甬台温大荆溪沉管施工技术方案.doc

甬台温天然气和成品油管道工程
E标段线路施工工程

大开挖河流水下沉管穿越技术措施

编制：

审核：

批准：

中国石油天然气第一建设公司
甬台温管道工程项目经理部
2013年03月3日
目录
一、工程概况： 1
二、施工程序 1
三、施工工期 7
四、HSE管理措施 7

一、工程概况：
本工程是甬台温天然气和成品油管道并行E标段，根据实际施工工期要求和河流的深度、宽度及河道地质情况，确定采用过河管线沟槽大开挖作业，管道在岸上组焊后拖运过河并沉放到位并稳管的施工方案。（沉管穿越段见下表）：
序号
河流名称
沉管长度（m）
河床下管顶埋深（m）
压重袋数量（个）
1
大荆溪北支穿越
658.2
-5米
329
2
大荆溪南支穿越
392.8
-5米
196
二、施工程序
测量放线
管沟开挖
漂管就位
注水沉管
沟槽找平
施工准备
护岸及地貌恢复
管沟测量
回 填
参数计算
管段预制
连 头
通球排水
开挖发送沟
（1）工艺参数计算
①每米管道在空气中的重量G0

G0=G气+G防
式中：G气——每米裸钢管在空气中重量
G防——每米防腐层的重量
②管道因水流动而产生的上浮力Py

Py=CyDhγBV2/（2g）
式中：Cy——取决于管子表面粗糙度和水流态的系数，一般取0.6；
Dh——每米长度管道在水流方向的投影面积；
γB——穿越水域中水的重度N/m3
V——近管道流层水的流速m/s
g——重力加速度m/s2
③水流对管道产生的水平推力PX
PX= CCDhγBV2/（2g）
式中：CX——阻力系数，取决于管子表面粗糙度和水的流态，一般取0.8；
④管材的静水浮力PA
PA=γBV
⑤管道在动水中的净浮力FB
FB= PA+ Py－G0
由此计算出管径为813mm，壁厚为14.2mm的管段在动水（V取1m/s）中的净浮力FB=7302.5N，故将管段两端封闭后，即可进行漂管就位。
（2）施工准备
先到有关部门办理水上、水下作业施工许可证，然后在穿越点上下游各200m处设置安全警示标志（警示牌、警示灯）。
（3）测量放线
根据设计图纸放出管道中心线，并且测出管道纵向变坡点。水下管沟开挖前先用标杆在管道中心线上每隔1m测量一次水深数据，并在河流两岸设置河底管沟中心标志杆，以便控制管沟开挖范围与方向。通过控制桩将高程引至河流两岸高地，各设一水准点以便对管沟的开挖深度进行测量。

河流
河岸
河岸

管沟
水准点
水准点
中心标志杆
中心标志杆

（4）水下挖沟作业
管道基槽开挖拟采用两栖式挖泥船进行。挖泥船采用沿着沟槽轴线从发送道位置开始逐步往对岸施工,并且为了防止河内淤泥向已挖沟槽内滑入，采用二次清理沟槽。平面控制采用在岸上建立交会标选用性能优良的六分仪交会定位，控制挖泥船的船位。在导流槽边缘用竹竿打桩定位，本工程的施工定位至关重要，对此我们采用“激光测距仪、GPS和导标”三结合的方法开展施工平面控制，确保施工质量控制。平面位置控制，由挖泥船参照中心导标和岸上架设经纬仪导向结合。能够确保管道基槽轴线的准确。深度控制，挖泥船上操作人员根据水位变化随时调整开挖深度，确保基槽平整度控制在规定范围内，当班水手用测绳随时复测挖深情况。开挖时要把稳慢移，根据挖泥导标和水尺记录，确保基槽轴线准确、槽底平整。基槽开挖时，要有专人对已挖基槽进行自检，基槽轴线、宽度、深度、平整度、坡比应本符合设计要求，并记录备查。挖出的河底淤泥和弃土用货船运至事先划定的堆土区。管沟深度要超挖0.5米，以抵消回淤、塌方的影响。发送沟、接收沟在靠近河流处按图纸设计坡度修成缓坡。基槽开挖完成后，及时通知业主及监理工程师进行验收，提供完整的基槽施工验收资料，验收合格后方可进行下一工序施工。

