深海尾水排放管道海上作業施工方法

楊俊甲 中交海洋建設開發有限公司

1.工程概況

本工程中，放流管道為重點施工內容，管道總長4704m，管徑分DNI200和DN900兩種，長φ2.0m，其中包含陸上部分1997m、水下順岸部分1765m、垂岸部分834m、擴散器108m。水下順岸放流管施工采用頂管法，從高位井開始，沿著與正北呈20°交角的方向穿堤，在距堤腳50m處延伸（要求與大堤呈平行的位置關系），最終到達基礎平臺處。管道為Q235B材質，具有較佳的防腐效果，具體布置見圖1。

2.施工現場的自然條件

管線敷設區域位于江海交界處，同時存在降水、海潮的影響，最大潮位可達到4.22m，漲潮、落潮的平均流向分別為295°、115°，漲潮、落潮的平均流速分別為1.03m/s、0.81m/s，年平均潮位2.22m，存在較明顯的落差。總體上，水域條件特殊，不利于施工作業的順利開展。

管槽開挖層以淤泥居多，局部存在淤泥質粘土夾粉砂，承載力偏低。沿工業區邊沿敷設管線時，得益于海堤較寬的特點，可以規劃大面積的臨時作業場地，用于堆放鋼管。由于海堤的西面有規模化的工業區，受空間的限制，因難以開辟縱深的施工場地；而相較之下，海堤外側分布有大面積的漫灘，且具備一定的地基承載力，可供施工所用，所以可于該處規劃鋼管組焊場地，以完成鋼管的前期加工作業。

3.海上管道施工流程及操作要點

3.1 工藝流程

具體工藝流程為：施工準備→管道起浮→拖運定位→管道海上對接→注水沉放→水下管段對接→水下管道與井部連接。

3.2 水下基槽開挖及基礎施工

3.2.1 基槽開挖

在基槽開挖前需落實準備工作，測量基槽軸線，并根據所得的結果繪制施工圖紙。以軸線為基準，在基槽的邊線處分別設置一對線標，于軸線處設置中心標，要求其具有發光的功能，以免在夜間出現無法清晰觀察的情況。基槽開挖所用設備為2艘2m3的抓斗式挖泥船，沿溝槽軸線有序施工；同時配備差分信標接收機和GPS裝置來精準確定船位，并根據實際情況采取控制措施，從而提高平面定位精度。

在導流槽邊緣處用竹竿打樁定位（合理選擇位置，不可對周邊的正常通航條件帶來影響）。定位采取的是“激光測距儀+GPS+導標”相結合的方法，以切實提高施工平面位置的準確性。根據管道基槽軸線的定位要求，參照中心導標和經緯儀，聯合定位。

根據深度控制要求，需在岸上建設觀察點，且隨著現場環境的變化，潮位每漲落0.1m時，均隨即告知挖泥船的工作人員，以便根據所掌握的水位情況動態調整開挖深度，從而全程保持信息高度暢通的狀態，盡可能減小基槽的平整度誤差。

開挖遵循的是“緩慢與勻速”的原則，需綜合考慮挖泥導標以及水尺記錄，靈活調整作業參數，保證基槽的軸線具有準確性、槽底具有穩定性與平整性。由于開挖期間會產生大量的土方，因此需在泥駁和拖輪的配合下將其轉至指定堆放點。在基槽開挖過程中，要安排專員檢查質量情況（如基槽的寬度、深度、平整度等），并詳細記錄各項信息。

3.2.2 砂墊層施工

施工船舶沿基槽前移，根據設計用量要求將材料拋填至基底上，用平整耙粗平；潛水員及時進入現場進行檢驗，明確砂墊層的坡度、平整度、寬度及厚度，再根據檢驗結果適當采取處理措施，直至砂墊層可滿足各項要求為止。

3.2.3 土工布基礎施工

排海管道L3730-L3930段采用的是水下土工碎石加強基礎，該設施以土工布和土工格柵為基礎材料而構成，上鋪砂、石墊層，構成穩定且完整的整體基礎結構。為保證鋪設施工質量，先在岸上設定鋪設邊線導標，用經緯儀復核，精細化調整偏差，確保鋪設的軸線和邊線均可滿足要求。鋪設施工應重視如下幾點：

