CN110185845A - 一种大直径hdpe管道在海上复杂工况下的沉放工艺 - Google Patents

一种大直径hdpe管道在海上复杂工况下的沉放工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，采用最大吊重200t的自有打桩船来吊装大直径HDPE管道，利用桁架吊住配重块，配重块分为上半部分与下半部分，HDPE管道固定在上半部分与下半部分之间，最终吊放到海面下进行连接，本发明降低了风浪条件对施工的影响，减小了对施工场地的需求，节约了施工成本，提升了施工现场的效率及安装精度。

Description

一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺。
背景技术
现在在东南亚援建的电厂大部分建在海边，工程地区属于热带海洋型气候，常风向是NE～E向，强风向是SW向，工程所在区域潮型属全日潮，在小潮期间会出现半日潮的特征；施工区域的岩土层主要为火山作用形成的集块岩，其胶结程度在水平方向上和垂直方向上具有不均匀性，集块岩中的强度较高的安山岩块径大小不一，且其空间分布具有不确定性。
一些沿海的电厂工程配套循环水系统的取排水管线采用HDPE结构。沉放工艺主要采用胶囊浮运注水沉放工艺和铺管船铺排工艺。但以上两种工艺均未安装过内径3m以上的大直径管道，如果HDPE管道外径达3m以上，胶囊浮运注水沉放安装工艺需要较大的管道拼装场地以及良好的风浪条件。铺管船铺排工艺安装工艺需调遣大型的铺管船进场，且现场需具备大面积的作业水域以及较长时间良好的风浪条件。因此需要一种稳定的安装工艺来实现管道的沉放。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，降低了风浪条件对施工的影响，减小了对施工场地的需求，节约了施工成本，提升了施工现场的效率及安装精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，包括以下步骤：
（1）安装准备
a：准备大型驳船、打桩船，在打桩船上安装吊机；
b：施工时间、水流条件选择；
c：制作吊架，吊架包括桁架、钢丝绳以及配重块构成，所述桁架通过钢丝绳连接若干配重块，所述配重块为环形结构，配重块包括上半部分与下半部分，配重块的块数与钢丝绳的数量相同；
d：HDPE管道节段划分；
e：在首尾两端的HDPE管上安装连接法兰（承口法兰跟插口法兰）；
（2）将下半部分配重块安装在驳船上；
（3）将首段HDPE管道吊装放在下半部分配重块上，端部贴紧隔档靠山，再吊装其它管道与之对接，
（4）管道焊接；
（5）HDPE管焊接完成后自然冷却，再安装配重块的上半部分，并使用螺栓将上下配重块锁死，
（6）配重块安装完成后，将驳船移至管道安装水域，在打桩船及驳船上通过缆绳从侧面系带首尾配重块拉环，然后采用打桩船利用起重桁架吊起整节管道，将整节管道吊入海面下；
（7）HDPE管道沉放到基槽底部，将前后段接头紧靠，然后在连接法兰处用耐腐蚀螺栓连接。
进一步的，步骤（1）所述的施工时间选择在10月份～5月份之间，气象情况良好，有利于取排水管道的安装施工。
进一步的，步骤（1）施工选择在流速小于0.4m/s、浪高小于0.5m的平潮时段进行。
进一步的，步骤（1）所用桁架由4排贝雷片制成，横向间距为0.9m，吊点位置设置I45a型钢作起吊支撑。
进一步的，步骤（1）所述HDPE管道整体安装前，对拼装节段进行试吊：取一段HDPE管道安装配重块后，采用打桩船利用起重桁架对管道起吊距驳船甲板10～20cm并保持10分钟。
进一步的，步骤（4）HDPE管在驳船上拼接，接头采用大小头承插口，大头内壁铺设通长焊丝，两端接头外留，小头承插后，专用焊枪连接焊丝进行电熔焊接，内外焊缝处接口再采用手工满焊。
进一步的，步骤（4）管道焊接完成后，各节段HDPE管道轴线一致。
进一步的，步骤（5）配重块与HDPE管道安装完成后，相邻配重块间采用钢筋或型钢连接固定为整体。
进一步的，步骤（6）安装前，测量定位管道安放的位置并设置浮标，打桩船根据浮标位置沉放管道；安装时，潜水员在水下观察管道沉放的位置，以确保管道安装位置准确，便于法兰接头施工。
