壮的体魄、娴熟的专业技能，还要具备良好的心理素质、较强的环境适应能力。

4.2 船员的职业要求

由于船员职业具有海上风险的特殊性，这就要求新船员上船前有必要接受一定的基础职业培训。为了提高船员的基本素质和专业技能，增强船员的社会责任感和使命感，保障水上生命和财产的安全，保护海洋环境，根据《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约马尼拉修正案》、《中华人民共和国船员注册管理办法》和《中华人民共和国船员条例》的规定，要求所有海员在其任职之前均应接受“基本安全”培训并应达到规定的适任标准。船员相关证件要求见表2：

表2 船员相关证件要求

5 结 语

2012年12月26日大刘家至广鹿岛段试通水成功，标志着杏树屯—广鹿岛段海域管线铺设在保证质量、加快进度、保障安全情况下圆满完工。实践证明，质量、进度、安全三要素对跨海输水管线施工进行全方位、多角度管理十分重要。该工程也为海底输水管线施工积累了丰富的实施及管理经验。◆

1 李志刚，王琮，何宁，赵冬岩.深水海底管道铺设技术研究进展[J].中国海洋工程，2008，3：521-532.

2 康立生.海底管线挖沟埋设方法及设备[J].海洋工程，1992,10(3):10-18.

3 王文成.浅谈海底管道铺设的质量管理[J].城市建设，2009,55:260-261.

4 戚发勇，王岩，李琳.基本安全——个人安全与社会职责[M].大连:大连海事大学出版社，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

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1005-4774(2014)06-0001-03