一种l型浅海管道敷设工艺
阅读说明：本技术 一种l型浅海管道敷设工艺 (L-shaped shallow sea pipeline laying process ) 是由 皋黎明 程加军 范旭征博 董志芳 裴延庚 赵刚 李宁 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：一种L型浅海管道敷设工艺,涉及管道敷设工程技术领域,其步骤如下,将管道敷设船拖带至管道敷设轴线位置处,抛锚船抛锚,调整管道敷设船至设计管道敷设轴线中心位置处；吊运两节钢管至管道敷设的导向架上,将管节沿着导向架的轨道下滑至管道焊接平台处,将两节钢管焊接为管道；将管道下滑至托管架上,夹紧器将管道固定；吊运下一个管节至导向架上,在焊接平台处完成管节和管道的焊接；放松夹管器,采用注水法使前两节管道下水；管道敷设船后移退放,管道沿托管架下滑至海底；重复固定、吊运、焊接、下放工序直至全部管道敷设完成。本发明能够提高海上管道敷设的施工效率,降低环境因素对管道敷设施工作业的影响,效果较好,定位精度更高。(An L-shaped shallow sea pipeline laying process relates to the technical field of pipeline laying engineering, and comprises the following steps of towing a pipeline laying ship to a pipeline laying axis position, anchoring the pipeline laying ship, and adjusting the pipeline laying ship to a designed pipeline laying axis center position; hoisting two sections of steel pipes to a guide frame laid by the pipeline, sliding the pipe sections to a pipeline welding platform along a track of the guide frame, and welding the two sections of steel pipes into the pipeline; sliding the pipeline down to the stinger, and fixing the pipeline by the clamping device; hoisting the next pipe joint to the guide frame, and welding the pipe joint and the pipeline at the welding platform; loosening the pipe clamp, and launching the first two sections of pipelines by adopting a water injection method; moving the pipeline laying ship backwards and releasing, and sliding the pipeline along the pipe supporting frame to the seabed; and repeating the procedures of fixing, hoisting, welding and transferring until all the pipelines are laid. The invention can improve the construction efficiency of offshore pipeline laying, reduce the influence of environmental factors on the pipeline laying construction operation, and has better effect and higher positioning precision.)
技术领域
本发明涉及管道敷设工程技术领域，尤其是一种L型浅海管道敷设工艺。
背景技术
目前，海上管道敷设采用的施工船机设备主要是专用的管道敷设船，施工方案的制定主要围绕管道敷设船进行。随着海上给排水管道敷设工程逐渐由近岸区域走向浅海区域，不可避免的需要在浅海区域进行市政给排水管道的敷设。目前可用的专用管道敷设船大都是针对深海区域的海洋石油管道敷设制造而成，没有可用于浅海区域管道敷设的施工专用船舶。所以针对浅海区域的管道敷设工程项目，需要制定合适的管道敷设工艺。
目前针对浅海区域海上大直径管道敷设工程采用的施工工艺主要是拖曳式管道敷设法，通过将组装完毕的管道使用拖轮拖放至指定位置，然后将管道沉放至海底。
海上大直径管道由于其自重较大，管道直径较大，加上海上施工作业环境复杂多变，在浅海区域进行施工作业难度较大，现有的专用的管道敷设船无法在浅海区域进行施工作业，常用的浅海区域管道敷设施工采用的拖曳式管道敷设法又存在施工效率较低，受海上风浪影响较大的问题。
