铺管船方案.doc

1工程概况及范围21.1工程概况21.2工程范围21.3主要工作量22施工组织33执行规范及标准34 施工准备34.1预调查44.2技术准备54.3施工人员及设备准备55施工方案55.1总体施工方案55.2预挖沟65.3锚固基础105.4管线铺设125.5回填施工175.6管线登陆施工185.7立管安装205.8试压235.9施工后检验255.10竣工验收266、潜水作业程序266.1 潜水作业组266.2 潜水减压程序266.3有关潜水作业程序的其他事项276.4减压注意事项271工程概况及范围1.1工程概况本工程位于胶南董家口港区，为污水处理厂排海主管线。入海处位于西防波堤，40万吨矿石码头北侧。需拆除部分防波堤及档浪墙，施工完毕后再恢复。1.2工程范围 入海段管线长度323m（K4+577K4+900）。 1.3主要工作量 主要工作量如下表1.3-1所示：表1.3-1 主要工作量序号项目单位数量备注一管沟开挖及回填1管沟预开挖土方量m3万2中砂回填m1.3万3混凝土压载块块120二管线铺设1管线组对焊接、铺设km0.64三锚固点预制125吨卷扬机基础个1卷扬机240吨锚固点个2铺管船四立管安装1立管预制套2含弯头2立管安装套2五护堤开挖及恢复1防波堤块石m9000六扩散器预制及安装1扩散器预制套422扩散器安装套422施工组织2.1项目组织机构 2.2主要人员简介3执行规范及标准海底管线主要遵循的标准规范：GB/T19570-2004 污水排海管道工程技术规范CCS-1992 海底管道系统规范SY/T 10007-1996 海底管道稳定性设计扩散器主要遵循的标准规范：GB/T19570-2004 污水排海管道工程技术规范SY/T 10030-2004 海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法 工作应力设计法4 施工准备4.1预调查 按照设计文件要求，在海底管线施工前，沿管线路由方向进行预调查，对影响管线施工的障碍物进行清除，保证施工船舶作业范围内安全畅通，并对易造成管线悬跨的区域进行处理。1、水深测量以设计海底管线路由为轴线，两侧50米间隔10米布设主测线，测量比例为1：2000。并垂直主测线间隔10米布设检查线(检查线总长度不小于主测线总长度的5%，满足规范要求)。2、旁侧声纳调查以设计海底管线路由为轴线，两侧各50米对称布设主测线，主测线为间隔20米，沿轴线方向布设，测量比例为1：2000。在调查中如果发现声纳障碍物，将对声纳障碍物的大小，精确的位置和形状进行详尽的调查。地貌图按照自由分幅方式进行分幅，比例尺1:5000，图面字迹达到清晰稳固，各种符号表示正确，同时在图上标定发现的声纳障碍物的精确位置，提供原始的声纳障碍物图像。3、浅地层剖面测量以设计的海底管线路由为轴线，两侧各50米对称布设主测线，主测线为间隔25米，沿轴线方向布设，测量比例为1：2000。以调查路由为中心，绘制路由中心线地层剖面图。4、 施工船舶及机具预调查施工船舶及机具如下表4.1-1所示：表4.1-1 预调查施工船舶及机具序号名称规格数量用途1三用工作船浅吃水1艘调查船2旁侧声纳1套地貌测量设备3浅地层剖面仪1套地貌测量设备4DGPS1套辅助船舶测量5水深仪1套测量水深4.2技术准备根据现场勘查海况、作业船舶参数、图纸及设计文件，进行海管铺设的安装设计，将相应计算书和程序提交业主及第三方检验机构审核批准。