（1）遵循連續性原則，接頭搭接處應滿足穩定性與平整性要求。

（2）嚴格控制片石夾砂墊層的施工質量，片石含量以70%為宜，級配均勻。

（3）對于土工布的進場檢驗，基本要求為質量≥350 g/m2，厚度≥3 mm，寬度達7.5 m，經向、緯向的伸長率分別為30%～80%、30%～60%，滲透系數（1.4～1.9）×10-2cm/s。

此外，諸如經向和緯向的抗拉強度等指標均要滿足要求，否則不可投入使用。

3.3 海上放流管施工

3.3.1 長管段下灘、下水

垂岸段、順岸段的下灘管段長度分別為942m、1765m（共包含兩段，即900m和865m）。管段的長度較大，線形要求較高，若缺乏有效的控制措施，則容易出現扭轉、局部變形等問題，甚至產生永久性缺陷。

對此，要將柔性管墊至高潮位以上，并于該處組織管道的拼接作業，從而巧妙地避開潮汐的影響，給管道組焊作業創設良好的條件；同時，依托于柔性管墊的可調作用，靈活控制管道，確保下水和下灘作業的安全性。

3.3.2 垂岸段鋼管沉放

圖1 管道鋪設平面示意圖

側向水流沖擊力易影響鋼管的正常沉放，出于安全層面的考慮，測得最大平潮流速取1.03m/s。在此條件下展開計算，求得管道的最大側向力，即350kN/m，以所得結果為參考，對管道采取固定措施，避免失穩。

從應用效果、施工便捷性等方面展開分析，最終選擇采用搭設φ 300 mm鋼管定位樁的方法，按40m的間距依次設置，打設深度為15m；此外，沿管道按2只/m的方式依次設置輕質浮子。

3.3.3 擋樁

沉管到位后，啟用打樁機，利用該裝置將擋樁打入指定的位置，并在期間加強控制，意確保擋樁可保持垂直的狀態。待擋樁達到設計標高位置后，安排潛水員檢查，若無誤則用錨鏈將擋樁與管道連接，從而切實提高其穩定性。

3.3.4 水下拋填

外海管段施工期間需采取水下拋填措施，材料為砂和碎石，利用土工布袋裝好，該袋分別注1/2容積的砂子，經吊裝后將其置于水中，由潛水員輔助逐層堆疊。加強對材料質量的控制，拋填砂袋過程中可利用探測儀測量，對于尺寸不合理或存在其它問題的斷面，則適度修整，直至其滿足要求為止。

砂袋拋填到位后，再拋填碎石袋，但在此之前需檢查砂袋表面，判斷其是否存在淤泥，若有較明顯的回淤現象，用高壓水槍清理，此后方可拋填碎石袋，使其逐層疊加。碎石采用的是非強風化石，規格為3cm～6cm，含泥量不超過5%，需保證級配良好。

3.3.5 順岸段沉放及安裝

根據前述分析，順岸段管道總長為1765m，共包含2個節段，按順序依次組裝。管段浮運至軸線位置后，拼接兩段管子，使其構成整體后再同步灌水下沉，此后安裝錨索式柔性基礎平臺，并利用鋼錨鏈將其與鋼錨樁穩定連接，構成完整的整體，以免出現失穩現象。

在前述基礎上，再派潛水員深入施工現場去做全面的水下檢查，具體需考慮到噴頭的安裝情況（該處的緊固螺栓是否具有穩定性、是否遺漏）、噴頭的使用情況（該裝置的出水量是否達標）等，若存在質量問題，則根據實際情況及時處理，并再次檢查，直至滿足要求為止。

4.結語

綜上所述，深海的海域環境復雜，于該處開展排海管道的安裝作業時難度較大，需兼顧地形、地質、氣候等多方面的條件；此外，還需考慮施工單位的技術水平以及工程質量要求來制定出完善的施工方案，并將其作為工作的依據，合理地配套材料、設備，組建專業的施工隊伍，施工人員攜手并進，從而將排海管道安裝到位。