跨海引水管道敷设施工技术

张旭峰，于 洋（大连市供水有限公司长海供水分公司，辽宁 大连 116013）

跨海引水管道敷设施工技术

张旭峰，于 洋
（大连市供水有限公司长海供水分公司，辽宁 大连 116013）

文中主要介绍长海县跨海引水工程，所采用的钢丝网骨架PE管道在海上施工过程，并参考其它工程中不同输水管线的施工方法及工艺，根据现场实际施工情况加以改进，使采用的施工方法和技术达到安全、稳定且造价合理的施工效果。同时也介绍了所用的PE管焊接及试压，以及敷管船施工的方法。

跨海引水工程；PE管焊接；试压；敷管船

1　前言

大连长海县是一个海岛县。早期长海县所辖各岛均采用小水库、水井、雨水回收等方式来解决生产及生活用水。水源单一，水质安全难以保障等问题已严重影响岛上居民的健康。并且由于经济的飞速发展，岛上淡水需求量日益增加，原有的供水方式早已无法满足长海县发展的要求。因此，长海县跨海引水工程的建设势在必行。该跨海引水工程采用钢丝网骨架PE管，作为海底输水管线的管材，输水管线总长约60 km。

2　工程施工

2.1管道的焊接加工

钢丝网骨架PE管出厂长度50 m/根，通过海上船舶运到现场并存放在敷管船上，每条敷管船上可存放钢丝网骨架PE管150根。每次焊接2根，管道焊接按常规采用热熔对接和电熔套管连接。连接方法如下［1］：

1）对管材两端的表面及内壁进行打磨，去除表面氧化层。

2）将需要连接管材一端预套在电熔管件上。

3）用对接机将管材连接端进行热熔对接，计算好对接时间，在未完全冷却前将对接处翻边用铲刀清除。

4）待对接区域充分冷却后，手工预标示电熔管件最终安装位置，利用液压油缸将管件回推至焊缝标示位置。

5）电熔焊接时严密监控焊机的表现参数变化，与管件实际反应相结合，准确判断掌握焊接质量。

6）焊接完成后保持严格的工艺冷却时间，严禁在工艺冷却期间扰动管材或在管材上进行其它工序操作。

7）充分冷却后对电熔管件口端冷却区和电熔接线柱进行热吹风焊制密封处理，严防管件电热丝与外介质接触。

2.2管道压载块安装

压载块分为两个半圆环，根据管径不同各重165～240 kg，管道焊接好后在敷管船上安装压载块，间距1.0 m。

2.3管道的基槽开挖及管道铺设

管道的基槽开挖根据不同的水深，采用不同的基槽开挖设备。上、下岸段和潮差滩涂段采用挖沟机或者水陆两用挖沟机，低潮水位时进行开挖，局部滩涂落不出来时，可采用石渣铺一条临时施工道路，挖泥设备座在临时施工道路上挖槽。

深水段挖泥根据地勘部门提供的钻孔资料，均可由敷管船来完成，对潮差滩涂段和深海段连接处挖泥可用小型挖泥船完成。

该工程依靠敷管船来进行海底管道的敷设，敷管船长80.5 m，宽16.8 m，型深4.35 m。敷管船上配备管道敷设系统和埋设系统。其中，管道敷设系统包括储管区、锚泊系统、管道发射架、焊接平台、DGPS全球定位系统、托管架等设备和装置；管道埋设系统包括管道埋设机、高压水供应系统、水下空气吸泥系统及管道埋深水下监测系统。为了便于各船的控制和指挥，在船上还配有集中指挥室。

在海底管道的施工采用边敷边埋的施工工艺。在管道敷埋施工过程中，以5 m/min左右的速度进行敷埋，从而保证海底管道的敷埋深度。为了便于控制，施工船采用锚机拖曳预设钢缆前进的方式进行管道敷埋施工。

施工速度：正常情况下每日平均施工长度约200～300 m。根据当地海况，每日施工速度有所变化。

在敷管托架头部下方安装2组高压水力冲挖机组，第一组高压水力冲挖机组有6只高压水枪头，第二组高压水力冲挖机组配有4只水枪头。第一组冲挖机组主要以高压水流冲击淤泥、粉细砂、淤泥质粘土覆盖层，利用高压水流破碎、冲挖泥层，利用局部高压旋流，冲挖走泥砂、淤泥，形成初步沟槽；第二组冲挖机组在管道沉入沟槽前再次冲挖沟槽，利用高压水冲散淤泥及细砂，使海床上管线位置的淤泥、细砂液化、翻腾、扩散漂流，形成一定深度的沟槽。根据调节冲挖机的水压力及水枪头的冲挖方向，可控制沟槽的深度、宽度，达到设计要求。形成沟槽的同时，在淤泥、细砂沉淀前，及时移动船位，已接好的管道在灌水重量及配重块的压载下，沉入沟槽底部，局部欠挖及回淤泥土用高压水流再次冲挖，保证沟槽开挖深度。

