通航航道疏浚工程多船管线布设工艺创新

2021-01-04黄宪法

港工技术 2020年6期

黄宪法

（中交海洋建设开发有限公司，天津 300457）

1 情况介绍

1.1 工程概况

潍坊港中港区3.5万t级航道工程全长48 km，航道0+0至5+0区段投入天滨、天凤两条绞吸式挖泥船进行施工。本工程是在原有1万t级航道基础上进行扩建施工，施工中港区正常运营，进出港商船频繁。绞吸船在施工及布设管线过程中必须考虑到通航避让的要求，尽量减轻对港区作业的干扰。为此，以航道中心线为分界线将航道分成东西两部分，绞吸船航道施工分边进行，对应管线布设在绞吸船同侧航道以外。航道中同时有多条绞吸船施工，对应航道外侧需布置多条管线，管线布置根据船舶施工区段精心策划、合理安排，保证管线安全顺畅运行。

1.2 现场情况

天凤进场前计划施工航道南侧，为此第一阶段组装并布设排泥管线总长 5 000 m（水上管线900 m，水下管线3 000 m，陆地管线800 m）（图1）。项目部按照业主同意的管线布置方案和布置路线作业，水下管线穿越潍坊港东港池内航道，在施工航道设计边线外 100 m处布设，最终抵达航道K1+000外侧与水上管线连接。天凤船于8月14日开始施工，施工区位于航道1+0～2+0区段。8月25日项目部接到通知，由于外单位需突击对东港池内进行疏浚，天凤管线碍航，要求我方将管线移出施工区。

图1 调整前管线平面布置

为此，项目部召开紧急会议研究绞吸船施工安排及对应管线布置。在航道起点0+000前方东西两侧各挖一条沉管槽，管线穿过沉管槽向航道两侧布设（图2）。天滨先进行西侧沉管槽施工，施工完成后，将天凤船移至航道西侧施工，对应管线沿西侧沉管槽布设。与此同时，天滨船移船至东侧沉管槽施工，对应管线调整到天凤水下管东侧布设（图3）。两条管线重新布设，存在交叉的风险。项目部组织技术人员重点研究管线布设施工方法，讨论施工存在的各种影响因素，对比分析，最终选择最佳方案进行施工。

图2 沉管槽施工平面设计

图3 调整后管线平面设计

2 管线施工方案拟定

2.1 方案一

第一，将天凤管线水上水下接头处断开，水下管充气打起，再将水陆接头断开。打起的水下管线和天凤水上管以及天凤船全部拖带到航道指定区域，重新连接管线断口，与绞吸船水上管线连接成一整体，再由锚艇将管线拖拽到位。

第二，将天滨管线水上水下接头处断开，水下管充气打起，再将水陆接头断开。打起的水下管线和天滨水上管以及天滨船全部拖带到航道指定区域，重新连接管线断口，与绞吸船水上管线连接成一整体，再由锚艇将管线拖拽到位。

管线下沉由绞吸船开启一台水下泵缓慢注水下沉完成。

图4 方案一施工顺序

2.2 方案二

第一，将天凤管线水上水下接头处断开，水下管充气打起1 800 m，水下管剩余1 200 m，在断开处垫浮筒。打起的1 800 m水下管线和天凤水上管以及天凤船全部拖带到航道指定区域。

第二，天滨管线水上水下接头处断开，水下管不动，天滨船及其水上管线全部拖带至指定区域。

第三，将天凤起浮的1 800 m水下管端头和天滨水下管头连接，整条管线按指定的路线布设。天滨水下管线和原天凤剩余 1 200 m水下管端头连接。

管线下沉由绞吸船开启一台水下泵缓慢注水下沉完成。

图5 方案二施工顺序

3 管线施工方案优劣对比

3.1 水下管线起浮时间对比

方案一中两条绞吸船全部4 200 m水下管线充气上浮，预计时间为 15小时。方案二中只需将天凤1 800 m水下管充气上浮，预计时间为5小时。

3.2 管线重新布设施工对比

方案一中需要将全部管线拖带至指定水域，由于管线长度长，需要两艘锚艇和多艘小船配合，且在拖带过程中必定跨过航道，影响通航时间较长。方案二中需要拖带的管线长度较短，布设方便，影响通航时间较短。

