于旻焘(中国石油集团海洋工程有限公司, 北京 100028)

海底管线加固技术的改进

于旻焘(中国石油集团海洋工程有限公司, 北京 100028)

由于浅海海底管线会长期受到海流冲刷，导致管线产生的悬空带来的安全隐患也越来越大，为了解决这一安全隐患，相关技术人员制定了利用桩管进行水下加固的治理方案。本文主要首先对渤海海域的海底管线加固进行进行了分析，但是这一加固技术由于只是单方面的对海底管线进行了加固，不能够很好的解决海底管线的安全隐患，因此本文提出了相关的改进方法。

海底管线；加固；技术；改进

1 工程概况

本次研究所选取的研究对象在我国渤海海域。该海域的特点是：海床形成时间比较晚，再加上海上平台的存在，这也就导致该海域平台的海水流场得到了一定的改变，这一改变也就导致海上平台周围海床表面土较为容易受到海水侵蚀，这也就导致海底管线会产生悬空，造成很大的安全隐患，也极大的影响了海底管线的安全性和稳定性[1]。我国为此也提出了不少的海底管线加固措施，目前我国的海底管线加固措施主要所采取的在海上平台附近的立管旁沿着立管的管线加几根水下支撑柱，通过设立水下支撑柱以此来减少管线的悬跨长度，这类的加固方法能够在一定程度上减小海底管线的悬跨长度，能够保证海底管线不会因为共振而遭到破坏，能够有效的减小海底管线因为悬空所带来的安全隐患。只是由于海底管线在海底一直所处于的是一种半自由的状态，即便是设立了几根立管，海底管线所受到的制约也依旧只有立管管卡和海底土壤，当海底管线受到海流冲刷时，海底土壤受到侵蚀，海底管线依旧会存在很严重的安全隐患[2]。且除此之外，海底管线还会因为温度的变化而导致管线膨胀和管卡位移，为了防止这一现象的发生，因此我们需要对目前的海底管线加固技术进行改进[3]。

2 海底管线加固技术的改进

目前，我国解决海底管线因为温度变化而引起管线膨胀和管卡位移的措施是在立管上面加膨胀弯，但是由于不同长度的海底管线所存在的情况是不同的，这类措施是不能完全解决这方面的问题的，因此工程人员应该对这类方法进行改进。其主要的改进方法为：当工程人员在对长度在1km或者是1km以下的海底管线进行设计的时候，可以将立管上的膨胀弯去掉，直接按照直线来进行设计[4]。那么根据直线进行设计的海底管线主要依据为两点，这两点分别为：第一点，渤海海域的海底管线的长度在1km或者是1km以下，因为管线长度较短，所以管线受土壤、温度和压力的作用下所产生的管端位移是比较小的，其具体情况如表一所示，根据表一当中的数据可以看出，1km及1km以下海底管线所产生的管端膨胀位移是不会大于0.1m的；第二点，工程人员在设计加固方法的时候，立管与立管之间的必须要存在间隙，且立管与立管之间的间隙不得小于0.35m。

那么上述所解决的是海底管线的长度小于或等于1km的情况下的加固改进方法，那么如果海底管线的长度长于1km呢？其还需要进行加固改进吗？事实上，对于海底管线来说，如果海底土壤给予海底管线的约束力是足够大的，只有在海底管线的长度不够长的情况下才会出现管线膨胀和管卡位移的现象。当为了加固而设立的立管上具有膨胀弯的时候，管线将会在土壤的作用下自由膨胀，那么如果将立管的膨胀弯去除了之后，管线也就不能自由的进行膨胀。当工作人员将海底管线还需要的约束力加在立管上的时候，工作人员可以使用AUTOPIPE来对约束力进行计算，根据计算分析可以得知，加固的立管其部分的最大应力平均下来应该要小于1.0[5]。除此之外，当海底管线遇见了极端冰荷载的情况，工作人员需要在立管的底部沿着管线的方法加上弹簧，而弹簧系数的选择则是以管线的横截面抗拉刚度来进行选择的。在一定的情况下，立管不设置膨胀弯也是可以的。

3 结语

综上所述，目前我国海底管线加固技术的所采用的是立管加固的方式，这类方式不仅仅能够很好的保证施工的质量，还能够有效的减少海上施工的时间，对于工程施工来说，这类改进方式能够有效的减少工程施工的劳动力，还能够确保工程施工的顺利完成。本文提出了相关的改进技术，希望能给相关工作人员带来一定的借鉴作用。

[1]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述[J].中国公路学报,2015,05:1-65.

[2]文世鹏.埕岛油田海底主登陆管道检测与安全评价[D].中国海洋大学,2014.

[3]邓海峰.随机波浪作用下海底管线和海床相互作用研究[D].大连理工大学,2014.

[4]张小勇.腐蚀海底管道极限承载力和失效机理研究[D].浙江大学,2013.

[5]王健.海底悬跨管道固有特性分析及地震作用下的动力响应研究[D].中国石油大学(华东),2013.

表一 管线不同规格海底输油管线的管端位移情况