CN108050301B - 一种大直径超长hdpe管道水下沉放方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法，包括以下步骤：S1：在待沉放管段两端分别安装盲板，并在待沉放管段上用吊带绑扎多个气囊并通过牺牲绳将所述吊带首尾相连；S2：灌水沉降；S3：顺次割断所述牺牲绳，使所述待沉放管段以S型曲线下沉、对接端下沉至对接高度后进行管道对接；S4：对接完成后，从已安装管道方向将所述水上气囊顺次放气，待沉放管段沉降到底，完成HDPE管道水下的沉放。利用管道自身柔性，以气囊配合牺牲绳的工艺，就可以完成管段沉放，尤其适用于大直径高密度聚乙烯管道的沉放，操作简便且灵活、适用各种水深、对船机设备要求低、所需操作人员数量较少。

Description

一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法
技术领域
本发明涉及港口工程、交通工程、水利工程、公路工程等领域，尤其涉及一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法。
背景技术
高密度聚乙烯管（以下简称HDPE管）广泛应用于给（引）水系统、排水系统和燃气输送等多个领域。HDPE管线到达待安装位置后，由于其密度小于海水密度，因此须向管内充水以增大管段重力，使管段由水面漂浮状态过渡至完全淹没状态、下潜至对接深度后，才能进行水下对接。管段沉放工艺应保证在各种水深条件下，管线曲率半径必须大于其允许最小曲率半径(曲率半径限值一般由管材、壁厚和管线外径决定，数值上以若干倍的管段外径D表示)，避免管线发生屈曲变形而导致损伤，并且应通过较少的下潜次数形成对接所需线型，以便提高管线安装效率。
目前HDPE管线沉放工艺仍局限于小直径管段（630mm以下），而对于大直径乃至超大直径HDPE管线，现有管段沉放工艺的适用性较差。随着经济的发展，大直径HDPE管线的应用势必更加广泛，因此急需研发一种适用于大直径HDPE管道的沉放方法。
发明内容
为了解决现有技术中大直径高密度聚乙烯管道沉放难的问题，本发明提供了一种易于操作、安全系数高的大直径超长HDPE管道水下沉放方法。
本发明提供了一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法，包括以下步骤： S1：在待沉放管段两端分别安装盲板，并在待沉放管段上用吊带绑扎多个气囊并通过牺牲绳将所述吊带首尾相连；S2：将所述待沉放管段运送到待安装位置、并进行定位后，将所述待沉放管段一端盲板上的水阀开启、另一端盲板上的气阀开启，利用驳船上的吊机吊起所述待沉放管段的排气端，此时待沉放管段以S型曲线由水面漂浮状态下沉至水下淹没状态；S3：顺次割断所述牺牲绳，使所述待沉放管段以S型曲线下沉、对接端下沉至对接高度后进行管段对接；S4：对接完成后，从已安装管道方向将所述气囊顺次放气，待沉放管段沉降到底，完成HDPE管道水下沉放。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述气囊包括水上气囊及用于控制管段下潜的水下气囊，根据待沉放管段的长度确定所需水上气囊的数量及用于控制管道下潜的水下气囊数量，根据沉放深度确定所述吊带的长度。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中，从已安装管道方向将所述水上气囊顺次放气。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述气囊总数量由助浮安全系数和待沉放管段负浮力占比共同确定，所述控制管段下潜的水下气囊总浮力相当于0.7~0.8倍管段水下总浮重，其中管段水下总浮重指管段在空气中重力与其水中所受浮力的差值，助浮安全系数指气囊总浮力与管段水下总浮重的比值，负浮力占比指管段水下总浮重同剩余未放气的气囊总浮力的差值与管段水下总浮重的比值。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，每个所述气囊与所述待沉放管段之间设有多条吊带且首尾依次连接，所述牺牲绳也为多条且分别将各吊带首尾相连，最终汇聚于同一吊带端点处，所述吊带长度与数量由待沉放管段允许单次最大下潜深度和水深确定。
