气囊在采用底拖法施工海底钢管中的应用

时间：2024-04-24

杜思访刘利

广东水电二局股份有限公司广东广州 511340

气囊在采用底拖法施工海底钢管中的应用

杜思访刘利

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底拖法不但对于风浪、潮流等影响有一定的适应能力，而且必要时可以中断作业，其所受损失在时间和经济损失上都比较小，因而其在近海岸、滩海以及河底管道铺设中应用广泛。对于钢制管道来说，在拖管过程中如何确保防腐层磨损而破坏是底拖法应用要解决的关键问题。本文依托湛江市鉴江供水南三河跨海段输水管道项目，重点阐述了气囊，即助浮气囊和助运气囊在底拖法施工中的应用，不但确保了防腐层的质量，而且大大降低了托管牵引力，在类似工程中具有推广和借鉴意义。

气囊；海底管道；底拖法

1.引言

随着我国海洋开发的迅速发展和跨流域调水需求不断提高，人们越来越重视管道运输在解决此类问题中所发挥的作用。管道运输是油气、淡水运输中最主要，同时也是最快捷、经济、可靠的方式，越来越多的海底管道工程从沿海大陆通向近岸岛屿和岛屿之间连接。根据海底管道输送的介质不同，海底管道的管材也趋向于多样化，有用于海底油气管道的高强度钢材外加混凝土配重；有用于输送淡水的常规Q235钢材外涂装防腐层；也有用于淡水或者污水输送的PE管道、玻璃钢管道和混凝土管道等。

底拖法虽然受海底坡度、地质条件的影响较大，但海底作业的适应性较强，遇大风浪时，可中断作业，以后再继续进行。但底拖法除了需用较完善的下水滑道和相应规模的陆上制管场外，还有两个关键问题要解决，一是由于海底土体与管道之间的摩擦力大，导致拖拉管道所需的牵引力要求很高；二是管道表面的防腐层在拖管过程中容易遭到磨损而破坏。

2.工程概况

南三河跨海段输水管道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分，采用两根DN1800钢制管道并行穿过南三河，沉管位置临近入海口，每根过河钢管水下部分长约1214m，两管中心间距为5m，管道布置近似U形，钢制管道壁厚22mm，水下埋深约14.6m。钢管内防腐采用符合饮用水卫生安全的环氧防腐材料特加强级，干膜厚度0.3mm；钢管外防腐采用厚浆型环氧煤沥青特加强级防腐（七油两布），干膜厚度≧0.6mm。本工程涉及的相关参数如下：

钢管直径：外径1844mm，内径1800mm；钢管壁厚：22mm；钢管外圆周周长：5793mm；钢管内圆周长：5655mm；钢管金属截面积：0.126m2；钢管充水量：2.5m3/m；每米钢管自重：989kg/m。

3.防腐磨损试验

3.1 防腐层磨损试验

3.1.1 试验目标

模拟拖管工况，通过现场试验的方式，观测检验防腐层在拖管过程中的磨损情况。

3.1.2 检验标准

在沙地里模拟拖管工况拖拽后，检测防腐层的破损情况。

3.1.3 试验方法：

（1）试验环境：现场沙地。

（2）试验样本：采用同样材质的8mm厚钢板，按照施工用管道的弧度（直径1.8m）弯制，弧线长度为1.6m，钢板长度为10m。该钢板的防腐处理采用施工用钢管的防腐处理方法，即七油两布。

（3）试验方式：把试验样本在沙地里钢管来回拖拽200m。

3.1.4 观测

检查防腐层的破损情况。

3.1 .5 试验结果分析

（1）试验结果

拖拽距离 50m 100m 150m 200m破损状况无破损无破损无破损无破损

试验钢管拖拽200m后，经有资质的检测单位检测，防腐层厚度、粘结力等各项指标均满足设计要求。

（2）陆上牵引工况

由于管道在发射架上通过气囊滚动，其滚动摩擦系数远小于试验情况下的滑动摩擦系数，且气囊具有柔性，故在该工况下防腐层不会遭到破坏。

（3）水下牵引工况

由于水下拖管采取半悬浮状态下拖管，通过在钢制管道上按照预定方案绑扎特制的气囊，使得水下管道负浮力仅为管道重力的10%，同时水下拖管采用增加浮力来摆脱水下土壤对钢管的附着力，由于水下的摩擦系数小于实验情况，钢管与水下基槽的接触面与实验情况基本一致，所以水下正常牵引工况的摩擦力小于实验情况。故在该工况下，管道的防腐层不会遭到破坏。