海底管線加固技術(shù)的改進

于旻燾(中國石油集團海洋工程有限公司, 北京 100028)

海底管線加固技術(shù)的改進

于旻燾(中國石油集團海洋工程有限公司, 北京 100028)

由于淺海海底管線會長期受到海流沖刷，導致管線產(chǎn)生的懸空帶來的安全隱患也越來越大，為了解決這一安全隱患，相關(guān)技術(shù)人員制定了利用樁管進行水下加固的治理方案。本文主要首先對渤海海域的海底管線加固進行進行了分析，但是這一加固技術(shù)由于只是單方面的對海底管線進行了加固，不能夠很好的解決海底管線的安全隱患，因此本文提出了相關(guān)的改進方法。

海底管線；加固；技術(shù)；改進

1 工程概況

本次研究所選取的研究對象在我國渤海海域。該海域的特點是：海床形成時間比較晚，再加上海上平臺的存在，這也就導致該海域平臺的海水流場得到了一定的改變，這一改變也就導致海上平臺周圍海床表面土較為容易受到海水侵蝕，這也就導致海底管線會產(chǎn)生懸空，造成很大的安全隱患，也極大的影響了海底管線的安全性和穩(wěn)定性[1]。我國為此也提出了不少的海底管線加固措施，目前我國的海底管線加固措施主要所采取的在海上平臺附近的立管旁沿著立管的管線加幾根水下支撐柱，通過設立水下支撐柱以此來減少管線的懸跨長度，這類的加固方法能夠在一定程度上減小海底管線的懸跨長度，能夠保證海底管線不會因為共振而遭到破壞，能夠有效的減小海底管線因為懸空所帶來的安全隱患。只是由于海底管線在海底一直所處于的是一種半自由的狀態(tài)，即便是設立了幾根立管，海底管線所受到的制約也依舊只有立管管卡和海底土壤，當海底管線受到海流沖刷時，海底土壤受到侵蝕，海底管線依舊會存在很嚴重的安全隱患[2]。且除此之外，海底管線還會因為溫度的變化而導致管線膨脹和管卡位移，為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，因此我們需要對目前的海底管線加固技術(shù)進行改進[3]。

2 海底管線加固技術(shù)的改進

目前，我國解決海底管線因為溫度變化而引起管線膨脹和管卡位移的措施是在立管上面加膨脹彎，但是由于不同長度的海底管線所存在的情況是不同的，這類措施是不能完全解決這方面的問題的，因此工程人員應該對這類方法進行改進。其主要的改進方法為：當工程人員在對長度在1km或者是1km以下的海底管線進行設計的時候，可以將立管上的膨脹彎去掉，直接按照直線來進行設計[4]。那么根據(jù)直線進行設計的海底管線主要依據(jù)為兩點，這兩點分別為：第一點，渤海海域的海底管線的長度在1km或者是1km以下，因為管線長度較短，所以管線受土壤、溫度和壓力的作用下所產(chǎn)生的管端位移是比較小的，其具體情況如表一所示，根據(jù)表一當中的數(shù)據(jù)可以看出，1km及1km以下海底管線所產(chǎn)生的管端膨脹位移是不會大于0.1m的；第二點，工程人員在設計加固方法的時候，立管與立管之間的必須要存在間隙，且立管與立管之間的間隙不得小于0.35m。

那么上述所解決的是海底管線的長度小于或等于1km的情況下的加固改進方法，那么如果海底管線的長度長于1km呢？其還需要進行加固改進嗎？事實上，對于海底管線來說，如果海底土壤給予海底管線的約束力是足夠大的，只有在海底管線的長度不夠長的情況下才會出現(xiàn)管線膨脹和管卡位移的現(xiàn)象。當為了加固而設立的立管上具有膨脹彎的時候，管線將會在土壤的作用下自由膨脹，那么如果將立管的膨脹彎去除了之后，管線也就不能自由的進行膨脹。當工作人員將海底管線還需要的約束力加在立管上的時候，工作人員可以使用AUTOPIPE來對約束力進行計算，根據(jù)計算分析可以得知，加固的立管其部分的最大應力平均下來應該要小于1.0[5]。除此之外，當海底管線遇見了極端冰荷載的情況，工作人員需要在立管的底部沿著管線的方法加上彈簧，而彈簧系數(shù)的選擇則是以管線的橫截面抗拉剛度來進行選擇的。在一定的情況下，立管不設置膨脹彎也是可以的。

3 結(jié)語

綜上所述，目前我國海底管線加固技術(shù)的所采用的是立管加固的方式，這類方式不僅僅能夠很好的保證施工的質(zhì)量，還能夠有效的減少海上施工的時間，對于工程施工來說，這類改進方式能夠有效的減少工程施工的勞動力，還能夠確保工程施工的順利完成。本文提出了相關(guān)的改進技術(shù)，希望能給相關(guān)工作人員帶來一定的借鑒作用。

[1]《中國公路學報》編輯部.中國隧道工程學術(shù)研究綜述[J].中國公路學報,2015,05:1-65.

[2]文世鵬.埕島油田海底主登陸管道檢測與安全評價[D].中國海洋大學,2014.

[3]鄧海峰.隨機波浪作用下海底管線和海床相互作用研究[D].大連理工大學,2014.

[4]張小勇.腐蝕海底管道極限承載力和失效機理研究[D].浙江大學,2013.

[5]王健.海底懸跨管道固有特性分析及地震作用下的動力響應研究[D].中國石油大學(華東),2013.

表一 管線不同規(guī)格海底輸油管線的管端位移情況