4.3施工人员及设备准备u 成立项目经理部，配备项目管理人员，选调施工班组组成强有力的施工队伍。明确施工任务计划，进行施工人员、设备调配。u 对全体施工人员进行HSE教育，针对本工程施工和地理条件、地理环境的特殊条件，教育职工树立“安全第一”、“环保优先”的思想意识和环保意识。u 组织特殊工种培训、岗位练兵。对拟参加施工的所有焊工、防腐工、起重工、管工、机械手等进行培训和实际练兵，学习相关的工艺规程和标准，特别是电焊工和防腐工要参加上岗取证考试，考试合格后方能参加本工程施工。u 所有的施工设备进行检修调试，以保证良好的运转。5施工方案5.1总体施工方案对污水管线路由进行预挖沟，管沟开挖采用抓斗船施工，管沟开挖完毕检测合格后，按设计要求进行中粗砂回填找平。在场地合适位置预制锚固点，然后铺管船由拖轮预就位后布锚，尾锚通过岸上锚固点固定，铺管船从岸边向海里进行管线铺设，起始管头通过岸上预设卷扬机固定。完成一条管线铺设后进行另一条管线铺设，进行立管安装及扩散器构件安装，管线整体进行试压，试压合格后，安装压载块，回填中粗砂防护。5.1.1施工流程施工流程如图5.1.1-1所示：图5.1.1-1 施工流程5.2预挖沟5.2.1概述本工程预挖沟有边坡1:5，开挖土质为淤泥及淤泥质土，开挖深度约3m，预挖沟挖泥总量约3万m3。5.2.2施工工艺流程施工采用8m3抓斗船，其作业流程见下图。5.2.2-1抓斗船施工工艺流程示意图5.2.3施工DGPS参数确定根据施工已知控制点坐标，选取三个已知控制点采集坐标，利用采集数据在坐标转换软件中计算施工DGPS转换参数，将转换参数输入GPS，校核参数，如误差在0.5米范围内即可使用。5.2.4挖泥船分层设计挖泥船挖泥方式采用分区、分段、分条进行，分层开挖厚度1.0-1.5m，抓斗式挖泥船每100m左右为一分段长度，每12m为一分条宽度。示意图见分段及分条示意图。分条开挖步骤：利用船载GPS，抓斗船抛锚定位在条幅起挖位置，按图示箭头方向顺序，进行条幅挖泥施工，直至本条幅开挖完成；搅动缆绳，将抓斗船移动至条幅起挖位置，进行条幅挖泥作业，挖泥方向与一致，与条幅接触位置重叠1/3抓斗范围，防止漏挖；以此类推，进行剩余条幅挖泥作业。 抓斗船船头布设为“八”字锚，船尾布置为交叉锚，锚缆长度在150-200m左右，保证每次起锚定位都能能完全覆盖100m分段范围。本工程挖泥边坡为1:5，根据开挖深度，分3层阶梯开挖，按照“下超上欠，超欠平衡”的原则，初挖后边坡形成锯齿状，未挖泥层已在开挖过程中受到扰动，扰动土在重力作用下自然坍塌形成1:5的边坡。5.2.5输入施工区坐标根据施工计划安排，将要施工的区域坐标计算出来，输入施工软件，在电脑显示器上直观显示施工范围。按管沟路由方向分段，并依据船舶的工作性能在每一挖泥施工区纵横向分条形成大网格并标明里程，之后在每个大网格里，依据抓斗的张口尺寸再进行纵横向分条形成小网格。把已经分好网格的全部挖泥区位置图连同管沟设计轮廓线一起输入电脑，由测量控制软件控制，用于挖泥施工。在具体挖泥施工时准确控制抓斗对准相应的小网格依次施工。平面分区图全部采用CAD软件绘制，坐标系统与施工用坐标系统一致，可直接将电子CAD图输入船载GPS控制系统，直观形象的指导抓斗船挖泥施工。5.2.6挖泥船定位施工定位采用DGPS全球卫星定位系统。