长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及海底管道铺设的技术领域，具体涉及一种长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统。
【背景技术】
[0002]随着海上油气田开发不断向深层和新领域扩展，海上平台工艺处理流程越来越简化，越来越多的海底管线被采用，管线铺设过程中不可避免的会出现穿越繁忙的航道、港口等交通密集段海域的现象，因此为保护管线而加大埋深。埋设的深度是传统的后挖沟机无法实现的，因此需要长距离预挖沟后铺管。
[0003]目前，国内外规范对长距离海底管线预挖沟后铺管施工技术，只有在DNV-0S-F101中对管沟的要求为“sufficiently smooth”，即“足够平滑”的定性规定(the trench shallbe excavated to a sufficiently smooth profile to minimise the possibility ofdamages to the pipeline,coating and anodes)，但在实际施工中可操作性很差，很难判断管道的稳定情况。国内外没有长距离海底管线预挖沟后铺管的施工先例。
【实用新型内容】
[0004]针对以上情况，本申请的实用新型人在查阅国内外资料的基础上，通过大量分析和试验，开发出一套满足长距离海底管线预挖沟后铺管施工的系统。该系统基于首次提出了长距离海底管线预挖沟后铺管施工的解决方法，保障了新铺设管道的安全。该方法综合考虑控制投资、缩短工期、方便现场施工等方面因素，首次突破了传统的先铺管后挖沟方式，形成适用于长距离海底管线预挖沟后铺管施工的技术方案，将长距离海底管线预挖沟后铺管施工技术成功应用在西气东输二线香港支线海底管道国家重点项目中。
[0005]该系统具有经济、高效、无污染、操作性强等特点，满足施工要求。
[0006]根据本实用新型的实施例，提供了一种长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于包括:抓斗式挖泥船，所述抓斗式挖泥船包括抓斗机和抓斗，其中，抓斗机配备传动系统和控制系统，传动系统包括内设的柴油机及传动装置，柴油机提供卷绕钢缆的动力，传动装置包括起重吊杆，控制系统包括通过传动装置连接的升降斗滚筒、开闭斗滚筒和变幅滚筒，上述各个滚筒均缠绕钢缆，并设有离合器和刹车；以及沟底标高测量部件，其包括用于穿透管道沟槽的浮泥层的水砣，其中，所述升降斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的升降，其中，所述开闭斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的开闭，其中，所述变幅滚筒通过钢缆与起重吊杆连接，用于控制起重吊杆伸缩的长度。
[0007]根据本实用新型的实施例，所述水砣由Φ50Χ455πιπι圆钢制作，可以穿透管道沟槽的浮泥层。
[0008]根据本实用新型的实施例，控制系统用于在进行预挖沟时，通过所述升降斗滚筒将抓斗升至欲挖位置泥层的水面上方，通过所述开闭斗滚筒将抓斗完全打开，再依靠抓斗自重，将抓斗插入泥层一定深度。
[0009]根据本实用新型的实施例，控制系统还用于通过所述升降斗滚筒提升连接抓斗的钢缆，通过所述变幅滚筒控制起重吊杆的长度，之后通过所述开闭斗滚筒闭合抓斗，以挖掘和抓取泥沙。
[0010]根据本实用新型的实施例，控制系统还用于升降斗滚筒、并开闭斗滚筒，将装满泥沙的抓斗提升出水面一定高度，并旋转连接抓斗及控制系统的起重吊杆，将挖掘的泥沙卸入靠驳挖泥船的船舷旁的泥驳，并使抓斗返回至欲挖位置泥层的水面上方，完成一个作业循环。
[0011]本实用新型具有以下有益效果:
[0012]1、为国内首次长距离海底管线预挖沟后铺管施工，管道规范没有推荐做法，且长距离海底管线预挖沟后铺管施工，在国内外都没有先例；
[0013]2、经济、高效、操作性强。可有效解决工程所在海域功能区划复杂、船舶活动频繁、项目投资控制严、计划实施工期紧的要求。
[0014]3、长距离海底管线预挖沟后铺管施工，挖沟中沟底平整度控制不当，极易造成新建管线局部应力过大，导致变形甚至损坏，产生不可估量的后果。该方案能够满足该工程项目投资控制严、计划实施工期紧的特点，满足现场工程要求。
[0015]4、在工程中取得了良好的效果，可解决长距离海底管线预挖沟后铺管施工和工期紧张的实际问题，产生明显的经济效益。
[0016]5、长距离海底管线预挖沟后铺管施工，在国内外都没有先例，首次在西气东输二线香港支线海底管道工程中应用，成功解决了近20公里预挖沟后铺管的难题。因此，该项技术的突破，对填补国内空白、解决我国海底管线预挖沟后铺管施工的技术难题等具有重要的意义。为同行业海底管道的施工提供有力的借鉴参考价值。
【附图说明】
[0017]图1为根据本实用新型的实施例的管沟开挖断面图；
[0018]图2为根据本实用新型的实施例的分段及分条挖沟图；
[0019]图3为根据本实用新型的实施例的分层阶梯开挖图；
[0020]图4为根据本实用新型的实施例的抓斗挖泥船挖泥图。
[0021]其中，图2中的①至⑤表示各个分条，①左侧的箭头表示船舶移动方向，图4中的6表示抓斗，7表示泥驳，8表示前锚，9表示挖泥船，10表示后锚，11表示泥面。
【具体实施方式】
[0022]长距离海底管线预挖沟后铺管施工方案:
[0023]本申请提供了以下技术方案:
[0024](1)管沟设计图及铺管环境分析
[0025]图1为根据本实用新型的实施例的管沟开挖断面图。
