排海管道方案優(yōu)化案例

戴金鑄

山東電力建設(shè)第三工程有限公司 山東青島 266100

項(xiàng)目廠址位于孟加拉吉大港南部沿海地區(qū)，建設(shè)2×660MW超臨界燃煤電站，采用海水直流冷卻方式，脫硫采用海水曝氣脫硫。本工程取水采用明渠引水，明渠位于廠區(qū)西南側(cè)港池內(nèi)。排水采用遠(yuǎn)排方式，通過排海管道排入遠(yuǎn)海。本項(xiàng)目管道埋深范圍內(nèi)主要位于軟/ 中軟粉質(zhì)粘土層，褐灰色夾雜粘土質(zhì)粉砂和淤泥質(zhì)土，含有少量云母及腐爛的木材和有機(jī)物。地基承載力約為60-80kpa。

1 碳鋼管道干法施工分析

根據(jù)機(jī)組容量和設(shè)備參數(shù)要求排海管道設(shè)計(jì)總排水量60．54m3/s，最大工作水深為1% 高潮位并考慮2m 浪高，管道入海處平均敷土厚土4m，深海處平均覆土厚度2m，單根長約1650m。根據(jù)合同要求材質(zhì)為碳鋼管道，按照以上參數(shù)設(shè)計(jì)為2根DN4400 或4 根DN3500 的碳鋼管道能夠滿足要求。為此對(duì)碳鋼管道的施工結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行了分析，如下：

碳鋼管道考慮安裝焊接及防腐必須采用干法施工?？紤]管道長度以及排水口處的施工范圍，需要建設(shè)臨時(shí)圍堰長約3600m 左右。圍堰可以分淺水段和深水段2 部分。圍堰全部采用吹填沙袋，沙袋外側(cè)用挖掘機(jī)開挖原土護(hù)坡即可止水，一側(cè)圍堰兼作為施工通道使用，滿足吊車安裝管道的需要。臨時(shí)圍堰閉合后，方可進(jìn)行內(nèi)側(cè)管道基槽的開挖，基槽開挖邊坡按照地質(zhì)勘探報(bào)告為1：2．5 左右，基槽底高程-4．15 至-9．1m。在實(shí)際開挖過程中需密切監(jiān)測邊坡穩(wěn)定及滲流情況，需要采取局部加固或止水措施。地基處理處理后然后開始4 根管道（總共6600m）的同時(shí)安裝、焊接、防腐、回填，根據(jù)廠內(nèi)管道的施工效率和經(jīng)驗(yàn)，在資源充足，沒有其他影響的情況下，管道安裝（不包括管道制作）大約需要11 個(gè)月左右時(shí)間。項(xiàng)目所在地氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，每年6-10 月為雨季，年平均降雨量2850mm，4、5 月份為季風(fēng)季，每年可施工時(shí)間不到7個(gè)月，因此一個(gè)旱季不能完成施工，工期就滿足不了要求，同時(shí)在雨季也增加了很多不可控因素[1]。

2 三種材質(zhì)管道水上施工優(yōu)缺點(diǎn)分析及選擇

基于以上因素，不能考慮干法作業(yè)，要考慮水上作業(yè)才能滿足工程需要。水下作業(yè)碳鋼管道又存在著很大的弊端，管道采用焊接連接，水下焊接工作難度大；水下焊接焊口防腐不好處理；管道在嚴(yán)重的海水腐蝕環(huán)境中一般8-10 年即可腐蝕；

由于本工程排海管道排水管口徑大、排水量大、入海較遠(yuǎn)、管線較長、施工難度大、工程投資大，因此必須綜合考慮各方面因素，選擇適用于長距離排海水的管材，性能可靠、耐腐蝕性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理、適合水上施工、施工效率高、運(yùn)行安全、且使用壽命長的管材。根據(jù)以上要求，選出了HDPE 管道，玻璃鋼管道，下面分析這兩種管道與碳鋼管道的優(yōu)缺點(diǎn)以及水上施工的難易。具體見下表：

對(duì)三種管道從施工和設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了分析，另外還進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)和工期分析（由于篇幅有限，這里就不再對(duì)這兩方面進(jìn)行論述），綜合考慮以上因素，HDPE 管能更好地適用于本工程地質(zhì)特點(diǎn)，鑒于成本、運(yùn)輸及安裝等每臺(tái)機(jī)組采用2 根DN3000 的排水管更優(yōu)，最后在滿足工期，技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的情況下優(yōu)選出HDPE 管道。

