摘要：隨著海洋工程的日益發(fā)展，海底管道逐漸增多，由于海底管道受到外力破壞或自身原因造成內(nèi)部介質(zhì)泄露或管道變形，為防止海洋污染，保障海洋管道的正常運(yùn)行，需要對(duì)海底管道進(jìn)行安裝管卡，海底管道混凝土配重層破拆是海底管道安裝管卡前的關(guān)鍵步驟，也是非常困難的一步。 本文通過寧波輸油處冊(cè)鎮(zhèn)海底管道兩處變形缺陷修復(fù)項(xiàng)目，詳細(xì)闡述了利用高壓水混凝土破拆設(shè)備安全高效清理管道混凝土配中層的施工方法，可為以后類似搶維修工程順利實(shí)施提供有力技術(shù)保障。

主題詞：高壓水 混凝土配重層 破拆 潛水

隨著我國海底管道鋪設(shè)長度增加，以及管線服役年限的增長，海底管線維修量越來越大，因此對(duì)海底管線配重層的清理的需求越來越大，本文通過寧波輸油處冊(cè)鎮(zhèn)海底管道兩處變形缺陷修復(fù)項(xiàng)目，詳細(xì)闡述了利用高壓水混凝土破拆設(shè)備安全高效清理管道混凝土配中層的施工方法，可為以后類似搶維修工程順利實(shí)施提供有力技術(shù)保障。

1   管線變形點(diǎn)概況

冊(cè)子島-鎮(zhèn)海海底原油管線長約36.3公里，起點(diǎn)位于冊(cè)子島西側(cè)的大沙岱，終點(diǎn)位于北侖電廠二期工程灰壩（海塘）。海管直徑762mm（30英寸），為常溫管線，沿線水深0-22m。冊(cè)鎮(zhèn)管道全線檢測中，發(fā)現(xiàn)kp25.4及kp19.7處出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形缺陷，變形量分別達(dá)到22%及12%。1#變形點(diǎn)（22%）施工區(qū)域位于西堠門航道中間位置；2#變形點(diǎn)（12%）施工區(qū)域距金塘大橋主航道東北方向300m左右。

下圖為1#變形點(diǎn)內(nèi)檢測變形點(diǎn)缺陷示意圖如下：

圖2.1-3 Kp25.4處變形點(diǎn)缺陷示意圖

為確保管線運(yùn)行安全，對(duì)冊(cè)鎮(zhèn)海底管道兩處變形點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)。需要采用高壓水混凝土破拆設(shè)備對(duì)變形點(diǎn)處混凝土配重層進(jìn)行清理，1#變形點(diǎn)位于西堠門航道內(nèi)，航道內(nèi)流速最大高達(dá)7節(jié)，平潮時(shí)間短，這要求設(shè)備的就位要快速而準(zhǔn)確。變形點(diǎn)處管線受到了極大的外力破壞，導(dǎo)致管線表面配重層部分脫落或翹邊，這樣混凝土配重層容易擋住設(shè)備噴頭的行走，給施工帶來極大的困難。因此，如何將設(shè)備快速就位且避免噴頭卡阻成為混凝土配重層是否順利破拆的關(guān)鍵。

2   總體破拆流程

管線開挖形成水下施工作業(yè)面后，由潛水員探摸缺陷具體情況，測量缺陷尺寸，了解管線初步的變形情況。結(jié)合管道內(nèi)檢測的缺陷點(diǎn)數(shù)據(jù)信息初步確定管線配重層清理范圍。為保證設(shè)備噴頭不被混凝土配重層的卡阻，采用切塊的方式將配重層分割開來，然后潛水員下水將鋼絲剪斷，最后利用鋼絲繩將配重層剝離鋼管本體。

1、首先用高壓水混凝土破拆設(shè)備將管子進(jìn)行如圖所示的形狀破拆，兩側(cè)與管線0點(diǎn)位置破拆寬度為40厘米，3點(diǎn)與9點(diǎn)位置破拆寬度為20厘米。

