整治工程沉管施工風險分析范文

本站小編為你精心準備了整治工程沉管施工風險分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《水運工程雜志》2015年第十二期

摘要:

闡述跨水道海底管道隱患整治工程后挖溝、懸空位置連鎖排及砂袋清除施工技術，對跨水道施工進行安全風險分析，探討作業錨位對水道的影響，并采取有針對性的防控和應急措施。

關鍵詞:

水道;海底管道;隱患整治;沉管;后挖溝;風險分析

冊子島—鎮海海底管道(簡稱“冊鎮海底管道”)自舟山冊子島西岙，經大菜花北側至鎮海嵐山中轉油庫，總長約36.2km。管道沿線理論水深0～22m，水深分布不均，潮差變化較大，潮流流速快，地質地貌復雜。管道鋪設運行后，受自然條件和人類活動等因素綜合影響，管道所處海域水動力條件發生了變化，部分區域海床發生了不同程度的沖刷，導致管線2008年出現裸露，2010年發現懸空段。2012年對部分超30m長懸空段進行了治理。近2年檢測發現冊鎮海底管道裸露、懸空段仍有增多趨勢，這與海床年內、年際的沖淤變化有關，也與人類活動增強對該海域近年沖刷演變趨勢的影響有關［1］。為確保管道的安全運行、消除隱患，對管道進行隱患治理，采取后挖溝方式將管道進行沉管，管道后挖溝沉管后管底距自然海床面3.5m。

1水道分布概況

作業區域內有2條水道穿越冊鎮海底管道，分別是西堠門水道和金塘水道。西堠門水道及兩側坡面至水道過渡區段水深10.5～22m，其他區段基本在12m以下。水道穿越管道的中心概略位置為:西堠門水道中心為KP25+000，寬度約2km;金塘水道中心為KP20+000，寬度約2km(圖1)。

2施工對水道的影響

2.1錨位形式采用八字錨位拋錨法，根據實際需要拋設8口工作錨，施工作業錨泊布設范圍沿管線約1.4km，管線左右各約450m。2.2占用水道的時間海管挖溝作業橫穿水道，對水道影響時間長。初步預計:兩水道處后挖溝作業累計影響時限約12d;西堠門水道連鎖排、砂袋清除作業累計影響時限約15d。

2.3船舶布錨占用水道后挖溝作業期間臨時局部占用水道，2條水道長度均約為2km，每個錨位占用水道的寬度不同，影響也不同。具體為:金塘水道布錨后占用水道寬度800～1750m，可通航水道寬度250～1200m;西堠門水道布錨后占用水道寬度300～1300m，可通航水道寬度700～1700m。砂袋清除處理位于KP24、KP26(KP26另有連鎖排拆除處理)，處西堠門水道兩端，船舶布錨后，對水道有略微影響。占用水道兩側寬度600m，剩余可通航水道寬度1400m。

3重點施工及風險分析

3.1管線后挖溝

3.1.1后挖溝基本工藝1)主作業船就位:通過DGPS定位系統指引主作業船在挖溝起始點拋工作錨，再調整船位。考慮到該水域水流速度很大，根據潮流方向采用橫向行船可抵減阻力，預防走錨風險。2)挖溝機就位:下放挖溝機至距海床面約1.5m處停止，通過挖溝機攜帶聲納，掃描管線引導挖溝機導向腿騎跨在管線上。應避免導向腿戳到管線上，造成管線外層受損。3)挖溝作業:啟動挖溝機，通過聲納及定位系統進行監控，主作業船通過收絞工作錨纜使挖溝機移動，以完成挖溝作業。挖溝機導向腿內側自帶滾輪以減少管線摩擦，保護管線。

3.1.2過渡段挖溝處理每移動一個錨位，管線就會存在已處理和未處理的交界處，即有埋深差。為確保管線安全穩定的平穩過渡，需在交界處進行造坡作業，即過渡段挖溝處理。挖溝作業臨近端點或起始點時，挖溝機緩慢提升或緩慢下放，同時根據聲納監控溝深隨時調整挖溝速度，在一定距離內使管線平滑過渡到原始狀態(圖2)。