针对现有的拖曳式管道敷设施工工艺施工效率较低，并且施工作业期间受风浪条件影响较大的现状，需要一种能够提高浅海区域管道敷设施工效率并且能够减小风浪影响的管道敷设施工工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种L型浅海管道敷设工艺，能够提高海上管道敷设的施工效率，降低环境因素对管道敷设施工作业的影响，管道敷设的效果较好，敷设位置的定位精度更高，提高海上管道敷设的施工质量。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，本发明是一种L型浅海管道敷设工艺，其特点是，其步骤如下，
（1）改造敷设船：在船体上固定设有导向架，在导向架上设有沿船体龙骨方向设置的轨道，在导向架前方设有伸出船体的托管架，托管架后端与船体前端铰接；在导向架和托管架之间固定安装有夹紧器，在导向架上设有用于管道对接的焊接平台，在船体上设有卷扬机，在船体前端且位于托管架两侧对称装有扒杆，卷扬机的钢丝绳绕过扒杆后和托管架前端相接，在船体的四角设置四个锚机；在船头和船尾设有信标机和GPS；
（2）定位管道敷设船：利用拖轮将管道敷设船拖带至管道敷设轴线位置处，然后通过抛锚船进行抛锚，在管道敷设船四角分别抛出锚缆，采用信标机和GPS精确定位管道敷设轴线，调整管道敷设船至设计管道敷设轴线中心位置处；
（3）前两节管道敷设：
a.焊接管道：利用驳船甲板上安装的履带吊吊运两节钢管至管道敷设的导向架上，将管节沿着导向架的轨道下滑至管道焊接平台处，并在焊接平台处将两节钢管焊接；在两节钢管焊接完成后，对焊缝进行检测，检测合格之后进行管道内外防腐工作；
b.固定管节：利用卷扬机将焊接后的管道缓慢下滑至托管架上，使用夹紧器将管道位置进行固定，导向架上让出一个管节的位置；
c.增加管节：通过履带吊吊运下一个管节至导向架上，管节沿着导向架的轨道下滑至管道焊接平台处，并在焊接平台处完成管节和管道的焊接；
d.注水下放：放松夹管器，使用卷扬机缓慢把管道放下水，然后通过水泵向管道内注水，管道注水后克服浮力下沉，注水的同时管道敷设船后移退放，控制敷设船后退的速度和注水的速度保持一致；管道沿托管架下滑至海底，确保管道在预定的敷设路线上进行敷设下沉，直至前两节管道敷设完成，使用夹紧器将管道位置进行固定；
（4）后续管道敷设：
a. 增加管节：通过履带吊吊运下一个管节至导向架上，管节沿着导向架的轨道下滑至管道焊接平台处，并在焊接平台处完成管节和管道的焊接；焊接完成后对焊缝进行检测，检测合格之后进行管道内外防腐工作；
b.管道下放：放松夹管器，管道敷设船后移退放，管道沿托管架下滑至海底，确保管道在预定的敷设路线上进行敷设下沉；
（5）重复步骤（4），直至全部管道敷设完成。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：在步骤（2）中锚缆长度为300m。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：在步骤（2）中，通过收放锚缆的方式调整管道敷设船至设计管道敷设轴线中心位置处。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：在步骤（3）中，通过控制移船锚机绞动牵引锚缆，2个移船锚机和1台主牵引卷扬机同时配合绞动锚缆或松宽锚缆来调整管道敷设船的左右偏差和控制船前进的速度，使船在前进的过程中始终沿管道敷设轴线方向前进。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：在导向架一侧的船体上设置有钢管堆放区。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：在船体上设有履带吊。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：所述导向架上设有两个焊接平台。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，以上所述的L型浅海管道敷设工艺中：步骤（4）中，每次吊运两个管节至导向架上，两个焊接平台同时进行焊接工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将管节吊运到导向架上，使管节沿着导向架下滑铺设；在焊接平台处将相邻的两个管节焊接成管道，并利用托管架，承接并引导管道下滑铺设，能够大大提高管道铺设作业的施工效率；在管道下放过程中，利用夹紧器，控制管道的溜放速度，达到管道稳定铺设的目的，能够降低海上管道铺设作业的施工安全风险，提高海上管道铺设的施工质量，结构可靠，操作方便高效；
焊接、固定、增加、下放管节，采用管节分段焊接流水施工的方式进行，能够实现长距离管道的连续施工，通过同时进行管道的焊接和铺设作业，大大提高施工效率；
管道初始入水，采用注水法控制管道溜放下沉，向管道内注水，提高管道的重力，使之克服浮力，帮助管道下沉；一边向管道注水，一边控制敷设船后退，并且控制注水速度和敷设船后退速度一致，提高管道敷设效率，并减少海上风浪对管道敷设的影响，确保管道在预定的敷设路线上进行敷设下沉；
