CN113028143B - 一种海域管道连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种海域管道连接方法，先预制作业前海域管道的调整测量，水下调整待连接的两根对向设置的海域管道，使得两根海域管道的轴线重合且海域管道管端面之间预留有安装间隙，测量并获得该安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸，封堵抱箍的预制，根据获得的安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸制作用于将安装间隙封堵并实现两根对向设置的海域管道进行连接所设的封堵抱箍，该种海域管道连接方法能够提高海域管道接头处连接的施工效率，并且无需大型的起重船机设备，施工成本较低，管道连接的效果较好，对大直径海域管道接头的连接施工具有重大的实用价值和现实意义。

Description

一种海域管道连接方法
技术领域
本发明涉及海域管道连接施工技术领域，特别是一种海域管道连接方法。
背景技术
随着沿海工业园区经济的快速发展，配套的污水处理设施和排放管道也在同步进行建设，为了兼顾经济发展和环境保护的要求，降低污水处理的高昂经济成本，在不污染海洋的基础上充分利用海洋自身的净化功能，实现达标尾水的顺利排放，采用长距离的海域污水排放管道进行达标尾水的集中处理和排放，以减少污水处理的成本。在长距离的海域污水排放管道的路由设计过程中，不可避免的因为海域环境的影响需要设置转弯区域，而转弯区域无法采用管道铺设船直接进行铺设施工，需要对海域管道的转弯区域进行连接，对于大直径薄壁海域管道铺设施工工艺而言，在管道转弯段的连接处采用起重船将管道起吊到水面以上进行焊接连接，可能会因为转弯点处受力复杂和应力集中导致管道发生破坏或断裂，因此采用水面对接的连接风险较大；而目前针对大直径薄壁海域管道的海上连接采用的施工工艺主要是通过起重船和甲板驳将两头的管道接口吊出水面，转移至甲板驳上进行管道的对口和焊接施工，焊接完毕之后再将管道沉放至海域，但是海域管道的连接施工环境比较恶劣，海上作业环境复杂多变，要实现管道接头的顺利连接往往需要大型的起重船和甲板驳进行水上焊接连接，不仅施工效率不高，并且施工费用较多；
故针对现有的海域管道水上焊接连接的施工工艺效率较低，并且需要大型起重船和起吊作业，施工效率不高，施工费用较多的现状，需要一种方便快捷的海域管道接头的连接方式，同时能够减少施工成本并提高管道连接的施工效率的海域管道连接方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种实用性强、施工成本低、施工效率高的海域管道连接方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种海域管道连接方法，其步骤如下，
(1)连接组件的预制：
(1.1)预制作业前海域管道的调整测量：水下调整待连接的两根对向设置的海域管道，使得两根海域管道的轴线重合且海域管道管端面之间预留有安装间隙，测量并获得该安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸；
(1.2)封堵抱箍的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸制作用于将安装间隙封堵并实现两根对向设置的海域管道进行连接所设的封堵抱箍；
(1.3)哈夫节的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸制作用于对待连接的海域管道进行连接的哈夫节，哈夫节内周面预留有用于容纳提高哈夫节与海域管道连接性能的浆料所设的浆料填充空间，位于浆料填充空间外侧的哈夫节外周面上具有用于对浆料填充空间内灌注浆液所设的灌注孔；
(2)连接组件的输送定位：
(2.1)连接组件的输送定位：通过载具将预制完成的封堵抱箍和哈夫节运输至待安装海域内，位于载具首尾两端的GPS定位装置使得载具停驻在待连接海域管道轴线的上方；
(2.2)连接组件安装沟槽的挖掘：根据封堵抱箍和哈夫节的尺寸在海域管道管端面的下方进行连接组件沟槽的挖掘，挖掘后水下工作人员对连接组件沟槽进行测量校正，使其满足封堵抱箍和哈夫节的安装空间需求；
(3)连接组件的安装实施：
(3.1)封堵抱箍的安装：通过载具对封堵抱箍进行吊运并沉降至待连接海域管道的上方，将封堵抱箍安装在待连接的两根对向设置的海域管道管端面上，使得对向设置的两根待连接海域管道之间的安装间隙被封堵抱箍封堵，通过连接件对封堵抱箍进行紧固，即可完成封堵抱箍的安装；