3.1.3后挖溝階段主要風險點1)起拋錨。主要風險:錨頭刮碰海底管線、電纜，造成溢油、斷電;拋錨時受漁網或漁船干擾，破壞錨纜?？刂拼胧?①施工前海底管線完成注水置換;拋錨時提前檢查，嚴格按管線路由設計的錨位圖拋錨;定位準確，距離管線必須在150m以上;錨頭綁扎浮漂(帶夜間自亮浮燈)。②提前聯系漁政部門清除漁網;雇傭當地有經驗的船舶進行引航。2)絞錨走船。溜錨或走錨，刮碰管線、電纜。控制措施:①因該水域水流較大，宜選擇12～15t大抓力錨及錨纜抗流;②水手實時觀測錨纜松緊變化，操船手觀察錨纜張力;③絞錨中發生走錨時，立即停止絞錨，采取應急措施。3)挖溝機及配套設備。挖溝機出水放置甲板時，攜帶的泥石塊掉落，砸傷人員。為此，吊物下禁止有人，輔助作業時注意躲避膠管。正常挖溝時，甲板液壓膠管爆裂，溢油污染?？刂拼胧?①設備啟動前檢查膠管有無缺陷，作業時注意觀察，發現異常立即停止;②作業人員注意預防滑倒、絆倒。4)跨水道海底管線保護。水道通航對管線的破壞影響主要有:船只沉沒、擱淺、落錨錨擊、拖錨、拖網破壞［2］，此外伴有常年水流沖刷。因此，挖溝埋深要深一些，即管頂距自然海床面3m，以減輕上述對管道的沖擊，起到一定保護作用。

3.2連鎖排、砂袋處理

3.2.1連鎖排拆除基本工藝1)連鎖排整體結構為25m×50m，施工難度和吊裝風險都很大。利用主作業船主吊、舷吊，結合吊梁等輔助設備將連鎖排整體平移至管線一側，距管線300m處。平移完成后，采用機械切割方式進行水下分解，而非人工潛水切割，降低了安全風險，由主船吊起至運輸駁船后運走。分割后連鎖排單塊空氣重約1000kN。吊梁空氣重約230kN，總計主吊需提供1230kN起重力，船主吊滿足作業要求。空氣中吊梁吊點平均受力為25kN，連鎖排上繩纜強度滿足安全要求。

3.2.2砂袋清除基本工藝砂袋清除過程類似后挖溝，通過多遍挖溝方式清除砂袋。不同之處是利用挖溝機前面加裝的斜導向腿上的鋸齒和高壓射流(15MPa)，對管線外砂袋進行切割破碎，在主泵(15000m3h)噴沖作用下，砂袋被吹離管線，從而達到清除目的(圖4)。在提起挖溝機時發現前臂高壓腿上懸掛大量破碎的砂袋，證實取得成效。連鎖排平移難點是吊梁下通過索具與連鎖排上的吊點連接，索具與連鎖排的連接均由潛水員水下完成。為確保安全，在連鎖排上掛接浮筒(浮袋)以減小連鎖排重力。2)連鎖排平移吊重計算。水泥壓塊浮重為1900kN，浮筒提供的浮力為800kN，吊梁水下重160kN，每根吊梁需提供起重力為630kN;則主吊需提供630kN起重力;2個舷吊需提供630kN起重力，單個舷吊需提供約320kN起重力，船上4000kN主吊及舷吊完全滿足要求。吊梁上吊點平均受力為13.8kN，連鎖排上繩纜強度滿足安全要求。3)連鎖排分割后吊重計算。連鎖排移至一側，清除連鎖排上的浮筒后，將連鎖排等寬分割為3份，通過單梁分別吊起。

3.2.3連鎖排砂袋處理階段主要風險1)潛水作業。潛水是該階段工作的重點，也是風險最大的。供氣設備故障、水下作業人員配備不齊、周邊有作業行駛船舶、遭遇惡劣海況等，均對潛水員生命安全構成威脅。控制措施:①潛水作業前進行風險識別和交底，有應急預案;檢查所有設備處于正常狀態;嚴格執行潛水作業規程。②按照《中華人民共和國潛水條例》進行潛水分組，不得少于法定人數，潛水隊長、安全監督、潛水員、生命支持、醫生、機工等應齊全;潛水作業區200m半徑內無船只移動或起拋錨作業;風力超過5級、涌浪超過1.5m、水流速度超過每秒0.6m，禁止潛水作業。2)連鎖排拆除。多臺吊機聯合起吊作業，易引發船舶碰撞、吊機受損、人員傷害?？刂拼胧?作業前組織吊車司機召開安全分析會;工作時專人指揮，配備對講機;隨時觀察船舶平衡狀態，檢查壓載、穩定性等，發現異常立刻停止作業;有吊裝方案并經計算載荷，滿足要求;對吊裝設備安全附件、吊索具等進行檢查，確保完好，并在有效檢驗期內。3)砂袋清除。主要風險:牽引纜繩張力過大;高壓水管、氣管爆裂。造成人員傷害及財產損失。控制措施:①密切監視張力變化，控制走船速度;風力大于6級，浪高大于1.5m，流速大于3kn，禁止作業;拖拉負載大于80kN時，應停船檢查挖溝機。②甲班設置警示隔離區域;設置專人監護，防止無關人員靠近、進入高壓區。

