駁船絞錨在海洋管道后挖溝工程中的作用

李 明，黃 誠(chéng)，王小東，高 睿，路小林

（中國(guó)石油管道局第六工程公司，天津 300272）

0 引言

JZ25-1S海洋管道后挖溝工程是中海油錦州項(xiàng)目的一部分，主要是將已經(jīng)鋪設(shè)完成的CEP至營(yíng)口陸地的 14"外輸海底管線采用后挖溝的方式進(jìn)行埋設(shè)，從而達(dá)到對(duì)管線固定和保護(hù)的要求。駁船的合理絞錨關(guān)系著后挖溝施工過(guò)程中管道的破壞情況，更關(guān)系著后挖溝管道的有效成型，通過(guò)駁船操錨系統(tǒng)、后挖溝及水下成型時(shí)顯示的合理結(jié)合，從而確定了駁船絞錨的先后順序及具體的絞錨距離，確保了海底管道后挖溝機(jī)的準(zhǔn)確行進(jìn)，保證了海底管道的成型[1]。

1 后挖溝工程中的駁船絞錨

在海洋管道后挖溝工程中，絞錨工序至關(guān)重要，直接關(guān)系到挖溝機(jī)水下工作狀態(tài)以及管道后挖溝的成型效果。

1.1 絞錨

所謂絞錨，就是指無(wú)動(dòng)力大型駁船在采用錨系定位完成后，根據(jù)工程需要，通過(guò)收縮、松放錨纜的方式拉動(dòng)駁船緩慢移動(dòng)的方式[2]。

1.2 布錨方式

工程中，駁船的布錨方式基本都采用“八”字形布錨形式，即通過(guò)拋錨艇將駁船自身的定位錨纜呈“八”字形式分布在駁船兩側(cè)，從而有效保證駁船的穩(wěn)定，并可通過(guò)錨纜的收縮、松放而使駁船緩慢沿路由移動(dòng)，達(dá)到工程施工要求。

1.3 實(shí)際工程中的布錨及絞錨

JZ25-1S海洋管道后挖溝工程中，“神龍?zhí)枴焙笸跍蠙C(jī)需要借助大型工程船進(jìn)行整體定位，定位方式就是采用拋錨艇將駁船的八顆定位錨運(yùn)至預(yù)定位置并在船體兩側(cè)呈“八”字形布置。隨后利用駁船上的2500T浮吊起吊后挖溝機(jī)并下放至水中，下放過(guò)程中，開(kāi)啟挖溝機(jī)水下聲納系統(tǒng)掃測(cè)已鋪管線的位置，中控室根據(jù)聲納所掃測(cè)的管線位置指揮浮吊調(diào)整挖溝機(jī)位置，使挖溝機(jī)準(zhǔn)確的橫跨于管線之上，從而完成挖溝機(jī)與駁船的整體組合，如圖1所示。

圖1 駁船和挖溝機(jī)組合布錨圖

隨著后挖溝機(jī)開(kāi)溝的不斷推進(jìn)，管溝開(kāi)挖深度和寬度達(dá)到設(shè)定要求后，需要向前移動(dòng)，即可通過(guò)絞錨使駁船向前移動(dòng)，從而拖動(dòng)挖溝機(jī)行進(jìn)。絞錨過(guò)程中，首先挖溝機(jī)工作中控室指揮人員根據(jù)挖溝成型狀況通知駁船前后操錨指揮員（圖2），通知其收放錨纜的長(zhǎng)度，然后前后操錨指揮員再通知各自范圍內(nèi)的四名錨機(jī)手，待各個(gè)錨機(jī)手收到指令后，開(kāi)動(dòng)錨機(jī)，根據(jù)要求收縮、松放要求長(zhǎng)度的錨纜，從而有效的牽動(dòng)駁船與后挖溝機(jī)組合體向前移動(dòng)。

圖2 絞錨指令塔

2 駁船合理絞錨的實(shí)際作用

絞錨在海洋管道后挖溝工程中具有舉足輕重的作用，不僅關(guān)系到后挖溝機(jī)本體順利地沿著已鋪管道開(kāi)溝行進(jìn)，同時(shí)也可有效的保證挖溝機(jī)本體不觸碰管道，對(duì)其造成傷害。

2.1 保證后挖溝機(jī)沿管道路由行進(jìn)

隨著后挖溝機(jī)水下開(kāi)溝的不斷進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)需要絞錨使駁船向前移動(dòng)，并帶動(dòng)挖溝機(jī)向前行進(jìn)、挖溝。由于駁船在海中處于漂泊狀態(tài)，而錨纜的拉力也各自不同，所以在絞錨移船過(guò)程中隨時(shí)會(huì)由于駁船受力不均而造成其偏離管道路由。故在挖溝過(guò)程中必須嚴(yán)格根據(jù)錨纜控制電腦顯示的錨纜受力及駁船位置時(shí)時(shí)調(diào)整各個(gè)錨纜的受力及長(zhǎng)度，方能有效的保證駁船沿管道路由行進(jìn)，進(jìn)而保證后挖溝機(jī)本體不會(huì)觸碰到管道[3]。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)中控室駁船定位電腦顯示屏顯示的駁船位置確定“駁船+挖溝機(jī)”組合體與已鋪管線的相對(duì)位置，調(diào)整錨纜，確保組合體保持橫跨于管道的正上方并沿路由準(zhǔn)確行進(jìn)。

