驳船绞锚在海洋管道后挖沟工程中的作用

李 明，黄 诚，王小东，高 睿，路小林

（中国石油管道局第六工程公司，天津 300272）

0 引言

JZ25-1S海洋管道后挖沟工程是中海油锦州项目的一部分，主要是将已经铺设完成的CEP至营口陆地的 14"外输海底管线采用后挖沟的方式进行埋设，从而达到对管线固定和保护的要求。驳船的合理绞锚关系着后挖沟施工过程中管道的破坏情况，更关系着后挖沟管道的有效成型，通过驳船操锚系统、后挖沟及水下成型时显示的合理结合，从而确定了驳船绞锚的先后顺序及具体的绞锚距离，确保了海底管道后挖沟机的准确行进，保证了海底管道的成型[1]。

1 后挖沟工程中的驳船绞锚

在海洋管道后挖沟工程中，绞锚工序至关重要，直接关系到挖沟机水下工作状态以及管道后挖沟的成型效果。

1.1 绞锚

所谓绞锚，就是指无动力大型驳船在采用锚系定位完成后，根据工程需要，通过收缩、松放锚缆的方式拉动驳船缓慢移动的方式[2]。

1.2 布锚方式

工程中，驳船的布锚方式基本都采用“八”字形布锚形式，即通过抛锚艇将驳船自身的定位锚缆呈“八”字形式分布在驳船两侧，从而有效保证驳船的稳定，并可通过锚缆的收缩、松放而使驳船缓慢沿路由移动，达到工程施工要求。

1.3 实际工程中的布锚及绞锚

JZ25-1S海洋管道后挖沟工程中，“神龙号”后挖沟机需要借助大型工程船进行整体定位，定位方式就是采用抛锚艇将驳船的八颗定位锚运至预定位置并在船体两侧呈“八”字形布置。随后利用驳船上的2500T浮吊起吊后挖沟机并下放至水中，下放过程中，开启挖沟机水下声纳系统扫测已铺管线的位置，中控室根据声纳所扫测的管线位置指挥浮吊调整挖沟机位置，使挖沟机准确的横跨于管线之上，从而完成挖沟机与驳船的整体组合，如图1所示。

图1 驳船和挖沟机组合布锚图

随着后挖沟机开沟的不断推进，管沟开挖深度和宽度达到设定要求后，需要向前移动，即可通过绞锚使驳船向前移动，从而拖动挖沟机行进。绞锚过程中，首先挖沟机工作中控室指挥人员根据挖沟成型状况通知驳船前后操锚指挥员（图2），通知其收放锚缆的长度，然后前后操锚指挥员再通知各自范围内的四名锚机手，待各个锚机手收到指令后，开动锚机，根据要求收缩、松放要求长度的锚缆，从而有效的牵动驳船与后挖沟机组合体向前移动。

图2 绞锚指令塔

2 驳船合理绞锚的实际作用

绞锚在海洋管道后挖沟工程中具有举足轻重的作用，不仅关系到后挖沟机本体顺利地沿着已铺管道开沟行进，同时也可有效的保证挖沟机本体不触碰管道，对其造成伤害。

2.1 保证后挖沟机沿管道路由行进

随着后挖沟机水下开沟的不断进行，现场需要绞锚使驳船向前移动，并带动挖沟机向前行进、挖沟。由于驳船在海中处于漂泊状态，而锚缆的拉力也各自不同，所以在绞锚移船过程中随时会由于驳船受力不均而造成其偏离管道路由。故在挖沟过程中必须严格根据锚缆控制电脑显示的锚缆受力及驳船位置时时调整各个锚缆的受力及长度，方能有效的保证驳船沿管道路由行进，进而保证后挖沟机本体不会触碰到管道[3]。

