摘要：湄洲灣跨海供水工程跨海段采用鋼絲網骨架塑料(聚乙烯) 復合管新型管材、鋪管船鋪管、后挖溝機挖溝等先進施工工藝， 通過熱熔對接和電熔套筒連接，恒張力、滑輪軌道及托管架放管，解決了鋼絲網骨架塑料復合管在海上連接、安裝過程中存在的接頭和應力控制的難題， 保證了工程質量和工期，節約了投資，取得了顯著的社會經濟效益。

1.管材選擇

湄洲灣跨海供水應急工程管線鋪設經過丘陵、淤泥、海底及海灘。管材比選遵循技術可行、經濟安全原則。陸地段采用鋼絲網增強聚乙烯復合管, 造價低, 質量穩定, 滲漏量少, 重量輕, 安裝方便, 可承受較大外力,能滿足管道運行要求?？绾６问强绾９┧目刂菩怨こ? 合理選用管材是確保整個工程質量的關鍵。對比鋼管、纏繞玻璃鋼管、SPE管,纖維玻璃鋼管海上施工難度大,接頭連接難以滿足本工程長距離和相應水深下的施工要求。鋼管造價高,在運行中易銹腐, 防腐難度大, 需定期維護。鋼絲網增強聚乙烯復合管（SRTP）作為一種新型管材,已在跨海工程中應用, 且投資省, 耐久性好, 零滲漏, 糙率小, 重量輕, 曲率大, 安裝方便, 抗拉強度大, 無須防腐, 接頭經廠家專業施工, 能滿足管網運行技術要求。根據海底輸水管道的運行要求, 經過專家綜合分析比較, 跨海段選用鋼絲網增強聚乙烯復合管。

2.技術方案

為克服鋼絲網增強聚乙烯復合管接頭安全隱患, 采用17m的管道, 以減少接頭數量; 在施工作業船舶上安裝連接時, 采用熱熔對接和電熔套筒雙保險連接工藝, 以滿足海底管道施工要求, 確保工程質量和工期。根據海上作業需要和鋼絲網增強聚乙烯復合管允許的最小彎曲半徑, 在施工作業船上制作專用發射架, 把長17m的鋼絲網增強聚乙烯復合管吊裝在發射架的軌道上組裝配管塊。在專用的工作臺上連接S管, 通過恒張力和反弧段托管架控制拉應力,緩慢把安裝好的鋼絲網增強聚乙烯復合管發射到海床上。通過“后挖法”將SRCP 管埋設在海底, 吹沙回填。根據不同海床地質條件, 采用網絡石籠、磨袋混凝土壓載, 保護海底管道安全。

3　施工工藝

海上鋪管采用“鋪管船”, 鋪管船只尺度為L6115m×B2118m×D5m,托管架長40m, 最大鋪設角度35°。鋪管時, 先將加工好的SRTP 管(17m/條)運到鋪管船,再在鋪管船上進行每條管的熱熔對接和電熔套筒連接;SRTP管道每隔112m安裝一組耐海水腐蝕的混泥土壓重塊, 重120kg 左右;然后通過絞移鋪管船使管道下水。采用“后挖溝機”進行后挖溝作業, 先采用“高壓水”射散已鋪管道周圍的淤泥,同時采用“高壓氣”將已打散的泥漿攜帶到管槽之外,使海底管槽達到設計的挖深?！昂笸跍蠙C”外形尺寸為B8m×L5m×H4m,海底開挖深度可達215m。

3.1 SRTP管段連接工藝

3.1.1 管材正常連接

先對需連接的管材兩端表面進行打磨處理, 去除表面氧化層, 并對管件內壁進行同樣處理。電熔套筒管件預套在連接管材的一端, 采用對接機對管材連接端面進行熱熔對接。在嚴格的工藝條件下, 計算好對接時間, 在管材對接翻邊位完全冷卻前, 將翻邊用鏟刀清除, 注意保持好對接縫的整齊與平整。待對接區域冷卻充分后, 對電熔管件最終安裝位置進行手工預標示, 利用液壓油缸將管件回推至焊縫標示位置, 確認無誤后進行電熔焊接操作。電熔焊接時嚴密監控焊機的參數變化, 并與管件實際反應相結合, 準確判斷掌握焊接質量。電熔焊接完成后應保持嚴格的工藝冷卻時間, 并保持夾具鎖卡, 嚴禁在規定工藝時間不到的情況下擾動管材或在管材上進行其它工序操作。在充分冷卻后, 對電熔管件口端冷卻區和電熔接線柱進行熱吹風焊制PE 密封處理, 嚴防管件電熱絲與外介質的接觸。

3.1.2 法蘭連接工藝

法蘭連接關鍵功能有兩點, 一是實現與陸地管網的連接; 二是滿足在管道施工過程中的水壓試驗需要。連接工藝如下: 將管材表面及管件內壁的氧化層去除后進行套裝, 套裝時借用液壓設備將管件的一端與管材的一端端口盡量保持同一截面。待電熔焊接完成后, 同時用銑刀對管件端面和管材端面進行銑削, 修正管材與管件的截面。再利用對接設備預制好的PE 法蘭頭將管材與電熔管件進行整體熱熔對接。