2
4
6
8
10
12
（5）水下管沟测量
管沟挖成后用标杆沿管道中心线每隔1m测一次断面深度。标高测量时应以两岸的水准控制点为准，而不能以水面为基准，因为水面波动将引起测量误差。测量完成后，绘制管沟沟底曲线和设计图纸进行对比，对于不合格部位采用牵引重铁水下刮平或高压水枪冲扫的方法来找平沟底，确保管线沟底就位时不会悬空。
（6）管段预制
根据预制场地大小和河流穿越点实际情况，合理确定漂管管段长度，并且使布管中心线距离管线中心5m以上。在开挖水下管沟之前预制好漂管管段，确保焊接、防腐都已合格后，
在管段两端安装盲板、注水阀和排气阀，以便漂管、沉管。管段预制完成后采用沟上气囊侧推方法使管段下沟。气囊侧推前要仔细检查地面和管沟侧壁是否有石块等坚硬锋利的物品存在，以免下沟时划伤防腐层。
（7）开挖发送沟和接收沟
在河岸两侧管线中心线上开挖发送沟和接收沟，管沟按照设计埋深进行开挖，河流两岸各预留5m不挖通，然后每10m测量一次沟深，符合要求后再挖通河水，以便引入河水漂管。挖沟过程中的弃土堆放在管沟一侧。发送沟和接收沟漂管完成后将作为正式管沟。
（8）漂管就位
准备工作做好后，可进行钢管拖运沉放，漂管前与当地有关部门联系，封锁航道或水道，以保证施工顺利进行。采用旋桨式流速仪测量漂管处水流流速，要在主河道中心沿深度方向每隔1m测量一次流速，以便计算水流产生的水平推力PX。拖运过程中，应随时根据水流方向控制管段在水中的浮运状态，管道浮运时易受水流的作用，使管道易发生弯曲变形，在施工前计算好管道允许的弯曲半径、极限矢高，在浮运时对其弯曲矢高进行跟踪观测，并及时沟通各拖运机械施工人员，做好相应调整。拖运时除选择合适的气象等因素外，务必应注意缓速拖运，尽可能使管段直线浮运。拖运管段的控制缆点应根据管段受力计算数据布置，使管段在浮运过程中受力均匀。
管段沉放作业时，应控制好管段的形态及应力，管段的应力应控制在120Mpa以内。
在陆上经纬仪和测距仪的控制下，通过定位缆与卷扬机调整管段位置，使管道与管道安装轴线和安装位置准确吻合。管道位置调整正确完后，即可打开管两端的进水阀和排气阀，近岸端进水，排放口一端排气，控制缆控制管段自然进水，此时管段要保持好适当的位置形态，使管段在一端进水时另一端排气顺畅，防气阻和水和水锤的产生。在管道下沉过程中，起重船主要控制管道形态。下沉过程中务必控制下沉速度，同时各施工人员应相互协调，使管道均匀下沉，使管道受力控制在容许范围内。此时陆上经纬仪不断复核管道的轴线位置，以确保管道能准确就们。管段下沉完成，潜水员应检查整条管道的贴泥情况，对局部架空、高起点进行铺填和冲吸泥处理，保证管段贴泥，受力良好。如发现特殊问题，及时与指挥人员联系，研究处理方法。若水下检查未发现不良现象，即可完成本管段沉放工作。
注水阀
排气阀
注水泵
盲板
盲板
注水后
注水前
在管道沉放过程及前后应做好以下各事项：
水下管道的安装要求及误差应严格执行规范。
沉放时受力、挠度等应根据计算数据严格控制，保证其在容 许范围内。
管段沉放时，必须考虑气象等影响，并制订有遇不良突发事 件详细措施。
自然进水时要密切配合，防止气阻产生下沉困难甚至沉管失败。
沉管到位后，应立即进行稳管，即进行水下土方回填。
（9）稳管、抽水、回填及地貌恢复
穿河管段漂管就位后，然后开始缓慢注水沉管。沉管就位后用挖泥船或挖掘机安装平衡压袋（根据图纸要求），并且将发送沟和接收沟与河道的接口处填死，抽干发送沟和接收沟内的水，然后回填一层原土至管顶，接着安装光缆套管，最后再抛投一层袋装土压在上面，上层其余部分回填原土。将两岸的堤坝恢复、夯实，对于永久性护岸采用围堰方法修筑。水下管沟回填施工采用挖泥船和运泥船进行，整个回填的次序是先回填水下管段，然后回填两岸部分。
（10）通球排水、连头
当管段沉管就位后，将发送沟和接收沟与河道的入口处筑坝堵死，把沟内存水抽干，接着通球排水，然后与两岸管线进行沟下连头。
（11）水下管沟开挖尺寸
依据《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY/T 4079-95中第3.5.1条中规定：
河底管沟的沟底宽度和边坡尺寸应根据土壤性质、水流速度、开挖深度和施工方法等因素确定或根据试挖资料确定，在无试验条件和资料的情况下，可参照下表确定沟底宽度和边坡数据。
沟底管沟尺寸
土壤名称
沟底最小宽度（m）
管沟边坡
水下开挖/围堰开挖
水下开挖/围堰开挖
沟深<2.5m
沟深≥2.5m
淤泥、粉砂、细砂
D+4/D+2
1:4/1:3.5
1:6/1:5
亚细砂、中砂、粗砂
D+4/D+3
1:3.5/1:3
1:5/1:4
砂土
D+3/D+2
1:2.5/1:2.5
1:4/1:3
粘土
D+3/D+2
1:2/1:2
1:3/1:2
岩土
D+2/D+2
1:0.5/1:0.5
1:1/1:1
注:1、如遇流砂、沟底宽度和边坡数据，应根据施工方案另行确定；
2、D为管子外径（包括防腐层或保温层厚度）。
(12)河坝恢复施工方案
管线穿越敷设完成后，应对码头和护岸堤坝按照原结构恢复原貌。
三、施工工期
天
数
工
序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
测量放线

扫线、平整场地

布管

管段预制

开挖发送、接收沟

水下成沟

管线漂管

注水沉管

通球排水

连头

护坡及地貌恢复

四、HSE管理措施
（1）漂管作业时，在河流上下游设置警示物（警戒灯、警戒牌），派专人值守。
（2）密切注意天气预报和天气情况，并经常与当地气象部门取得联系，提前掌握天气情况。
（3）平时应与基地和医院保持联系，施工现场必须留有值班车，随时处于待命。
（4）严格执行劳保用品穿戴制度，奖罚分明。
（5）开挖时对耕地要生熟土分层堆放，保证复耕的要求。
（6）开挖时，详细了解地下构筑物，快挖到时改用人工开挖。
（7）在靠近道路、建筑物、构筑物开挖管沟时，应设明显的标志，夜间施工应有红灯等照明装置作为警戒、警告。
（8）人工开挖时，管沟上放置横担，或用机械拉管。防止滚管事故的发生。
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