3 HDPE 管道水上施工簡述

2 臺(tái) 機(jī) 共4 根DN3000 的HDPE 排 海 管 道， 每 根 長 約1650m，每根管線將在預(yù)制場地內(nèi)連接成大約200 米一段，浮拖就位后逐步下沉連為一體，并在排海主管末端安裝擴(kuò)散立管和鴨嘴閥。排水管道施工前先行開挖基槽，后進(jìn)行管道沉管作業(yè)?；劭傞L度約為1650 米，基于地質(zhì)狀況，均須挖除第一層軟土，暫定開挖深度為絕對(duì)高度：前段約1100m 均挖8m 深度，后段約550m均挖深度為6．5 米。坡比按1：2 開挖，HDPE 管道基槽底寬25m。末端排水口附近，由于要滿足管道標(biāo)高要求，出水管四周須疏浚至低于原海床面約2 米，形成排水洼地，該洼地疏浚放坡30m 范圍內(nèi)拋石防沖刷[2-3]。

特點(diǎn)碳鋼管道1. 管道采用焊接連接，焊接工作量大，且水下焊接工作難度大；2. 管道防腐費(fèi)用高，即使采用可靠的防腐外加陰極保護(hù)，在嚴(yán)重的海水腐蝕環(huán)境中一般8-10 年即可腐蝕；3. 水下焊接焊口防腐不好處理；4. 大口徑焊接鋼管易變性，必須設(shè)置剛性環(huán)增加剛度；5. 管道流阻大，增加循環(huán)水泵揚(yáng)程；6. 管道易滋生海生物（如海藻、海蠣子等），影響過流能力；7. 管道適應(yīng)地基變形能力差，需要做好地基及回填處理；8. 鋼板的運(yùn)輸費(fèi)用低；HDPE 管道1. 管道為柔性管道，環(huán)向、縱向變形能力強(qiáng)，韌性好，更能適應(yīng)地形變化及基礎(chǔ)的不均勻沉降；2. 地基承載力要求低。根據(jù)相應(yīng)施工規(guī)范要求，地基承載力要求≥60kpa，遠(yuǎn)低于一般水泥涵管、金屬管道等傳統(tǒng)管道要求的≥120kpa，就本工程來說，可以大大降低地基處理成本，節(jié)省土建投資；3. 電熔連接能夠做到零滲漏；4. 管道流阻小，能夠降低循環(huán)水泵供水揚(yáng)程；5. 耐腐蝕性能好，無需防腐；6. 管道光滑，防止海生物（如海藻、海蠣子等）滋生效果好；7. 耐磨性好，使用壽命長。8. 電熔連接安裝工程量小，效率高；9．采用岸上電熔連接，可以在岸上連續(xù)制作一段直管段，水下作業(yè)量少；10. 施工工期短，受惡劣天氣影響小。11. 后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低12. 直徑大，當(dāng)?shù)責(zé)o法生產(chǎn)，海運(yùn)運(yùn)費(fèi)高；玻璃鋼管道1. 玻璃鋼管結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定；2. 玻璃鋼管道具有優(yōu)良的強(qiáng)度性能3. 管道為承插，沿軸線角度變化最大不應(yīng)大于0.5°，適應(yīng)地形變化及基礎(chǔ)的不均勻沉降性能差，地基處理及回填要求高，質(zhì)量控制不好容易滲漏；4. 管道摩擦系數(shù)小、流阻小，水力條件好，能夠降低循環(huán)水泵供水揚(yáng)程；5. 耐腐蝕性能好，無需防腐，使用壽命長；6. 管道光滑，防止海生物（如海藻、海蠣子等）滋生附著效果好；7. 純的玻璃鋼管道管材比較貴，玻璃鋼夾砂管可以降低管材造價(jià)，但是夾砂管質(zhì)量難以控制，容易泄露，且泄露不易找到漏點(diǎn)。8. 直徑大，當(dāng)?shù)責(zé)o法生產(chǎn)，海運(yùn)費(fèi)高；9. 管道采用承插連接，每根的連接均需水下作業(yè)，水下作業(yè)量大。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)排海管道的特點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)的理解，結(jié)合現(xiàn)狀地形、地質(zhì)、水文等自然條件，在滿足管道的穩(wěn)定性及安全性的要求下，設(shè)計(jì)HDPE 管道方案能夠滿足循環(huán)水排放要求；在充分認(rèn)識(shí)本項(xiàng)目位于海漫灘的特殊性，海水腐蝕性、地基承載力不高，承受海浪侵襲的先天條件等，HDPE 管道方案能夠集中解決上述問題；在保證管道排水功能的前提下，減少工程建設(shè)難度，縮短施工工期，降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)；由于HDPE 管道有良好的耐腐蝕性，優(yōu)異的抗變形性能，具有抗震耐沉降優(yōu)勢(shì)，因此在運(yùn)營期間運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用大幅降低。通過本文的簡單論述，可以為其他工程在項(xiàng)目的可研階段提供參考，在施工階段提供借鑒。