海底管道挖沟机使用说明书20120423

1海底管道挖沟机使用说明书施工设计（结构）第1页共18页A2010.10.20供审查版次日期说明设计.校对审核审定批业主中国石化胜利油田胜利油建公司中国沿海油田胜利油建公司技术重心证书号文件号版次.海底管道挖沟施工设计DOC–NP1-3D/NP1-10-OI-001A会签专业签署日期21概述胜利油建公司制造的挖沟机是由高压泵和低压大排量以及相应切削装置组成的用于海底管道施工的专用设备，适用于不排水抗剪强度10-100KPa以内的土壤挖沟施工。2工作原理2.1.1.1挖沟机工作原理SL-052012型潜水挖沟机是胜利油建公司自主设计开发的对水下油气管线进行预、后挖沟作业的大型设备，它主要根据机械和流体力学原理，利用两个切削链将海底管道两侧切削出两道相互平行的沟槽，然后利用两个高压水泵产生的高压射水流将管道下方的泥土破碎，再后利用2个轴流泵产生低扬程大流量的强大水柱对管道两侧和下方已被破碎液化的土壤进行有效冲击进行作业，从而冲刷出有效深度和宽度的沟型。挖沟机结构示意图13挖沟机结构示意图22.1.2挖沟机设备特点1)适用范围广。OPE-2000型潜水挖沟机是一种与传统的海上挖沟机不同的机械。其通过机械切削和高压射水将土壤破碎液化，然后利用大流量的轴流泵喷射高速水流冲刷管道底部液化泥沙，达到理想的挖沟效果。该挖沟机适用于水下油、气管线预、后挖沟作业，水下管线修复，水下管道敷埋，各种水下桩管预挖坑，水下砂土预清扫，水下清淤疏浚等多项工程施工；适用于江、海河等不同水域，和砂土、泥砂、淤泥、沙砾、粘土等不同海床情况；可以在水深2米至70米的不同范围有效工作。2)效率高。设备采用双机械切削，双高压射水，双泵双吸双喷的结构，有效克服压力损失，对海床有效冲刷成型。3)作业安全、最大限度保护海管不受损伤。设备配备海底滑靴、侧向及顶部导向轮和拖拉力报警装置，能最大限度地保证施工时不对海管造成损伤。4)行走稳定、可靠。本设备配备的大功率液压马达，技术成熟，运行稳定。5)费用降低。本设备体积小、重量轻，为可拆卸结构，便于运输和组装。施工时可以不用大型浮吊船舶即可进行安全有效的施工，可以大大降低施工成本。3系统组成：1、820KW柴油液压站2台2、液压滑环绞车及控制室1台3、通径720mm/80000-40Mpa高压胶管4根4、通径20mm/80000-40Mpa高压胶管2根45、通径20mm/80000-40Mpa高压胶管2根6、通径720mm/10000-40Mpa高压胶管4根7、通径20mm/10000-40Mpa高压胶管2根8、通径20mm/10000-40Mpa高压胶管2根9、拉力测量装置2台10、挖沟机1台（安装成筒形基础施工状态）11、吊装卸扣S(6)-BW304只12、吊装钢缆42-6X374根要求：装船前对液压动力站，绞车分别测试，然后将挖沟机连接试验。4系统安装如附图1将液压站、脐带绞车、挖沟机进行连接，其中液压站与挖沟机连接按照液压原理图和接管图连接。其余关于安装的图纸如下。附图1系统组成图附图2系统成撬组成图附图3挖沟机总装配图附图4、5甲板布置图（供参考）附图6挖沟机吊装图附图7挖沟机液压系统图附图8挖沟机接管图5主要技术参数1、液压系统功率2×850KW2、液压泵流量2×（2×500L/min+125L/min）3、液压站最高工作压力30Mpa4、轴流泵液压马达排量1460mL/r4、离心泵液压马达排量500mL/r5、系统工作压力：25Mpa6、离心泵在泵系统下最高流量360m3/h，扬程240m.7、离心泵马达最高转速1000rpm8、轴流泵最高流量：2×10000m3/h,扬程8米9、轴流泵马达在本系统下转速295rpm10、轴流泵在本系统下流量2×9140m3/h11、挖沟机重量：空气中56000Kg，水中32000Kg.12、外形尺寸：L×W×H＝9558×9300×556013、挖沟速度60-180m/h（适应不同粘、沙土壤，土壤不排水剪力10-100kPa）14、最大适应管线直径1200mm（包括阳极块）6系统使用系统连接后，由发电机操作手再次检查发动机机组燃油，冷却水，润滑油、以及设备空气、燃油，滑油滤清器是否符合该设备使用情况；由电工检查线路连接和相间以及相与地间绝缘情况。