2、如圖破拆完畢后，潛水員將兩側(cè)環(huán)與0點(diǎn)位置的鋼絲剪斷。

3、由潛水員采用液壓擴(kuò)張器在0點(diǎn)位置將混凝土配重層向兩側(cè)擴(kuò)張，配重層邊緣翹起后用鋼絲繩套住配重層邊緣用吊機(jī)向兩邊拉，將混凝土配重層剝離管體。

2-1 混凝土配重層破拆區(qū)域示意圖

3    混凝土配重層破拆施工

3.1 設(shè)備介紹-高壓水混凝土破拆設(shè)備

圖3-1高壓混凝土破拆設(shè)備

液壓主機(jī)2套，主要參數(shù)：

額定工作壓力：1400BAR（1000BAR---1800BAR可調(diào)）；

外形尺寸：3200*2200*2400mm；

重量：1.8T

電磁定點(diǎn)工作行程：2M

成套系統(tǒng)設(shè)備的配置在充分考慮海管安全、現(xiàn)場作業(yè)人員和設(shè)備安全、環(huán)境安全的前提下，選用國際一流的康明斯柴油機(jī)組、JETSTREAM泵頭、PARKER高壓水管、STONEAGE旋轉(zhuǎn)槍頭、藍(lán)寶石槍嘴等核心部件，綜合國際上6家優(yōu)質(zhì)水下破拆工裝不同特點(diǎn)，以簡單穩(wěn)定、低能耗高效率為宗旨，針對(duì)冊(cè)鎮(zhèn)海域?qū)嶋H水文和海況，優(yōu)化組合量身定制了液力破拆專用成套系統(tǒng)。

3.2 設(shè)備陸上試驗(yàn)

在高壓水混凝土破拆設(shè)備現(xiàn)場施工前進(jìn)行陸上模擬試驗(yàn)，通過陸地測試調(diào)整工裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行參數(shù)和液力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，通過水下模擬實(shí)驗(yàn)確認(rèn)成套設(shè)備系統(tǒng)最佳破拆狀態(tài)的參數(shù)設(shè)置，以滿足破拆作業(yè)的各項(xiàng)要求。

3-2設(shè)備試驗(yàn)                                           3-3 陸上試驗(yàn)坑  

水下模擬實(shí)驗(yàn)在陸上定制水池（長6m*寬3m*深3.5m）中進(jìn)行，潛水組主要潛水員全程參與陸上水下模擬實(shí)驗(yàn)，通過零能見度的實(shí)操演練，充分熟悉水下破拆工裝的安裝、移位、檢查和解拆四個(gè)方面的動(dòng)作要領(lǐng)和操作流程，確保施工現(xiàn)場低能見度環(huán)境下的有效作業(yè)。

3.3 水下專用工裝的定點(diǎn)安裝

專用工裝單次定點(diǎn)作業(yè)范圍是360度圓周面，長度2000mm，超過2000mm需要進(jìn)行二次水下定位安裝。此工裝兩端是倒U型結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在輸油管線上的固定，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)鎖定支撐點(diǎn)確保與輸油管線的同軸度，中間部分是兩HALF型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可根據(jù)管線表面實(shí)際狀況調(diào)整設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行配重層破拆。專用工裝的定點(diǎn)安裝和解拆配有兩套方案。

下水安裝之前，在工作船甲板面將專用工裝液壓管線、高壓水管線及槍頭等安裝準(zhǔn)備就緒，兩half型執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開并保險(xiǎn)，2根末端載有固定器的鋼絲引繩從預(yù)緊收纜器放出，吊鉤滑環(huán)（一種在過程中固定在吊機(jī)鉤頭上的導(dǎo)向裝置）固定在吊機(jī)鉤頭上，根據(jù)現(xiàn)場水深同時(shí)釋放2根鋼絲至所需長度，然后打開專用工裝兩端的導(dǎo)向裝置將兩根鋼絲載入工裝。