4水道附近施工安全措施

4.1主要風險。1)水道的過往船舶流量大，主要由貨船、集裝箱船和危險品船組成，在此區域施工占用一定水域，對過往船舶的習慣航線及通航安全產生臨時性影響［3］，易引發與主作業船錨纜刮碰、船舶碰撞或錨纜斷裂事故。2)水道內拋錨發生走錨，刮碰海底管線、電纜或造成船舶失控。由于距離金塘大橋較近，一旦船舶失控后果不堪設想。

4.2預防和應急措施1)施工船隊進入水道附近前，向舟山海事部門報告，通過舟山VTS航行通告，告知過往船只注意避讓主作業船及錨纜。2)設海上警戒船舶，與海監海事部門協商派駐海監船、漁政船進入水道區域進行監護。3)進入水道時，通知海事管理部門及附近船舶，報告施工作業時間、船舶名稱、船舶坐標、影響范圍、警戒船就位情況。4)警戒船在警戒區域(拋錨位置附近)24h守護，用高頻11頻道向舟山VTS報告警戒船位置，所有船舶收聽該頻道，如有其它船進入施工區域可隨時呼叫VTS。向進入警戒區域的船舶發出警告，告知其前方正在施工及通航范圍，要減速慢行。5)當海況較為惡劣(風速15ms＜v≤17ms，浪高1.5m＜H≤2.0m)時，警戒船舶應適當擴大警戒區域并加強瞭望，及時提醒過往船舶遠離施工水域航行，避免大風浪下因船舶操縱困難而發生事故。惡劣天氣，如重度霧霾應停止作業撤離航道;遇臺風提前24h撤離，由拖輪吊拖［4］主作業船前往東霍山錨地避風，掛拖時避免發生帶纜傷害及船舶碰撞事故，拖航速度不大于5kn。6)主作業船移船過程中發生走錨時，立即停止行船放松錨纜，拋主航行錨;船舶即將失控時，拖輪或錨艇頂住主船，防止發生其它溜錨;船舶失控有威脅水道安全和附近海管時，船長務必當機立斷，下令棄錨。

5結語

1)跨水道挖溝沉管施工是一個復雜而風險較大的項目，占用水道對過往船只產生影響，需擬定詳細的拋錨方案，留出通航空間。2)后挖溝、懸空位置連鎖排及砂袋清除各階段，起拋錨作業貫穿于施工全過程，重點防范溜錨，刮碰海底管線;挖溝沉管過程注意避免產生較大懸空或懸跨，做好管線過渡造坡處理;連鎖排聯合吊裝風險較大，起重與潛水作業并存，必須嚴格遵守作業規程，硬件符合要求;施工各階段設備設施定期巡查、保養，避免發生溢油、火災、物體打擊、機械傷害等事故。3)在水道附近施工期間，與當地海監海事部門密切配合，加強船舶警戒，避免發生船舶碰撞、刮斷錨纜等各種事件，同時保持岸基與海上船隊及作業船隊之間的通訊暢通。

參考文獻:

［1］天津港灣水運工程有限公司．冊鎮海底管道調查中間技術報告［R］．天津:天津港灣水運工程有限公司，2015．

［2］李學楠，雷震名，馬坤明，等．跨航道海底管線的保護［J］．中國石油和化工標準與質量，2012，32(7):263．

［3］張國勇，肖英杰．浙江舟山金塘大橋施工期間通航問題初探［J］．中國水運，2006，6(4):31-33．

［4］孔憲衛，張帥，王貫明，等．施工船舶作業對通航安全影響淺析［J］．天津航海，2013(1):12-14.

作者：王建軍 宋強 單位：天津俊昊海洋工程有限公司