LNG接收站海水取排水设施施工分析.pdf

11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8LNG接收站海水取排水设施施工分析 谭毅峰 张庆亮 李杭 中海工程建设总局有限公司 摘 要：LNG接收站进行天然气的气化传输，需要消耗大量的水资源和电能，利用海水热量可以实现LNG的加热气化，可以在一定程度上实现能源节约。这一过程需要取排水设施将进行海水的循环利用，因此海水取排水设施施工至关重要，决定着海水能否顺利取排，让LNG实现气化，从而进行传输。为促使海水取排水设施发挥出关键作用，本文以盐城市滨海县滨海港区海水取排水工程为例，通过文献法和经验法，对取排水设施施工展开了详细分析，以供参考。关键词：LNG接收站；海水取排水设施；施工LNG接收站海水取排水设施关系着天然气的气化传输，必须注重施工质量的提高，以保证取排水设施可以稳定施工1。本工程涉及的取排水设施施工主要包括基槽挖泥、钢管桩运输和沉桩施工、基槽抛石、取排水头和桩帽的运输、取排水头和桩帽的安装施工、垫层碎石及管座施工、沉管安装以及回填施工几个环节，每个环节都有应当予以重视，以此来保证工程质量。下文首先对工程进行了简单介绍，然后对各个施工环节进行详细论述。1.工程概述本工程为盐城市滨海县滨海港区海水取排水设施，利用海水热量对LNG进行加热气化，从而实现气化传输。工程的取水口和排水口均位于已建南防波堤和新建防波挡砂堤之间新建港池内，取水泵站和循环水连接井位于陆域接收站范围内，取排水构筑物采用沉井工艺并作为顶管工作井，分别通过两根取排水钢顶管穿越防潮大堤，分别与取水头、海上排水沉管相连，排水沉管与排水头相连实现系统取排水循环，具体位置如图1所示。在本工程中，取水泵站和排水循环水连接井均采用沉井法施工，其中取水泵站的平面尺寸为36.2m49.75m，刃脚底标高为-12.88m，池顶部标高+6.3m，池底标高-8.98m，沉井壁厚1.6m，底板厚度1.6m，隔墙厚度1m，取水泵站混凝土强度等级Ca40W8。排水循环水连 接 井的平面尺寸为16m10.9m，刃脚底标高为-6.9m，刃脚长度2.3m，井顶部标高+6.3m，井底标高-3.4m，净深9.4m，沉井壁厚1.2m，底板厚度1.2m，混凝土强度等级Ca40W8。取水管为两根D285628mm的钢管，由陆域泵房沉井穿过防潮大堤连接到海上取水头，两根钢管顶管段长度分别为299米和306米，钢管壁厚28mm。排水管为两根D2652的钢管，钢管壁厚26mm。2.LNG接收站海水取排水设施施工分析2.1基槽挖泥基槽挖泥是海水取排水设施施图1 港区海水取排水设施位置图工的首要环节，需要利用抓斗挖泥船进行施工。本工程的基槽开挖施工采用的是9m的抓斗挖泥船挖泥，可以实现1000吨泥驳运输。在进行挖泥施工之前，需要做好充分的准备工作，主要包括测量定位、施工图纸的绘制审核以及放样等工作，同时与相关部门和人员进行沟通、报验，办理海上施工许可证。施工前先将整个开挖区域及分段分条的挖槽位置坐标和设计挖深输入DGPS的定位定深系统，按定位仪显示位置布锚。完成相关准备工作，并检查合格后，可以进行基槽挖泥施工。施工中主要是进行取水头和排水头的基槽挖泥，其中取水头基槽底长37.8m，底宽16.6m，坡比1:3，设计开挖底标高为-14.0m。绞吸船开挖后平均泥层开挖66学术ACADEMIC11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8厚度约1.5 m；排水头基槽底长37.6m，底宽16.6m，坡比1:3，设计开挖底标高为-9.8m。为提高施工质量和效率，基槽开挖时挖泥船沿长度方向分层、分条施工，这种方式可以实现流水作业，在一定程度上缩短了施工时间2。2.2钢管桩运输和沉桩施工完成取水头和排水头的基槽开挖施工后，需要进行钢管桩的沉桩施工。在施工之前，需要进行钢管桩运输。作为取排水设施的重要做出部分，钢管桩质量十分重要，因此需要委托专业厂家加工，购买成品钢管桩施工。钢管桩加工完成并经出厂验收合格后，用一定吨位的驳船将其运输至沉桩现场。同时，在装船及运输过程中，需要采取相关措施保护钢管桩不受损，轻吊轻放，避免强烈碰撞，导致钢管桩在运输的过程中发生损坏，影响沉桩施工。