两条管线水陆接头最近相距只有4 m，靠近水陆接头处的水下管线相距非常近。方案一中两条水下管二次下沉重叠交叉风险较大，而方案二则不存在该问题。

图6 两条绞吸船管线水陆接头在同一位置

3.3 管线下沉时间及影响西港池通航时间对比

两种方案中天凤管线布设在已开挖西侧管沟槽，西侧管沟槽与西港池内航道交叉，在该区段设计为水下管，但在管线架设过程中，水下管浮在水面上，阻断西港池通航路线。但方案一中水下管线较方案二中水下管线长了1 800 m，方案一管线施工影响西港池通航时间较长。

图7 管线布设中影响西港通航

4 管线施工方案确定

通过两种管线施工方案优劣对比，本次施工采用方案二。

5 方案二施工结果

确定好施工方案后，管线施工立即展开，项目部技术班组及管线班组密切配合，并且克服港区通航避让及水域作业面狭窄等难题，保证各项施工任务在两天时间内顺利的完成，加快船舶恢复施工速度，受到业主、港区方面的高度评价。

图8 船舶恢复施工

本次管线施工各项任务按要求顺利完成。现场管理人员根据现场施工情况，考虑后续施工方便，对施工方案做适当的修改，并对本次施工进行经验总结，主要有以下几点。

5.1 施工进度加快，通航影响减小

针对现场施工人员相对较少，施工设备不足的情况，集中全部力量重点施工，分阶段完成施工任务。天凤管线施工主要包括3个部分：两个断口连接和管线下沉。在无通航需要水域完成水上水下端口对接，另一个端口施工影响西港通航，现场根据具体情况和港调积极协商，向港调方面按预计申请5小时的占用航道时间。经过施工人员全力奋战，水下管线下沉完成，天凤吹水试验，排压11.56 MPa，流速5.6 m/s，运转正常，表明管线组装质量良好，管线布设畅通。现场管线队长与天凤船沟通后，确认运行良好后，向潍坊港调报告施工完成，可以恢复通航，至此施工全部完成共用4个小时，提前一个小时完成施工任务。

5.2 优化方案，长远打算

根据施工总体安排，天凤船管线重新布设之后，水下管还需要沿航道边线再向外延伸3 000 m。加长水下管线时，如果将原有3 000 m水下管充气打起，不仅费时费力还会再次影响潍坊港通航。项目部技术人员和管线管理人员经过认真分析后，决定在水上水下管线接头位置水下管一端加装呼吸阀。按照这种管线设计，新加长水下管线与现有3 000 m水下管连接，在管线注水下沉过程中，新加长管线中的气体会从本次设置的呼吸阀处排出，原有已经下沉的水下管将不会上浮。方案优化调整之后，再进行3 000 m管线延长施工，施工时间大约4小时，并且不用充气打起原有水下管，也不会影响潍坊港西港通航。

图9 天凤管线水下水上接头处水下管段加装呼吸阀

5.3 管线敷设多点定位，保证质量，保障安全

潍坊港航道施工区管线施工多受风浪和半日潮影响。管线敷设在航道外侧100 m左右进行，随着管线长度逐渐加长，管线按预定线路敷设控制难度加大，可能向航道一侧漂流移动，存在安全隐患和质量问题。为防止此类事情的发生，工程部门和管线部门采用多点控制进行施工，即事先在管线敷设路线上每600 m放一个定点锚漂，每个锚漂处安排一艘交通船或锚艇进行定位，并且安排施工技术部人员进驻定点船舶，相互加强交流沟通，统一听从指挥。多点定位施工既保证管线敷设质量又有效的保证施工安全。