临近海底天然气管线水域疏浚工艺探讨

史本宁，王 朋

（中交天航南方交通建设有限公司，广东 深圳 518040）

1 工程概述

深圳港西部港区出海航道疏浚拓宽工程，工作内容为航道疏浚、航标和测流仪迁移及维护等，工程规格是在铜鼓航道现有航槽基础上向西北侧拓宽41.9 m，拓宽后航道有效宽度270 m，底宽264.4 m，疏浚深至设计底高程-17.5 m，边坡1:7，超宽3 m，超深0.6 m。本工程坐标系采用1954北京坐标系，高程基准面采用赤湾理论最低潮面。

西气东输二线香港支线起于大铲岛末站，经海底敷设至香港龙鼓滩输气站。管道外径为 813 mm，壁厚为22.2 mm，设计压力为7.0 MPa，运行压力不超过6.3 MPa，设计年输气能力60亿m3。管道材质为API 5L PSL2 X65 LSAW，选用双面直缝埋弧焊管。钢管外敷有2.8 mm的防腐涂层，海底管道外侧涂敷密度为3 040 kg/m3、厚度为80 mm的混凝土。海底管道总长约19.67 km，其中深圳段管道长约14.77 km，香港段管道长约4.9 km。海底管道的设计寿命为30年。根据西气东输天然气管线预埋沟施工图纸，天然气管线里程KP12.28～ KP12.48为下坡段管，管顶高程在该区域由-10 m降至-26 m；KP12.48～KP13.60为铜鼓航道穿越段，管顶高程为-26 m。

2 现状分析

管道企业无法提供海底天然气管道埋设最终验收资料，且设计单位未明确该航道管线的具体位置。施工前用浅剖仪沿西气东输管道路由纵横向布置测线进行探测，浅剖探测块石范围及路由如图1、图2所示。

图1 管道抛石路由浅剖平面

图2 管道抛石路由浅剖剖面

西气东输天然气管道在铜鼓航道 K13+100～K13+300间里程穿插而过，该区段管道铺管后调查管顶高程-26.0 m左右，石料保护层设计顶高程-22.5 m。图中测线红色部分表示探测存在抛石，根据测线探测抛石结果，采用紫色实线绘制出抛石层范围边界。

3 施工工艺

3.1 管道保障区域划定

结合现场施工实际，在施工区域设立管道保护区、管道警戒区、抛锚警戒线及抛锚越过线。管道保护区指管道中心线两侧各500 m范围内，对应航道里程为 K12+600～K13+800段。在不能保障管道安全情况下，严禁施工船舶在区域内施工、抛锚或拖锚航行。管道警戒区施工或抛锚存在较大管道安全隐患的区域，施工与管道安全保障存在相互干扰，需要制定并严格落实专项施工方案及管道安全保障措施，以确保施工方案可行、管道安全有保障。警戒区范围是由A、B、C、D四点连线组成的600 m×350 m矩形区域。抛锚警戒线为管道中心线两侧各100 m，无论施工与否，在两侧警戒线范围内严禁抛锚。抛锚越过线指抓斗船在警戒区施工过程中为确保锚抓力及防止走锚对管道安全造成影响所设置的指导线。船舶在警戒区管道一侧施工，抛锚需越过管道至另一侧时，下锚位置必须越过抛锚越过线。

图3 西气东输管道保护疏浚施工平面布置

3.2 抓斗船施工工艺

船舶抛锚时，锚泊点至挂链点水平距离与水深之间的关系可用悬链线方程表示：

式中：y为水深；R为作用在船上的外力；x为锚泊点至挂链点的水平距离；α为起锚角；w为每米链重，36 mm钢芯钢丝缆取0.00502 t/m。

船舶抛锚时，设置有足够长度的锚缆，确保有一段躺底锚链，使锚不产生上拔力，这样α=0；西气东输管道石料保护层顶高程-22.5 m，假定海底面高程即为-22.5 m，则y=22.5+出链口到水面高度=22.5+1.2=23.7 m，为保证锚缆不影响管道及保护层，需确保管道及抛石层上锚缆处于悬链状态。施工过程中，通过锚机提供挂链拉力2.69 t，可保证157.39 m悬链长，锚缆水平投影距离155 m。根据平面位置测量，当抓斗船在警戒范围内，艉锚锚缆跨越管道布锚时（抛锚时确保艉锚缆与船舶轴线夹角不大于45°），出链口与管道距离水平投影在 150 m以内，小于155 m，锚缆对管道及石料保护层不存在影响。

