圍海造陸工程對海底管線的影響及防護方案的研究

王朋

摘 要：本次研究針對基于海底管線進行的圍海造陸，吹填土在一定程度上會對海底管線靠近陸地部分的管線造成影響。當回填土的高度超高時，多方面因素影響可能會造成管道的損壞，從而造成嚴重的后果。本次研究通過對數據的計算及理論的分析，提出可行性方法以解決圍海造陸過程當中線路的過載問題。

關鍵詞：圍海造陸；工程；海底管線；影響；防護方案

前言

由于現階段國內外的研究多針對于對海底管線材質及使用時抗外界破壞因素能力展開，而沒有有效的對原有管線的過載現象提出解決方案，本文將針對原有管線的維護展開研究，通過分析計算找到切實有效的解決辦法。

1 研究背景

伴隨社會的發展與進步，人口的增加及人類對陸地資源的迫切需求，大量的沿海城市開展圍海造陸工程，由于工程量巨大以及施工要求較高的技術性，施工過程中無法避免對原有海底管線造成損壞。回填的不均勻可能造成的結果就是管道的部分結構承受的壓力過大，當超過管道材料所承受的范圍值時就會對管道造成損害。本文是對原有管線的過載現象提出解決方案。本次研究的結果將為圍海造陸及原有海底管線的維護提供豐富的技術經驗。

2 工程背景

2.1 吹填和管線位置

某城市現有的圍海造陸工程范圍內設置有渤西管線的鋪置，是我國陸地近海中石油天然氣開發的十分重要的一部分，分為三個主要的部分來進行施工和作業。堤壩總長度為6798.5m，這當中外部堤壩的總長度為2498.5m，內部隔離堤壩的總長度為3400m，堤壩頂部標示高度為+7m，水的深度為-2.5到-3.8m。吹填量為1300立方米。

2.2 施工區域內渤西管線概述

渤西管線是我國渤海油田供給內陸石油天然氣的重要管線之一，內部結構是由石油輸送管和天然氣輸送管所構成的。

2.3 圍海造陸影響渤西管線

在渤西管線的圍填工程施工之前，施工對于渤西管線造成的影響相對較小，只出現在管道頂部的過載現象，管道內外呈現出的是平衡的狀態，并沒有發生管線主體結構的變形及彎折現象，管道尚且能夠正常使用且發揮作用。但是，在圍填工程進行施工之后，原有管道上部分發生過載現象造成影響，從而使管道的受力情況和現有結構發生了不可復原的重大變化，由于這樣的變化進而對原有管道造成兩個方面的影響，一是管道上層覆蓋填土壓力增加直接造成管道的內部承受壓力增加；二是原有管道部分位置的壓力增加及管道周圍填土的沉淀都能造成管道彎折連接處的變形，當壓力超過管道所能承受的范圍時，即造成了管道的損壞。

3 管線防護方案和計算方式

3.1 確認防護方案

針對原有管道的過載解決方案，存在管線完全不進行防護措施、管線全部線路進行防護措施及對部分的管線重點防護這三種情況。

（1）對于管線完全不采取防護措施，針對前文的論述，在現有管道不采取任何保護措施的前提下，通過軟件及科學數據加以分析，當正常進行圍海造陸的施工過程中，管線實際承受的壓力已經大幅度超過管道所能承受的壓力，這種情況必將帶來嚴重的安全隱患及后果，因此，為了保證原有管線海下作業的安全進行，必須對現有管道進行有效的防護。

（2）在對管線全部線路進行保護措施的前提下，圍海造陸的工程實施并沒有或者十分小的程度上對管線造成影響，以保證管線在海下作業時的安全性。但是，由于管線線路過長，也面臨著施工難度增加及工程預算過大的問題，因此，如何降低施工難度及有效的控制工程預算在此方案中是重要課題。

（3）對部分管線進行重點防護從上文論述的研究中表明，可以將施工過程中的壓力進行逐級的分布到管線上，這樣一來工程帶來的過載壓力就可以分解到每一階段的管線上，這樣的做法可以非常有效的防止管線因承受過載而造成損壞，進而有效的保護管線。

3.2 彈性地基梁概念

針對部分管線進行重點防護的方案，使用彈性地基梁的概念，結合施工過程中管道的實際情況，對現有管線的安全性加以分析。再者，彈性地基梁具有支點穩定、反作用力連續、對周圍環境的要求較高等特點。

3.3 分析管線安全性

基于彈性地基梁的原理，針對管線可能發生的變形進行科學的計算，過載保護方案逐級的作用在渤西管線的內側和外側兩部分，促使在施工過程中對原有管線的影響程度降至最低甚至沒有影響，最大限度的保護原有管線，使得原有管線在海底的安全作業因為得到保護而正常的進行。

4 防護方案有限元探討

依據上述文中所闡述的圍海造陸施工實際情況和提出的管道保護方案，并且采用科學的計算方法加以計算研究，可以得出以下結論，分段式逐級分解管線所承受壓力的解決方案，能夠十分有效的減輕管線集中的承受壓力現象，使整體管線所承受的壓力減至最小，最大程度上預防管道發生變形及彎折現象。

5 實施防護方案

實施防護方案的具體措施是以木質樁為結構的施工和木樁頂部覆蓋的木板結構的施工，采用現有的高科技施工作業平臺，將挖掘機作為提抬木樁的主要施工工具及其他輔助工具互相配合下進行的施工作業，木質樁頂部的找平工作以及木樁頂部的木質蓋板和梁的安裝將采用機械人工相互輔助進行完成。在保護措施完成施工后，圍海造陸的工程將逐步的展開，根據設備的實際監測，進行保護的海下管線可以正常進行輸送工作沒有出現損壞的現象，防護措施有效的進行工作，達到防護目的。

6 結束語

綜上所述，針對渤海地區圍海造陸對渤西管線造成的影響，通過科技及數據對實際情況進行分析，得到了如下的結論：一是對管道完全不進行防護措施和對管道全部線路進行防護措施皆是不可行的方案，而采用對部分重要線路進行防護，可以有效的降低管線所承受的壓力。二是運用彈性地基梁的概念，經過科學的計算結果表明此方案可以有效的分解管線所承受的集中壓力。三是經過實地的監測，采用保護方案的被保護的管路狀態趨于穩定，能夠正常的進行輸送作業，表示所提出的研究方案能夠切實有效的對海底管線進行防護措施。

參考文獻

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