海工技术▏浅滩段海底管线悬空裸露处理技术
一、工程概况
某油田登陆海底管线，根据调查资料，该海底管线渔船航道处出现悬空及裸露，最大悬空高度0.7m，长度25m。航道处水深约为2～4m（低潮时2m，高潮时4m），航道两侧水深较浅，低潮时裸露。
由于海底管线处于航道处，存在过往渔船剐蹭海底管线的风险，影响海底海底管线的运行安全，为保证海管运行安全需对航道处海底管线进行处理。
二、海底管线裸露悬空处理施工设计
⒈海底管线裸露处理方法介绍
⑴沙袋支撑法：堆砌的沙袋没有有效形成一个整体，不够牢固，在海流的冲刷下，底部很容易被掏空，可靠性不高，回填的砂袋有再次被冲刷淘走的可能，造成管道再次悬跨，不能从根本上解决悬空及裸露问题。
⑵混凝土块覆盖法：在悬空管道及其周围一定范围内抛填水泥砂袋，保证悬空海底管线底部填满砂袋。抛填砂袋完成后，再用混凝土块覆盖在管道上，可以在管道不停产的情况下实施，保护的范围广。不适合悬跨较高的海底管线，使用该方法海上施工工期较长，成本较大。
⑶海底仿生防冲刷保护系统：是基于海洋仿生学原理而开发研制的一种海底防冲刷的新技术。仿生系统由以下几部分组成：采用耐海水浸泡且抗长期冲刷的新型高分子材料加工而成的仿生海草、仿生海草安装基垫、特殊设计的海底锚固装置等。当海底水流流经仿生海草时，由于受到仿生海草的柔性粘滞阻尼作用，流速得以降低，减缓了水流对海床的冲刷作用。
⑷深挖处理施工法：通过使用挖沟机破坏海底管线下方的土壤强度，使海底管线失去支撑而靠自身重力下沉，达到深埋效果。使用喷射式挖沟机等资源通过挖沟处理裸露悬空的海底海底管线，然后将管沟用碎石等回填进行力学保护，能从根本上解决裸露悬空处理。
⒉施工方案设计
按照海底管道悬空处理方法结合业主要求，本项目方案设计按照以大桥为分界线，大桥西侧A段采用吃水较浅的工程船舶搭载挖沟机后挖沟施工，大桥东侧B段采用绞吸式挖掘机及水陆两栖挖掘机施工，两端同时进行施工，如图1所示。
图1 航道处海底管线施工分段图
为确保海底海底管线运行安全，避免施工时海底管线产生较大的弯曲应力，在施工前采用“SAGE Profile6.4”模拟航道处海底管线在挖沟下沉过程中的状态。根据分析结果海底管道在挖沟下沉至海床面下2.5m的过程中，强度满足要求。
⒊海上施工
⑴A段施工。A段施工采用工程船舶与公司自有挖沟机配合施工，高平潮前后水位较深时对海底管线跨骑进行后挖沟作业，其余时间工程船舶绞锚移船至坐底位置待机。挖沟机通过调整轴流泵的安装方式，该挖沟机最小适用水深调整至2.5m。该挖沟机配有2台水面离心泵供源作为喷射动力源，作为开沟主要动力源；同时还搭载2台5000方轴流泵用于吹散海底海底管线下方泥土。挖沟机采用双声纳进行监测，分别安装在挖沟机本体框架的前后两端，实时监测挖沟机与海底管线的空间相对位置和吹挖效果。
每个高平潮施工间歇潜水员进行水下检查，主要检查沟形沟深、海底管线状态等内容，结合声呐监控效果图判断挖沟的效果，并不断调整挖沟机的状态，通过6遍挖沟作业完成A段的施工。
⑵B段施工。使用绞吸式挖掘机在低潮位时进行开沟沉降作业。经过四遍沉降处理，单次开挖沉降量不超过1m，最终使海底海底管线顶部下沉到海床面以下2.5m。
为保证挖掘机作业时定位准确性，避免绞吸泵与海底管线接触，伤及海底管线，在绞吸臂上安装一套DGPS定位装置。
⑶深埋处理后力学保护施工。海底管线挖沟区域回填保护范围长度为83m，考虑两侧回填损失，回填保护范围长度为90m，回填工作共分三层进行。回填第一层粗砂，回填厚度为0.8m，保证管顶覆盖0.2m，横截面为近似梯形。第二层为采用碎石（30mm＜D＜50mm），回填厚度为0.4m，横截面为近似梯形。回填第三层为毛石（330mm＜D＜380mm），回填厚度为1m，横截面为近似梯形。
考虑本施工水域水深较浅，采用“反铲法”对于施工现场回填作业。在抛石船安装定位系统，直接由挖掘机抛石到航道处，通过抛石船上的声呐扫测设备控制，对于不符合规范规定的部分进行局部补抛。
对调查测量中，发现超出标高精度要求和高低不平的问题，局部可以通过潜水员人工整平；对较大面积低于标高的位置和区域，根据调查的结果，计算出面积和需要补抛的碎石量，本着少量多次的原则进行补充抛填。
⒋施工效果分析
该海底管线在悬空裸露处理前埋深数据见海底管线剖面图（比例尺：横向1：1000纵向 1：40），如图2所示。
图2 航道处海底管线原埋深图
经过A、B 段施工处理后，海底管线埋深数据见下图3所示（比例尺：横向1：1000 纵向 1：40）。
图3 航道处海底管线深挖处理施工后埋深图
根据两张图对比分析，通过深埋处理方式后，海底管线实际埋深达到业主要求，施工过程中未发生海底管线事故。
三、结语
对在役海底管线进行深埋处理是一项风险较大的施工作业，通过周密的陆地施工准备和海上施工精细化管理安全高效的完成航道处海底管线的深埋处理施工。
以下几点建议可以为今后类似工程作为参考：
⑴遍开挖策略，前三遍挖沟先消除海底管线悬跨，仅处理航道中心区域两侧，使海底管线处于平滑安全状态，再进行海底管线整体深埋，最大限度的降低海底管线挖沟过程的风险。
⑵施工区域为渔船来往的航道，根据现场情况制定安全警戒方案，与当地海事部门密切配合，同时配备渔政船等资源航道上下游实施警戒，并引导过往渔船绕行施工区域；施工船舶尽可能配备足够的探照灯、警示灯、高音喇叭等设备，警示过往渔船，保证施工期的安全。
实践表明，浅滩段海底管线深埋处理施工方法具有普遍指导意义，为类似作业提供工程参考。
【作者简介】文/李海鲸 奉虎 王艳涛 谷万囤 钟诗民，来自海洋石油工程股份有限公司；第一作者李海鲸，1985年出生，男，大学本科，工程师，研究方向为海底管道挖沟；本文来自《工艺技术》（2018年7期），参考文献略，用于学习与交流，版权归作者及出版社共同拥有。
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