进一步的，步骤（7）在连接法兰处采用不锈钢法兰螺栓连接。
本发明的有益效果是：
本发明结合现有施工设备、施工技术等条件，优化了大直径HDPE管安装定位、管道连接等阶段的施工流程，降低了风浪条件对施工的影响，减小了对施工场地的需求，节约了施工成本，提升了施工现场的效率及安装精度。同时该项目也积累了大直径HDPE管道海上安装施工的经验。
附图说明
图1为本发明的吊装示意图。
图2为本发明所述的配重块示意图。
附图标记列表：
1、桁架，2、钢丝绳，3、配重块，4、HDPE管道，5、下半部分，6、上半部分，7、连接法兰，8、I45a型钢，9、钢筋，10、螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明以建设菲律宾XXX电厂工程配套循环水系统为例，其取排水管线采用HDPE结构。HDPE管道外径达3.7m，在国内外尚属首例。经查阅类似HDPE管道沉放案例，国内外主要采用胶囊浮运注水沉放工艺和铺管船铺排工艺。但以上两种工艺均未安装过内径3m以上的大直径管道，另外胶囊浮运注水沉放安装工艺需要较大的管道拼装场地以及良好的风浪条件。铺管船铺排工艺安装工艺需调遣大型的铺管船进场，且现场需具备大面积的作业水域以及较长时间良好的风浪条件。结合现场施工工况条件，决定采用现场最大吊重200t的自有打桩船来吊装大直径HDPE管道。
整个的管道沉放工艺，包括以下步骤：
一、安装准备
1）施工时间选择
根据往年气象记录，施工区域在10月份～5月份之间气象情况良好，有利于取排水管道的安装施工。施工时，安排专人查询并记录气象情况，监测水流条件。HDPE管道吊放安装施工选择在流速小于0.4m/s、浪高小于0.5m的平潮时段进行。
2）吊架制作
起吊用桁架1利用现场既有贝雷架，主要由4排36m长321型贝雷片，横向间距0.9m组成。吊点位置设置I45a型钢作起吊支撑。采用Midas Civil 2017软件进行结构分析验算，应力及变形均满足要求。
3）HDPE管道节段划分
为减小水下法兰接头数量，根据拼装船有效长度（扣除拼装设备位置仅余38m）和打桩船最大吊重200t工况进行管道一次吊装长度划分，最长节段长度为排水管道30m，安装配重块数量为10对, 打桩船吊重180t；取水管道36m，安装配重块数量为12对，打桩船吊重175t。
4）试吊
HDPE管道安装前，拟对拼装节段进行试吊。在首段取水管道热熔连接完成并安装配重块后，采用打桩船利用起重桁架1对整节管道起吊距驳船甲板10～20cm并保持10分钟；
5）在首尾两端的HDPE管上安装连接法兰7。
二、下半部分配重块安装
将管道拼装驳船停靠于护岸前沿的平台外侧，采用履带吊将拟安装的配重块的下半部分5按吊装设置位置摆放于HDPE管拼装驳船上。
三、 管道拼装对接
将首段管道吊放在配重块上，端部需贴紧隔档靠山，再吊装其它管道与之对接，对接时采用挖机辅助顶推管道使承插口按要求重叠。挖机顶推管道时应在管道上设置木方支垫，严禁挖机直接顶推管道，并且顶推过程需确保顶推方向与管道轴线一致。
为了保证焊接时承插口能紧密贴合及质量，先将承插口的灰尘及杂物擦拭打磨干净，另外对接过程中内外都将使用套箍将承插口箍紧，检查后没有缝隙后在进行热熔焊接。
四、管道焊接
HDPE管道4在驳船上拼接，接头采用大小头承插口，大头内壁铺设通长焊丝，两端接头外留，小头承插后，专用焊枪连接焊丝进行电熔焊接，内外焊缝处接口再采用手工满焊。
五、上半部分配重块安装
HDPE管焊接完成后自然冷却，再安装压载块的上半部分6，并使用螺栓10将上下压载块锁死。
为了防止在HDPE管下沉过程中，配重块出现滑动现象。配重块与管道应贴合紧密，相邻配重块间采用钢筋9或型钢连接固定为整体，使配重块不产生滑动。
六、吊装沉放
配重块3安装完成后，将管道拼装驳船移至管道安装水域，在打桩船及驳船上通过缆绳从侧面系带首尾配重块拉环以便于在水下调整管道位置及角度，然后采用打桩船利用起重桁架对整节管道进行整体吊装。
安装前，测量定位管道安放的位置并设置浮标，打桩船根据浮标位置沉放管道。安装时，潜水员在水下观察管道沉放的位置，以确保管道安装位置准确，便于法兰接头施工。
七、水下法兰对接