定位前，由施工技术人员打开挖泥软件，挖泥操作人员通过电脑显示器直观地操作挖泥，保证施工平面尺寸符合设计要求。挖泥船驶入施工现场水域，利用挖泥船操作室里的电脑显示屏看到挖泥船将进入拟施工区时，抛船艏八字缆锚，然后锚艇把船艉两个锚送到指定位置。挖泥船初定位完成后，通过电脑显示屏，由操作手指挥，对挖泥船进行准确定位，把挖泥船准确定位在拟施工区的具体挖泥地点，并系紧各条缆绳，方可进行挖泥作业。一幅网格抓挖泥完成后，由船舶操作室内的操作手根据电脑屏幕显示对下幅网格进行定位施工；每一船地挖泥完成后，由船舶操作室内的操作手根据电脑屏幕显示指挥移船，进行下一船地施工，依此类推。潮位控制采用“双控”模式，即岸上水尺与船载GPS报潮相结合的模式。岸上在赤湾码头设置水尺，安排专人进行潮位观察，每30分钟向施工船舶报潮位一次；施工现场专门安排一船舶，上设GPS报潮系统，观察现场潮位情况，实时与岸上水尺读数比对并进行调整。挖泥船就位示意图5.2.7挖泥船挖泥为控制好管沟底标高和管沟平整度，最后一层挖泥需控制抓斗下落深度，为了防止浮游泥浆反射声波，而造成假象水深，采用测深水砣进行校核。由于在开挖过程中，已抓过的泥面和没有抓过的原泥面有一定的高差，抓斗在该区间可能会出现“倒斗”现象，反映在钢丝绳上会出现倾斜，因而可以控制下一抓与上一抓重叠在1/41/3抓斗范围内。施工过程中，严格按照设计尺寸要求施工，按时对DGPS、水位进行校核，勤测水深，做好施工记录和自检记录，确保施工平面尺寸及开挖标高符合设计要求。5.2.8泥驳抛泥泥驳航行至指定抛泥区抛泥。5.2.9质量检验本工程采用双频单波束测深仪为主要测量设备，考虑到底层有浮泥影响测量精度，故跟水砣测深进行比对，对测深仪测深值进行修正。采用计算机进行数据导出，加入水砣比对所得到得修正值，每10m一个断面生成断面图，根据断面图，如果自检不合格，安排抓斗船继续精挖处理，自检合格后，报业主工程师申请验收。5.3锚固基础5.3.1卷扬机基础按DC250卷扬机进行设计台座，其基本参数如下：卷扬机尺寸为长4.5m宽2m，重量为12t，在高度0.95m处受250kN的拉力。台座设计方式为：利用打入8根500mm钢管桩回填土石1m作基础，钢管桩分两排，每排4根，沿台座长度方向布置，由于钢管桩入土深度不大，考虑在钢管桩上部加设置砼台座，钢管桩通长至砼台座顶部，C30砼台座尺寸为：长5m宽2.8m厚1.0m（台座配筋方面按24mm,20cm*20cm网格分配层考虑）；钢管桩顶用宽600mm，厚20mm的钢板开孔，沿钢管桩外侧满焊连接；卷扬机长度方向沿底部单边采用直角焊缝，将卷扬机与台座连接。相关示意图如下：图5.3.1-1 卷扬机基础示意图相关计算如下：受拉力产生的倾覆力矩：Mqf=2501.47=368KN.m砼台座自重产生的抵抗力矩：Mtz=1682.5=420KN.m卷扬机自重产生的抵抗力矩：Mjy=1202.5=300KN.mMqfMtz+Mjy5.3.2卷扬机安装卷扬机通过卡车，经运输船运至现有码头，并运至施工现场，通过运输船运输一台50吨履带吊，辅助现场卷扬机安装及调试工作。5.3.3锚固点设计锚固点按提供不低于40吨拉力考虑，用与铺管船6#、7#号锚带缆。锚固点设计方式为：利用挖掘机在石面凿开一条长1.8宽0.5米深1.0米的槽，再打入8根3.0米长25mm钢筋入石1.5m作基，入石1.5m 的钢筋用锚力胶灌入，入石1.5m 的钢筋单根可承受10吨拉力。