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    深海排放管道海上作业施工方案

    2018-08-01   来源:   点击数:30次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港宣传报道:排海管道由陆上放流管道、水下顺岸放流管道、水下垂岸放流管道和扩散器组成,电池安全性最大的隐患是电池随机发生的内短路,产生现场失效,引发热失控。控制电池热失控是锂离子电池安全性研究的最具挑战的课题。
      
      通过关键材料的改性和添加,在电池热失控演变过程的初期,抑制并减缓放热反应,采用控制电池温度升高的策略,可以在一定程度上控制现有动力电池的热失控。本文采用改性的高性能三元材料,改性负极材料,电解质添加剂等技术手段,制备出标称容量12Ah的三元材料动力锂离子电池,其比能量为160Wh/kg.其10C放电容量为11Ah,其温度升高值小于20°C,10C功率为1.250kW/kg.最快充电时间为12min(5C)。该电池的0.5C、20V过充电测试和4.2V满电态150C/4h热箱试验,验证了上述安全性控制策略的有效性。研究表明,动力锂离子电池的安全性是可以通过综合技术手段得到一定程度上的提高。陆上放流管道长为1997m,水下顺岸放流管道长为1765m,水下垂岸放流管道长为834m,扩散器长为108m,管道全长为4704m.陆上放流管自L -584开始至高位井期和二期管道水体可在此处进行水体交换。水下顺岸放流管段自高位井开始,采用顶管方法沿着与正北呈20.方向穿堤,管道在水下距堤脚50m的位置平行大堤延伸,直至锚索式柔性基础平台(L3178)。水下垂岸放流钢管经锚索式柔性基础平台后,垂直大堤向海里延伸,期、二期管线间距为60m.在锚索式柔性基础两侧各设置一个直埋式伸缩节和绝缘接头,管道在丁顺坝处通过土工布加U型承力块进行加强,最后至设有抗冲挡桩的水下扩散器管段。
      
      中国钢管信息港宣传报道:排海管道扩散器采用变截面钢管管道,扩散器长度为108m,扩散器管径分别为DN1 200、DN900、DN600,扩散器上的喷孔总个数为32个,即在DN1 200上设置10个喷口,DN900上设置12个喷口,DN600上设置10个喷口,喷孔直径为0.15m.扩散器管道上焊接32根竖管,管径为DN300,厚为14mm,每个竖管设置一个DBO型DN150鸭嘴阀。
      
      管材采用Q235B,水下管外防腐采用特加强级环氧煤沥青,水下管内防腐及所有钢质构件均采用普通级环氧煤沥青。管道除内外防腐层外,还采用牺牲阳极的电化学防腐,阳极材料为铝-锌-铟合金锌块。
      
      1自然条件、施工条件与施工部署施工区域年平均气温为16.6 ~17.3°C,年平均最高气温为21.2°C,年平均最低气温为13.8°C.降雨量多集中在两个雨季,即4月一6月的梅雨期和7月一10月的台风期。主导风向:4月、5月为东北偏东风,6月一8月为西南偏南风,全年主导风向为西北风;年平均风速为2.7m/s.台风:年平均影响1~2次,最多可达3 ~4次,出现季节一般为7月一9月,最早为5月,最迟为11月。
      
      椒江污水管线排海段工程场区属滨海-河流相,排污管线位于江海交界处,受椒江江水和海潮等水文影响较大,海域最大潮位为4.22m,海水最小潮位为0. 26m;涨潮平均流向为295.,落潮平均流向为115°;涨潮海水平均流速为1.03m/s,落潮海水平均流速为0.81m/s;年平均潮位为2.22m.管槽开挖层主要以淤泥为主,局部地段为淤泥质粘土夹粉砂,天然含水率高,孔隙比大,承载力低。
      
      排海管线沿工业区边缘敷设,交通较便利,海堤较宽,可以作为钢管的临时堆放场地。海堤西面为工业区,无法开辟有一定纵深的施工场地,海堤外为比较宽敞的漫滩,布置为钢管组焊场地,但椒江潮差大,对施工有很大影响。工程所需的水泥、钢材、木材砂石料等由市场供应,施工用电、用水都可以就近解决,海上放流管施工陆上场地用电可以用网电。
      