2.2 保證后挖溝機(jī)不會(huì)傷到管線

后挖溝機(jī)工作進(jìn)行過(guò)程中，中控室指揮長(zhǎng)時(shí)時(shí)注意挖溝機(jī)作業(yè)控制電腦顯示屏顯示的后挖溝機(jī)對(duì)中機(jī)構(gòu)各部位對(duì)管線的壓力（圖3），控制挖溝機(jī)對(duì)管線的各個(gè)壓力在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。若挖溝施工過(guò)程中，挖溝機(jī)任何部位對(duì)管線的壓力超過(guò)允許范圍，控制電腦顯示屏?xí)皶r(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指揮長(zhǎng)即可發(fā)出指令通知駁船錨機(jī)操作人員收放錨纜，調(diào)整組合體位置，使挖溝機(jī)對(duì)管線的壓力縮小到允許范圍內(nèi)，避免挖溝機(jī)對(duì)管線的傷害[4]。

圖3 挖溝機(jī)水下作業(yè)示意圖

3 如何控制絞錨

現(xiàn)場(chǎng)中控室指揮長(zhǎng)通過(guò)中控室聲納控制電腦顯示屏適時(shí)觀測(cè)海底管道后挖溝的溝形情況，待后挖溝溝形寬度和深度均達(dá)到業(yè)主、設(shè)計(jì)要求后，指揮長(zhǎng)再進(jìn)一步的查看駁船各個(gè)定位錨纜的長(zhǎng)度以及錨系拉力。若錨纜長(zhǎng)度及錨系拉力均在錨纜設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)時(shí)，指揮長(zhǎng)下令錨機(jī)操作手收放錨纜，完成組合體移動(dòng)要求。

3.1 管道成溝寬度和深度

工程現(xiàn)場(chǎng)中控室指揮長(zhǎng)時(shí)時(shí)觀測(cè)水下聲納通過(guò)臍帶纜傳輸至電腦顯示屏的相關(guān)數(shù)據(jù)，捕捉后挖溝機(jī)作業(yè)后的成溝寬度和深度圖像，通過(guò)目測(cè)及電腦測(cè)量確定管溝的成型寬度和深度。

經(jīng)過(guò)近段時(shí)間的實(shí)際工程施工表明，由中國(guó)石油管道局第六工程公司負(fù)責(zé)的海域地質(zhì)主要為淤泥、沙土、粘性土及粉土等。實(shí)際操作中，挖溝機(jī)移動(dòng)由駁船絞錨決定，故指揮長(zhǎng)須時(shí)時(shí)根據(jù)地質(zhì)變化調(diào)整駁船絞錨速度，從而有效的控制挖溝機(jī)行進(jìn)速度，保證管溝的成型（表1）。

表1 不同土質(zhì)類型絞錨挖溝一覽表

絞錨速度必須根據(jù)表1中地質(zhì)情況及挖溝方式調(diào)整絞錨速度，不能過(guò)快也不能過(guò)慢，絞錨過(guò)快會(huì)造成挖溝機(jī)挖溝未全部成型的狀態(tài)下向前移動(dòng)造成挖溝寬度和深度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求（圖4）；絞錨過(guò)慢則會(huì)造成成溝過(guò)寬或過(guò)深，使已鋪管道下沉量瞬時(shí)過(guò)大，造成管道變形量超過(guò)設(shè)計(jì)屈服撓度要求，造成破壞。

圖4 挖溝機(jī)前后聲納掃測(cè)圖

3.2 剩余錨纜長(zhǎng)度和錨系受力

中控室指揮長(zhǎng)通過(guò)駁船錨纜定位系統(tǒng)可以直接觀測(cè)到各個(gè)錨纜的長(zhǎng)度及錨系拉力，及時(shí)掌握錨纜及錨系的工作狀態(tài)（圖5）。錨纜的長(zhǎng)度關(guān)系到駁船潛在的移動(dòng)距離及定位的穩(wěn)定性，錨纜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短均會(huì)造成駁船定位不穩(wěn)，產(chǎn)生晃動(dòng)等危險(xiǎn)因素。而駁船各個(gè)錨系拉力則直接體現(xiàn)了錨纜的受力情況，錨系受力過(guò)大可能造成錨纜破壞，受力過(guò)小則表明錨系不穩(wěn)，影響駁船整體穩(wěn)定性。

所以，指揮長(zhǎng)必須時(shí)時(shí)關(guān)注錨纜工作長(zhǎng)度及錨系受力情況，通過(guò)絞錨收放錨纜及時(shí)調(diào)整錨纜長(zhǎng)度和錨系受力，確保錨纜長(zhǎng)度和錨系受力均保持在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，保證駁船的穩(wěn)定性。

圖5 駁船錨纜布置及拉力圖

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)動(dòng)力駁船的合理絞錨對(duì)目前普遍采用的無(wú)動(dòng)力后挖溝機(jī)工作具有十分重要的作用，不僅可以為后挖溝機(jī)提供前行動(dòng)力，同時(shí)也確保了后挖溝機(jī)工作中不會(huì)對(duì)已鋪管線造成任何破壞。通過(guò)錨纜控制電腦顯示屏?xí)r時(shí)捕捉相關(guān)駁船錨纜、錨系及后挖溝機(jī)工作數(shù)據(jù)，操錨手收放錨纜使駁船后挖溝機(jī)組合體工作穩(wěn)定，順利完成管道后挖溝工程。

[1]楊明華. 海洋油氣管道工程[M]. 天津: 天津大學(xué)出版社, 2011: 112-117.

[2]陳剛. 海洋工程設(shè)計(jì)手冊(cè): 海上施工分冊(cè)[M]. 上海:上海交通大學(xué)出版社, 2013: 699-703.

[3]國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì). GB/T 4000-2005, 中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 2005 24-28.

[4]挪威船級(jí)社. GB 50470-2008, 海底管道系統(tǒng)規(guī)范[S].2000: 31-35.