CN1011529B - 大型水下管线从陆地下水的方法 - Google Patents

Abstract

大型水下管线，特别是给水装置的大型水下管线从陆地下水的方法是：用许多可拆除的隔板把管线内的空间分隔成许多圆柱形空间，用许多可拆除的连通管将这些圆柱形空间与外部连通，从管线外部供给镇水或压缩空气。镇水的注入量是达到管线能够克服浮力为止；从向水端牵引下水管线；在下水作业结束后拆除辅助连通管和隔板。

Description

本发明涉及用较短管线预先组装好的大型水下管线特别是给水装置用大型管线从陆地下水的方法。

更具体地说，这种下水方法涉及横穿浅水湖、小范围海域、河流，为工厂给水装置铺设管道的方法，管线的装配在陆地上完成，然后将装配好的管线用锚固的起重机船，或用装在陆地上的具有水上回路的卷扬机拖着其向水端下水。

根据已有技术的方法，目前各种方式都是增加管线的重量，现在将这些方式作简单介绍。

最普遍采用的下水方法，是在下水管线的向水端焊一块盲板，圆锥形的或圆拱形的都可以，盲板上具有用来固定牵引钢丝绳的装置，盲板使管线被很好地密封，并保持管线是空的，在管线外壁敷上一层具有不同组成并有增强成分的水泥层，来增加管线的重量（水泥喷射工艺）。

采用水泥喷射法所得到的管线的重量的增加很不精确，因为在喷射完毕时，实际上要获得敷在管线外壁上材料的理论厚度（以后称理论重量），特别是在大直径管线的情况下是困难的，而且，由于需要大量所要求的材料，并且由于管线下水前的敷涂、硬化、必要的养护需要较长的时间，所以水泥喷涂工艺费用较高。

已有技术的另一种增加管线重量的方法是，在被下水的管线的管 口上加盲板，然后给管线注水，沿着管线安装一组托着管线的漂浮体，即可将上述管线的比重保持在一个所需值上。

将这种方法稍加变化，即在轴向每隔一段距离使用相配的固定装置（托架、绳索、链条等），把漂浮体固定在管线外部，管线下水完毕，漂浮体和它们的固定装置被拆下、回收。这种改变带来的主要缺点是，漂浮体及其固定装置与管线一起入水的过程中，要受到蠕变并被破坏。

除可能更换和修理这些漂浮体和它们的固定装置而带来的开支外，这种破坏迫使下水作业停下来，修理损坏了的漂浮体，因此减慢了整个安装过程。

为避免这些缺点，对这种方法加以改进，采用长形漂浮体，将其放在管内。

这种方法克服了先前方法的缺点，但引起了显著的复杂性。例如，既要考虑这些漂浮体在管道内的合适位置，又要考虑管道下水完毕后回收它们。

下水作业过程中，装在管内和管外且用于使注入管线获得所希望的剩余重度的漂浮体被牵拉到较深的地方。

这给那种由充气的壳体制作的漂浮体，如充入压缩空气的气球或圆柱体带来很多不利，虽然这样的漂浮体具有好用和经济的特点。

这种充气的壳体向下随水深的变化，受外压增加的影响便收缩。

为了使它们恢复规定的体积-浮力，随着管线下到深处，必须再充气，以便恢复到最初时的体积。

另外，也可以改变正下水的管线和管外漂浮体之间的连结长度，这样可使管外漂浮体处于基体上不变的深度上。

这两种方法都是复杂的。

选用刚性漂浮体，能抵抗外压，这不得不采用相当重的不易控制的金属结构。

管线下水过程中，漂浮体的两种使用方法及下水完毕回收可再次使用的漂浮体的方法都是复杂的。

上述方法尚有其它缺点，使管线增加重量必须要使材料预先固定在管线上，管线下水过程中不易调节或修正其所增加的重量，例如：倘若底部不平坦或周围环境条件的变化需要改变整条管线或其一部分的剩余重量的话。

本发明的目的是要提供一种大型水下管线从陆地下水方法，对于要从陆地上下水的管线，可以使预装的管线的重量精确地增加至所需值，并且可在整个下水过程中和沿管线的各部分改变所说的重量。这样，下水将容易完成，并节省时间和材料。