      本工程主要工作内容包括陆上放流管道段、管桥、高位井、顶管段、水下顺岸放流管道、直埋式伸缩节、绝缘接头、水下垂岸放流管段、锚索式柔性基础、海上扩散管段、上升竖管、防腐结构、地基处理、挡桩、U型块安装、护坦等。本方案主要考虑水下顺岸放流管道、直埋式伸缩节、绝缘接头、水下垂岸放流管段、锚索式柔性基础、海上扩散管段、上升竖管、防腐结构等的施工。本施工包括钢管防腐、焊接、吊装、水上安装船舶、陆上土方开挖,高位井基础处理设备、水下基槽开挖、顶管工程、混凝土工程、运输通讯、探伤试压测量等设备。
      
      2水下垂岸段基槽开挖施工方法1工艺流程水下垂岸段基槽开挖施工方法见<位测深仪测挖深水下垂岸基槽开挖施工流程2.2基槽开挖管道基槽开挖前,到海事部门办理水上水下施工许可证,到国家海洋局办理疏浚弃土海洋倾倒许可证。
      
      对基槽轴线段进行浚前测量,取得第手资料,并绘制施工图纸,对抛泥区进行水深测量,合理使用抛泥区,确保抛泥质量。
      
      导标布设:以基槽轴线为基准,左右基槽边线各设对线标,轴线上设置组中心标,晚上能够发光。
      
      采用2艘2m3的抓斗式挖泥船进行管道基槽开挖。挖泥船采用沿着沟槽轴线从远岸位置开始逐步往近岸施工,锚缆布设,艏锚与海向致。平面控制采用在堤坝上建立交会标并选用性能优良的六分仪交会定位,控制挖泥船的船位,采用差分信标接收机和GPS二合一的“DGPS”技术在挖泥船上建立全球定位系统,通过监控电脑控制施工船位以提高平面控制精度。在导流槽边缘对航行无影响的地段用竹竿打桩定位,本工程的施工定位至关重要,对此采用“激光测距仪、GPS和导标”三结合的方法开展施工平面控制以确保施工质量。平面位置的控制由挖泥船参照中心导标和岸上架设经纬仪相结合,能够确保管道基槽轴线的准确。对于深度控制,岸上设置水报房,即潮位每涨落。1m,用高频对讲机报告挖泥船,挖泥船上的操作人员根据水位变化随时调整开挖深度,确保基槽平整度控制在规定范围内,船艏当班水手用测绳随时复测挖深情况。开挖时把稳慢移,根据挖泥导标和水尺记录,确保基槽轴线准确、槽底平整。采用泥驳和拖轮将土方移到弃泥点倾倒弃泥。基槽开挖时,专人对已挖基槽进行自检,基槽轴线、宽度、深度、平整度、坡比必须符合设计要求,并记录备查。基槽开挖完成后,要及时进行验收。
      
      2.3砂垫层施工水下挖泥工作完成经检查合格后,即进行砂垫层施工工作。砂的质量要符合设计要求。根据设计垫砂量,通过船舶利用导管在陆上经纬仪的指引下沿基槽前移,抛填砂垫层。按船舶移动速度,有计量地把砂投到基底上,然后用平整耙粗平砂垫层,同时潜水员作配合检查,通过水位控制、经纬仪、声纳等综合手段,使砂垫层坡度、宽度、厚度、平整度等符合设计要求,防止砂垫层高低不平影响排放管的安装质量。
      
      2.4施工要求基槽要求表面平整,没有局部凸起或凹陷,基槽轴线与管道设计轴线一致,纵向坡度符合设计要求。故要求在基槽开挖时,尤其是挖泥交接班时要把位置、深度等数据交接清楚,防止产生漏挖、偏线等情况。砂垫层一定要平整,坡度要符合设计。基槽开挖深度要经过基槽回淤试验,测定回淤速率,根据回淤调整基槽开挖原始深度,防止回淤影响基槽施工质量。
      
      5土工布基础施工根据施工图要求,排海管道L3730用了水下土工布碎石加强基础,其结构由土工布与土工格栅组成,上面铺设砂、石垫层共同组成连续的整体基础。
      
      土工布的铺设采用水上船舶铺设、潜水员水下检查相结合进行。铺设前,先在岸上设定土工布铺设边线导标;铺设时,轴线用经纬仪随时复核,以确保铺设轴线、边线准确。
      
      在铺设过程中,特别注意以下事项:铺设时应保证土工布铺设的连续性,接头搭接牢固,不出现扭褶皱,并均匀平整,在奄压片石层时应压紧。
      
      片石夹砂垫层的片石含量为70%,粒径为进场的土工织物质量350g/m2,厚度3mm,宽度为7.5m.经向抗拉强度500N/5cm,纬向抗拉强度600N/5cm,经向伸长率为30% ~80%,纬向伸长率为30% ~60%;经向梯形撕裂强度300N,纬向梯形撕裂强度500N,渗透系数为(1.4~1.9)x102cm/s.相邻土工织物搭接厚度及土工织物两端压稳锚固应符合要求。
      
