運(yùn)濤

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300459）

1 海底管道懸空治理方法

針對(duì)海底管道存在的懸空問(wèn)題，本文對(duì)各種懸空治理方法進(jìn)?行分析。

1.1 拋填砂袋法

先在懸空管道及其周圍一定范圍內(nèi)（主要指立管周圍明顯的海底沖刷坑內(nèi)）拋填施工前已備好的砂袋，在拋填砂袋的過(guò)程中，由潛水員對(duì)砂袋進(jìn)行整理，保證懸空立管底部填滿砂袋，以支撐管道；然后在管道上面繼續(xù)堆放砂袋，使管道的埋深達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2 土工布法

先在懸空管道及其周圍一定范圍內(nèi)（主要指立管周圍明顯的海底沖刷坑內(nèi)）拋填施工前已備好的砂袋，在拋填砂袋的過(guò)程中潛水員對(duì)砂袋進(jìn)行整理，保證懸空立管底部填滿砂袋，以支撐管道，并將懸空管道按照設(shè)計(jì)要求埋好。然后，在砂袋上鋪好土工布。最后，再次拋砂袋在土工布上，潛水員對(duì)拋下的砂袋進(jìn)行整理，確保砂袋很好地放置于土工布上方。該方法中，土工布依靠壓在上面的砂袋重力進(jìn)行就位，且因土工布不具備促淤作用，在海流的長(zhǎng)期沖刷下，土工布被破壞的概率較大，管道有再次形成懸空的可能。

1.3 撓性軟管跨接法

在立管與水平管之間跨接一定長(zhǎng)度（一般25～30m）的撓性軟管，撓性軟管與兩端鋼管采用法蘭連接。因?yàn)檐浌芫哂袚闲?，在鋪設(shè)時(shí)可隨地形的變化而變化，不會(huì)產(chǎn)生懸空現(xiàn)象，且經(jīng)過(guò)破壞試驗(yàn)驗(yàn)證，撓性軟管具有很好的抵抗疲勞破壞的特性，排除了在管道運(yùn)行過(guò)程中由于振動(dòng)等原因產(chǎn)生疲勞，以致破壞的可能。

1.4 水下支撐固定法

沿海底懸空管道設(shè)水下短樁，為懸空管道提供支承支架，縮短管道懸空長(zhǎng)度，以減小橫向和縱向振動(dòng)幅度，達(dá)到對(duì)管道懸空的治理。

2 海底管道注漿氣囊懸空處理技術(shù)

結(jié)合國(guó)內(nèi)深水領(lǐng)域使用注漿氣囊處理海管交叉點(diǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)研究討論一項(xiàng)新的海底管道懸空治理技術(shù)——注漿氣囊懸空處理技術(shù)。

注漿氣囊在深水海底管道交叉點(diǎn)處理方面的成功應(yīng)用，其具備的水下施工時(shí)間短、自適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便、凝結(jié)后水下穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，鑒于此，嘗試選用注漿氣囊作為懸空處理的新方法，并對(duì)技術(shù)本身的穩(wěn)定性、技術(shù)特點(diǎn)、施工處理工藝進(jìn)行分析，又將該項(xiàng)技術(shù)與其他常規(guī)懸空處理技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)比較。

2.1 注漿氣囊懸空處理方式

注漿氣囊懸空處理方式包括常規(guī)土質(zhì)氣囊形式、沙土及大懸空氣囊形式和電纜護(hù)管懸空3 種形式，如圖1 所示。

圖1 注漿氣囊懸空處理方式

2.2 作用機(jī)理

根據(jù)海底管道路由后調(diào)查的結(jié)果，海床土壤資料及海底水流沖刷的速度，計(jì)算出氣囊的尺寸、設(shè)計(jì)壓力，制訂出材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式來(lái)滿足各種不同工況的懸空問(wèn)題。注漿后的氣囊頂端隨著管體形狀逐漸凝結(jié)，緊密貼合，為懸空管道提供支承，縮短管道懸空長(zhǎng)度，以減小橫向和縱向振動(dòng)幅度，達(dá)到對(duì)管道懸空的治理。

2.3 注漿氣囊懸空處理技術(shù)的特點(diǎn)

注漿氣囊懸空處理技術(shù)具有如下特征：

1）采用注漿氣囊為柔性材料，可隨海底地況變形，適應(yīng)性較強(qiáng)，注漿氣囊斷面形狀可為圓形、矩形或其他需要的形狀；

2）抵抗意外風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)，不易被二次破壞；

3）氣囊兼容性好，支撐高度可在氣囊高度范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)以滿足懸空高度（考慮到氣囊后期沉降和注漿不會(huì)注滿的情況，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定所用氣囊的高度）；

4）氣囊質(zhì)量輕，便于水下操作，施工工期較短；

5）氣囊緩沖性較好，對(duì)于海底管道特別是輸氣管道安全尤為有利（氣囊注漿不會(huì)注滿，只注漿到懸空高度，接觸并包裹管道，不會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生較大作用力）。

2.4 注漿氣囊懸空處理施工工藝

2.4.1 氣囊準(zhǔn)備

氣囊主體材質(zhì)：橡膠或HDPE（具有較好的耐海水腐蝕性能）。

特殊點(diǎn)：在氣囊上通過(guò)膠粘方式埋設(shè)吊點(diǎn)，方便安裝。

注漿口：注漿閥設(shè)置在氣囊側(cè)面低點(diǎn)，放氣閥設(shè)置在相對(duì)側(cè)高點(diǎn)。

氣囊尺寸：考慮到氣囊后期沉降和注漿不會(huì)注滿的情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定所用氣囊的高度，氣囊的寬度和長(zhǎng)度要保證氣囊在注漿過(guò)程中不會(huì)傾覆，并能提供較好支撐。

2.4.2 氣囊安裝

氣囊安裝工序包括：（1）施工船舶拋錨就位；（2）潛水員攜帶照明及拍攝設(shè)備下水探摸懸空情況，確定氣囊綁扎位置，并做標(biāo)記；（3）潛水員攜帶成卷的氣囊下水，氣囊邊緣帶有配重，氣囊在標(biāo)記位置展開(kāi)并用吊帶將氣囊與海管固定；（4）連接注漿管道，注漿速度為10m3/h，注漿過(guò)程潛水員觀察氣囊狀態(tài)；（5）船上注漿工作人員記錄注漿量。注漿完成后等待水泥凝固后，對(duì)已處理的懸空點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)拍照記錄，檢測(cè)注漿氣囊最終安裝效果，記錄懸空點(diǎn)位置及處理方式。記錄完成后，對(duì)固定吊帶進(jìn)行拆除。

2.5 注漿氣囊懸空處理適用范圍

注漿氣囊懸空處理的適用范圍包括：（1）適合懸空位置海域環(huán)境比較惡劣，不利于潛水員長(zhǎng)期水下作業(yè)；（2）懸空處理原材料需求量大；（3）懸空位置容易產(chǎn)生二次沖刷；（4）懸空處理位置上方障礙物不利于使用大型船舶作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，海底沖刷及其沖刷保護(hù)、控制技術(shù)一直是各國(guó)海洋工程領(lǐng)域需解決的重要研究課題之一。采用注漿氣囊的辦法來(lái)處理海底管道的懸空問(wèn)題，可有效縮短水下潛水員的工作時(shí)間，提高海上作業(yè)效率，能夠適應(yīng)懸空位置的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式。