根据本发明的一种将组装好的具有多个人孔的大型水下管线由陆地下水的方法，包括下列步骤：

用多个可拆除的隔板将管线内部容积分隔为多个圆柱形的空间;

用安装有调节装置的管件将这些空间与外部连通，所述调节装置可以有选择地将压缩空气由外部引入或排出，其特征在于：

所述管线被引入水中水道的同时依次向圆柱形空间内注水，使其至少一部分充水直到获得所要求的剩余重量;

通过引入压缩空气将圆柱形空间内过量的镇水压出的方法，保持上述要求的剩余重量;

通过有选择的供给或排出镇水或压缩空气调节已经铺在深处的各个管段的剩余重量，继续完成上述沿水底水道管线的铺设;

将管线完全注满水来完成其在水底水道的定位并将隔板装置以及水或压缩空气调节装置从管上拆除。

按照本发明的下水方法，只要配有合适的重量，使得将要下水的结构其整体比重量比要下入管线的水的比重稍大，在陆地上装配好的管线肯定能下水。

这种管线的整体比重稍大于要下入管线的介质（如水）的比重使得管线在下水过程中，其剩余重量能抵抗潜流、潮水运动或其它周围环境压力作用在管线上的推力，使管线能贴着河床或海床表面运动并按预定位置就位，同时被拖动的管线不会出现太大的摩擦阻力。

当备有上述的牵引管线的设备时，下水的管线可以是预装好的管段，管段越长时，所呈现的单位阻力越低。

这种管线的特点实际上是流量很大;其直径相当大，直至超过2500毫米;工作压力低，所以壁厚有限，在15到30毫米的范围内，即使管线承受在长度方向上不均匀分布的力，仍使得它在下水过程中很轻巧。

依岸边地点安装的工厂给水装置，管线长度通常在3公里以内，安装深度应保证清洁水的吸入，该深度处在安装期间水温基本不变，且不受气温变化的影响的地方，与上述位置相应，这个深度通常在10到15米的范围内。

从吸入口开始，就要装栅网和保护装置，以防止不同大小的外界物体进入管道，管道一直延伸至陆地为止，也就是装至工厂为止。在许多场合，如在海水中，给水装置中要安装测量和分散进入水中异物的装置，以防止至少是限制海底植物群和动物群，如海藻、贝壳和类似物大量进入管线中，它们会堵塞管线，甚至在短期内使其完全不能 使用。

给水装置所用的管线每隔一段长度就要有一个大的人孔。背着水中呼吸器的浅水潜水员可从人孔进入管线，定期检查管线和进行检修。

两个人孔间的长度一般为50到120米，人孔的内径为1200～1800毫米，使浅水潜水员及其所带的装备能方便地进入管线。

下面将参照附图，以专门应用于工厂给水装置的大型管线的下水方法为例说明本发明。

然而，下面的说明不应看做是对本发明应用范围的限制，因本发明同样可用于其它用途的大型管线。

图中示出了根据本发明的大型水下管线的铺设方法。

在本发明的附图中，给出了具有人孔2的管线1，管线1位于底部3之上，且从左到右逐渐升高。

根据本发明，管线下水过程包括如下几个主要步骤：

将要下水作业前，把可拆除的隔板4安装在两个人孔间的每段管线中，这些隔板将管线的空间分成许多圆柱形空间5，每个圆柱形空间的长度约为两个人孔之间的距离。

所述的可拆除的隔板可以由下列部件构成，例如：用压缩流体充胀形成的球体;封闭式整体板壳周围装有环形垫圈，环形垫圈适合于用类似的压缩流体充胀，其大小易于通过人孔;用按标准设计的组件的板组装成的封闭板，并且装上可膨胀的环形垫圈。

按照本发明的一个最佳实施方案，每个圆柱形空间5，都有两根穿过相应人孔并装有阀门的管6和7。第一根管与潜水管11连通，该潜水管伸到圆柱形空间的底部，用来输入和排出镇水;第二根管与 人孔的顶部连通，作为空气的入口和出口。

这种预组装和预装配的管线是使其左边在前，当它在地面或在准备好的适当的道路上滑行时，或还只是部分地浸入水中时，管子的里面是空的，这样，牵引的阻力就很低，可能的话，可使用专门的导滚和支滚或相同的工具，保证顺利滑行，防止损伤管线。

