一种污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法
技术领域
本发明涉及一种污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法。
背景技术
污水海湾排放是污水排放出口设在海湾并向海水中排放的一种污水排放形式。目前污水排海管道由浅海逐步向深海发展。深海排污管道的铺装一般里程长,铺装工艺难度大。
由污水处理厂引出的排海管由陆域段和海域段连接而成。海域段排海管一般由排放管及排放头两部分组成。排放头为扩散管并应距海岸边较远,排放头上设排放竖管,分散排放以保证污水尽快与海水充分混合稀释。在进行海域段排海管铺装施工时,由于海域段排海管的长度较大,需要分多段管道单元进行组装,即先要将在钢管制作工厂制作的管节运到近海岸的沙滩上进行接长,形成每段管道单元,然后将每段管道单元溜放下水,每段管道单元下水后需要拖运到规定区域交付给驻位在沉管位置的起重船进行管道沉放下水,最后将各段管道单元进行水下组装,形成海域段排海管。因此要将每段管道单元安全、稳妥地下水、拖运到沉管施工区域以及交付给起重船的过程尤其重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,它能将每段排海管道安全、稳妥地拖运到沉管区域,还能大大保障施工安全,并能大大提高施工效率。
本发明的目的是这样实现的:一种污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,包括管道溜放下水流程、管道水上拖运流程和交付起重船流程。
进行管道溜放下水流程时,包括以下步骤;
步骤一,搭设管道焊接平台,管节拼接平台是建造在海岸的沙滩上并包括多组沿海岸线方向间隔布置的焊接平台和溜放坡道;
所述焊接平台包括一根内侧承重桩、一根外侧承重桩和平台梁;所述内侧承重桩的上部安装一液压油缸;所述外侧承重桩的顶面安装一铰座;所述平台梁连接在液压油缸的活塞杆和所述铰座之间,使平台梁在水平状态或倾斜状态之间转换;
所述溜放坡道连接在焊接平台的外侧并包括岸侧承重桩、次岸侧承重桩、次海侧承重桩和海侧承重桩和一根坡道梁;所述岸侧承重桩与焊接平台的外侧承重桩共用;所述次岸侧承重桩的标高、次海侧承重桩的标高和海侧承重桩的标高依次减低;所述坡道梁架设在岸侧承重桩、次岸侧承重桩、次海侧承重桩和海侧承重桩上,使坡道梁由岸侧向海侧倾斜;
步骤二,管节拼接,先在管节拼接平台的近处搭设若干个焊管平台,每个焊管平台包括一根载重桩和一根固定在承重桩的顶面上的焊管平台梁,将若干个焊管平台沿直线间隔布置后,将两段单元管节搁置在焊管平台上进行焊接,形成管节段,然后将管节段吊到焊接平台上,与位于焊接平台上的管节段对接,形成一段管道单元;
步骤三,安装管道附件,在管道单元上间隔地焊接多排阳极块,在管道单元的一端管口焊接固定法兰片,另一端套好活络法兰片后在管口焊接内套圈;管道单元的两端管口各自用一块盲板封堵,两块盲板各自通过法兰螺栓一一对应地与固定法兰片和活路法兰片紧固连接;每块盲板的外表面上还焊接一对拖运吊耳,在拖运吊耳上绑好拖缆绳;
步骤四,捆绑管道吊装钢丝绳,在管道单元的前部和后部各自设定一个吊点,在每个吊点位置捆绑吊装钢丝绳;先用内径与吊装钢丝绳的外径相同的橡胶管包住吊装钢丝绳;在管道的两个吊点位置均焊接限位钢板;吊装钢丝绳按一圈半捆绑并外露两个接头,该两个接头在靠管道单元的外表面处、吊装钢丝绳的端头处及接头中间各自用尼龙绳扎紧;吊装钢丝绳的两个端头吊具上各自连接浮球;
步骤五,管道下水,驱动各个焊接平台上的液压油缸顶升,使各个焊接平台的平台梁向海侧倾斜,使位于焊接平台上的管道单元顺着溜放坡道滑动下水;
进行管道水上拖运流程时,采用一艘主拖轮、一艘副拖轮和两艘抛锚艇拖运;主拖轮采用半回转拖轮,副拖轮采用全回转拖轮;
所述管道水上拖运流程包括以下步骤:
步骤一,先由两艘抛锚艇一一对应地与管道单元头部的拖运吊耳上的拖缆绳和管道单元尾部的拖运吊耳上的拖缆绳连接,接着两艘抛锚艇将管道单元拖至深水区域,再一一对应地交至主拖轮和副拖轮;