(3.2)哈夫节的安装：在哈夫节与海域管道外周面接触的部分上设有可提高哈夫节和海域管道外周面连接后紧密性所设的密封组件，在哈夫节拼接端面上设有可提高哈夫结构连接稳定性所设的连接垫板，通过载具对哈夫节进行吊运并沉降至待连接海域管道的上方，再通过连接件将哈夫节安装在待连接的两根对向设置的海域管道外周面上，使得封堵抱箍位于哈夫节的浆料填充空间内，即可完成哈夫节的安装；
(3.3)连接组件中浆料的灌注：水下工作人员将载具上具有注浆漏斗的注浆管的一端连接至哈夫节上的灌注孔内，通过注浆漏斗向注浆管内注入浆料，浆料为水下聚合物树脂砂浆，直至水下聚合物树脂砂浆灌满浆料填充空间时停止注浆，通过连接件将可对灌注孔进行封闭的盲板紧固在灌注孔上，即可完成海域管道的连接作业。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(3)中，处于连接状态下的海域管道、封堵抱箍和哈夫节的轴线重合，处于安装状态下的封堵抱箍位于哈夫节的中部。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(1)中，当安装间隙大于60cm时，在待连接的两根海域管道的管端面之间设置有轴线与待连接的海域管道轴线重合的延长管，延长管的两端与待连接的海域管道的管端面通过所述的封堵抱箍连接。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(1.3)中，哈夫节为两个结构相同的呈中部贯通的半空心圆柱状结构设置的半哈夫节构成，半哈夫节的边缘具有若干可通过螺栓将两个半哈夫节紧固在一起所设的螺栓孔。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(2)中，通过载具上的气举式吸泥设备进行水下连接组件沟槽的挖掘，位于待连接海域管道管底位置的海床底泥由潜水员持水下高压水枪进行辅助冲吸。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(3.2)中，密封组件为安装在哈夫节与海域管道外周面接触的部分上的橡胶密封圈。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种海域管道连接方法，步骤(3.2)中，连接垫板为安装在哈夫节拼接端面上的橡胶垫板。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
(1)由封堵抱箍和哈夫节构成的连接组件进行海域管道的连接，可使得海域管道的连接在水下就可以进行，施工效率较高，施工工艺简单快捷；
(2)由封堵抱箍和哈夫节构成的连接组件进行海域管道的连接时，无需大型起重船和配套驳船，且无需进行水上钢管的焊接连接施工，施工成本较低；
(3)处于连接状态下的的封堵抱箍和哈夫节之间通过浆料填充进行进一步的连接固定，使得连接过后的海域管道连接质量较好，连接后的海域管道的接口的耐久性较高；
(4)因封堵抱箍和哈夫节的安装紧固均在水下进行，所以海域管道连接期间受到海域环境的影响程度较小，施工的安全性更高。
附图说明
图1为两根海域管道处于连接状态下的结构示意图；
图2为两根海域管道处于连接状态下的另一种结构示意图；
图3为处于连接状态下的哈夫节的左视结构示意图；
图4为哈夫节的主视结构示意图。
图中，1、海域管道；2、封堵抱箍；3、哈夫节；4、灌注孔；5、延长管；6、密封组件；7、连接垫板。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1—4，一种海域管道连接方法，其步骤如下，
(1)连接组件的预制：
(1.1)预制作业前海域管道的调整测量：水下调整待连接的两根对向设置的海域管道1，使得两根海域管道1的轴线重合且海域管道1管端面之间预留有安装间隙，测量并获得该安装间隙及待连接海域管道1的内径和外径尺寸；
(1.2)封堵抱箍的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道1的内径和外径尺寸制作用于将安装间隙封堵并实现两根对向设置的海域管道1进行连接所设的封堵抱箍2，封堵抱箍2为现有技术，其设计目的用于对两根待连接的海域管道1的接口端面之间的间隙进行封堵；
(1.3)哈夫节的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道1的内径和外径尺寸制作用于对待连接的海域管道1进行连接的哈夫节3，哈夫节3为现有技术，具体的，其由两个结构相同的中部贯通设置的半空心圆柱状体构成，其边缘具有螺栓孔，通过螺栓可将该哈夫节3压紧在海域管道1的外周面上，以此形成对两根海域管道1的端面进行紧固连接，哈夫节3内周面预留有用于容纳提高哈夫节3与海域管道1连接性能的浆料所设的浆料填充空间，位于浆料填充空间外侧的哈夫节3外周面上具有用于对浆料填充空间内灌注浆液所设的灌注孔4；