      中国钢管信息港宣传报道:在土工布铺设时不得发生折叠与破损。
      
      3水下顺岸段基槽开挖施工方法1基槽开挖导标布设以基槽轴线为基准,左右基槽边线各设一对线标,轴线上设置一组中心标,晚上发光。
      
      由于顺岸管段位于滩涂段,受潮差影响很大,水位较浅。大型挖泥船施工不便,本工程采用2艘自行式液压反铲挖泥船并配备泥驳施工。
      
      3.2开挖断面要求开挖断面示意见开挖断面4海上放流管的施工方法4.1长管段下滩、下水垂岸段下滩管段长度为942m,顺岸段下滩管段有两段分别为900m和865m,下水工作是关键工作之一,由于管段长、线形要求高、局部变形不易控制、排放管形状特殊等原因,若控制不当容易造成扭转、局部变形过大等永久性缺陷,对工程质量影响较大。
      
      针对上述情况,利用现场条件和海门港的潮汐,采用柔性管垫至高潮位以上进行管道拼接作业,避开潮汐对管道组焊的影响,下滩时利用柔性管垫的可调作用,使已拼接组装的管道下水、自浮下滩以保证管道安全。
      
      2管道水上拖运长管段组装完成后选择风浪小的气候条件,在高平潮时管道已处于漂浮状态,此时采用拖船拖运管道至安装轴线位置就位。
      
      拖运前,在管段的中间和末尾设置若干个控制缆点,配置8~10艘拖船,将拖运缆引放至各拖运船舶上,在最高潮位时将管段轻拖出水。钢管下滩时,各拖运船只统一指挥,协调行动,以保证施工安全与钢管下水安全。
      
      管道下滩后缓慢拖行,拖运中除了主拖船舶外,中间和末尾的助拖船舶随时根据水流方向控制管段在水中的浮运状态,管道浮运时受水流作用,易使管道发生弯曲变形,在施工前计算好管道允许的弯曲半径、极限矢高,在浮运时对其弯曲矢高进行跟踪观测,并及时沟通各拖运船舶,做好相应调整。拖运时选择合适的气象及平潮或缓潮等条件,特别是缓速逆流拖运时尽可能使管段直线浮运。拖运管段的控制缆点根据管段受力计算数据布置,使管段在浮运过程中受力均匀。
      
      在长管段就位后,用经过计算的短千斤及卸扣等工具及时将管段与定位桩锁牢,以消除钢管横向挠度,同时消除水流对管道的漂移作用。
      
      4.3垂岸段钢管沉放垂岸段沉放总长为942m,在沉放过程中受侧向水流冲击力作用较大(按最大平潮流速为1.03m/s计算,管道所受最大侧向力为350kN/m),故需对管道的侧向定位稳定采取措施,经计算确定采取打设定位桩方法,具体为每40m打设一根0300mm的钢管,打设深度为15m.另配置5艘沉放船舶(沉放船舶过多反而不利于管道形态和应力的控制)。
      
      沉放船舶在陆上经纬仪与测距仪配合控制下于沉放位置抛锚定位后,垂直管道安装轴线抛八字锚。管段沉放作业时,应控制好管段的形态及应力,管段的应力应控制在120MPa以内。经过计算,采用沿管道布置2只/m的轻质浮子(钢管经过质量调节后,水下质量为20kg/m)配合5艘沉放船舶施工,根据管道计算数据横向布置沉放船舶和轻质浮子。具体布置见。
      