钢管桩运输到沉桩现场后，开始沉桩施工。首先，需要进行沉桩施工的测量。由于本工程为海上作业，与陆地施工相比，有着更高的要求，传统的测量仪器难以达到施工标准，因此需要利用高精度的测量仪器，同时需要配备专业性较强、经验丰富的测量人员。测量仪器配备如表1所示。为提高测量定位的精度，可以采用GPS系统进行沉桩测量定位、放样。测量定位过程中，需要对测量基线反复校核，参考之前的测量数据，对打桩系统的GPS基站反复校核，同时采用全站仪对打桩船上的GPS进行校核，对导向架及送桩器安装施工采用全站仪测量。其次是水上沉桩施工。钢管桩通过浮吊船进行水上沉桩，沉桩船在已开挖完成的基槽中抛锚定位，移船至装有钢管桩的方驳前，用起重船的吊钩将钢管桩吊起，再通过竖桩、进龙口、夹桩等程序将钢管桩固定到龙口中，在仪器的测量下移船至沉桩位置，经确认位置无误后下桩沉桩。沉桩过程主要包括船机就位、吊装、立桩、插桩、振动下沉等步骤。在沉桩过程中，利用陆域测量仪器跟踪测量，确保钢管桩的垂直4。当桩顶接近设计高程时减小吊钩的松放速度，当桩顶到达设计高程时立即停锤，以防超打。再次测量桩顶高程及桩的位置，无误后松开液压夹，吊起锤体及钢送桩。2.3基槽抛石基槽抛石的作用是为了整平基础以及扩散应力。在进行基槽品抛石的过程中，可以利用自航甲板驳+挖机抛填施工。利用自航甲板驳运石，甲板驳上配置挖机进行抛石。抛石前自航甲板船采用GPS进行定位，抛石过程中随时采用水砣进行水深测量，以进行抛石厚度控制。抛石前派潜水员下水对桩顶进行封堵，防止抛石施工时，抛填的块石落入桩内。详细抛石施工过程如下：首先是石料的运输。石料来源由方驳或深舱驳运至施工现场，根据施工段实际情况配运输船。石料的质量、级配必须符合设计要求，保证抛石质量。其次是利用GPS系统进行船舶的定位，控制室的电脑上能够看到抛石船的位置和各种控制参数，根据抛石船的相对位置和设计施工图纸的作业位置精确定位。最后是抛石前的测深。抛石前复测基槽底标高，确认基槽标高符合设计要求。完成基槽抛石后，应进行基床整平施工，该过程由潜水员下水人工整平基床，基床整平时重点整平水下混凝土模板框位置的基床。2.4取排水头和桩帽的运输取排水头和桩帽等钢结构是取排水设施中的重要设备，由专业工厂进行加工制作，利用平板驳运输到施工现场5。本工程共加工制作了四个取排水头，为了让取排水头与框模仅进行一次安装，同时减少现场的焊接工作量，决定在加工厂完成框模的分片加工后，直接将框模拼装焊接固结于取排水头底梁上，使取排水头与框模形成一个整体，方便吊装。框模与取排水头固结，仪器名称型号数量精度GPSSPS8553静态及快速静态精度：平面(3mm+0.1ppm)；高程(3.5mm0.4ppm)RTK定位精度：平面(0.8cm1ppm)高程(1.5cm1ppm)水准仪DSZ212mm/km塔尺5米2/表1 测量仪器配备图2 框模与取排水头焊接示意图珠江水运 2023 166711mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8将框模四角的斜撑焊接于取排水头的底梁上，同时在框模每边的中间位置正对取排水头的底梁处焊接20#槽钢连接取排水头底梁及框模竖向角钢，框模与取排水头焊接位置如图2所示。2.5取排水头和桩帽的安装施工首先是桩帽的安装施工，桩帽运输到施工现场后，采用浮吊逐个吊装，吊装时由测量人员在浮吊上测量定位，通过浮吊的锚缆移动浮吊定位找到安装桩帽的位置，缓慢下沟将桩帽放入水中，潜水员水下配合将桩帽安装到桩顶上，桩帽安装到桩顶后，潜水员在桩帽开孔对应的位置上水下切割在钢管桩上开孔，开好孔后穿上螺栓杆，上好螺帽，完成桩帽的安装。其次是取排水头的安装施工，桩帽安装完成，检查验收合格后即可开始安装取排水头，采用250吨浮吊吊装入水，潜水员水下安装螺栓连接取排水头底梁与桩帽顶板，固定取排水头。具体安装过程如下：一是船舶驻位。开始安装前浮吊移船就位，通过GPS辅助，将浮吊吊钩初步定位到取排水头的设计位置，抛锚艇抛锚，之后将运输船开到浮吊正前方抛锚停船。二是取排水头的起吊。