水力开沟设备主要参数如下：

高压泵两台，功率30 kW；各冲挖机组水枪头工作压力为2.1 MPa。

第一台配备6只高压水枪头，第二组配备4只高压水枪头。

淤泥质海床铺管速度：15m/min；

粉质砂、粉质粘土铺管速度：10 m/min；

粉质粘土夹砾砂层铺管速度：5 m/min。

沟槽开挖控制。原始海床测量：按300m一个检验批控制，每20 m设置一个检测点，在铺管前，按每300 m轴线长度进行一次原始海床高程测量，测量采用GPS全球定位系统控制的测深仪，针对实测海床数据，绘出纵断面图，并按每20 m一个断面测绘出横断面图。

在铺管施工前将预先测绘的原始海床高程数据输入测量手簿中，并按设计断面要求计算出开挖沟槽底高程，在铺管开挖进程中，GPS测深仪及时跟进测量沟槽深度，确保沟槽底高程满足设计管道开挖深度要求。

在敷管托架头部安装一只电子测深感应器，通过固定在托架上的数据线，将冲挖过程中的沟底高程数据及时传输至敷管船上的中控室，进行数据处理，计算出实际挖深。敷管作业人员根据测量数据，及时调整水力冲挖机的压力及冲挖枪头方向，控制冲挖槽深。

管道入沟后，用测深仪沿实际管线测量，按每300 m设置一个检验批，每20 m设置一个测点，测量控制原始记录、实测横、纵断面图及时整理、收集，采集实际测量数据，并将实测数据与预先测量的原始海床数据绘制在一张纵断面图中，可进行对比分析，掌握原始海床与挖沟后相对高差，并与设计断面对比，确保管顶埋深满足设计要求。

管道的埋设采用与敷管船配套的驳船，驳船上配备起重吊机，管道埋设完成后及时进行填埋和安放进口铝锌合金钢丝石笼网箱或钢筋混凝土箱涵压顶。

2.4管道的水压试验

由于杏树屯—广鹿岛段跨海管线较长，结合有关规范及与业主、监理协商，确定进行分段试验，第一次水压试验管道安装至1 000 m长度时进行；第二次水压试验：管道安装至8 000 m长度时进行；第三次水压试验：管道安装至杏树屯终点时进行。

施工期间，管线每敷设1 000 m，即进行自检式水压试验。自检式水压试验将试验压力维持在1.25 MPa，稳压15 min，无压降；再稳压到1.0 MPa，24 h无压降，即为合格。

水压试验压力为设计工作压力的1.25倍，且不小于0.8 MPa。经设计确认本工程工作压力为1.0 MPa，水压试验压力为 1.25 MPa。

管道水压试验分预试验阶段与主试验阶段两个阶段进行。

预试验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定［2］：1）将试压管道内的水压降至大气压，并持续60 min，且不允许空气不进入管道。

2）缓慢地将管道内水压升至试验压力并稳压30 min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。检查管道接口、配件等处有无渗漏现象。当有渗漏现象时应中止试压，并查明原因采取相应措施后重新组织试压。

3）升压次序：

第一次加压，升压至试验压力的30%，排气泄压；

第二次加压，升压至试验压力的70%，排气泄压；

第三次加压，升压至试验压力。

主试验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定［3］：

停止注水补压，稳定15 min；当15 min后压力下降不超过0.02 MPa时，将试验压力降至工作压力并保持观测24 h，进行外观检查若无漏水现象，则水压试验合格。

试压的人员应保持完整的试压记录。在试压结束后，由业主、监理和施工单位共同签字认可。

3　结论

目前有关海底管道的敷设工程较少，能够采纳的施工案例稀缺。该工程参考了不同输水管线的施工方法及工艺，根据现场实际施工情况加以改良，力求达到最安全稳定且造价合理的施工效果。

［1］黄国雄，林国华，林剑辉.钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管在跨海供水工程中的应用［J］.水利科技，2008，02：41-42+51.

［2］谢宁珂，马海彦，彭勃，李艳.饮水安全工程PE管道施工技术的应用［J］.河南水利与南水北调，2013，18：22-23.

［3］李海.不同材质给水管道水压试验方法的研究与应用［J］.水利水电施工，2013，03：80-82.

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