8根25mm入石钢筋分成两组两排，石面1.5m 的钢筋同一根约1.5米的26公分工字钢捆绑焊接，工字钢中部牵引一条长20米46mm的钢缆出地面，最后用砼将挖槽回填。相关示意图如下：图5.3.3-1 锚固点示意图5.4管线铺设5.4.1管线铺设流程管材采用陆运，然后码头通过铺管船吊机，吊装装船。管线铺设流程如下图5.4.1-1所示：铺管船就位开始铺设管道正常铺设气象状况铺设完成管道铺设终止（弃管）管道铺设终止（弃管）管道回收合适不合适气象好转下条管线铺设图5.4.1-1 管线铺设流程图5.4.1-2 起始铺管图图5.4.1-3 平面布置图5.4.2S型铺管船法铺设5.4.2.1管道起始铺设u 调整拖管架，岸边已设置的水泵向管内注水使管线下沉；u 当张紧器的张力满足要求后，铺管船转入正常铺设状态。5.4.2.2管线正常铺设u 正常铺设时按照设计要求通过岸边已设置的水泵向管内不断的注水满足管线注水要求；u 吊机再将堆放场的管材，一根一根地吊放到管道纵向传送设备上，由纵向传送设备将管材道传送到船头的管道横向移动装置处，进行管内清理和管口打磨除锈，检验合格，横移装置再把管子移至管道主作业线上；u 在主作业线上的第1工位进行管线组对、打底焊接，在第2和3工位进行管线的填充焊接，在第4工位进行管线的盖面焊接，在第5工位对管口成像AUT检验，如焊口不合格进行返修，合格后，铺管船前移12.2m，在第6工位进行管线阳极安装，在第7工位进行管线外防腐处理，作业线工位布置如图5.4.3.2-1所示，铺管船不断前移，管线经由托管架入水,管线正常铺设如图5.4.3.2-2所示。图5.4.2.2-1作业线工位布置图图5.4.2.2-2 管线铺设示意图5.4.2.3管线终止铺设当管道铺设到设定位置时，或遇恶劣海况威胁管道铺设安全时，铺管船将进行管道铺设终止（弃管）作业。步骤如下：u 在管线终端组对、焊接弃管封头；u 将A/R绞车钢缆连接在拖拉头上；u 进行张力转换；u 起动A/R绞车收紧钢缆，用A/R绞车取代张紧器，向管线提供张力；u 释放张紧器，向前移船。由A/R绞车保持恒定的张力，将管线终端放至海底；u 回收A/R绞车钢缆；u 卸下托管架、起锚移船。弃管过程如图5.4.3.3所示：图5.4.2.3-1 弃管示意图5.4.2.4管道回收当天气转好并具备继续开始铺设管线的条件时，铺管船要重新抛锚就位，开始管线回收作业：u 铺管船在定位系统引导下靠近管端抛锚就位，安装托管架；u 潜水员连接A/R绞车钢丝绳至管线拖拉封头上；u 启动A/R绞车，保持一定的张力，向船艉方向移船，回收海底管线；u 管线拖拉头通过张紧器后，起动张紧器，夹住海底管线；u 进行张力转换，以张紧器代替A/R绞车向管线提供张力，释放A/R绞车，然后回收A/R绞车钢缆；u 继续回收管线使拖拉封头到达第一工作站；u 切割拖拉封头，打磨坡口，重新开始正常铺设作业。5.4.3扩散器安装扩散器共42根。管线铺设前，对管线进行开孔，管线铺设过程中，当管线通过张紧器后，进行安装扩散器法兰部分安装，剩余部分需要潜水员与方驳吊机配合进行水下法兰连接。 