步骤二,在深水区域,主拖轮、副拖轮和两艘抛锚艇与管道单元连接,组成拖轮编队,即主拖轮位于管道单元的前方并与管道单元头部的拖运吊耳上的拖缆绳连接;副拖轮位于管道的后方并与管道单元尾部的拖运吊耳上的拖缆绳连接;两艘抛锚艇对称地位于管道单元的中部两侧并与管道的轴线倾斜一个角度,该两艘抛锚艇均采用中间缆、头缆和尾缆与管道单元连接,中间缆捆绑在管道单元的中部,头缆与管道单元前部的吊装钢丝绳连接,尾缆与管道单元后部的吊装钢丝绳连接;
步骤三,将设定好的拖运线路输入主拖轮和副拖轮的GPS导航系统中,由拖轮编队按照设定的拖航路线拖带管道单元;在主拖轮接近交付区域时减速,由管道单元的惯性向前,拖轮编队只需提供稳住管道单元航向的动力;
进行交付起重船流程时,交付的起重船包括一艘大起重船和一艘小起重船;
所述交付起重船流程包括以下步骤:
步骤一,大起重船和小起重船平行地停泊在靠近沉管位置的交付区域并各自抛设好前八字锚、后八字锚及后中心锚;
步骤二,当管道单元的尾部被拖带到距大起重船和小起重船的直线距离为90m~110m时,撤离两艘位于管道单元两侧的抛锚艇,副拖轮调转船头,由主拖轮将管道单元的头部拖到大起重船的一侧前方,副拖轮将管道单元的尾部拖到小起重船的另一侧前方,使管道单元由顺大起重船和小起重船的轴线方向转到与大起重船和小起重船的轴线方向垂直;
步骤三,依靠主拖轮和副拖轮的拉力将管道单元牵引至沉管位置,并使管道单元靠在沉管位置事先插打的定位桩上;
步骤四,先抛设大起重船的前中心锚和小起重船的前中心锚,再将大起重船的吊钩和小起重船的吊钩一一对应地吊住管道单元上两个吊点的吊装钢丝绳上的吊具,然后拆除主拖轮和副拖轮与管道单元的连接并撤离,完成交付起重船。
上述的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,其中,进行所述管道溜放下水流程的步骤一时,在相邻的两个焊接平台之间还设置一搁置平台,每个搁置平台包括内侧桩、外侧桩和一根固定在内侧桩的顶面和外侧桩的顶面之间的搁置梁;所述内侧桩的顶标高和外侧桩的顶标高与所述外侧承重桩的顶标高相同;所述内侧桩和外侧桩的间距小于所述内侧承重桩和外侧承重桩的间距。
上述的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,其中,进行所述管道溜放下水流程的步骤二时,在所述焊接平台的焊接位置和焊管平台的焊接位置设置封闭的防风棚,该防风棚包括横跨在管节上的拱门形脚手架和覆盖在脚手架上的防雨布,脚手架的两侧底部各设置四根插入砂层一定深度的支腿,并且该防风棚的顶面四个角均用防风缆绳与插入砂层的缆绳座连接。
上述的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,其中,进行所述管道水上拖运流程的步骤二时,两艘抛锚艇与管道单元连接时,在所述管道单元与两艘抛锚艇的船舷接触部位各自设置防护垫。
上述的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,其中,所述定位桩是在沉管位置的管道轴线上按50m的间距插打。
上述的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,其中,进行所述交付起重船流程的步骤三时,所述主拖轮和副拖轮与大起重船上的钢丝绳和小起重船上的钢丝绳一起将管道单元牵引至沉管位置,并使管道靠在沉管位置事先插打的定位桩上。
本发明的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法具有以下特点:采用分段拼装、溜放下水以及水上拖运到沉管施工区域并交付给起重船,能大大保障施工安全,减小对航标及海域范围船舶的影响,同时减小对管道的损伤,保障了后续管道的水下安装质量,并且还能大大提高施工效率。
附图说明
图1是本发明的施工方法进行管道溜放下水流程的步骤一时采用的管节拼接平台的平面图;
图2是图1中的A-A向视图;
图3是图1中的B-B向视图;
图4是本发明的施工方法进行管道溜放下水流程的步骤二时采用的防风棚的结构示意图;
图5是本发明的施工方法进行管道溜放下水流程的步骤四时的示意图;
图6是本发明的施工方法进行管道溜放下水流程的步骤五时的侧视图;
图7是本发明的施工方法进行管道水上拖运流程的步骤一时的示意图;