浮吊通过锚缆调整位置使吊钩正对着待安装的取排水头，放下吊钩，作业人员通过爬梯上到取排水头顶部，用起吊钢丝绳将浮吊吊钩与吊钩吊耳连接，检查连接稳固后，作业人员下到驳船上，切割焊接工将固定取排水头底梁的U形卡切割，解除对取排水头的约束，起重指挥工指挥浮吊缓慢起钩，将取排水头吊起，取排水头离开驳船甲板约50cm时，暂停起钩检查取排水头、钢丝绳、浮吊吊臂等情况，确认安全后，起吊指挥工指挥浮吊继续起钩将取排水头吊离运输船，运输船离开施工区域抛锚停泊。三是取排水头下放安装。测量人员通过固定在吊杆端头部的GPS指挥浮吊收放缆绳，将取排水头移到安装位置上方，指挥人员指挥浮吊缓慢放钩，将取排水头放入水中，并根据钢丝绳的下放长度计算取排水头下放的位置，待取排水头基本落地后，潜水员下水，检查取排水头与桩帽的对位情况。四是取排水头与桩帽连接。取排水头安放到预定位置后，潜水员以连接板孔为基准，通过水下切割，在桩帽顶板上开孔，穿螺栓连接取排水头底梁和桩帽。取排水头连接板和桩帽顶板开孔连接完成，并通过水下摄像检查合格后，方可解除起吊钢丝绳，移开浮吊安装下一个取排水头。五是水下混凝土的浇筑施工，取排水头安装固定并经检查验收合格后，浇筑水下混凝土包裹底梁，锚固取排水头。浇筑过程中，先固定浮吊，然后利用浮吊吊起大料斗浇筑。2.6垫层碎石及管座施工沉管底层需要铺设碎石，以提高其承载力，避免取排水设施出现沉降等不良情况。本工程沉管底铺设50cm厚粒径20-40mm的碎石垫层，并设置袋装砂管座，沟槽开挖完成，验收合格后开始施工碎石垫层及管座，碎石垫层施工采用自航驳船加挖机抛填施工工艺6。垫层碎石由自航甲板驳运石，甲板驳上配置挖机进行抛石。抛石前自航甲板船采用GPS进行定位，抛石过程中随时采用打水砣进行水深测量，以进行抛石厚度控制。抛石的过程中需要反复进行标高的检测，结合工程实际要求，及时补抛，直至完全合格后，潜水员下水进行刮平处理。完成垫层碎石施工后，可进行管座施工。海水取排水设施排水管道按12m一节制作安装，每节管道在距端头2m位置设置袋装砂管座。沙袋在砂石料场装袋，海运到达施工现场，通过GPS定位袋装砂位置，将沙袋抛入管座位置 ，潜水员水下整理安装管座。2.7沉管安装沉管安装主要包括三个步骤，一是管道的运输，二是测量定位，三是沉管施工。关于运输，由专业厂家加工生产，购买成品管道桩施工，管道出厂需进行验收，管道无质量问题，相关合格证明、质保书等质保资料齐全，利用深仓驳船水上运输至施工现场。关于测量定位，施工前在浮吊船舷两侧设置固定的测点，测量出浮吊扒杆在起吊角度下吊钩中心到固定测点连线的垂直距离，即为理论管道对正设计位置时，船舷上固定测点到管道轴线的距离，通过每节管道的设计坐标加上起吊角度下浮吊吊钩与浮吊上固定测点的距离计算出浮吊在精确安装管道时浮吊上固定测点的坐标。管道安装时在浮吊固定测点上设置两台GPS指挥浮吊移动定位安装位置。通过浮吊上的GPS粗略定位浮吊位置，之后抛锚船抛锚，浮吊的四个船锚抛完后，再通设置在浮吊固定测点上的GPS指挥收紧或放松锚缆准确定位管道安装位置。关于管道的安装施工，需要潜水员下水安装，潜水员通过对讲机指挥浮吊精确定位管道，同时检查调整袋装砂管座，保证袋装砂管座与管道接触紧密，起到支撑管道的作用。3.结束语综上所述，利用海水热量让LNG气化，可以实现资源的节约。海水取排水设施在这一过程中起到了关键性作用，因此需要注重取排水设施施工，保证施工设备、测量仪器的精密性，提高施工人员的专业性，采用现代化施工进行施工，以提高工程质量。参考文献：1冯道荣,刘元向,邓小明,等.LNG接收站利用电厂温排水的取排水方案探讨J.南方能源建设,2022,9(S1):36-42.2张国权,廉立虎,张慈珩.LNG接收站取水口设计及施工方案设计J.港工技术,2019,56(05):17-20.3刘涛,傅艳军,袁军.某滨海电厂取排水建(构)筑物地下结构防腐蚀分析J.能源研究与管理,2018(03):50-53.4张东铭,史晓东,王东,等.海水淡化厂取排水方式选择及设计要点研究J.现代工业经济和信息化,2017,7(24):31-33.5陈冠彪.Z核电项目取排水工程的项目决策分析D.厦门大学,2017.6张浩.湄洲湾电厂取排水海底基槽钻爆技术与振动控制研究D.武汉大学,2017.68学术ACADEMIC