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水下管道是铺设在江、河、湖、海的水下用来输送液体、气体或松散固体的管道。它具有不受水深、地形等条件限制、输送效率高、耗能少等优点。然而,由于大多数埋于水下土层中,因此检查和维修较为困难。以下是关于水下管道铺设的详细介绍:
一、铺设方式
水下管道铺设主要有两种方式:
1. 铺设在水底上:这种方式适用于水道较深、水底平坦且沿管线没有障碍物的情况。此时,管道不会因船只抛锚、流体动力、土壤液化、床底土运动、河床冲刷等原因引起破坏,因此可以直接铺设在稳定的河床或海床上。但需要注意的是,这种方式铺设的管道抗震性能可能不如埋设方式。
2. 埋设在水底下沟槽内:这种方式需要预先在水下开挖沟槽,然后将管道铺设在沟槽内,并用泥土或沙石回填。沟槽内管顶铺设深度一般为管径的3~4倍,以避免船只抛锚、河床冲刷等影响。对于海下管道的埋地铺设,还应防止风暴时管道可能浮漂或下沉,因此管道应埋设在海床下足够深度。
二、水下沟槽开挖
水下沟槽开挖是埋设方式的关键步骤之一。开挖方法主要有以下几种:
1. 爆破法:适用于岩石河床。这种方法需要专业的爆破设备和技术人员进行操作,以确保安全和效果。
2. 岸式索铲:适用于狭窄水系。铲斗用岸上卷扬机曳引,可以比较准确地控制沟槽的平面位置和准直度。
3. 挖泥船和高压泵船:适用于宽阔水系。挖泥船可以开挖水下沟槽,并将土方卸在沟槽水流下游一侧或由驳船运至远处。河床土质松散时,可用高压泵船以高压水流冲射水底土层进行开挖。
三、管道铺设方法
根据具体情况和需要,水下管道铺设可以采用以下方法:
1. 浮漂拖航铺管:先在岸边把管子连接成一定长度的管段,两端用堵板封住,然后浮漂拖航到铺管位置。灌水入管后下沉到水底或沟槽内,取下堵板,再将各管段之间在水下接口。这种方法适用于较长距离的管道铺设。
2. 水底拖曳铺管:当长度较大的管段采用浮航困难时,可在水底拖曳。这种方法受风浪、潮汐等影响较小,作业安全,但拖运马力较大。
3. 铺管船铺管:将管子用运管船运至铺管船上,在铺管船上进行管段接口后,沿铺管船上的滑道、管托架等装置下入水底。这种方法适用于深海或复杂水域的管道铺设。
4. 冲沉土层铺管:先把管子放在水底,然后用冲泥器把高压水射向管底土层,使管底土液化并丧失承载能力,管道就埋入水底。这种方法适用于管底土层为可被液化的情况。
四、注意事项
在水下管道铺设过程中,需要注意以下事项:
1. 稳定性验算:在管道敷设过程中和敷设后,均须验算稳定性。这包括在波浪、水流(主要为潮流)、冰层压力和流水冲击力作用下管道的稳定性,以及由于管道基底面不平整、地基基础的不均匀沉陷而对管道稳定性的影响。
2. 调节管道重量:通过调节水下管道的重量,可以降低管道在施工敷设时的应力和保持管道在敷设过程中和敷设后的稳定。
3. 施工设备选择:根据具体情况选择合适的施工设备和铺设方法。例如,在狭窄水系中可以选择岸式索铲进行开挖;在宽阔水系中可以选择挖泥船或高压泵船进行开挖等。
4. 安全措施:在铺设过程中要严格遵守安全操作规程和环境保护要求。例如,在爆破法开挖时要确保人员和设备的安全;在挖泥船和高压泵船作业时要注意防止水土流失和环境污染等。