(2)连接组件的输送定位：
(2.1)连接组件的输送定位：通过载具例如运输船将预制完成的封堵抱箍2和哈夫节3运输至待安装海域内，位于载具首尾两端的GPS定位装置使得载具停驻在待连接海域管道1轴线的上方；
(2.2)连接组件安装沟槽的挖掘：根据封堵抱箍2和哈夫节3的尺寸在海域管道1管端面的下方进行连接组件沟槽的挖掘，可通过现有技术中的气举式吸泥设备对待连接的海域管道1接口下方的海床底泥进行抽吸挖掘，对于挖掘困难的部分潜水员可通过高压水枪进行辅助冲刷，挖掘后水下工作人员对连接组件沟槽进行测量校正，使其满足封堵抱箍2和哈夫节3的安装空间需求；
(3)连接组件的安装实施：
(3.1)封堵抱箍2的安装：通过载具对封堵抱箍2进行吊运并沉降至待连接海域管道1的上方，将封堵抱箍2安装在待连接的两根对向设置的海域管道1管端面上，使得对向设置的两根待连接海域管道1之间的安装间隙被封堵抱箍2封堵，通过连接件对封堵抱箍2进行紧固，即可完成封堵抱箍2的安装；
(3.2)哈夫节3的安装：在哈夫节3与海域管道1外周面接触的部分上设有可提高哈夫节3和海域管道1外周面连接后紧密性所设的密封组件6，在哈夫节3拼接端面上设有可提高哈夫结构连接稳定性所设的连接垫板7，通过载具对哈夫节3进行吊运并沉降至待连接海域管道1的上方，再通过连接件将哈夫节3安装在待连接的两根对向设置的海域管道1外周面上，使得封堵抱箍2位于哈夫节3的浆料填充空间内，即可完成哈夫节3的安装；
(3.3)连接组件中浆料的灌注：水下工作人员将载具上具有注浆漏斗的注浆管的一端连接至哈夫节3上的灌注孔4内，通过注浆漏斗向注浆管内注入浆料，通过灌注浆料可提高哈夫节3内周面和海域管道1外周面之间的连接耐久性和安全性，具体的，该浆料可根据使用需求适当调整树脂含量，位于海域管道1接口处的空间由封堵抱箍2进行封闭，防止浆料进入至海域管道1内部从而造成不必要的污染，浆料为水下聚合物树脂砂浆，直至水下聚合物树脂砂浆灌满浆料填充空间时停止注浆，通过连接件将可对灌注孔4进行封闭的盲板紧固在灌注孔4上，盲板为具有螺栓孔的钢板，其直径可为20cm，即可完成海域管道1的连接作业。
实施例2，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(3)中，处于连接状态下的海域管道1、封堵抱箍2和哈夫节3的轴线重合，处于安装状态下的封堵抱箍2位于哈夫节3的中部。
实施例3，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(1)中，当安装间隙大于60cm时，在待连接的两根海域管道1的管端面之间设置有轴线与待连接的海域管道1轴线重合的延长管5，延长管5的两端与待连接的海域管道1的管端面通过所述的封堵抱箍2连接。
实施例3中，由于海域管道在铺设时，其接口端的间隙即所述的安装间隙是很难改变或无法进行后期调节，而对于安装间隙过大的情况时，通过常规的封堵抱箍2或哈夫节3进行连接时，其连接覆盖面积过大，从而很难保证其正常的连接质量，故安装间隙大于60cm时，可增设延长管5，通过增设的延长管5可缩短所需连接覆盖的面积、也即是说增设延长管5后的所需连接覆盖的面积为延长管5的端部与待连接海域管道1的端面的面积，故仅需要将延长管5的端面与待连接的海域管道1的端面通过封堵抱箍2进行连接，再通过哈夫节3进行进一步连接即可，该手段可使得安装间隙大于60cm的两根海域管道1的端面之间的连接状态更稳定；
需要注意的是，增设延长管5的长度可根据使用需求自行定制例如30cm。
实施例4，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(1.3)中，哈夫节3为两个结构相同的呈中部贯通的半空心圆柱状结构设置的半哈夫节3构成，半哈夫节3的边缘具有若干可通过螺栓将两个半哈夫节3紧固在一起所设的螺栓孔。
实施例5，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(2)中，通过载具上的气举式吸泥设备进行水下连接组件沟槽的挖掘，位于待连接海域管道1管底位置的海床底泥由潜水员持水下高压水枪进行辅助冲吸。
实施例6，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(3.2)中，密封组件6为安装在哈夫节3与海域管道1外周面接触的部分上的橡胶密封圈。