水下定點(diǎn)安裝。待潛水條件具備（平潮期為佳），工裝的兩端分別安裝一個(gè)信標(biāo)，水上定位顯示工裝的位置與角度，潛水員持固定器下潛至作業(yè)區(qū)域，將固定器固定在輸油管作業(yè)段兩端。專用工裝開始起吊下水，隨鋼絲引繩到達(dá)作業(yè)區(qū)域，潛水員根據(jù)輸油管作業(yè)段軸向微調(diào)定位后通知水上鎖定工裝。解除吊運(yùn)鋼絲，卸載鋼絲引繩，保留固定器備用。完成定點(diǎn)安裝，潛水員上浮出水。

為滿足工裝正常運(yùn)轉(zhuǎn)，破拆作業(yè)海管徑向2米，軸向5米范圍是工裝運(yùn)轉(zhuǎn)的安全空間，即工裝定位作業(yè)點(diǎn)的海溝尺度不得小于軸向5米*徑向4米。

   3-4工裝就位                                 3-5 工裝定位顯示 

3.4 混凝土配重層破拆

根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，在整個(gè)工作面確認(rèn)槍頭行走安全。開啟高壓水機(jī)組，開始破拆。破拆過程中，槍頭每軸向海管破拆往返1次計(jì)數(shù)1次，每各位置往復(fù)破拆3次周向步進(jìn)1次，水上人員通過計(jì)數(shù)顯示和作業(yè)區(qū)域聲譜分析以及潛水員探摸進(jìn)行雙重檢測和定時(shí)檢查，直至按照方案區(qū)域表面清理完成。

水下工裝的破拆槍頭步進(jìn)距離為5cm，軸向總行程為2米，三次定位可完成破拆6米的工作。工裝定位完成后，槍頭自0位出發(fā)，沿軸向進(jìn)打擊破拆，破拆寬度為8cm，根據(jù)管面破拆和表面處理要求設(shè)定水壓和清理次數(shù)，單次軸向2米的行程一次破拆和清理完成。

3.5 工裝移位

表面清理完成后，槍頭恢復(fù)至0位（安全避碰、重心復(fù)位），水上設(shè)備停機(jī)后，作業(yè)船吊機(jī)鉤頭就位備用。潛水員下水做工裝水下移位準(zhǔn)備工作。待潛水員到位后，工裝液壓鎖解鎖，工裝懸浮后軸向移位至下一步工裝位置。直至如圖所示的區(qū)域全部破拆完畢。

3-6 工裝移位圖

3.6 潛水員剝離混凝土配重層

潛水員在每次平潮時(shí)下水用鋼絲鉗將兩側(cè)環(huán)與0點(diǎn)位置的鋼絲剪斷，鋼絲尖端后，用液壓鉗在0點(diǎn)位置將混凝土配重層向兩側(cè)擴(kuò)張，潛水員把楔子放到配重層與鋼管之間，用手錘敲擊楔子，使配重層一點(diǎn)點(diǎn)翹起，配重層邊緣剝離后，潛水員用鋼絲繩套住配重層，用吊機(jī)向旁邊拉鋼絲繩將配重層剝離管體。

3-7 剝離下的配重層

4  結(jié)束語

基于高壓水混凝土破拆設(shè)備的海底管道混凝土配重層破拆施工技術(shù)，已成功應(yīng)用于海況惡劣的杭州灣海域?qū)幉ㄝ斢吞巸?cè)鎮(zhèn)海底管道兩處變形缺陷修復(fù)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了高難度作業(yè)的常規(guī)化施工，在國內(nèi)首創(chuàng)了一套操作性強(qiáng)、效率高、風(fēng)險(xiǎn)低的在役海底管道混凝土破拆施工技術(shù)，可為今后類似搶修工程提供有力借鑒。

本文來源：期刊網(wǎng) 《工程管理前沿》2020年第29期