检查安全防护是否符合标准；液压动力站操作者检查液压动力站液压油液位是否大于油箱高度的2/3，是否打开油泵进口阀门，是否有泄漏有情况。检查分动箱冷却油液面，检查冷却风机和循环油泵是否正常运转。5在各项检查后，没有不符合设备使用要求时，在电磁溢流阀断电和压力调节阀手柄最松的条件下，启动发电机组。点动启动电机，检查电机转向是否正确，不正确时调整。关闭出口截止阀，将电磁溢流阀通电，调节压力阀手柄调节系统压力，以5Mpa为一个等级，逐级升高压力，每升高一级压力等级i宜稳压2~3min，调整到工作压力25Mpa，打开出口截止阀，将换向阀调整到左位工作状态，观察轴流泵工作方向，观察是否与泵上标记相符，如不符，将换向阀调整到右位工作状态。工作时将换向阀保持在正确的工作状态。轴流泵空载工作压力不大于1Mpa。在确认系统工作正常后，将挖沟机吊装钢缆挂到吊机吊钩上，吊放到水中工作位置。轴流泵负载工作压力不大于25Mpa。当空载工作压力或负载工作压力大于额定值时，应检查泵内或传动装置有异物。工作时泵内不应有异物。任何时候泵体不应有渗漏油现象，出现此问题时应由专业人员进行检修。吊装过程中，不应使液压胶管有小曲率弯曲现象发生，通常不应小于胶管直径的6倍。吊装挖沟机到位挖沟机不入水的情况下，将牵引钢缆通过测力装置与挖沟机连接。然后将挖沟机平稳入水。7施工工艺（供参考）7.1施工准备7.1.1方案准备在施工之前准备完整的挖沟沉管施工组织方案供甲方报批，详细了解有关被预制海管段的技术资料，详细了解预制海管段被放置海区的水文地质情况，详细了解施工海区各种设施及已敷设海管海缆分布情况，整个施工过程期间详细掌握气象、潮汐、海浪等信息。针对施工海域的潮汐和水文天气情况，对锚泊系统进行核对调整，准备详细的施工船舶布锚方案，绘制详细的管线路由施工布锚图。7.1.2船舶准备认真核对施工船舶在施工海域以及动复原航线，避风航线上的各类气象水文条件下的拖航分析，配备合适船级、功率的拖轮负责施工驳船的拖航和守护。选择适当抛锚艇以便严格按锚点坐标为挖沟船布锚。7.1.3管线预调查7.1.3.1管线路由海域海床面探测管线挖沟施工前对管线路由海域左右50m范围内利用海底扫描声纳和磁力计进行可能影响施工资料的障碍物（如大型礁石、船舶弃锚、沉船等）探测。如果发现有障碍物存在，则及时进行清除，并在挖沟作业前确保管线路由探测范围内障碍物得以彻底清除。7.1.3.2水深探测根据业主提供的管线设计路由坐标及附近控制网点三维坐标，采用GPS定位系统确定平面位置，采用单波束测量仪进行水深测量并用计算机平台绘制水深图。7.1.3.3管线实际路由测量根据业主提供的管线铺设设计路由坐标，采用全站仪、GPS定位系统等测量仪器对管线实际路由进行校核，确保管线路由的准确性。管线实际路由将作为挖沟施工定位的最终指6导依据。根据业主提供的管线坐标及相关数据，施工前由GPS系统和潜水作业来检查需挖沟区域的管线状况，将检查结果上报业主，并在挖沟起点、终点及沿线每500米设置浮标标志。检查内容包括但不限于：管线实际路由；管线是否有明显损伤；管线入泥深度；管线附近是否有其它障碍物。7.1.4障碍物清除海床探测过程中，如果发现有影响施工质量的障碍物（如大型礁石、船舶弃锚、沉船等）存在则必须先进行清除并确认完全清除后方可进行挖沟施工。障碍物清除可利用OPE-2000潜水挖沟机先进行清淤，然后将障碍物水下拆解（大块礁石先用重锤击碎）后分块吊装出水装船并运输到指定地方（小的障碍物一次移走）处理。施工前对待施工海管的就位情况进行详细了解。清理海管两侧的废弃物及施工垃圾（如钢丝绳、电缆头、铁锚等，以防止切削链缠绕）。