与管线入水区域对应的管段，通过阀6向圆柱形空间5内注水使得圆柱形空间5内的重量增加，直至所要求的剩余重量。一般来说这个值可高达250公斤/米³，其优选的剩余重量值为10-30公斤/米³。

可能超量的镇水通过控制装在水管上的截止阀6排出。这时，通过管上的阀7充入压缩空气，挤出要求量的水，或从阀6将水抽出。

通过有选择的供给或排出镇水或压缩空气调节已经铺在深处的各个管段的剩余重量，继续完成上述沿水底水道管线的铺设。

根据本发明的方法由于管线被分隔成多个圆柱形空间，管线的剩余重量，在整个下水过程下到不同深度时都易于控制，因而，与已有技术比较，管线安装精度较高，安装速度快。

下水过程中给予管线的剩余重量值依周围条件，管线的尺寸和所使用的牵引设备而定。

镇水的所需供给量可用插入管件中的具有足够的测量精度的容积表或相同的装置控制，在具体情况下，测量精度表示了设计时所需剩余重量的允许误差。

给管线的向水端施加牵引力使其下水，接着向管线内注入需要量的水，使其沉入水中。

牵引力可由起重机船提供，该起重机船在管线进水端附近，被适 当锚固，并备有卷扬机。此外，卷扬机也可以装在陆地上，具有向水安装的钢丝绳回路，所用机具就从管上拆除。

下水工作完毕，所用机具就从管上拆除。

这项工作借助于驳船的帮助，由浅水潜水员完成。

对每个圆柱形空间5，操作共包括下列步骤：

-将管线完全注满水，来使管线在水底水道定位;

-拆除阀6和7;

-松开人孔盖10并将它从人孔处拿开;

-断开接头12，拆除潜水管11;

-将盲板装到原来与阀6和7相连的法兰接头8和9上（此外，也可拆掉法兰接头8和9，留下的孔可用丝堵封堵）;

-松开隔板4;

-回收所说的隔板，既可由人孔又可由管线的管口将其零部件拿出;

-重新用盖10封闭人孔2。

所公开的本发明方法涉及工厂给水装置的管线下水这一具有代表性的情况。

这种下水方法也可为穿过水域铺设水下管线提供帮助。例如：横穿河流、湖泊、海湾。在任何情况下，这种管线都要在陆地上安装好，接着被下水。

这种方法也可用于横穿不太大的水域，并且管线也可没有人孔，为此，可拆除隔板，采用充胀的气球，将它们串联到回收钢丝绳上，使用的连接物能够直接加到管线上。

这种技术方案经证明是可行的，特别是对比给水装置的管线直径小的管线。

Claims (7)

1、一种将组装好的具有多个人孔的大型水下管线由陆地拖入水底水道并沿水底水道铺设的方法，包括步骤如下：

用多个可拆除的隔板将管线内部容积分隔为多个圆柱形的空间；

用安装有调节装置的管件将这些空间与外部连通，所述调节装置可以有选择地将压缩空气由外部引入或排出，其特征在于：

所述管线被引入水中水道的同时依次向圆柱形空间内注水，使其至少一部分充水直到获得所要求的剩余重量；

通过引入压缩空气将圆柱形空间内过量的镇水压出的方法，保持上述要求的剩余重量；

通过有选择的供给或排出镇水或压缩空气调节已经铺在深处的各个管段的剩余重量，继续完成上述沿水底水道管线的铺设；

将管线完全注满水来完成其在水底水道的定位并将隔板装置以及水或压缩空气调节装置从管上拆除。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人孔沿管线间隔布置，隔板装置安装在每个人孔两边来限定所述圆柱形空间。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述管线在水中的剩余重量保持在少于250公斤/米³的范围内。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述管线在水中的优选的剩余重量保持在10-30公斤/米³的范围内。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述可拆除的隔板装置属于可膨胀类型，可以被压缩流体充胀。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述可拆除的隔板装置为板型，沿其周围设置一个可用压缩流体充胀的环形垫圈。

7、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述调节装置分别为引入或排出镇水的阀装置和引入或排出压缩空气的阀装置，所述阀装置安装在人孔盖上。