现场根据中控室驳船定位电脑显示屏显示的驳船位置确定“驳船+挖沟机”组合体与已铺管线的相对位置，调整锚缆，确保组合体保持横跨于管道的正上方并沿路由准确行进。

2.2 保证后挖沟机不会伤到管线

后挖沟机工作进行过程中，中控室指挥长时时注意挖沟机作业控制电脑显示屏显示的后挖沟机对中机构各部位对管线的压力（图3），控制挖沟机对管线的各个压力在设计允许范围之内。若挖沟施工过程中，挖沟机任何部位对管线的压力超过允许范围，控制电脑显示屏会及时发出报警信号，指挥长即可发出指令通知驳船锚机操作人员收放锚缆，调整组合体位置，使挖沟机对管线的压力缩小到允许范围内，避免挖沟机对管线的伤害[4]。

图3 挖沟机水下作业示意图

3 如何控制绞锚

现场中控室指挥长通过中控室声纳控制电脑显示屏适时观测海底管道后挖沟的沟形情况，待后挖沟沟形宽度和深度均达到业主、设计要求后，指挥长再进一步的查看驳船各个定位锚缆的长度以及锚系拉力。若锚缆长度及锚系拉力均在锚缆设计要求范围内时，指挥长下令锚机操作手收放锚缆，完成组合体移动要求。

3.1 管道成沟宽度和深度

工程现场中控室指挥长时时观测水下声纳通过脐带缆传输至电脑显示屏的相关数据，捕捉后挖沟机作业后的成沟宽度和深度图像，通过目测及电脑测量确定管沟的成型宽度和深度。

经过近段时间的实际工程施工表明，由中国石油管道局第六工程公司负责的海域地质主要为淤泥、沙土、粘性土及粉土等。实际操作中，挖沟机移动由驳船绞锚决定，故指挥长须时时根据地质变化调整驳船绞锚速度，从而有效的控制挖沟机行进速度，保证管沟的成型（表1）。

表1 不同土质类型绞锚挖沟一览表

绞锚速度必须根据表1中地质情况及挖沟方式调整绞锚速度，不能过快也不能过慢，绞锚过快会造成挖沟机挖沟未全部成型的状态下向前移动造成挖沟宽度和深度不能达到设计要求（图4）；绞锚过慢则会造成成沟过宽或过深，使已铺管道下沉量瞬时过大，造成管道变形量超过设计屈服挠度要求，造成破坏。

图4 挖沟机前后声纳扫测图

3.2 剩余锚缆长度和锚系受力

中控室指挥长通过驳船锚缆定位系统可以直接观测到各个锚缆的长度及锚系拉力，及时掌握锚缆及锚系的工作状态（图5）。锚缆的长度关系到驳船潜在的移动距离及定位的稳定性，锚缆过长或过短均会造成驳船定位不稳，产生晃动等危险因素。而驳船各个锚系拉力则直接体现了锚缆的受力情况，锚系受力过大可能造成锚缆破坏，受力过小则表明锚系不稳，影响驳船整体稳定性。

所以，指挥长必须时时关注锚缆工作长度及锚系受力情况，通过绞锚收放锚缆及时调整锚缆长度和锚系受力，确保锚缆长度和锚系受力均保持在设计允许范围内，保证驳船的稳定性。

图5 驳船锚缆布置及拉力图

4 结束语

无动力驳船的合理绞锚对目前普遍采用的无动力后挖沟机工作具有十分重要的作用，不仅可以为后挖沟机提供前行动力，同时也确保了后挖沟机工作中不会对已铺管线造成任何破坏。通过锚缆控制电脑显示屏时时捕捉相关驳船锚缆、锚系及后挖沟机工作数据，操锚手收放锚缆使驳船后挖沟机组合体工作稳定，顺利完成管道后挖沟工程。

[1]杨明华. 海洋油气管道工程[M]. 天津: 天津大学出版社, 2011: 112-117.

[2]陈刚. 海洋工程设计手册: 海上施工分册[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2013: 699-703.

[3]国防科学技术工业委员会. GB/T 4000-2005, 中国造船质量标准[S]. 2005 24-28.

[4]挪威船级社. GB 50470-2008, 海底管道系统规范[S].2000: 31-35.