图5.4.3-1 水泥压块安装示意图5.4.4管线铺设船舶及机具序号名称规格数量用途1铺管船1艘主作业船2三用工作船6500Hp1艘铺管船拖轮、起抛锚3抛锚艇2500Hp1艘浅水域抛锚4DGPS3套船舶定位5USBL1套水下管线定位6潜水设备2套潜水作业725T卷扬机1台岸拖作业8发电机组280kw1台卷扬机供电9挖掘机1台地锚施工10牵引头12002个11AUT设备2套12焊条烘干箱1台13火焰切割器2台1450T吊车1支持码头5.5回填施工管道铺设后需及时进行抛砂回填，根据现场实际情况采用合适的回填方法进行抛填施工。 图5.5-1 水泥压块安装示意图水泥压块安装完毕后，进行中砂回填。图5.5-2 回填断面设计图5.5.1船舶设备 回填所用船舶设备见下表：表5.5.2-1 抛砂回填所用船舶设备序号名称技术参数数量用途12000吨定位方驳2000吨1艘定位2交通艇1艘交通支持3平板驳1艘抛砂5.6管线登陆施工海堤管线采用穿堤方式登陆，对现有护岸进行开挖，将海底管道通过护管斜敷设至护岸后侧陆地，使海底管道斜穿护岸登陆。5.6.1管线登陆防护5.6.1.1工艺流程堤脚、坡体管沟开挖、挡浪墙拆除砂袋垫层、混凝土垫层施工、钢筋混凝土套管安放管线敷设回填堤脚管沟、抛石护底浇筑管沟混凝土安放护脚、护面块体路面垫层挡浪墙、混凝土路面浇筑。图5.6.1.1-1管线登陆防护5.6.1.2堤脚、坡体管沟开挖、挡浪墙拆除低潮位以上部分采用挖掘机及破碎锤进行开挖施工，破碎锤破坏堤身、挡浪墙，挖掘机开挖、装车，自卸车运输废料至指定场地抛弃。低潮位以下部分采用抓斗挖泥船清除，10吨扭王子块和护脚砼方块采用100t汽车吊吊离，开挖管沟5.6.1.3砂袋垫层、混凝土垫层施工、钢筋混凝土套管安放砂袋垫层、混凝土垫层施工前，先将基础清理干净，保证地基承载力，砂袋由人工安放，安放时保证砂袋之间的连接。混凝土由罐车运输至施工现场，泵车浇筑，人工振捣及抹面，保证垫层横向平整度。钢筋混凝土套管由80t汽车吊安装，安装过程中，由专业起重人员指挥，保证套管中心位置准确。5.6.1.4回填堤脚管沟及抛石护底立管安装完成后进行堤脚管沟回填及抛石护底施工，堤脚管沟及护底石料规格、抛填厚度按原设计堤身石料规格控制，护底结构按原结构设计。抛填施工采用长臂反铲及挖掘机进行，机械站立在开挖管沟旁未破坏堤顶上，对管沟段堤身进行恢复抛填。5.6.1.5浇筑套管混凝土套管与主管线之间采用C35钢纤维混凝土现浇，混凝土采用外购商品砼，罐车运输至施工现场，泵车浇筑，人工振捣。5.6.1.6安放护脚、护面块体护脚、护面块体采用原防波堤设计用块体，采用80t汽车吊安放恢复。5.6.1.7挡浪墙、混凝土路面浇筑堤身抛填完成后，即进行路面垫层施工，采用30t振动压路机碾压密实，然后浇筑路面混凝土。路面混凝土一次性浇筑成型，标高以未破坏路面为准，罐车运输、泵车浇筑，人工摊铺及振捣，砼终凝后，人工压面，保证路面平整度及光洁。挡浪墙恢复采用浆砌块石，确保其外观质量。5.7立管安装 整体施工流程如图5.7-1所示：施工预调查预挖沟船舶就位立管预制捞管立管安装完工检验图5.7-1整体施工流程u 管线铺设完毕后铺管船调头，在K4+500起始管头位置就位，船尾吊机与岸相对，浮吊上的船舷吊与管线平行，船首正常抛锚，船尾两锚缆系挂陆地已设置的地锚上。携带潜水等设备和材料的驳船靠泊浮吊，物料、设备过驳到浮吊后离开。船舶就位示意图如图5.7 -2所示：图5.7-2船舶就位示意图u 通过铺管船上3个舷吊吊钩挂吊索具入水，潜水员配合在起始管线上系挂，3个舷吊同步起升，将起始管线吊离出水面，起始管头与甲板平齐，将出水面的管线进行固定。