图8是本发明的施工方法进行管道水上拖运流程的步骤二时的示意图;
图9是本发明的施工方法进行管道水上拖运流程时步骤二时两艘抛锚艇与管道的连接方式的平面图;
图10a是本发明的施工方法进行交付起重船流程的步骤一时的状态图;
图10b是本发明的施工方法进行交付起重船流程的步骤二时的状态图;
图10c是本发明的施工方法进行交付起重船流程的步骤三时的状态图;
图10d是本发明的施工方法进行交付起重船流程的步骤四时的状态图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图10d,本发明的污水海域排海管的溜放下水、海上拖运就位施工方法,包括管道溜放下水流程、管道水上拖运流程和交付起重船流程。
进行管道溜放下水流程时,包括以下步骤:
步骤一,搭设管道焊接平台,管节拼接平台(见图1至图3)是搭设在海岸的沙滩上并包括多组沿海岸线方向间隔布置的焊接平台1和溜放坡道3;
焊接平台1包括一根内侧承重桩11、一根外侧承重桩12和平台梁10;其中,内侧承重桩11的顶面开设一个凹槽,该凹槽内嵌置一根工字钢130,该工字钢130的顶面中部安装一个液压油缸13;外侧承重桩12的顶面安装一铰座14;平台梁10采用36C双拼工字钢,平台梁10连接在液压油缸13的活塞杆和铰座14之间,使平台梁10在水平状态转或倾斜状态之间转换。
在相邻的两个焊接平台之间还设置一搁置平台2,每个搁置平台2包括内侧桩21、外侧桩22和一根搁置梁20;内侧桩21的顶标高和外侧桩22的顶标高与外侧承重桩12的顶标高相同,内侧桩21和外侧桩22的间距小于内侧承重桩12和外侧承重桩12的间距;搁置梁20采用双工字钢并固定在内侧桩21的顶面和外侧桩22的顶面之间。
溜放坡道3连接在焊接平台1的外侧并包括岸侧承重桩、次岸侧承重桩31、次海侧承重桩32和海侧承重桩33和一根坡道梁30;其中,岸侧承重桩与焊接平台的外侧承重桩12共用;次岸侧承重桩31的标高、次海侧承重桩32的标高和海侧承重桩33的标高依次减低;坡道梁30采用H型钢并架设在岸侧承重桩12、次岸侧承重桩31、次海侧承重桩32和海侧承重桩33上,使坡道梁30由岸侧向海侧倾斜,并且倾斜角度为10°。
步骤二,管节拼接,为加快施工进度,先在管节拼接平台的近处搭设若干个焊管平台,每个焊管平台包括一根载重桩和一根固定在承重桩的顶面上的焊管平台梁,将若干个焊管平台沿直线间隔布置后,将两段11.6m,直径为2.8m的管节搁置在焊管平台上进行焊接,形成23.2m的管节段,然后将管节段吊到焊接平台1上,与位于焊接平台1上的管节段对接,形成一根290m长的管道单元4;
由于管道焊接平台位于海滩边,海风影响较大,因此在焊接平台1的焊接位置和焊管平台的焊接位置设置封闭的防风棚,该防风棚包括横跨在管节上的拱门形脚手架400和覆盖在脚手架400上的防雨布,脚手架400的两侧底部各设置四根插入砂层一定深度的支腿401,并且脚手架400的顶面四个角均用防风缆绳402与插入砂层的缆绳座连接(见图4)。
步骤三,安装管道附件,在管道单元上间隔地焊接多排阳极块,单个阳极块的毛重为120kg;在管道单元的一端管口焊接固定法兰片,另一端套好活络法兰片后在管口焊接内套圈;管道单元的两端管口各自用一块盲板封堵,两块盲板各自通过法兰螺栓一一对应地与固定法兰片和活路法兰片紧固连接;每块盲板的外表面上还焊接一对拖运吊耳,每个拖运吊耳可承受50t的拖力;在拖运吊耳上绑好拖缆绳,拖缆绳采用直径100mm的锦纶尼龙缆绳;
步骤四,捆绑管道吊装钢丝绳,在管道单元的前部和后部各自设定一个吊点,在每个吊点位置捆绑吊装钢丝绳;吊装钢丝绳的长度为20m,先用内径与吊装钢丝绳的外径相同的橡胶管包住吊装钢丝绳,防止吊装钢丝绳磨坏管道单元外表面的防腐层,在管道单元的两个吊点位置均焊接限位钢板,防止吊装钢丝绳滑移;每个吊点的吊装钢丝绳均按一圈半捆绑并引出两个接头,该两个接头在靠管道单元外表面处、吊装钢丝绳的端头处及接头中间各自用尼龙绳扎紧;尼龙绳扎紧后吊装钢丝绳的接头仍然太长的话,可能会在拖运中存在风险,应再用尼龙绳将两个接头扎紧在管道单元上;吊装钢丝绳的两个端头吊具上各自连接一浮球(见图5),确保管道单元入水后因翻转也能很快找到接头;