HDPE管水下连接采用不锈钢法兰螺栓连接，法兰7在HDPE厂家加工制作，水下连接由潜水员水下完成，打桩船配合移位，首先将前后段接头紧靠，然后连接螺栓。
HDPE管道沉放接近基槽底部时，打桩船起吊钢丝绳控制上下方向位置，管道两端钢丝绳控制水平方向位置，使待安装管道缓慢接近已安装管道，然后穿入80cm长全丝螺杆并缓慢收紧使管道最终贴合后再穿入不锈钢螺栓固定。
本发明结合既有施工设备、施工技术等条件，优化了大直径HDPE管安装定位、管道连接等阶段的施工流程，降低了风浪条件对施工的影响，减小了对施工场地的需求，节约了施工成本，提升了施工现场的效率及安装精度。同时也积累了大直径HDPE管道海上安装施工的经验。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (10)

1.一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）安装准备
a：准备大型驳船、打桩船，在打桩船上安装吊机；
b：施工时间、水流条件选择；
c：制作吊架，吊架包括桁架、钢丝绳以及配重块构成，所述桁架通过钢丝绳连接若干配重块，所述配重块为环形结构，配重块包括上半部分与下半部分，配重块的块数与钢丝绳的股数相同；
d：HDPE管道节段划分；
e：在首尾两端的HDPE管上安装连接法兰；
（2）将下半部分配重块安装在驳船上；
（3）将首段HDPE管道吊装放在下半部分配重块上，端部贴紧隔档靠山，再吊装其它管道与之对接，
（4）管道焊接；
（5）HDPE管焊接完成后自然冷却，再安装配重块的上半部分，并使用螺栓将上下配重块锁死；
（6）配重块安装完成后，将驳船移至管道安装水域，在打桩船及驳船上通过缆绳从侧面系带首尾配重块拉环，然后采用打桩船利用起重桁架吊起整节管道，将整节管道吊入海面下；
（7）HDPE管道沉放到基槽底部，将前后段接头紧靠，然后在连接法兰处用耐腐蚀螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（1）所述的施工时间选择在10月份～5月份之间，气象情况良好，有利于取排水管道的安装施工。
3.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（1）施工选择在流速小于0.4m/s、浪高小于0.5m的平潮时段进行。
4.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（1）所用桁架由4排贝雷片制成，横向间距为0.9m，吊点位置设置I45a型钢作起吊支撑。
5.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（1）所述HDPE管道整体安装前，对拼装节段进行试吊：取一段HDPE管道安装配重块后，采用打桩船利用起重桁架对管道起吊距驳船甲板10～20cm并保持10分钟。
6.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（4）HDPE管在驳船上拼接，接头采用大小头承插口，大头内壁铺设通长焊丝，两端接头外留，小头承插后，专用焊枪连接焊丝进行电熔焊接，内外焊缝处接口再采用手工满焊。
7.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（4）管道焊接完成后，各节段HDPE管道轴线一致。
8.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（5）配重块与HDPE管道安装完成后，相邻配重块间采用钢筋或型钢连接固定为整体。
9.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（6）安装前，测量定位管道安放的位置并设置浮标，打桩船根据浮标位置沉放管道；安装时，潜水员在水下观察管道沉放的位置，以确保管道安装位置准确，便于法兰接头施工。
10.根据权利要求1所述的一种大直径HDPE管道在海上复杂工况下的沉放工艺，其特征在于：步骤（7）在连接法兰处采用不锈钢法兰螺栓连接。
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