实际海底面高程在管道附近边坡处约-12 m左右，管道警戒线范围线附近即范围线外边坡处高程约-6.0～-3.5 m左右，航槽-14.5 m左右，底高程大于假定海底面高程-22.5 m，施工过程中，海底泥面隔离锚缆，对管道及保护层亦起到防护作用。

因施工区域下埋西气东输天然气管道，抓斗船施工时应特别注意下锚方法，避免锚或锚缆损坏天然气管道。施工过程中，抓斗船需抛锚定位，船艏布八字锚、船艉布交叉锚，为消除抓斗船抛锚定位及施工过程中锚与锚缆损坏管道的隐患，拟采取如下布锚方式：

1）抛锚警戒线

医学技术的发展让外科手术的治疗水平有了显著提升,但外科手术患者通常会因为手术治疗出现短暂的功能障碍,在缺乏家属和护理人员陪伴的情况下易出现安全事故,因而对于此类患者的护理工作应重点强化风险管理,分析识别可能产生的风险因素,以此展开针对性的护理工作。

在管道路由两侧各100 m范围设置抛锚警戒线，严禁在警戒线范围内抛锚，避免定位锚直接触碰损坏石料防护层或管道。

2）不同区段施工时的布锚方式

抓斗船平行于航道轴线进行边坡开挖，当抓斗船在保护区内（K12+600～K13+800段）、警戒区（K13+000～K13+350段）外施工时，采用常规抛锚及施工方式施工，但施工至管道警戒范围或管道的抓斗船位置同侧的抛锚越过线附近时，抓斗船艏锚可下至警戒范围内但不得进入抛锚警戒线，艉锚在警戒范围外，采用常规抛锚方式。

当抓斗船开挖进入管道警戒区内及抛锚越过线以内时，因抓斗船锚固要求，需保证艏锚及艉锚抛设长度，而抛锚警戒线以内严禁抛锚，为此，可加长艏艉锚抛设距离，确保其在抛锚警戒线外，且需保证足够长度（越过“抛锚越过线”），确保锚与躺底锚缆能够提供足够的抓持力。

当抓斗船在出管道抛锚越过线附近开挖时，保证船体在抛锚越过线以内（确保加上船长后，抛锚悬链长能够足以跨越管道及石料保护层），同时保证艏锚及艉锚均在抛锚越过线以外，确保特殊走锚情况下有足够应急处置时间，且抛锚长度下有足够的抓持力。

3）控制挖深

为避免抓斗船超深开挖触碰到海底天然气管线，需要控制抓斗船在指定的深度进行挖掘。首先对抓斗船挖深指示器进行校核，抓斗船在定深工况模式下工作时，必须预先设定好抓斗挖泥深度。同时利用颜色醒目的油漆在抓斗提升钢丝绳上做好标尺记号，结合传统“打水坨”试验抓斗实际挖深与挖深指示仪显示有无偏差。

做好技术交底及岗前培训，落实危险源告知制度，拟定施工操作方法，疏浚工程师全程跟踪监管。落实一岗三测，实时检测校正抓斗实际挖深。

3.3 耙吸船施工工艺

天然气管道在铜鼓航道段抛石顶高程为-22.5 m，依据相关设计文件要求铜鼓航道疏浚挖深至-17.5 m，超挖0.6 m（即-18.10 m），抛石顶高程距离航道最大挖深底高程为4.40 m。耙吸船在此区域将采用定深开挖方案，确保挖深保持在-18.1 m以上。航道施工断面如图4所示。

图4 耙吸船保护施工示意

耙吸船在进入海底天然气管线区域施工前必须进行耙头定深校验，具体操作事宜如下：

1）耙吸船在施工过程中当班驾驶员要做好“一岗三测”，校正耙吸船实际开挖效果。

2）耙吸船施工定位采用 DGPS差分全球定位系统，该系统定位精度优于1 m。定期对耙吸船耙头挖深传感器、仪器仪表进行监控。

3）加大施工过程中测量和监控频率，及时将水深测图反映到施工船舶。

4 结 语

1）针对海底管道区的疏浚施工，需要根据现场管道埋设情况以及施工实际，进行详细探测，摸清管道区域位置、顶高程等参数，划定相应的管道保障区。

2）抓斗船施工需要考虑边坡开挖过程中抛锚对海底管道可能造成的影响，在管道区域范围100 m内设置抛锚警戒线，警戒线内严禁抛锚，警戒线外常规抛锚，可满足安全要求。

3）抓斗船开挖时需预先设定好抓斗挖泥深度，实时校核抓斗船实际挖深，避免超挖触碰管道。

4）耙吸船的施工中需要关注耙头深度对管道的影响，耙吸船进行航槽施工前必须进行耙头定深校验，施工过程采用DGPS差分全球定位系统，可有效监控实际挖深。