      在陆上经纬仪和全站仪的控制下,通过定位缆与起重船只调整管段位置,使管段与管道安装轴线和安装位置准确吻合。管道位置调整正确完成后,打开管道两端的进水阀和排气阀,近岸端进水,排放口一端排气,5艘起重船和控制缆协同控制管段自然进水,此时管段要保持好适当的位置形态,使管段在端进水时另端排气顺畅,防止气阻和水锤的产生。在管道下沉过程中,起重船主要控制管道形态,管道应力控制由质量调节实现。当管道下沉接近起重船时,各起重船可协同管段下沉,并控制下沉速度,同时5艘起重船的吊钩相互协调,使管道均匀下沉,并使管道受力控制在容许范围内。此时陆上经纬仪不断复核管道的轴线位置,以确保管道能准确就位。管段下沉完成,潜水工作船上的潜水员立即下水进行管段水下检查处理,潜水员检查整条管道的贴泥情况,对局部架空、高起点进行铺填和冲吸泥处理,保证管段贴泥且受力良好。如发现特殊问题,及时与水面指挥船舶联系并研究处理方法。若水下检查未发现不良现象,则尽快拆除质量调节物,完成本管段的沉放工作。
      
      在管道沉放过程中及前后做好以下各事项:①水下管道的安装要求及误差应严格执行规范;②沉放时受力、挠度等应根据计算数据严格控制,保证其在容许范围内;③管段沉放时,必须考虑潮流、风浪等影响,并制订有遇不良突发事件的详细措施;④自然进水时要密切配合,防止气阻产生下沉困难甚至沉管失败;⑤管段沉放时定要注意该管段的垂直度,以免影响扩散器的正常使用。
      
      沉管到位后立即进行稳管,根据设计,稳管采用砂子回填至设计标高,然后在其上抛埋砂袋、碎石4.4挡桩施工沉管完成后,利用打桩船将挡桩沉入设计位置。挡桩在沉入过程中要保持形态垂直,以防倾斜而损坏管道。挡桩打入设计标高后,由潜水员下水用锚链将挡桩与管道连接。
      
      4.5水下抛填砂袋、碎石袋外海管段需水下抛填砂袋、碎石袋,采用土工布袋装填砂、碎石。每个袋内灌注1/2容积的砂子,装船就位,吊入水中,由潜水员层层堆叠。在此道工序施工时,严格按照图纸设计的边坡、标高,做到叠体平稳、坡角大、边坡稳;同时,做到层与层、包与包之间的紧密贴合。严把材料质量关,砂袋抛填后通过测深仪或测绳及时测量自检,对不合格断面立即予以修正,直至其符合设计要求。
      
      砂袋抛填完成后,进行碎石袋的抛填。碎石袋抛填前注意砂袋表面有无淤泥,回淤较大时采用高压水枪清淤后抛填。碎石袋的抛填一层压一层,层层紧密贴合,以达到施工目的。碎石的规格为3 ~6cm,级配良好,石质为非强风化石,含泥量不超过4.6竖管短节、弯管和鸭嘴阀安装稳管完成后进行竖管短节、弯管和鸭嘴阀的安装作业。安装前,潜水作业船在竖管位置就位,潜水员下水拆除竖管盲板,安装法兰垫,潜水员出水避让,潜水工作船吊起竖管短节送入水下,采取措施对准螺丝孔就位,潜水员再次下水,穿入固定螺栓,指挥潜水工作船上的起重设备调整短管位置,直至两片法兰各螺丝孔均对中,法兰贴平,潜水员穿入连接螺栓并按要求(对角、均匀)拧紧。法兰弯管和鸭嘴阀预先在陆上与竖管短节组装完成,这样竖管短节、弯管、鸭嘴阀在水下可一次安装完成。依次作业,完成所有竖管短节、弯管和鸭嘴阀安装。
      
      4.7顺岸段沉放及安装由于顺岸段管道总长为1 765m,分为两段组装,管段浮运至轴线位置后采用水体浮箱将两段管子拼接成整体后再灌水下沉。
      
      水下垂岸管及水下顺岸管沉放完成后进行锚索式柔性基础平台安装。安装时用50t吊船将水下垂岸管平台一端单头吊起,与200t吊船吊着的平台(平台预制完成后弯管已安装)进行连接,连接完成后用50t吊船将水下顺岸管平台一端单头吊起,再进行连接,连接完成后将平台安装到位,潜水员下水用钢锚链将平台与钢锚桩进行水下连接。
      
      5结语排海管道海上作业施工时,应结合工程所在地的地形特点、地质条件、海洋环境及当地的气候环境,在确保安全、保证质量的前提下,通过大量的原始资料的收集,现场的踏勘,制定经济合理的施工方法,才能保证工程的顺利完成。中国钢管信息港宣传报道
      
      
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