步骤五,管道下水,由于沙滩前150m范围内水域标高为+0m,且存在礁石区,为确保安全宜选择在高潮前1小时左右下水,即水位标高为+1.5m(85高程,管道吃水0.93m+富裕水深0.5m=1.43m),满足管道下水的要求;管道下水时,驱动各个焊接平台1上的液压油缸13顶升,使各个焊接平台1的平台梁10向海侧倾斜角度达到5°,使位于焊接平台1上的管道单元4依靠偏心力顺着溜放坡道3滑动下水(见图6);由于溜放坡道3的海侧承重桩33的顶标高距海平面还有一定的高差,在海侧承重桩33的外侧堆砌一些沙袋,使管道单元4能平稳下水;由于在管道单元4上间隔地焊接多排阳极块,管道单元4下水后,阳极块自然翻转至最低处,起到配重的作用,防止管道单元4在拖运过程中出现翻转。
进行管道水上拖运流程时,采用一艘主拖轮51、一艘副拖轮52和两艘抛锚艇53拖运;主拖轮51采用1670KW的半回转拖轮,副拖轮采用900KW的全回转拖轮,由于主拖轮51和副拖轮52的吃水为2.8m,因此管道单元下水时在150m外的深水区域待命。
管道水上拖运流程包括以下步骤:
步骤一,先由两艘抛锚艇53一一对应地与管道单元4头部的拖运吊耳上的拖缆绳和管道单元4尾部的拖运吊耳上的拖缆绳连接;管道单元下水时,两艘抛锚艇53在离管道单元4约30m的位置待命,部分拖缆绳自然下垂,管道单元4下水后两艘抛锚艇53立即拉紧拖缆绳稳住管道单元4,接着由两艘抛锚艇53将管道单元4拖至150m外的深水区域(见图7),再一一对应地交至主拖轮51和副拖轮52;
步骤二,在深水区域,主拖轮51、副拖轮52和两艘抛锚艇53与管道单元4连接,组成拖轮编队,即主拖轮51位于管道单元4的前方50m并与管道单元4头部的拖运吊耳上的拖缆绳连接;副拖轮52位于管道单元4的后方并与管道单元4尾部的拖运吊耳上的拖缆绳连接;两艘抛锚艇53对称地位于管道单元4的中部两侧并与管道单元4呈10°的倾角,该两艘抛锚艇53均采用中间缆、头缆和尾缆与管道单元4连接,中间缆捆绑在管道单元4的中部,头缆与管道单元4前部的吊装钢丝绳连接,尾缆与管道单元4后部的吊装钢丝绳连接;中间缆、头缆和尾缆均采用直径为80mm的尼龙缆绳(见图8);两艘抛锚艇53与管道单元4连接时,应在管道单元4与两艘抛锚艇53的船舷接触部位各自设置防护垫,防护垫可采用旧汽车轮胎(见图9),以保护管道单元4外表面的防腐层;
步骤三,将设定好的拖运线路输入主拖轮51和副拖轮52的GPS导航系统中,由拖轮编队按照设定的拖航路线拖带管道单元4;拖轮编队的航速为每小时3~5节;在主拖轮51距交付区域0.5海里时减速,由管道单元4的惯性向前,拖轮编队只需提供稳住管道单元4航向的动力。
进行交付起重船流程时,宜在高平潮时完成,最迟不得超过高平潮后2小时;交付的起重船包括一艘700吨的大起重船61和一艘350吨的小起重船62;
交付起重船流程包括以下步骤:
步骤一,大起重船61和小起重船62平行地停泊在靠近沉管位置的交付区域并各自抛设好前八字锚、后八字锚及后中心锚(见图10a);
步骤二,当管道单元4的尾部被拖带到距大起重船61和小起重船的直线距离为100m时,撤离两艘位于管道单元4两侧的抛锚艇53,副拖轮52调转船头,由主拖轮51将管道单元4的头部拖到大起重船61的一侧前方,副拖轮52将管道单元4的尾部拖到小起重船62的另一侧前方,使管道单元4由顺大起重船61和小起重船62的轴线方向转到与大起重船61和小起重船62的轴线方向垂直(见图10b);
步骤三,通过主拖轮51和副拖轮52的拉力并借助高平潮后的退潮流将管道单元4牵引至沉管位置并使管道单元4靠在沉管位置事先插打的定位桩40上(见图10c);定位桩40是在沉管位置的管道轴线上按50m的间距插打;必要时由大起重船上61上的钢丝绳和小起重船62上的钢丝绳一起牵引管道单元4至沉管位置,主拖轮51和副拖轮52负责管道单元4的方向拉力,防止管道单元4移动速度过快;
步骤四,先抛设大起重船61的前中心锚和小起重船62的前中心锚,再将大起重船61的吊钩和小起重船62的吊钩一一对应地吊住管道单元4上两个吊点的吊装钢丝绳上的吊具,然后拆除主拖轮51和副拖轮52与管道单元4的连接并撤离,完成交付起重船(见图10d)。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。