7.1.5拖航准备拖运前应有准确、详细的拖航稳性计算。施工船舶编队驶向施工海域前必须了解驳船就位及安装期间天气（风力、潮涌）情况，认真检查驳船技术性能参数进行装船加固的分析,检查加固的安全性。7.1.6避风准备做好应急措施，预备好避风港，如避风锚地设在曹妃甸一号锚地和五号锚地。一号锚地坐标：北纬40°42’24”东经121°06’301”距施工地点21.6海里；二号锚地坐标：北纬40°33’00”东经121°26’30”距施工地点46.5海里。避风时通过甚高频通讯设备使用东6频道通知锦州海事局，说明情况即可避风，避风期间可通过租用当地拖轮进行生活补给。确定应急联系方式和电话，如；唐山海事局电话：[phone]。整个海上施工期间，要及时、准确的掌握天气状况。7.2装船固定施工设备和集装箱运到码头指定地点后，进行甲板清理工作。将施工设备(挖沟机、发电机组、动力设备、工程房等)装入驳船并固定到船舶甲板上，按预先确定的装船布置进行摆放，随后使用镰刀形钢板对装船机具设备和集装箱与船甲板焊接固定。7.3挖沟施工7.3.1挖沟机就位7.3.1.1在GPS引导下，挖沟装置到达施工管线一端附近，利用彩色图像声纳定位监测系统的搜索功能，搜索到管道，用锚系控制装置接近管道，完成寻管作业。77.3.1.2在挖沟机离海床1m时，观察到管道剖面纵向轴线与挖沟机前后声纳头轴中心线重合后，根据彩色图像声纳的“剖面状态”得到管道的两个剖面，利用两点定一直线的原理将挖沟机定位在管道的正上方。7.3.1.3在彩色图像声纳监测引导下，利用吊装系统将挖沟机就位于海底管道上。7.3.1.4就位过程如图所示：挖沟机就位示意图18挖沟机就位示意图2挖沟机就位示意图39挖沟机就位示意图47.3.2挖沟作业过程7.3.2.1将破土犁下降，当下降到极限位置。7.3.2.2开启高压射水泵、轴流泵。7.3.2.3将牵引锚机拉紧刹车。7.3.2.4施工总指挥发出前进信号，起步时按0.5m／min前进。工作过程中根据实际土壤情况将工作速度提高到合适的数值。挖沟情况由声纳系统进行监测。慢慢拖动挖沟机，声纳图像显示管沟达到设计深度2米以上，由船上绞车牵引缆绳，使挖沟机平稳向前行进。重复上述动作。7.3.2.5前锚绳收起、后锚绳放完后，用抛锚艇中途重新布锚。7.3.2.6正常挖沟作业开始，前锚机绞锚绳，后锚机连续放绳，驳体通过牵引绳前移拖动水下挖沟机沿管道行走挖沟，管道随之靠自重沉入沟底，埋管靠自然回淤。7.3.2.7启动GPS及声纳系统，在挖沟行走过程中每隔50-100米记录管道实际走向轨迹及挖沟剖面。并储存记录数据。7.3.2.8如在挖沟过程中发现有较大的石块等坚硬物存在，至使管线无法顺利落入沟底，由潜水挖沟机对其周围进行吹挖，然后用钢丝绳将坚硬物帮扎牢固，由船上浮吊吊离挖沟区域。107.3.2.9在整个挖沟过程中除使用声纳系统监控外，潜水员随时下水检测。监控及检查内容如下：沟型；沟深；管线是否处于沟中位置；管线是否落入沟底；挖沟机工作是否处于正常状态；管线是否有损坏。挖沟过程示意图CM2声纳控制系统7.3.3挖沟质量检测11挖沟过程质量检测手段主要包括：声纳监测潜水员探测整个挖沟过程声纳系统始终保持监测状态，如果一旦发现声纳系统不能正常工作则必须立即停止作业，待声纳系统恢复正常后潜水员及时进行水下检查，并调整船舶和挖沟机位置向后移动一定的距离（质量没有达到设计要求的位置必须重挖）重新工作。每挖沟完成100m左右长度后，潜水员进行水下检查，检查范围主要包括管线状态、管沟状态和管线落入沟底情况。检查过程发现有异样情况如管沟中心位置有突起、影响管线入管沟的障碍物等必须及时进行处理。整个挖沟工作完成后在管沟回填前使用声纳系统、单波束检测仪等再次测量，记录测量数据，分析测量结果，如果发现管沟深度、宽度或管线落入管沟状态没有满足设计要求，需及时进行修复直至合格为止。7.3.4完工验收整个工作是在业主代表监督下进行，挖沟深度由声纳系统跟踪监控，管线是否落入