与传统的拖曳式管道敷设法相比，在海上进行管道敷设作业时受到海上环境荷载的影响较小，施工作业条件更加稳定可靠。能够实现恶劣海况条件下的弃管作业，施工窗口期较长，施工安全性更高。采用锚机铰锚的方式控制管道敷设船运动，能够最大程度的减小海上风浪对管道敷设施工的影响，管道敷设的效果较好，敷设位置的定位精度更高，能够更好的控制施工质量。能够实现浅海区域大直径管道流水线作业敷设，管道敷设的效率较高。
附图说明
图1为浅海区管道敷设专用船的一种结构示意图；
图2为“L”型浅海管道敷设施工立面图；
图3为管道敷设轴线示意图。
图中：1. 托管架，2.扒杆，3.夹紧器，4.焊接平台，5.履带吊，6.卷扬机，7.导向架，8.锚缆，9.锚机，10.钢管堆放区，11.管道，12.管道注水段，13.已铺设管线；A.管道敷设轴线方向，B.敷设船移动方向。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1，本发明提供的一种“L”型浅海管道敷设工艺，通过采用浅海区管道敷设专用船进行管道敷设施工作业，使用驳船上安装的锚机9控制管道敷设的施工路线。
浅海区管道敷设专用船包括船体，在船体上固定设有导向架7，在导向架7上设有沿船体龙骨方向设置的轨道，在导向架7前方设有伸出船体的托管架1，托管架1后端与船体前端铰接；在导向架7和托管架1之间固定安装有夹紧器3，夹紧器3可以实现对管道11的夹紧和释放，由此控制管道11溜放的速度。在导向架7上设有用于管道11对接的焊接平台4。在导向架7一侧设置有用于存放管节的钢管堆放区10，在船体上设有150t履带吊5，履带吊5用于将管节从钢管堆放区10吊运至导向架7上。在船体上还设有15t卷扬机6，在船体前端且位于托管架1两侧对称装有扒杆2，卷扬机6的钢丝绳绕过扒杆2后和托管架1前端相接，卷扬机6收卷钢丝绳可以将托管架1提起和下放，下放托管架1可以将托管架1上的管道11下放入水。在船体的四角设置四个15t锚机9。
结合图2，图3采用浅海区管道敷设专用船提出的一种L型浅海管道敷设工艺，其步骤如下，
一种L型浅海管道敷设工艺，其特征在于：其步骤如下，
（1）改造敷设船：在船体上固定设有导向架7，在导向架7上设有沿船体龙骨方向设置的轨道，在导向架7前方设有伸出船体的托管架1，托管架1后端与船体前端铰接；在导向架7和托管架1之间固定安装有夹紧器3，在导向架7上设有用于管道11对接的焊接平台4，在船体上设有卷扬机6，在船体前端且位于托管架1两侧对称装有扒杆2，卷扬机6的钢丝绳绕过扒杆2后和托管架1前端相接，在船体的四角设置四个锚机9；在船头和船尾设有信标机和GPS；
（2）定位管道敷设船：利用拖轮将管道敷设船拖带至管道敷设轴线位置处，然后通过抛锚船进行抛锚，在管道敷设船四角分别抛出锚缆8，采用信标机和GPS精确定位管道敷设轴线，调整管道敷设船至设计管道敷设轴线中心位置处；
（3）前两节管道敷设：
a.焊接管道：利用驳船甲板上安装的履带吊5吊运两节钢管至管道11敷设的导向架7上，将管节沿着导向架7的轨道下滑至管道焊接平台4处，并在焊接平台4处将两节钢管焊接；在两节钢管焊接完成后，对焊缝进行检测，检测合格之后进行管道11内外防腐工作；
b.固定管节：利用卷扬机6将焊接后的管道11缓慢下滑至托管架1上，使用夹紧器3将管道11位置进行固定，导向架7上让出一个管节的位置；
c.增加管节：通过履带吊5吊运下一个管节至导向架7上，管节沿着导向架7的轨道下滑至管道焊接平台4处，并在焊接平台4处完成管节和管道11的焊接；
d.注水下放：放松夹管器，使用卷扬机6缓慢把管道11放下水，然后通过水泵向管道11内注水，管道11注水后克服浮力下沉，如图2中所示的管道注水段12，注水的同时管道敷设船后移退放，控制敷设船后退的速度和注水的速度保持一致；管道11沿托管架1下滑至海底，确保管道11在预定的敷设路线上进行敷设下沉，直至前两节管道11敷设完成，使用夹紧器3将管道11位置进行固定；管道11初始入水时，采用注水法控制管道11溜放下沉，向管道11内注水，提高管道11的重力，使之克服浮力，帮助管道11下沉；一边向管道11注水，一边控制敷设船后退，并且控制注水速度和敷设船后退速度一致，相同时间内，管道11内水注满，已铺设管线13长度和敷设船后退距离相等，提高管道11敷设效率，并减少海上风浪对管道11敷设的影响，确保管道11在预定的敷设路线上进行敷设下沉；
（4）后续管道敷设：
a. 增加管节：通过履带吊5吊运下一个管节至导向架7上，管节沿着导向架7的轨道下滑至管道焊接平台4处，并在焊接平台4处完成管节和管道11的焊接；焊接完成后对焊缝进行检测，检测合格之后进行管道11内外防腐工作；
b.管道下放：放松夹管器，管道敷设船后移退放，管道11沿托管架1下滑至海底，确保管道11在预定的敷设路线上进行敷设下沉；
（5）重复步骤（4），直至全部管道11敷设完成。
在步骤（2）中锚缆8长度为300m。
在步骤（2）中，通过收放锚缆8的方式调整管道敷设船至设计管道敷设轴线中心位置处。
在步骤（3）中，通过控制移船锚机9绞动牵引锚缆8，2个移船锚机9和1台主牵引卷扬机6同时配合绞动锚缆8或松宽锚缆8来调整管道敷设船的左右偏差和控制船前进的速度，使船在前进的过程中始终沿管道敷设轴线方向前进。
在导向架7一侧的船体上设置有钢管堆放区10。
在船体上设有履带吊5。
所述导向架7上设有两个焊接平台4。
步骤（4）中，每次吊运两个管节至导向架7上，两个焊接平台4同时进行焊接工作。
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