作为本发明的进一步改进，所述待沉放管段允许单次最大下潜深度由管段允许曲率半径限值决定。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述气囊沿待沉放管段均匀分布。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述水阀及气阀均为多个。
本发明的有益效果是：利用管道自身柔性，以气囊配合牺牲绳的工艺，就可以完成管段沉放，尤其适用于大直径高密度聚乙烯管道的沉放，操作简便且灵活、适用各种水深、对船机设备要求低、所需操作人员数量较少。
附图说明
图1是本发明的气囊布置示意图；
图2是本发明的牺牲绳绑扎方式示意图；
图3是本发明的盲板结构示意图；
图4是本发明的待沉放管段灌水下潜状态图；
图5是本发明的待沉放管段牺牲绳割绳下潜状态图；
图6是本发明的待沉放管段沉放坐底示意图。
附图标记：1-待沉放管段；2-水下气囊；3-水上气囊；4-吊带；5-牺牲绳；6-驳船；7-吊机；9-气阀；10-水阀。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明公开了一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法，包括以下步骤：S1：在待沉放管段1两端分别安装盲板，并在待沉放管段1上用吊带4绑扎多个气囊并通过牺牲绳5将所述吊带4首尾相连；S2：将所述待沉放管段1运送到待安装位置、并进行定位后，然后待沉放管段1对接一端盲板上的水阀10开启、另一端盲板上的气阀9开启，利用驳船上的吊机7将管段排气端吊起，防止海水在该端聚集，造成错误下沉，管段以S型线型由水面漂浮状态下潜至水下淹没状态；S3：顺次割断所述牺牲绳5，使所述待沉放管段1以S型曲线线形继续下沉、对接端下沉至对接高度后进行管段对接；S4：对接完成后，从已安装管道方向将气囊顺次放气，待沉放管段沉降坐底，完成HDPE管道水下沉放。
其在步骤S1中，所述气囊包括水上气囊3及用于控制管段下潜的水下气囊2，根据待沉放管段1的长度确定所需水上气囊3的数量及用于控制管道下潜的水下气囊2数量，根据沉放深度确定所述吊带的长度。
进一步的，在步骤S4中，从已安装管道方向将所述水上气囊3顺次放气，这样管道可以在水下气囊2的作用下不至于沉降过快，对已安装管道造成影响。
更具体的，步骤S1中，根据助浮安全系数和待沉放管段负浮力占比，确定所需气囊的总数量，由待沉放管段1的不同部位所需达到的深度确定需要的下潜次数，将水上气囊3利用吊带4均匀布置于待沉放管段顶部，并利用牺牲绳5将各个吊带4的端点首尾相连，并最终汇聚于同一点，当待沉放管段1到达待沉放位置并系泊定位完成后，管段对接一端打开水阀10、另一端打开排气阀9。切勿同时打开同一盲板上的水阀和气阀，避免管段中部出现气泡而无法按预期完成整体下潜的情况出现，利用船舶6上的吊机7吊起排气端，进水端灌水后管道自由下沉约2.5m，待沉放管段下潜部分与停留在水面的部分会呈S形状态。灌水在管段中从进水端向排气端漫延，并以S型曲线连续下潜，直到管段全部完成淹没于水中；待沉放管段完全淹没于水中后，由待沉放管段1的对接端开始，向非对接端逐个割断牺牲软绳5，使吊带4的长度发挥作用，直至对接端约70m管段下潜至离地1.5m的高度，开始进行管段对接；对接完成后，从已安装管段方向气囊3顺序放气，待沉放管段沉放到底，管段沉放全部完成。