[0026]通过对管沟设计图及铺管海域的水深、地质、风、浪、流情况的分析，研究确定抓斗式挖泥船适合设计管沟的开挖。
?0027] (2)预挖沟后铺管风险点分析
[0028]施工作业中最大的风险来源于管沟平整度对管线的在位稳定性的影响。与海洋工程中常见的先铺管后挖沟不同，海管预挖沟工艺类似于疏浚工程中的基床开挖，截面小，长度大，沟底平整度是预挖沟后铺管施工的主要风险点，直接影响着管线的平稳安全入沟。
[0029](3)管沟开挖方法分析
[0030]通过对管沟开挖机具自身系统的研究，明确配合铺管施工的管沟开挖方法。抓斗式挖泥船是挖泥船中一种适应性较强的船型，适用于管沟的挖泥作业。图4为根据本实用新型的实施例的抓斗挖泥船挖泥图。如图4所示，抓斗式挖泥船的主要构造包括抓斗机和抓斗两部分。其中抓斗机配备传动系统和控制系统。传动系统由内设的柴油机及传动装置组成，用于驱动抓斗的升降和开闭;控制系统由升降斗滚筒、开闭斗滚筒和变幅滚筒组成，滚筒均设有离合器和刹车，采用液压控制方式，能自动控制斗速和挖深，自动减缓下落速度，平稳着底，并保证抓斗全部张开。工作时，将抓斗升至挖泥位置的水面上方，通过控制开闭斗滚筒将抓斗完全打开，再依靠抓斗自重冲入水中，将抓斗插入泥层一定深度，然后提升钢缆，闭合抓斗以挖掘和抓取泥沙，最后，控制升降斗滚筒和开闭斗滚筒，将装满泥沙的抓斗提升出水面一定高度，并旋转吊杆，将挖掘的泥沙卸入靠驳挖泥船舷旁的泥驳，抓斗返回至挖泥点上方，完成一个作业循环。
[0031]图2为根据本实用新型的实施例的分段及分条挖沟图；图3为根据本实用新型的实施例的分层阶梯开挖图。如图2、3所示，管道顶面以上采用大型抓斗挖泥船进行粗挖，底层0.5m?lm采用具有定深功能的小型抓斗挖泥船进行精挖。挖泥方式采用分区、分段、分条进行，每层开挖2m厚泥层，抓斗式挖泥船每100m左右为一分段长度，每12m为一分条宽度。香港支线挖泥边坡为1:4与1: 7，需进行分层阶梯开挖，按照“下超上欠，超欠平衡”的原则，粗挖后边坡形成锯齿状，未挖泥层已在开挖过程中受到扰动，扰动土在重力作用下自然坍塌成1: 1边坡，后局部找坡，最后形成1:4与1:7的边坡。
[0032]最后应说明的是，显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【主权项】
1.一种长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于包括: 抓斗式挖泥船，所述抓斗式挖泥船包括抓斗机和抓斗，其中，抓斗机配备传动系统和控制系统，传动系统包括内设的柴油机及传动装置，柴油机提供卷绕钢缆的动力，传动装置包括起重吊杆，控制系统包括通过传动装置连接的升降斗滚筒、开闭斗滚筒和变幅滚筒，上述各个滚筒均缠绕钢缆，并设有离合器和刹车；以及 沟底标高测量部件，其包括用于穿透管道沟槽的浮泥层的水砣， 其中，所述升降斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的升降， 其中，所述开闭斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的开闭， 其中，所述变幅滚筒通过钢缆与起重吊杆连接，用于控制起重吊杆伸缩的长度。2.根据权利要求1所述的长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于，所述水石它由Φ 50 X 455mm圆钢制作，可以穿透管道沟槽的浮泥层。3.根据权利要求1所述的长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于，控制系统还用于:在进行预挖沟时，通过所述升降斗滚筒将抓斗升至欲挖位置泥层的水面上方，通过所述开闭斗滚筒将抓斗完全打开，再依靠抓斗自重，将抓斗插入泥层一定深度。4.根据权利要求3所述的长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于，控制系统还用于:通过所述升降斗滚筒提升连接抓斗的钢缆，通过所述变幅滚筒控制起重吊杆的长度，之后通过所述开闭斗滚筒闭合抓斗，以挖掘和抓取泥沙。5.根据权利要求4所述的长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其特征在于，控制系统还用于:升降斗滚筒、并开闭斗滚筒，将装满泥沙的抓斗提升出水面一定高度，并旋转连接抓斗及控制系统的起重吊杆，将挖掘的泥沙卸入靠驳挖泥船的船舷旁的泥驳，并使抓斗返回至欲挖位置泥层的水面上方，完成一个作业循环。
【专利摘要】本申请涉及一种长距离海底管线预挖沟后铺管施工系统，其包括：抓斗式挖泥船，所述抓斗式挖泥船包括抓斗机和抓斗，其中，抓斗机配备传动系统和控制系统，传动系统包括内设的柴油机及传动装置，控制系统包括升降斗滚筒、开闭斗滚筒和变幅滚筒，上述各个滚筒均缠绕钢缆，并设有离合器和刹车；以及沟底标高测量部件，其包括用于穿透管道沟槽的浮泥层的水砣，其中，所述升降斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的升降，其中，所述开闭斗滚筒通过钢缆与抓斗连接，用于驱动抓斗的开闭，其中，所述变幅滚筒通过钢缆与起重吊杆连接，用于控制起重吊杆的长度。
【IPC分类】F16L1/16
【公开号】CN205101675
【申请号】CN201520739360
【发明人】高兆鑫, 付春丽, 赵海, 高海峰, 杜书鑫, 曹秋媛
【申请人】中国石油集团海洋工程（青岛）有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月23日