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试论海底PE管道铺设施工技术

发表时间：2021/4/20 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：杨涛

[导读] 海底PE管道在世界各地已经广泛应用，显示了其突出的先进性和经济性。海底PE管道主要应用于污水排海管道、取水管道以及海上油气开采等有特殊要求的管道。

中石化胜利油建工程有限公司杨涛

摘要：海底PE管道在世界各地已经广泛应用，显示了其突出的先进性和经济性。海底PE管道主要应用于污水排海管道、取水管道以及海上油气开采等有特殊要求的管道。目前PE管道在我国沿海城市的污水排海和取水方面已经得到广泛应用。PE管道分为纯PE管和带钢丝网骨架的复合PE管两种，PE管管材的密度比海水小，即使带钢丝骨网架的PE管的密度也只有1150kg/m3，使得其在水流力和波浪力的作用下会轻易的漂浮起来。所以在施工中必须给PE管道增加混凝土配重块，以保证PE管在铺设中能够下沉，而且保证其在运行期间的坐底稳定性。
关键词：海底PE管道；管道铺设方法
        1海底PE管道铺设方法
        1.1陆地发射拖拉法
        这种方法主要针对于管道不是很长的情况，在陆地上设置发射轨道，将管端预制好以后，利用拖轮等船舶将管道拖拉至预先开好的管沟内，具体如图1所示。

        1.2铺管船法
        铺管船法是钢质海底管道铺设应用最广泛的一种方式，但是对于钢质管道一般采取S-Lay，J-Lay，R-Lay等方式，而对于PE管道来讲，由于其柔性较大，并且有配重层的限制，一般采用无张力铺管船进行施工。无张力铺管法主要适用于浅水、大口径、薄壁的海底钢质管道和PE管道的铺设，其主体思路是管道在铺设的过程中不需要张紧器，管道经由铺管船上的斜向发送轨道，再经过一段长距离的拖管架，被输送到海床表面，如图2所示。

        无张力铺管船法施工相对于陆地发射拖拉法来说，对于陆地场地、海底地形条件、海流等海况条件的要求相对较低一些，并且能够保持持续的长距离作业，因此无张力铺管船施工在海底PE管道施工中应用较为广泛，如舟山大陆饮水工程、三亚亚特兰蒂斯酒店取水工程等多个取水工程均采用了此种方法。
        2铺设PE管分析
        2.1铺管船甲板平面布置
        铺管船主要为铺设海底PE管道，其船舶甲板的平面布置如图3所示。

        如图3所示，200t扒杆主要用于托管架的吊装，储管区为36m长的预制管段，2台旋转液压吊进行管道以及配重块的吊装工作。在发射架的两端配置了配重块储存区，而在船尾部的发射架上，配置了类似张紧器的管道夹持器，在管道对口及热熔过程中，利用夹持器对管道进行张紧，保证对口及热熔的施工操作。
        2.2施工流程
        对于PE管的生产来说，由于其生产设备的特点，单根管长可以设置成需要的长度。如果是在海上运输，并且运输船舶具有足够长度的话，可以直接生产30～40m的管长；若采取陆地运输，那生产的单根管长只能是12m以内。虽然陆地运输的管长只有12m，但是施工前一般在运输到铺管船之前，将管段预制成30～40m，有的甚至达到了48m之长，可以节省海上施工的时间。
        3 海底 PE 管道施工质量控制
        3.1 PE 管材质量控制
        在采购主材过程中，应派技术人员全程驻厂进行 PE管生产进行监造，PE 管材生产之后应按照相关标准规范对检测项目逐一检测。如对于钢丝骨架型符合 PE 管，应按照《钢丝网骨架塑料复合管》（CJT198）的相关要求，做短期静液压、爆破强度、受压开裂稳定性、剥离强度以及管道接口抗拉强度等试验，并且所有检测项目必须合格。在管道出厂的运输过程中，不可避免的会有管体划伤现象发生，那么一般来讲，对于伤口深度小于等于2mm 的 PE 管，可以修补；而对于伤口深度大于 2mm的部分，必须采取切除处理。
        3.2 配重块的质量控制
        为保证 PE 管道在海底的稳定性，一般在 PE 管上配置配重块。配重块一般由上、下两块组成，可以做成圆形、正方形、星形等不同的形状。不同形状的配重块摩擦系数不同，摩擦系数越大的配重块可使管道在海床上的稳定性越来。而施工中，一般圆形结构的钢筋混凝土配重块尤为常见。配重块的制作应严格按照相关标准规范的要求，绝对不能产生混凝土表面蜂窝、麻面，钢筋保护层厚度不够，配重块地面与地面粘贴严重，纵向贯通裂纹，强度不达标等质量问题。
        3.3 焊接的质量控制
        管道接口焊接质量是该工程的最关键工序之一。因管道深埋于海底，一旦有接口破裂或渗漏的现象，问题部位查找修复困难，将造成惨重的损失。因此，对于钢丝网骨架的 PE 管来说，一般采用热熔对接、电熔套管，管侧勾缝 3 道防线。焊接质量控制的关键点：（1）应清除对接接口表面的氧化层才可以焊接；（2）严格控制错边高度，错边高度大于 2.2mm 为不合格；（3）加热板温度严格控制在 220℃ ±10℃；（4）翻遍高度的均匀性需控制在 5 ～ 9mm；（5）焊接完成后的外观检查，应无表面裂纹等质量问题。
        3.4 铺设过程质量控制
        铺设过程也应结合各工序的施工内容，注意质量的控制，主要有以下几个方面。首先，在施工前的预调查工序，应详细勘察海底管道铺设路由的地形地貌，识别出影响管道铺设的海底渔网、木桩、大块的突起或凹陷段。对发现的影响海底管道铺设的地段进行分别的处理，
        控制好影响管道铺设的问题。其次，在铺设过程中，应注意关注天气的影响，如果在风、浪、流条件较为恶劣的情况下，要能够判别是否影响施工作业，在天气预报中尤其注意台风，提前做好弃管及施工船舶撤离的准备。最后，在管道铺设到海床上之后，对于后挖沟的施工作
业区段，管道埋设应达到设计的要求，一般来讲一般区域海底管道管顶埋深 2m，航道段为 3m，在后挖沟施工中，应用声纳扫描沟槽，观看沟槽成型情况。
        4 结束语
        文章从海底 PE 管道的铺设方法开始研究，对比出铺管船施工法更加安全、快捷，从而对铺管船铺设 PE管道的施工进行研究，利用江苏神龙的工程项目铺管船，对铺管船铺设 PE 管道的施工方法、施工效率以及存在问题进行了分析，并对海底 PE 管道施工过程中需要注意的质量问题及控制措施进行描述，对海底 PE管道施工起到了一定的指导作用。
参考文献：
[1] 沈光. 大口径PE 管道海底敷埋施工设备的设计和应用[J].建筑施工,2009,31(10):904-906.