本发明首先根据满足安全性要求的助浮安全系数和负浮力占比，确定所需气囊的总数量，所述控制管段下潜的水下气囊2总浮力相当于0.7~0.8倍管段水下总浮重，其中管段水下总浮重指管段在空气中重力与其水中所受浮力的差值，助浮安全系数指气囊总浮力与管段水下总浮重的比值，负浮力占比指管段水下总浮重同剩余未放气的气囊总浮力的差值与管段总浮重的比值。气囊的总数量包括水上气囊3和用于控制管段下潜的水下气囊2；待沉放管段1在沉放过程中以S型曲线下潜，需根据管段曲率半径允许限值确定出待沉放管段1允许单次最大下潜深度，进而根据管段所需到达的深度确定出吊带4所需的数量，每个水上气囊3下端的吊带4为多条、且牺牲绳将每一条吊带首尾相连，这样能够通过切割牺牲绳的数量来控制管段每次下降的深度；待气囊和吊带4的数量均确定后，将气囊利用多个吊带4绑扎至待沉放管段1顶端，吊带4的端点利用牺牲绳5绑扎至同一点，以实现暂时“封锁”吊带4的长度作用，也就是吊带暂时不起作用，而是牺牲绳起作用；待沉放管段到达待沉放位置后，打开对接一端盲板的水阀10和另一端盲板的气阀9，吊机7吊起排气端，使该端露出水面，灌水过程中管段由进水端向排气端以S型曲线连续下潜；当待沉放管段1完全淹没后，由对接端向非对接端顺次割断牺牲绳5，待沉放管段1保持S型曲线继续下潜，直至对接端约70m长度范围离地1.5m，开始进行管段对接，管段对接完成后，从对接端方向开始，将水上气囊3顺次放气，待沉放管段沉放到底，完成HDPE管道水下沉放。
本发明利用HDPE管道自身柔性，采用对管道安装适用性较强的气囊配合牺牲绳进行管段沉放的控制，提出根据管段助浮安全系数、负浮力占比和管段允许单次最大下潜深度作为控制要点，尤其适用于大直径超长高密度聚乙烯管段的沉放，操作简便、适用于各种水深、水上操作人员数量少。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在待沉放管段两端分别安装盲板，并在待沉放管段上用吊带绑扎多个气囊并通过牺牲绳将所述吊带首尾相连；
S2：将所述待沉放管段运送到待安装位置、并进行定位后，将所述待沉放管段一端盲板上的水阀开启、另一端盲板上的气阀开启，利用驳船上的吊机吊起所述待沉放管段的排气端，此时待沉放管段以S型曲线由水面漂浮状态下沉至水下淹没状态；
S3：顺次割断所述牺牲绳，使所述待沉放管段以S型曲线下沉、对接端下沉至对接高度后进行管道对接；
S4：对接完成后，从已安装管道方向将所述气囊顺次放气，待沉放管段沉降到底，完成HDPE管道水下的沉放。
2.根据权利要求1所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S1中，所述气囊包括水上气囊及用于控制管段下潜的水下气囊，根据待沉放管段的长度确定所需水上气囊的数量及用于控制管段下潜的水下气囊数量，根据沉放深度确定所述吊带的长度。
3.根据权利要求2所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S4中，从已安装管道方向将所述水上气囊顺次放气。
4.根据权利要求2所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S1中，所述气囊总数量由助浮安全系数和待沉放管段负浮力占比共同确定，所述控制管段下潜的水下气囊总浮力相当于0.7~0.8倍管段水下总浮重，其中管段水下总浮重指管段在空气中重力与其水中所受浮力的差值，助浮安全系数指气囊总浮力与管段水下总浮重的比值，负浮力占比指管段水下总浮重同剩余未放气气囊总浮力的差值与管段水下总浮重的比值。
5.根据权利要求1所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S1中，每个所述气囊与所述待沉放管段之间设有多条吊带、且首尾依次连接，所述牺牲绳也为多条、且分别将各吊带首尾相连，最终汇聚于同一吊带端点处，所述吊带长度与数量由待沉放管段允许单次最大下潜深度和水深确定。
6.根据权利要求5所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：所述待沉放管段允许单次最大下潜深度由管段允许曲率半径限值决定。
7.根据权利要求1所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S1中，所述气囊沿待沉放管段均匀分布。
8.根据权利要求1所述的大直径超长HDPE管道水下沉放方法，其特征在于：步骤S2中，所述水阀及气阀均为多个。
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