3.2 管道敷設

3.2.1鋪管作業

(1) 管道吊裝。

為確保海上吊裝接駁安全,采用四個吊點,搭設兩層支架,以減少管道的彎曲,確保受力均衡,避免因管道吊裝過程中應力集中而損壞管段。待運輸船駁靠近作業船,利用作業船上的起重機,采用二層支架吊桿把的管道從運輸船駁上吊卸在作業船上堆放區,再用同樣的方法把17m 的管道吊裝到發射架作業區的滑道上。將待下水的SRTP管頭用鋼板封住, 并在鋼板上安裝好一個直徑112cm“進水閥門”和一個20t 拉力“眼板”進行錨固。

(2) 管道對接。

在發射作業區的熱熔工作站, 對“17m長”的管道與“下?！惫艿肋M行電熔連接。將配重塊安裝到管段的指定位置。

(3) 管道鋪設。

經連接檢驗合格后,開始絞錨鋪管。鋪管作業時,依據敷設和安裝的需要, 通過收、放錨纜移動船位,一邊移船,一邊放管,保持放管的速度與移船的速度協調一致,使管線在整個鋪管過程中始終處于安全的狀態。每次放管,鋪管船移動的距離約48m。

(4) 應力控制。

在恒張力系統的控制下, 管線按照預先設計的曲線, 沿著滑道和托管架下滑, 安全著落海床上。根據管線計算, 不同水深有不同的恒張力, 可通過調整電壓來控制。為確保管道應力安全, 通過實測應變檢測應力變化范圍。

(5) 管線控制。

在DGPS 系統監控下, 鋪管作業通過調整船位, 使管線能按設計要求準確就位。

(6) 管段鋪設檢驗。

管段每鋪設一定長度后, 潛水員下水探摸并利用水下錄像檢驗管段。

(7) 流速控制。

為使鋪管船能夠連續作業, 必須根據整個工程的進度有規律地進行起、拋錨作業。由于該區域水流很急, 為保證船舶及管線的安全, 起、拋錨作業安排在平潮或水流較小(2節以下) 時進行。

3.2.2 托管架的操作

為減少管道下滑過程中受力不均勻, 根據管道允許變形的彎曲半徑, 將托管架滑道設計成“S”型, 長40m。為確保不同水深條件下管線在施工過程中保持一定的曲線形態,必須根據曲線計算結果調整托管架的斜率, 即水深不同, 托管架的斜率也不同。在作業過程中通過扒桿上的滑輪組調整托管架斜率。

3.3 后挖溝埋管

該工程的挖溝工作(除炸礁段外) 采用先鋪管后挖溝的施工方法, 使用專用“后挖溝機”在已鋪設的管線上開挖管溝?！昂笸跍蠙C”為機翼形, 兩機翼為浮箱, 在敷設海底管線中多次使用, 效果良好。由“南?！逼鹬卮撠煹醴偶盃恳?。

管道后挖溝施工步驟如下: 管道鋪設完成后進行后挖溝施工, 從近岸點開始往海向進行。在DGPS 協助下, 挖溝施工作業支持船在管道路由上拋錨定位。通過支持船的吊桿將挖溝機吊放下水, 在潛水員的協助下, 挖溝機被小心安裝在管道上。潛水員注意檢查, 確保挖溝機不碰傷管道, 并保證管道安全進入挖溝機的開挖槽之間。啟動支持船上的動力,開啟挖溝機高壓水泵和空壓機, 支持船上的絞車通過鋼絲繩牽引挖溝機進行挖溝作業。在挖溝作業的開始段和結束段要小心控制挖溝深度, 保證過渡段的挖溝深度逐漸變化達到設計深度。挖溝作業施工過程中, 要定期記錄絞車的拖絞力, 潛水員要定期下水檢查, 摸清管溝的開挖深度, 管道與挖溝機之間的相對關系,管線上是否存在障礙物以及是否存在管線懸跨現象, 以確保管線的安全。挖溝結束后, 必須在潛水員的協助下才能吊起挖溝機。

3.4 管道試壓

采用注水法對已施工完的管道現場進行壓水試驗。管道兩端采用“法蘭”加“盲板”封堵, 在作業船上向裝有“法蘭”和“盲板”的管端注水, 逐步調節壓力, 通過調節壓力控制法達到試驗壓力13MPA , 待穩定10min后進行各項數據檢測。本工程在作業船上分三次進行壓水試驗, 結果均符合設計及規范要求, 壓水試驗一次性成功。

4.結語

湄洲灣跨海供水應急工程竣工從根本上解決了南日島居民世世代代盼望的“淡水直供”問題, 促進了社會和諧發展。該工程跨海段工程施工過程中所采用的新工藝和新方法可為今后同類工程實施提供有益的借鑒。