底拖法在管道施工中的应用

底拖法在管道施工中的应用

王兴忠

广东水电二局股份有限公司广东广州

摘要：管道输送是油气、淡水运输中最主要，同时也是最快捷、经济、可靠的方式。随着我国经济的快速发展，管道输送发挥着越来越重要的作用。常见的管道铺设方法有：铺管船法、漂浮法、牵引法等，其中牵引法包括底拖法、离底拖法、漂浮拖法和定深拖法。本文依托湛江市鉴江供水南三河跨海段输水管道工程，重点研究了底拖法在管道施工中的应用。

关键词：底拖法管道施工

1、概述

1.1底拖法施工是将管道沉入基床面上，按设计标高和路径拖行管道，陆地上拖管主要通过地锚锚固卷扬机提供牵引动力，在管道开始入水后，用工作船上的卷扬机牵引拖管，当工作船牵引力逐渐减小不能满足继续拖管时，则改用对岸预埋好的地锚锚固卷扬机进行牵引，并一步步完成管道的铺设。

1.2南三河跨海段输水管道工程是湛江市鉴江供水枢纽工程的一部分，采用两根DN1800钢制管道并行穿过南三河，管道位置临近入海口，每根过河钢管水下部分长约1214m，两管中心间距为5m，管道布置近似U形，钢制管道壁厚22mm，水下埋深约14.6m。

1.3拖管施工的牵引力，由北岸地锚锚固卷扬机、水上工作船卷扬机和南岸地锚锚固的卷扬机提供。北岸陆上通过滚动气囊协助出运，水下底拖施工采用气囊助浮，南岸拖管采用滑轮组来协助拖管。

2、施工工艺

南三河跨海段输水管道工程施工工艺流程图如下：

3、主要施工技术及质量控制措施

3.1基槽开挖及平整

（1）基槽整平验收后，所在区域设立浮标警示，禁止船舶抛锚，扔弃杂物，以免造成基槽面破坏。

（2）安装前，潜水员下水检查基槽面，如有发现异物必须清走，保证基床面平整质量。

3.2管道拖运前准备

（1）拼装。由于拼接防腐场地限制，在预备场地将8根10m的钢管拼焊成80m的钢管，完成7个节头的拼焊接与接头防腐。当80m长的钢管达到一定数量后，用橡胶气囊滚动运输到发射场地，拼焊成240m（有时160）长钢管，做好节头防腐，钢管就可以拖运下水了。

（2）管道进入待发场地，该场地与管道轴线一致，完成焊接、接头处的防腐、检测与试验、助浮气囊的挷扎等工作。

3.3陆上气囊滚动出运

为了保证陆上钢管焊接质量，有效地保护好防腐层，同时使焊接好的钢管能够顺利入海，采用气囊滚动法出运。根据钢管长度和重量，采用平移、滚动或吊装方式把钢管移动到管道轴线上的发射通道。发射通道用沙石作基础，路宽12m。堤内发射通道总长250m到水边，防洪堤与堤内发射通道交界处坡道用土工膜布袋沙作基础。

出运气囊的规格为：直径1.2m、长度3.0m的特制气囊。气囊布置在输水钢管底部，经过计算气囊与钢管的承载力关系，气囊每10m设置一个。一方面减少钢管拖运的摩擦力，另一方面可以保护钢管外层的防腐层。

堤外发射通道总长70m，用1m×1m×2m的钢筋笼作为堤外发射通道骨架，内填充沙袋，外用尼龙网围边。发射通道用砂包形成弧面，然后铺砂垫层，在垫层上浇筑10cm的素混凝土。堤外发射通道的曲率半径为1000m，其结构和尺寸如下图所示：

3.4水下助浮气囊绑扎

入水前，钢管上绑扎气囊，使钢管与气囊负浮力约为其自重的10%。绑扎的气囊紧靠管道顶部，这样可以减少水流的阻力。因水流速度中间最大，水面其次，水底最小，而管道基槽内的水流较弱，管顶绑扎的助浮气囊及沉管受水流的影响不大。

出运气囊的规格为：直径1.5m、长度18m的特制气囊。气囊布置在输水钢管底部，经计算，气囊每100m设置3个即可。

3.5水底拖运

拖引船泊就位，对岸拖引钢缆与管道轴线一致。水底钢管拖动时，钢管头部采用钢板封堵，并且用浮吊船将钢管头部吊至高于河床底部0.5m左右，始终保持抬头状态，通过测量和潜水员的探摸来控制管头，使钢管头部不钻入沙土中，减少拖管的阻力。如发现拖引力增大，适当增加气囊浮力。沿着拖拽钢管管身每间隔50m设定一根标杆，每拖引50m，测量管道头部、管身坐标一次，防止管头、管身偏离设计轴线。如发现标杆偏离设计轴线，则采用锚缆和起重船及时调整，确保管道能安装在基槽的正确位置上。

考虑水流影响造成回淤量增加，从而使拉力增大，拟分派3组潜水员分段水下维护、检查、清淤。如发现局部回淤量高于施工允许的误差，潜水员将用水下吸泥器和高压水枪及时把回淤清除。

每一个循环拖管长度为240m（有时160m），每拖运50m要测量一次钢管头部的坐标、中间的钢管通过浮标、测杆每隔100m进行复检一次，保证管线不偏离轴线。考虑水流影响，选择低平潮拖运。

每次发射管道长度和拖管长度相对应，拖运速度要慢，陆上、水下、对岸指挥要统一进行。

3.6南岸地锚卷扬机拖管

当工作船靠近对岸，随着牵引力逐渐减小不能满足继续拖管时，改用对岸事先埋设好的地锚锚固的卷扬机进行牵引。

3.7稳管、回填方法

3.7.1拖管就位后的稳管措施

为了保证DN1800输水钢管正常使用的安全，拖管就位后对原水输水钢管加压覆盖。因湛江地区块石稀少，难以大量采购，且本工程工期紧，为不影响管道运行通水调试，采用足够数量和重量预制混凝土U型块压顶。U型块的预制在陆上预制厂进行，然后再吊装到船舶上，拖到现场定位安装。U型块预制与管道焊接同步进行，当拖管完成时，U型块安装工序即可马上展开。U型块安装好以后，及时回填海砂，使管线河床恢复原貌。

3.7.2防汛抗台的稳管措施

在台风、汛期来袭之前，除了按照施工组织设计当中的应急预案、组织体系防汛抗台外，还对管段采取以下措施保障安全。

（1）首先将水上的助浮气囊逐个放气，使水下管段平稳落在基槽当中。

（2）南北岸陆上管段用尼龙绳拉紧稳固，北岸管段发射通道两侧先行设置5t拉力地锚三组，用尼龙绳缠绕管段两圈后与地锚相接，其间用花兰螺栓绞紧，绞紧前先将滚动气囊逐个排气减压，南岸陆上管段也采用此方法进行锚固。

（3）待台风汛期过后，拆除锚固措施，继续进行拖管工作。

4、结语

底拖法在本工程中的成功应用，确保了工程质量安全，而且降低了施工成本，在类似工程施工中具有推广借鉴和指导作用。

参考文献：

[1]张若瑜，唐友刚滩海水域铺管底拖管道施工技术研究

[2]曾晓辉，柳春图海底管道铺设的力学分析

[3]曹树林，江文琳水利工程压力钢管制造安装及验收规范