排海管道方案优化案例

戴金铸

山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 266100

项目厂址位于孟加拉吉大港南部沿海地区，建设2×660MW超临界燃煤电站，采用海水直流冷却方式，脱硫采用海水曝气脱硫。本工程取水采用明渠引水，明渠位于厂区西南侧港池内。排水采用远排方式，通过排海管道排入远海。本项目管道埋深范围内主要位于软/ 中软粉质粘土层，褐灰色夹杂粘土质粉砂和淤泥质土，含有少量云母及腐烂的木材和有机物。地基承载力约为60-80kpa。

1 碳钢管道干法施工分析

根据机组容量和设备参数要求排海管道设计总排水量60．54m3/s，最大工作水深为1% 高潮位并考虑2m 浪高，管道入海处平均敷土厚土4m，深海处平均覆土厚度2m，单根长约1650m。根据合同要求材质为碳钢管道，按照以上参数设计为2根DN4400 或4 根DN3500 的碳钢管道能够满足要求。为此对碳钢管道的施工结合项目特点进行了分析，如下：

碳钢管道考虑安装焊接及防腐必须采用干法施工。考虑管道长度以及排水口处的施工范围，需要建设临时围堰长约3600m 左右。围堰可以分浅水段和深水段2 部分。围堰全部采用吹填沙袋，沙袋外侧用挖掘机开挖原土护坡即可止水，一侧围堰兼作为施工通道使用，满足吊车安装管道的需要。临时围堰闭合后，方可进行内侧管道基槽的开挖，基槽开挖边坡按照地质勘探报告为1：2．5 左右，基槽底高程-4．15 至-9．1m。在实际开挖过程中需密切监测边坡稳定及渗流情况，需要采取局部加固或止水措施。地基处理处理后然后开始4 根管道（总共6600m）的同时安装、焊接、防腐、回填，根据厂内管道的施工效率和经验，在资源充足，没有其他影响的情况下，管道安装（不包括管道制作）大约需要11 个月左右时间。项目所在地气候属于亚热带季风气候，每年6-10 月为雨季，年平均降雨量2850mm，4、5 月份为季风季，每年可施工时间不到7个月，因此一个旱季不能完成施工，工期就满足不了要求，同时在雨季也增加了很多不可控因素[1]。

2 三种材质管道水上施工优缺点分析及选择

基于以上因素，不能考虑干法作业，要考虑水上作业才能满足工程需要。水下作业碳钢管道又存在着很大的弊端，管道采用焊接连接，水下焊接工作难度大；水下焊接焊口防腐不好处理；管道在严重的海水腐蚀环境中一般8-10 年即可腐蚀；

由于本工程排海管道排水管口径大、排水量大、入海较远、管线较长、施工难度大、工程投资大，因此必须综合考虑各方面因素，选择适用于长距离排海水的管材，性能可靠、耐腐蚀性强、技术先进、价格合理、适合水上施工、施工效率高、运行安全、且使用寿命长的管材。根据以上要求，选出了HDPE 管道，玻璃钢管道，下面分析这两种管道与碳钢管道的优缺点以及水上施工的难易。具体见下表：

对三种管道从施工和设计方面进行了分析，另外还进行了经济和工期分析（由于篇幅有限，这里就不再对这两方面进行论述），综合考虑以上因素，HDPE 管能更好地适用于本工程地质特点，鉴于成本、运输及安装等每台机组采用2 根DN3000 的排水管更优，最后在满足工期，技术可靠，经济最优的情况下优选出HDPE 管道。

3 HDPE 管道水上施工简述

2 台 机 共4 根DN3000 的HDPE 排 海 管 道， 每 根 长 约1650m，每根管线将在预制场地内连接成大约200 米一段，浮拖就位后逐步下沉连为一体，并在排海主管末端安装扩散立管和鸭嘴阀。排水管道施工前先行开挖基槽，后进行管道沉管作业。基槽总长度约为1650 米，基于地质状况，均须挖除第一层软土，暂定开挖深度为绝对高度：前段约1100m 均挖8m 深度，后段约550m均挖深度为6．5 米。坡比按1：2 开挖，HDPE 管道基槽底宽25m。末端排水口附近，由于要满足管道标高要求，出水管四周须疏浚至低于原海床面约2 米，形成排水洼地，该洼地疏浚放坡30m 范围内抛石防冲刷[2-3]。

特点碳钢管道1. 管道采用焊接连接，焊接工作量大，且水下焊接工作难度大；2. 管道防腐费用高，即使采用可靠的防腐外加阴极保护，在严重的海水腐蚀环境中一般8-10 年即可腐蚀；3. 水下焊接焊口防腐不好处理；4. 大口径焊接钢管易变性，必须设置刚性环增加刚度；5. 管道流阻大，增加循环水泵扬程；6. 管道易滋生海生物（如海藻、海蛎子等），影响过流能力；7. 管道适应地基变形能力差，需要做好地基及回填处理；8. 钢板的运输费用低；HDPE 管道1. 管道为柔性管道，环向、纵向变形能力强，韧性好，更能适应地形变化及基础的不均匀沉降；2. 地基承载力要求低。根据相应施工规范要求，地基承载力要求≥60kpa，远低于一般水泥涵管、金属管道等传统管道要求的≥120kpa，就本工程来说，可以大大降低地基处理成本，节省土建投资；3. 电熔连接能够做到零渗漏；4. 管道流阻小，能够降低循环水泵供水扬程；5. 耐腐蚀性能好，无需防腐；6. 管道光滑，防止海生物（如海藻、海蛎子等）滋生效果好；7. 耐磨性好，使用寿命长。8. 电熔连接安装工程量小，效率高；9．采用岸上电熔连接，可以在岸上连续制作一段直管段，水下作业量少；10. 施工工期短，受恶劣天气影响小。11. 后期养护费用低12. 直径大，当地无法生产，海运运费高；玻璃钢管道1. 玻璃钢管结构合理，性能稳定；2. 玻璃钢管道具有优良的强度性能3. 管道为承插，沿轴线角度变化最大不应大于0.5°，适应地形变化及基础的不均匀沉降性能差，地基处理及回填要求高，质量控制不好容易渗漏；4. 管道摩擦系数小、流阻小，水力条件好，能够降低循环水泵供水扬程；5. 耐腐蚀性能好，无需防腐，使用寿命长；6. 管道光滑，防止海生物（如海藻、海蛎子等）滋生附着效果好；7. 纯的玻璃钢管道管材比较贵，玻璃钢夹砂管可以降低管材造价，但是夹砂管质量难以控制，容易泄露，且泄露不易找到漏点。8. 直径大，当地无法生产，海运费高；9. 管道采用承插连接，每根的连接均需水下作业，水下作业量大。

4 结语

本文通过对排海管道的特点、重点及难点的理解，结合现状地形、地质、水文等自然条件，在满足管道的稳定性及安全性的要求下，设计HDPE 管道方案能够满足循环水排放要求；在充分认识本项目位于海漫滩的特殊性，海水腐蚀性、地基承载力不高，承受海浪侵袭的先天条件等，HDPE 管道方案能够集中解决上述问题；在保证管道排水功能的前提下，减少工程建设难度，缩短施工工期，降低工程施工风险；由于HDPE 管道有良好的耐腐蚀性，优异的抗变形性能，具有抗震耐沉降优势，因此在运营期间运营维护费用大幅降低。通过本文的简单论述，可以为其他工程在项目的可研阶段提供参考，在施工阶段提供借鉴。