管线起吊示意图如图5.7.2-3所示： 图5.7-3管线起吊示意图u 作业人员在管头搭设脚手架并安装踏板，进行起始管头的切割，并对管口进行修整、打磨；u 进行立管实际尺寸量取，根据实际尺寸在浮吊甲板进行现场立管预制，先单体预制后整体合拢，预制完成进行整体测量检验；u 铺管船主吊机将整体预制的立管吊起并旋转到舷吊上的管线上进行对接，经过焊接、检测、防腐各项工作合格后，拆除对口位置的脚手架和踏板。吊装示意图如下： 图5.7-4立管起吊示意图u T吊机与3个舷吊按照设计下放程序缓慢的同步下放，将立管管线缓慢、稳定的放入水下指定的管沟沟槽中。示意图如下： 图5.7-5整体连接后下放意图u 水下检验合格后，拆除索具，机具、船舶撤离现场。5.7.1管线登陆施工船舶机具序号名称规格数量用途1铺管船1艘2三用工作船6500Hp浅吃水1艘拖轮、起抛锚4汽车吊50t1台登陆段安装5水陆两用挖掘机2台登陆段安装6潜水设备2套7DGPS3套船舶定位8射线机无损检测1套9AUT1套10焊条烘干箱1台11火焰切割器2台5.8试压5.8.1试压设备、机具设备/机具规格数量备注增压泵30m3/h，3MPa1压力表3MPa2备用1个管汇3MPa1高压软管3MPa，3/43/4针阀3MPa5静载压力计03MPa1压力记录仪03MPa2备用1个温度记录仪用于测海水温度2用于测环境温度1试压盲板DN300425.8.2试压清管测径完成后进行试压工作，试验压力为9MPa，稳压0.5小时，试压介质采用淡水。施工期间需要常规潜水对试压盲板密封性进行检查。考虑到温度变化引起的小的压力变化，可以接受0.2%试验压力变化。获得业主和第三方同意后方可进行试压，试压设备、机具布置在登陆点，具体布置如图5.7.4-1所示，试压过程如下：u 管线两端焊接试压盲板；u 确保管线两端的通讯顺畅；u 启动离心泵向储罐内注入淡水；u 以一定的配比向储罐内加入化学缓蚀剂和染色剂；u 启动增压泵，排出连接软管和管汇里的空气；u 关闭增压泵，按照下图连接试压系统；u 启动增压泵，排出海管内的空气；u 调试，确保压力表，针阀等能够正常使用；u 管道增压过程中，以0.1MPa/min的速度增压到试验压力的95%，之后增压速度应减少为0.01MPa/min从95%试验压力提高到最终试验压力为止。每隔0.1MPa记录压力和注入水的体积；u 压力增加到试验压力的50%时，稳压两小时，进行泄漏检查；u 用白布绑在软管与阀门的连接处，若白布颜色有所变化，说明接头存在泄漏。海管压力以不超过0.1MPa/min的速度缓慢、小心地泄压后，方可进行接头的紧固；u 随着压力的增大，监测管道压力和体积并作出压力体积曲线图（P-V），如图5.7.4-2所示。增压到P-V图变成线性关系或压力达到试验压力的75%时，根据P-V图分析计算管道中空气的含量，如果残余空气的含量超过管道内部体积的0.2%，则要重新充水；增压到试验压力95%后，停止增压。检查所有接头的密封性；u 紧固后，继续增压，增压到试验压力后进行稳压；u 稳压期间每半小时记录时间、压力、海水温度、环境温度。u 考虑到温度变化引起的小的压力变化，可以接受0.2%试验压力变化。如果发生更大的压力减少那么试压不可接受；如果发生可接受的压力变化则稳压时间要延长24小时。若有泄漏，进行修复，修复后重新进行试压；图5.8.2-1 试压布置图图5.8.2-2 增压时管内残留空气含量5.9施工