围海造陆工程对海底管线的影响及防护方案的研究

王朋

摘 要：本次研究针对基于海底管线进行的围海造陆，吹填土在一定程度上会对海底管线靠近陆地部分的管线造成影响。当回填土的高度超高时，多方面因素影响可能会造成管道的损坏，从而造成严重的后果。本次研究通过对数据的计算及理论的分析，提出可行性方法以解决围海造陆过程当中线路的过载问题。

关键词：围海造陆；工程；海底管线；影响；防护方案

前言

由于现阶段国内外的研究多针对于对海底管线材质及使用时抗外界破坏因素能力展开，而没有有效的对原有管线的过载现象提出解决方案，本文将针对原有管线的维护展开研究，通过分析计算找到切实有效的解决办法。

1 研究背景

伴随社会的发展与进步，人口的增加及人类对陆地资源的迫切需求，大量的沿海城市开展围海造陆工程，由于工程量巨大以及施工要求较高的技术性，施工过程中无法避免对原有海底管线造成损坏。回填的不均匀可能造成的结果就是管道的部分结构承受的压力过大，当超过管道材料所承受的范围值时就会对管道造成损害。本文是对原有管线的过载现象提出解决方案。本次研究的结果将为围海造陆及原有海底管线的维护提供丰富的技术经验。

2 工程背景

2.1 吹填和管线位置

某城市现有的围海造陆工程范围内设置有渤西管线的铺置，是我国陆地近海中石油天然气开发的十分重要的一部分，分为三个主要的部分来进行施工和作业。堤坝总长度为6798.5m，这当中外部堤坝的总长度为2498.5m，内部隔离堤坝的总长度为3400m，堤坝顶部标示高度为+7m，水的深度为-2.5到-3.8m。吹填量为1300立方米。

2.2 施工区域内渤西管线概述

渤西管线是我国渤海油田供给内陆石油天然气的重要管线之一，内部结构是由石油输送管和天然气输送管所构成的。

2.3 围海造陆影响渤西管线

在渤西管线的围填工程施工之前，施工对于渤西管线造成的影响相对较小，只出现在管道顶部的过载现象，管道内外呈现出的是平衡的状态，并没有发生管线主体结构的变形及弯折现象，管道尚且能够正常使用且发挥作用。但是，在围填工程进行施工之后，原有管道上部分发生过载现象造成影响，从而使管道的受力情况和现有结构发生了不可复原的重大变化，由于这样的变化进而对原有管道造成两个方面的影响，一是管道上层覆盖填土压力增加直接造成管道的内部承受压力增加；二是原有管道部分位置的压力增加及管道周围填土的沉淀都能造成管道弯折连接处的变形，当压力超过管道所能承受的范围时，即造成了管道的损坏。

3 管线防护方案和计算方式

3.1 确认防护方案

针对原有管道的过载解决方案，存在管线完全不进行防护措施、管线全部线路进行防护措施及对部分的管线重点防护这三种情况。

（1）对于管线完全不采取防护措施，针对前文的论述，在现有管道不采取任何保护措施的前提下，通过软件及科学数据加以分析，当正常进行围海造陆的施工过程中，管线实际承受的压力已经大幅度超过管道所能承受的压力，这种情况必将带来严重的安全隐患及后果，因此，为了保证原有管线海下作业的安全进行，必须对现有管道进行有效的防护。

（2）在对管线全部线路进行保护措施的前提下，围海造陆的工程实施并没有或者十分小的程度上对管线造成影响，以保证管线在海下作业时的安全性。但是，由于管线线路过长，也面临着施工难度增加及工程预算过大的问题，因此，如何降低施工难度及有效的控制工程预算在此方案中是重要课题。

（3）对部分管线进行重点防护从上文論述的研究中表明，可以将施工过程中的压力进行逐级的分布到管线上，这样一来工程带来的过载压力就可以分解到每一阶段的管线上，这样的做法可以非常有效的防止管线因承受过载而造成损坏，进而有效的保护管线。

3.2 弹性地基梁概念

针对部分管线进行重点防护的方案，使用弹性地基梁的概念，结合施工过程中管道的实际情况，对现有管线的安全性加以分析。再者，弹性地基梁具有支点稳定、反作用力连续、对周围环境的要求较高等特点。

3.3 分析管线安全性

基于弹性地基梁的原理，针对管线可能发生的变形进行科学的计算，过载保护方案逐级的作用在渤西管线的内侧和外侧两部分，促使在施工过程中对原有管线的影响程度降至最低甚至没有影响，最大限度的保护原有管线，使得原有管线在海底的安全作业因为得到保护而正常的进行。

4 防护方案有限元探讨

依据上述文中所阐述的围海造陆施工实际情况和提出的管道保护方案，并且采用科学的计算方法加以计算研究，可以得出以下结论，分段式逐级分解管线所承受压力的解决方案，能够十分有效的减轻管线集中的承受压力现象，使整体管线所承受的压力减至最小，最大程度上预防管道发生变形及弯折现象。

5 实施防护方案

实施防护方案的具体措施是以木质桩为结构的施工和木桩顶部覆盖的木板结构的施工，采用现有的高科技施工作业平台，将挖掘机作为提抬木桩的主要施工工具及其他辅助工具互相配合下进行的施工作业，木质桩顶部的找平工作以及木桩顶部的木质盖板和梁的安装将采用机械人工相互辅助进行完成。在保护措施完成施工后，围海造陆的工程将逐步的展开，根据设备的实际监测，进行保护的海下管线可以正常进行输送工作没有出现损坏的现象，防护措施有效的进行工作，达到防护目的。

6 结束语

综上所述，针对渤海地区围海造陆对渤西管线造成的影响，通过科技及数据对实际情况进行分析，得到了如下的结论：一是对管道完全不进行防护措施和对管道全部线路进行防护措施皆是不可行的方案，而采用对部分重要线路进行防护，可以有效的降低管线所承受的压力。二是运用弹性地基梁的概念，经过科学的计算结果表明此方案可以有效的分解管线所承受的集中压力。三是经过实地的监测，采用保护方案的被保护的管路状态趋于稳定，能够正常的进行输送作业，表示所提出的研究方案能够切实有效的对海底管线进行防护措施。

参考文献

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