实施例7，实施例1中任一所述的一种海域管道连接方法，步骤(3.2)中，连接垫板7为安装在哈夫节3拼接端面上的橡胶垫板。
该种海域管道1连接方法能够提高海域管道1接头处连接的施工效率，并且无需大型的起重船机设备，施工成本较低，管道连接的效果较好，对大直径海域管道1接头的连接施工具有重大的实用价值和现实意义。

Claims (7)

1.一种海域管道连接方法，其特征在于：其步骤如下，
(1)连接组件的预制：
(1.1)预制作业前海域管道的调整测量：水下调整待连接的两根对向设置的海域管道，使得两根海域管道的轴线重合且海域管道管端面之间预留有安装间隙，测量并获得该安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸；
(1.2)封堵抱箍的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸制作用于将安装间隙封堵并实现两根对向设置的海域管道进行连接所设的封堵抱箍；
(1.3)哈夫节的预制：根据获得的安装间隙及待连接海域管道的内径和外径尺寸制作用于对待连接的海域管道进行连接的哈夫节，哈夫节内周面预留有用于容纳提高哈夫节与海域管道连接性能的浆料所设的浆料填充空间，位于浆料填充空间外侧的哈夫节外周面上具有用于对浆料填充空间内灌注浆液所设的灌注孔；
(2)连接组件的输送定位：
(2.1)连接组件的输送定位：通过载具将预制完成的封堵抱箍和哈夫节运输至待安装海域内，位于载具首尾两端的GPS定位装置使得载具停驻在待连接海域管道轴线的上方；
(2.2)连接组件安装沟槽的挖掘：根据封堵抱箍和哈夫节的尺寸在海域管道管端面的下方进行连接组件沟槽的挖掘，挖掘后水下工作人员对连接组件沟槽进行测量校正，使其满足封堵抱箍和哈夫节的安装空间需求；
(3)连接组件的安装实施：
(3.1)封堵抱箍的安装：通过载具对封堵抱箍进行吊运并沉降至待连接海域管道的上方，将封堵抱箍安装在待连接的两根对向设置的海域管道管端面上，使得对向设置的两根待连接海域管道之间的安装间隙被封堵抱箍封堵，通过连接件对封堵抱箍进行紧固，即可完成封堵抱箍的安装；
(3.2)哈夫节的安装：在哈夫节与海域管道外周面接触的部分上设有可提高哈夫节和海域管道外周面连接后紧密性所设的密封组件，在哈夫节拼接端面上设有可提高哈夫结构连接稳定性所设的连接垫板，通过载具对哈夫节进行吊运并沉降至待连接海域管道的上方，再通过连接件将哈夫节安装在待连接的两根对向设置的海域管道外周面上，使得封堵抱箍位于哈夫节的浆料填充空间内，即可完成哈夫节的安装；
(3.3)连接组件中浆料的灌注：水下工作人员将载具上具有注浆漏斗的注浆管的一端连接至哈夫节上的灌注孔内，通过注浆漏斗向注浆管内注入浆料，浆料为水下聚合物树脂砂浆，直至水下聚合物树脂砂浆灌满浆料填充空间时停止注浆，通过连接件将可对灌注孔进行封闭的盲板紧固在灌注孔上，即可完成海域管道的连接作业。
2.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(3)中，处于连接状态下的海域管道、封堵抱箍和哈夫节的轴线重合，处于安装状态下的封堵抱箍位于哈夫节的中部。
3.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(1)中，当安装间隙大于60cm时，在待连接的两根海域管道的管端面之间设置有轴线与待连接的海域管道轴线重合的延长管，延长管的两端与待连接的海域管道的管端面通过所述的封堵抱箍连接。
4.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(1.3)中，哈夫节为两个结构相同的呈中部贯通的半空心圆柱状结构设置的半哈夫节构成，半哈夫节的边缘具有若干可通过螺栓将两个半哈夫节紧固在一起所设的螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(2)中，通过载具上的气举式吸泥设备进行水下连接组件沟槽的挖掘，位于待连接海域管道管底位置的海床底泥由潜水员持水下高压水枪进行辅助冲吸。
6.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(3.2)中，密封组件为安装在哈夫节与海域管道外周面接触的部分上的橡胶密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种海域管道连接方法，其特征在于：步骤(3.2)中，连接垫板为安装在哈夫节拼接端面上的橡胶垫板。
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